Карагандинский Государственный Технический Университет
Реферат
По дисциплине: «Экология»
На тему: «Влияние пищевых производств на экологию»
Караганды – 2009
1. Общая характеристика пищевых производств
В настоящее время емкость рынка продуктов питания оценивается в 2,5 млрд. долларов США и составляет около 1% рынка региона, включающего такие государства, как Китай, Россия, Украина, Таджикистан, Узбекистан, Кыргызстан, Туркменистан, Беларусь и страны Ближнего Востока. Учитывая рост реальных доходов населения в республике есть основания предполагать, что внутренний рынок будет увеличиваться и далее. Нацеленность стратегических усилий на экспорт является главным двигателем развития кластеров в пищевой промышленности в целом. При этом пищевая промышленность Казахстана имеет важное значение для устойчивого экономического роста. Этот сектор составляет почти одну четвертую часть в структуре обрабатывающей промышленности и вносит около 6,5% в ВВП.
Производство продуктов питания является одним из самых интенсивно развивающихся секторов в обрабатывающей промышленности Казахстана.
Пищевая промышленность в Республике Казахстан представлена следующими отраслями:
1) производство растительных и животных масел и жиров;
2) упаковка и консервирование животных и растительных продуктов;
3) производство молочных продуктов;
4) пивоварение и соложение;
5) кондитерские изделия и обработка сиропа;
6) бойни;
7) предприятия по промышленному производству крахмала;
8) предприятия по производству рыбной муки и рыбьего жира;
9) сахарные заводы.
Таким образом, технологические процессы пищевых производств весьма различны, что объясняется многообразием перерабатываемого сырья и изготавливаемой продукции. Это требует использования многих видов оборудования и осуществления самых разнообразных процессов: дробления, измельчения, нагрева, сушки, химической обработки, ароматизации, прессования и др.
При всем различии технологических процессов, оборудования и сырья все пищевые производства имеют общее: перерабатывается органическое сырье, готовая продукция используется в пищу, причем многие ее виды — без предварительной обработки (хлебные, кондитерские и колбасные изделия, многие молочные продукты, напитки и др.). Технологический процесс на предприятиях пищевой промышленности, качество сырья и готовой продукции находятся под постоянным наблюдением органов санитарного надзора, поскольку от их санитарного состояния непосредственно зависит здоровье населения. Предъявляются также высокие требования к метеорологическим условиям, и особенно к чистоте воздуха, в помещениях пищевых производств.
На пищевых предприятиях в связи с использованием многих видов сырья и видов его переработки имеют место практически все виды вредных выделений.
2. Воздействие пищевых производств на водные ресурсы
По степени интенсивности отрицательного воздействия предприятий пищевой промышленности на объекты окружающей среды первое место занимают водные ресурсы.
По расходу воды на единицу выпускаемой продукции пищевая промышленность занимает одно из первых мест среди отраслей народного хозяйства. Высокий уровень потребления обуславливает большой объем образования сточных вод на предприятиях, при этом они имеют высокую степень загрязненности и представляют опасность для окружающей среды.
Сброс сточных вод в водоемы быстро истощает запасы кислорода, что вызывает гибель обитателей этих водоемов.
На предприятиях сахарной, крахмало-паточной, консервной, винодельческой отраслей основной объем сточных вод образуется при гидротранспортировке и мойке сырья. Для сточных вод этих отраслей характерен высокий показатель содержания взвешенных органических веществ. Этот осадок в течение многих лет накапливается в отстойниках и на полях фильтрации, что приводит к переполнению карт полей фильтрации и попаданию сточных вод в открытые водоемы.
При производстве продуктов пищевой и вкусовой промышленности, не содержащих сахара, например, производство жевательной резинки, образуется сточная вода, загрязненная большим количеством сахарозаменителей (сахарные спирты, аспартам). Также в сточной воде находятся ароматические вещества, такие как ментол.
Сточные воды мясоперерабатывающих предприятий содержат большое количество минеральных и органических примесей. Они представляют собой разбавленные эмульсии, отличающиеся высокой агрегативной и седиментативной устойчивостью. Очистка этих стоков представляет сложную задачу.
Состав сточных вод позволяет использовать их для орошения сельскохозяйственных культур, что решает задачи очистки и повышения плодородия почвы. Вместе с тем этот процесс дорогой, сложный и недостаточно эффективный (очистка сточных вод составляет 35-90 %). Радикальное решение проблемы - использование бессточных производств. Это направление - основное в совершенствовании водного хозяйства предприятий.
3. Проблемы выбросов в атмосферу от предприятий пищевой промышленности
Проблема охраны атмосферного воздуха для перерабатывающих предприятий также актуальна в Казахстане. В таблице 1 представлены выбросы наиболее распространяющих загрязняющих веществ от пищевых производств в 2007 году.
Таблица 1 – Выбросы наиболее распространенных загрязняющих веществ, отходящих от источников пищевых производств Республики Казахстан в 2007 году, тысяч тонн
| Всего | В том числе | |||||||
| Твердых | Газообразных и жидких | Из них | ||||||
| Сернистый ангидрид | Оксиды азота | Окись углерода | Углево дороды |
Летучие органические соединения | ||||
| Производство пищевых продуктов, включая напитки и табак | 15,5 | 5,0 | 10,5 | 2,8 | 1,4 | 5,3 | 0,0 | 0,5 |
В целом, в выбросах предприятий пищевой промышленности находятся такие вещества как:
1. Эфиры уксусной кислоты;
2. Монокарбоновые кислоты;
3. Лактаты;
4. Формальдегид;
5. Нафталин;
6. Диацетил;
7. Ацетат аммония;
8. Этилбензол;
9. Диметилбензол;
10.Антрацен;
11.Акролеин
12.Масляная кислота;
13.Фенол;
14.Толуол;
15.Бензол.
Наиболее вредные вещества, поступающие в атмосферу от предприятий пищевой промышленности, - органическая пыль, двуокись углерода (СО2
), бензин и другие углеводороды, выбросы от сжигания топлива.
Концентрация СО, превышающая ПДК, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а очень высокая — даже к гибели. Объясняется это тем, что СО — исключительно агрессивный газ, легко соединяется с гемоглобином, в результате чего образуется карбоксигемоглобин, повышенное содержание которого в крови сопровождается ухудшением остроты зрения и способность оценивать длительность интервалов времени, изменением деятельности сердца и легких, нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга, головным болям, сонливостью, нарушением дыхания и смертностью, образование карбоксигемоглобина (это обратимый процесс: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови).
У здорового человека содержание СО каждые 3-4 часа уменьшается в два раза. СО — стабильное вещество, время жизни его в атмосфере составляет 2-4 месяца. Высокая концентрация СО2
вызывает ухудшение самочувствия, слабость, головокружение. Главным же образом этот газ оказывает влияние на состояние окружающей среды, т.к. является парниковым газом.
Многие технологические процессы сопровождаются образованием и выделением пыли в окружающую среду (хлебозаводы, сахарные заводы, масложировые, крахмалопаточные предприятия, табачные, чайные фабрики и др.).
Пищевая промышленность не относится к основным загрязнителям атмосферы. Однако почти все предприятия пищевой промышленности выбрасывают в атмосферу газы и пыль, ухудшающие состояние атмосферного воздуха.
Дымовые газы, выбрасываемые котельными, имеющимися на многих предприятиях пищевой промышленности, содержат продукты неполного сгорания топлива, в дымовых газах находятся также частицы золы.
Технологические выбросы содержат пыль, пары растворителей, щелочи, уксуса, водород, а также избыточную теплоту.
Вентиляционные выбросы в атмосферу включают пыль, не задержанную пылеулавливающими устройствами, а также пары и газы.
На многие предприятия сырье доставляется, а готовая продукция и отходы вывозятся автомобильным транспортом. Интенсивность его движения в ряде отраслей носит сезонный характер — резко усиливается в период сбора урожая (масяожировые предприятия, сахарные заводы, чаеперерабатывающие фабрики и др.); на других пищевых производствах движение автотранспорта более равномерно в течение года (хлебозаводы, табачные фабрики и др.).
Кроме того, многие технологические установки предприятий пищевой промышленности являются источниками неприятных запахов, которые раздражающе действуют на людей, даже в том случае, если концентрация в воздухе соответствующего вещества не превышает ПДК.
В воздух ряда предприятий поступают в большом количестве водяные пары (консервные заводы, мясокомбинаты, молокозаводы и др.). На предприятиях, технологический процесс которых связан с брожением, в воздух поступает диоксид углерода (углекислый газ). Это пивоваренные заводы, винодельческие предприятия, производства дрожжей и др.
На ряде производств в воздух помещений поступают пары растворителей, например в экстракционных цехах масложировых предприятий. На многих пищевых предприятиях применяются тепловые процессы (нагревание, сушка и др.). Такие процессы распространены на хлебозаводах, сахарных заводах, кондитерских фабриках и др. Они сопровождаются выделением конвективной и лучистой теплоты.
На некоторых производствах имеются цехи со взрывоопасной средой (масложировые предприятия, сахарные заводы, крахмалопаточные предприятия и др.). Осуществляя необходимый воздухообмен, системы вентиляции предотвращают возможность возникновения взрывоопасной ситуации.
На ряде производств часть сырья и готовой продукции подвергается распылению и теряется. Благодаря применению эффективных пылеуловителей в системах вентиляции эти материалы могут быть сохранены и возвращены в производство.
Адсорбция газов на твердых поверхностях используется в некоторых отраслях пищевой промышленности, а именно масложировой (например, в производстве маргарина) и в бродильной (например, в производстве дрожжей) для очистки технологических газовых потоков с целью предотвращения выбросов вредных веществ в атмосферу.
В таблице 2 представлены данные по улавливанию загрязняющих веществ от пищевой промышленности Республики Казахстан в 2007 году.
Таблица 2 – Улавливание и утилизация
| Уловлено и обезврежено загрязняющих атмосферу веществ | Утилизировано загрязняющих веществ | |||
| Фактически, тыс.тонн | В % от общего кол-ва загрязн. вещ-в от разных производств |
Фактически, тыс.тонн | В % от общего кол-ва уловленных загрязн. вещ-в от разных производств |
|
| Производство пищевых продуктов, включая напитки и табак | 35,1 | 69,4 | 25,3 | 72,0 |
Таким образом, пищевая промышленность Казахстана, в отличие от металлургии, химической промышленности и др., не относится к основным загрязнителям атмосферы, однако выбросы ряда пищевых производств, содержащие пыль, пары, газы, неблагоприятно действуют на окружающую среду, вызывая загрязнение воздуха, почвы, зеленых насаждений. Эти вредные явления могут быть в значительной мере предотвращены или ослаблены благодаря действию систем вентиляции и пылеулавливания.
На многих пищевых предприятиях имеются значительные ресурсы вторичной теплоты (сахарные заводы, масложировые предприятия, консервные заводы, хлебопекарные предприятия и др.). Эти вторичные энергетические ресурсы могут быть использованы для полезных целен — нагрева воды в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения, воздуха в системах вентиляции и кондиционирования.
Для создания необходимых условий воздушной среды, благоприятных для работающих, обеспечивающих высокое качество продукции, в производственных помещениях предприятий пищевой промышленности устраиваются системы вентиляции, а при необходимости поддержания строго определенных условий воздушной среды — системы кондиционирования. Учитывая специфику производства, от их работы непосредственно зависит соблюдение параметров технологического процесса и качество готовой продукции.
4. Промышленные отходы в пищевом производстве
Пищевая промышленность перерабатывает многокомпонентное сырье, в основном, сельскохозяйственного происхождения с целью извлечения из него, как правило, одного какого-либо компонента: сахара - из сахарной свеклы, крахмала - из картофеля и зерна, растительного масла - из семян подсолнечника, хлопка и др.
При этом для получения основной продукции сырье используется лишь на 15-30%, остальная часть остается в отходах. Практически все эти отходы являются вторичными сырьевыми ресурсами /ВСР/, т.к. содержат значительные количества ценнейших веществ - витаминов, клетчатки, белка, микроэлементов и др. Однако, содержание сухих веществ во вторичных сырьевых ресурсах пищевой промышленности составляет всего 5-10%, они очень нестойкие при хранении, быстро закисают, сбраживаются, теряя ценные компоненты и загрязняя окружающую среду (таблица 3).
Таблица 3 – Образование, использование и обезвреживание токсичных отходов пищевого производства в Республике Казахстан в 2007 году
| Образование токсичных отходов, тонн | Использование токсичных отходов на предприятиях, тонн | Обезвреживание токсичных отходов | |
| Пищевая промышленность | 9203,5 | 267,4 | 103,1 |
Хранение отходов в естественном виде возможно без потерь в течение 2-3 дней. При длительном хранении они теряют свои питательные свойства, закисают, загнивают, забраживают, загрязняя окружающую среду.
Например, основными отходами сахарного производства являются: свекловичный жом, фильтрационный осадок и меласса. Эти отходы представляют большую ценность и используются на корм скоту, для удобрения полей или как сырье для выработки других видов продукции.
Эти отходы — органические продукты, при нарушении санитарных правил хранения могут существенно ухудшать эпидемиологическую обстановку. Несанкционированное хранение отходов приводит к увеличению количества грызунов, насекомых, некоторых видов птиц, являющихся носителями многих заболеваний.
Также к малоиспользуемым в настоящее время отходам относятся: фильтрационный осадок (дефекат) в сахарной промышленности, последрожжевая и послеспиртовая барда в спиртовой отросли, картофельный сок в крахмальном производстве, табачная пыль, а также углекислый газ брожения и вторичный газ брожения в спиртовой и пивоваренной отраслях.
Ежегодно из образующихся в сахарной отрасли свыше 2 млн.т. дефеката используется лишь 70 %. Для одного завода мощностью переработки свеклы 3 тыс. т. в сутки требуется для складирования дефеката до 5 га земли.
Из 5 тыс. т картофельного сока используется лишь до 20 %.
Углекислый газ брожения в спиртовой отросли используется на 20 %, остальное выбрасывается в атмосферу, усиливая парниковый эффект.
5. Пути решения экологических проблем в пищевом производстве
Экологическое совершенствование производства предполагает экономию потребляемых ресурсов окружающей среды и сокращение массы отходов, размещаемых в ней. И то и другое достигается путем внедрения малоотходных технологий, создания систем безотходного производства, вывода из эксплуатации устаревших основных фондов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.
Основные направления научных исследований по решению проблемы безопасности пищевых продуктов:
- обеспечение производства высококачественного и экологически безопасного продовольственного сырья;
- совершенствование существующих и разработка новых, в том числе безотходных и экологически чистых технологий пищевых продуктов;
- совершенствование существующих и создание новых видов упаковок для пищевых продуктов; публикация полной информации о потребительских данных продукта, его производителе, требований по безопасному обращению, включая транспортировку, использование и утилизацию, о также данных о производителях и свойствах упаковки, в том числе о ее экологичности;
- обеспечение медико-биологической и гигиенической оценки продуктов питания и технологий их получения.
Сейчас пищевым предприятиям чаще всего невыгодно использовать мало -и безотходные технологи и выпускать экологически чистую продукцию, т.к. это требует значительных дополнительных инвестиций и снижает рентабельность производства.
Анализ патентных материалов за последние за последние пять лет показывает, что в развитых зарубежных странах ведется интенсивный поиск наиболее экономичных и высокоэффективных способов очистки сточных вод пищевых производств. Характерной чертой является сочетание классических методов очистки (механический, физико-химический, биологический и т.д.) с новыми методами (обратный осмос, ультрафильтрация, микрофильтрация, электродиализ и пр.), с использованием микроорганизмов (дрожжи, бактерии). Это позволяет получить удобрения, дополнительное топливо (биогаз), а также кормовой протеин с использованием специально подобранных для этой цели продуцентов (США, Япония, Великобритания, Германия, Франция).
В Японии сточные воды пищевых производств с использованием также поверхностно-активных веществ (ПАВ), анионообменных смол, активной биомассы.
В США очищают с применение цеолитов, мембран, биотехнологии. За рубежом активно ведут разработки по комплексному использованию сырья и безотходной переработки образующихся вторичных ресурсов с применением микробиологической биотрансформации сырья, главным образом в направлении обогащения его белком, синтезируемым бактериями, дрожжами или грибами в целях получения кормов, кормовых и пищевых добавок.
В Японии при изготовлении пищевых продуктов используют кости рыб, стебли конопли, кожуру цитрусовых, отруби, жмых, спиртовую барду и пивную дробину. При получении кормов и удобрении в Японии используют панцири креветок и крабов, рисовую шелуху, соевым жмых, барду и обезжиренные бобы или остатки отжатого соевого творога «тофу». В США при получении пищевых продуктов используют скорлупу орехов (миндаль), сахарную мелассу, чайные остатки, жмых, остатки теста и хлеба, подсырную сыворотку.
Великобритания в производстве продуктов питания рационально использует шелуху какао бобов и кормовые белки из свекловичного жома.
Большое внимание за рубежом уделяется исследования по разработке объективных методов и приборов контроля качества сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых продуктов, средств по контролю, управлению и регулированию проведению технологических процессов (сенсорные технологии, ультразвуковая дефектоскопия, низкотемпературная флуоресцентная спектрофотометрия и др.).
Заключение
Общие требования в области охраны окружающей среды при эксплуатации промышленных предприятий определены в Экологическом Кодексе Республики Казахстан.
Участниками регулируемых Экологическим Кодексом отношений являются физические и юридические лица, государство, а также государственные органы, осуществляющие государственное регулирование в области охраны окружающей среды и государственное управление в области использования природных ресурсов.
Действующее предприятие в сфере пищевой промышленности оказывает техногенное воздействие на все компоненты окружающей среды – атмосферный воздух, почвы, поверхностные и подземные воды.
Негативное воздействие на атмосферный воздух происходит за счет выбросов вредных веществ, возникающих при использовании различных технологий пищевого производства.
Воздействие предприятия на водные ресурсы осуществляется через сбрасываемые отработанные сточные воды.
Также в процессе пищевого производства образуются различные отходы.
Для снижения негативного воздействия вышеперечисленных факторов предприятия пищевой промышленности обязаны проводить природоохранные мероприятия.
Природоохранные мероприятия для предприятий пищевой промышленности во многом являются общими мероприятиями для всех видов производств:
- внедрять малоотходные и безотходные технологии в целях снижения уровня загрязнения окружающей среды;
- планировать и осуществлять мероприятия по улавливанию, утилизации, обезвреживанию выбросов вредных веществ в атмосферный воздух.
Список использованной литературы
1. Концепция экологической безопасности Республики Казахстан на 2004-2015 годы от 03.12.2003 года, №1241
2. Сагимбаев Г.К. Экология и экономика. - Алматы: Каржы Каражат, 1997. - 144с.
3. Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. - Ростов-на- Дону: Феникс, 2001. - 384с.
4. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. - Москва: Высшая школа, 2001. - 510с.
5. Охрана окружающей среды и устойчивое развитие Казахстана// Статистический сборник Агентства по статистике Республики Казахстан. – Астана, 2008. - 270с.
6. Гарзанов А.Л. Локальные очистные сооружения для птицеперерабатывающих производств // "Мясной рынок" 23 июня, 2008 г.
7. Волова Л.А. Переработка биологических отходов: российское ноу-хау / Журнал "Экология производства" №7, 2007 г.
8. Гарзанов А.Л. Очистка сточных вод мясоперерабатывающего предприятия// Журнал "Мясная индустрия" №1 2006 г.