نبذة

تعتمد صناعة المواد الغذائية بشكل مباشر على البيئة الطبيعية لتزويدها بالمواد الخام لإنتاج منتجات خالية من الملوثات للاستهلاك البشري. نظرًا للمعالجة المكثفة لكمية كبيرة من المواد ، يكون التأثير المحتمل على البيئة كبيرًا. وينطبق هذا أيضًا على صناعة المشروبات.

يركز الاهتمام البيئي فيما يتعلق بصناعة الأغذية على تحميل الملوثات العضوية أكثر من تركيزه على تأثير المواد السامة. إذا لم يتم منع تحميل الملوثات أو السيطرة عليها بشكل كافٍ ، فإنها ستجهد البنية التحتية المجتمعية لمكافحة التلوث أو تنتج آثارًا سلبية على النظم البيئية المحلية. تخدم تقنيات الإنتاج التي تتحكم في خسائر المنتج الوظيفة المزدوجة لتحسين العائد والكفاءة وفي نفس الوقت تقليل مشاكل النفايات والتلوث المحتملة.

في حين أن توافر المياه الصالحة للشرب أمر ضروري ، تتطلب صناعة تجهيز الأغذية أيضًا كميات كبيرة جدًا من المياه لمجموعة متنوعة من الاستخدامات غير الاستهلاكية ، مثل التنظيف الأولي للمواد الخام ، والتدفئة ، والتبييض ، والبسترة ، وتنظيف معدات المعالجة وتبريد المنتج النهائي. يتم تحديد استخدامات المياه من خلال معايير الجودة للتطبيقات المختلفة ، مع استخدامات عالية الجودة تتطلب غالبًا معالجة منفصلة لضمان التحرر التام من الرائحة والطعم ولضمان ظروف موحدة.

تؤدي معالجة كميات كبيرة جدًا من المواد إلى مشكلة نفايات صلبة كبيرة محتملة في مرحلة الإنتاج. كانت نفايات التغليف موضوع قلق متزايد فيما يتعلق بمرحلة ما بعد الاستهلاك من دورة حياة المنتج. في بعض فروع صناعة الأغذية ، ترتبط أنشطة المعالجة أيضًا بانبعاثات الهواء المحتملة ومشاكل التحكم في الروائح.

على الرغم من الاختلاف الكبير بين القطاعات الفرعية الصناعية المحددة ، إلا أن مناهج منع التلوث ومكافحته تشترك في العديد من الخصائص العامة.

التحكم في تلوث المياه

تحتوي صناعة معالجة الأغذية على نفايات سائلة خام قبل المعالجة وهي عالية للغاية في المواد العضوية القابلة للذوبان. حتى النباتات الموسمية الصغيرة من المحتمل أن تحتوي على أحمال نفايات مماثلة لتلك الخاصة بالسكان من 15,000 إلى 25,000 ، مع النباتات الكبيرة التي تقارب حمل النفايات المكافئ للسكان لربع مليون شخص. إذا كان تيار أو مجرى مائي يستقبل النفايات السائلة صغيرًا جدًا وكانت النفايات العضوية كبيرة جدًا في الحجم ، فستستخدم النفايات العضوية الأكسجين المذاب في عملية التثبيت وستلوث أو تتحلل الجسم المائي عن طريق تقليل قيمة الأكسجين المذاب إلى أقل من المطلوب بواسطة الكائنات المائية الطبيعية. في معظم الحالات ، تكون النفايات الناتجة عن مصانع معالجة الأغذية قابلة للمعالجة البيولوجية.

تختلف قوة مياه الصرف بشكل كبير وفقًا للمصنع والعملية المحددة وخصائص المنتج الخام. من وجهة نظر اقتصادية ، عادة ما تكون معالجة النفايات عالية القوة وذات الحجم المنخفض أقل تكلفة من معالجة النفايات كبيرة الحجم والمخففة. لهذا السبب ، يجب إبقاء النفايات السائلة التي تتطلب كميات كبيرة من الأكسجين البيولوجي (BOD) ، مثل دم الدجاج أو اللحوم ، بعيدًا عن مجاري مصانع تعبئة الدواجن واللحوم لتقليل حمل التلوث ، والاحتفاظ بها في حاويات للتخلص منها بشكل منفصل في - المنتجات أو مصنع التقديم.

يجب النظر بعناية في مجاري النفايات ذات قيم الحموضة القصوى بسبب تأثيرها على المعالجة البيولوجية. قد يؤدي الجمع بين التيارات الحمضية والنفايات الأساسية إلى تحييد ، وحيثما أمكن ، قد يكون التعاون مع الصناعات المجاورة مفيدًا للغاية.

عادةً ما يتم فرز أو فصل الجزء السائل من نفايات معالجة الأغذية بعد ترسبه ، كخطوة أولية في أي عملية معالجة ، بحيث يمكن التخلص من هذه النفايات على شكل قمامة أو دمجها مع مواد صلبة أخرى في برنامج استعادة المنتجات الثانوية.

يمكن معالجة مياه الصرف الصحي من خلال مجموعة متنوعة من الطرق الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. نظرًا لأن العمليات الثانوية أكثر تكلفة ، فإن الاستخدام الأقصى للمعالجة الأولية أمر بالغ الأهمية في تقليل الأحمال. تشمل المعالجة الأولية عمليات مثل الترسيب أو الترسيب العادي ، والترشيح (أحادي ، وثنائي ، ومتعدد الوسائط) ، والتلبد ، والتعويم ، والتبادل الأيوني بالطرد المركزي ، والتناضح العكسي ، وامتصاص الكربون ، والترسيب الكيميائي. تتراوح مرافق الترسيب من أحواض الترسيب البسيطة إلى أجهزة التصفية المتطورة المصممة خصيصًا لخصائص تيار النفايات المعينة.

غالبًا ما يكون استخدام المعالجة البيولوجية الثانوية لمتابعة المعالجة الأولية ضرورة للوصول إلى معايير مياه الصرف الصحي السائلة. نظرًا لأن معظم مياه الصرف الصحي في صناعة الأغذية والمشروبات تحتوي بشكل أساسي على ملوثات عضوية قابلة للتحلل البيولوجي ، فإن العمليات البيولوجية المستخدمة كمعالجة ثانوية تسعى إلى تقليل الطلب الأوكسجيني البيولوجي لتيار النفايات عن طريق خلط تركيزات أعلى من الكائنات الحية والأكسجين في تيار النفايات لتوفير أكسدة سريعة وتثبيت تيار النفايات قبل إعادتهم إلى البيئة.

يمكن تكييف التقنيات ومجموعات التقنيات للتعامل مع حالات نفايات محددة. على سبيل المثال ، بالنسبة لنفايات الألبان ، أثبتت المعالجة اللاهوائية لإزالة الجزء الأكبر من حمل الملوثات ، مع المعالجة الهوائية اللاحقة لتقليل الطلب الأوكسجيني البيولوجي المتبقي والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) وصولاً إلى القيم المنخفضة وإزالة العناصر الغذائية بيولوجيًا ، فعال. خليط الغاز الحيوي من الميثان (CH₄) وشارك₂ التي يتم إنتاجها من المعالجة اللاهوائية يمكن التقاطها واستخدامها كبديل للوقود الأحفوري أو كمصدر لتوليد الطاقة الكهربائية (عادة 0.30 م³ تمت إزالة الغاز الحيوي لكل كيلوغرام من COD).

تشمل الطرق الثانوية الأخرى المستخدمة على نطاق واسع عملية الحمأة المنشطة ، والمرشحات الهوائية ، والري بالرش ، واستخدام مجموعة متنوعة من الأحواض والبحيرات. وقد ارتبطت الروائح الكريهة بالبرك ذات العمق غير الكافي. يمكن إزالة الروائح من العمليات اللاهوائية عن طريق استخدام مرشحات التربة التي يمكن أن تتأكسد الغازات القطبية غير المرغوبة.

التحكم في تلوث الهواء

يدور تلوث الهواء من صناعة الأغذية بشكل عام حول مسألة الروائح الكريهة بدلاً من انبعاثات الهواء السامة ، مع استثناءات قليلة. لهذا السبب ، على سبيل المثال ، نظمت العديد من المدن موقع المسالخ بموجب قوانينها الصحية. العزلة هي إحدى الطرق الواضحة لتقليل شكاوى المجتمع بشأن الروائح. ومع ذلك ، هذا لا يزيل الرائحة. قد تكون تدابير التحكم في الروائح مثل أجهزة الامتصاص أو أجهزة التنظيف ضرورية في بعض الأحيان.

أحد الشواغل الصحية الرئيسية في الصناعات الغذائية هو تسرب غاز الأمونيا من وحدات التبريد. الأمونيا مادة شديدة تهيج العين والجهاز التنفسي ، وقد يتطلب التسرب الكبير في البيئة إجلاء السكان المحليين. من الضروري وضع خطة للتحكم في التسرب وإجراءات الطوارئ.

العمليات الغذائية التي تستخدم المذيبات (على سبيل المثال ، معالجة زيت الطعام) قد تنبعث منها أبخرة مذيبات في الغلاف الجوي. الأنظمة المغلقة وإعادة تدوير المذيبات هي أفضل طريقة للتحكم. قد تطلق صناعات مثل تكرير قصب السكر ، التي تستخدم حمض الكبريتيك وأحماض أخرى ، أكاسيد الكبريت وملوثات أخرى في الغلاف الجوي. يجب استخدام ضوابط مثل أجهزة غسل الغاز.

ادارة النفايات الصلبة

يمكن أن تكون النفايات الصلبة كبيرة جدًا. قد تمثل نفايات الطماطم للتعليب ، على سبيل المثال ، 15 إلى 30٪ من إجمالي كمية المنتج المعالج ؛ مع البازلاء والذرة ، فإن النفايات تزيد عن 75٪. من خلال عزل النفايات الصلبة ، يمكن تقليل تركيز المواد العضوية القابلة للذوبان في مياه الصرف الصحي ويمكن استخدام النفايات الصلبة الأكثر جفافاً بسهولة أكبر في المنتجات الثانوية أو أغراض التغذية وكوقود.

سيؤدي استخدام المنتجات الثانوية للعملية بطريقة توفر الدخل إلى تقليل التكلفة الإجمالية لمعالجة النفايات وفي النهاية تكلفة المنتج النهائي. يجب تقييم النفايات الصلبة كمصادر غذاء للنباتات والحيوانات. تم التركيز بشكل متزايد على تطوير أسواق المنتجات الثانوية أو السماد الناتج عن تحويل نفايات المواد العضوية إلى دبال غير ضار. يقدم الجدول 1 أمثلة لاستخدامات المنتجات الثانوية من صناعة الأغذية.

الجدول 1. أمثلة على استخدامات المنتجات الثانوية من صناعة الأغذية

المصدر: مقتبس من Merlo and Rose 1992.

إعادة استخدام المياه وتقليل النفايات السائلة

شجع الاعتماد الكبير على المياه من قبل صناعات معالجة الأغذية على تطوير برامج الحفظ وإعادة الاستخدام ، لا سيما في المواقع التي تعاني من ندرة المياه. يمكن أن تؤدي إعادة استخدام مياه العمليات إلى تخفيضات كبيرة في كل من استهلاك المياه وحمل النفايات ، مع إعادة الاستخدام في العديد من التطبيقات منخفضة الجودة التي لا تتطلب معالجة بيولوجية. ومع ذلك ، يجب تجنب أي احتمال للتخمير اللاهوائي للمواد الصلبة العضوية بحيث لا تؤثر المنتجات المسببة للتآكل والرائحة على المعدات أو بيئة العمل أو جودة المنتج. يمكن التحكم في نمو البكتيريا عن طريق التطهير وتغيير العوامل البيئية مثل درجة الحموضة ودرجة الحرارة.

يعرض الجدول 2 النسب النموذجية لإعادة استخدام المياه. تعتبر عوامل مثل موقع البخاخات ودرجة حرارة الماء والضغط من العوامل الرئيسية التي تؤثر على حجم المياه المطلوبة لعمليات المعالجة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام الماء كوسيط تبريد لتبريد العلب وتكييف الهواء لاحقًا للغسيل الأولي للخضروات والمنتجات الأخرى. يمكن استخدام نفس الماء لاحقًا في حرق مواد النفايات ، وفي النهاية يمكن استخدام جزء منها لتبريد الرماد في وحدة الطاقة.

الجدول 2. النسب النموذجية لإعادة استخدام المياه لمختلف القطاعات الفرعية للصناعة

تشمل تقنيات الحفاظ على المياه وتقنيات منع النفايات استخدام البخاخات عالية الضغط للتنظيف ، والقضاء على الفائض المفرط من صهاريج الغسيل والنقع ، واستبدال الناقلات الميكانيكية لقاعات المياه ، واستخدام صمامات الإغلاق التلقائي على خراطيم المياه ، والفصل من مياه التبريد من تدفق النفايات المركبة وإعادة تدوير مياه تبريد العلب.

يمكن تقليل أحمال التلوث في مصانع المعالجة من خلال طرق المعالجة المعدلة. على سبيل المثال ، فإن معظم حمل التلوث الناتج عن معالجة الفاكهة والخضروات ينشأ في عمليات التقشير والتبييض. من خلال الانتقال من عملية التبييض بالمياه التقليدية أو البخار إلى عملية التبييض بالغاز الساخن ، يمكن تقليل أحمال التلوث بنسبة تصل إلى 99.9٪. وبالمثل ، يمكن أن يقلل التقشير الكاوي الجاف من الطلب الأوكسجيني البيولوجي بنسبة تزيد عن 90٪ مقارنة بعمليات التقشير التقليدية.

للحفاظ على الطاقة

لقد ارتفعت احتياجات الطاقة مع التطور المتزايد لصناعة الأغذية. الطاقة مطلوبة لمجموعة متنوعة من المعدات مثل الأفران التي تعمل بالغاز ؛ مجففات. المراجل البخارية؛ محركات كهربائية وحدات التبريد وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

مع ارتفاع تكلفة الطاقة ، كان هناك اتجاه لتركيب معدات استرداد الحرارة للحفاظ على الطاقة وللتحقق من جدوى مصادر الطاقة البديلة في مختلف حالات معالجة الأغذية مثل معالجة الجبن وتجفيف الطعام وتسخين المياه. الحفاظ على الطاقة وتقليل النفايات والحفاظ على المياه كلها استراتيجيات داعمة لبعضها البعض.

قضايا صحة المستهلك

أدى الانفصال المتزايد للمستهلك عن قطاع الإنتاج الغذائي الذي صاحب التحضر على مستوى العالم إلى فقدان الوسائل التقليدية التي يستخدمها المستهلك لضمان جودة وسلامة الغذاء ، مما يجعل المستهلك يعتمد على غذاء وظيفي ومسؤول- صناعة. أدى الاعتماد المتزايد على معالجة الأغذية إلى إمكانية التعرض للأغذية الملوثة بمسببات الأمراض من منشأة إنتاج واحدة. لتوفير الحماية من هذا التهديد ، تم إنشاء هياكل تنظيمية واسعة النطاق ، خاصة في البلدان الصناعية ، لحماية الصحة العامة وتنظيم استخدام المواد المضافة والمواد الكيميائية الأخرى. تبرز مواءمة اللوائح والمعايير عبر الحدود كقضية لضمان التدفق الحر للغذاء بين جميع دول العالم.

معالجة مياه الصرف الصحي لصناعة الألبان

تتكون صناعة الألبان من عدد كبير من المصانع الصغيرة نسبيًا التي تزود المنتجات مثل الحليب والجبن والجبن والقشدة الحامضة والآيس كريم والمواد الصلبة لمصل اللبن واللاكتوز.

لطالما كانت صناعة الألبان من دعاة معالجة المياه العادمة البيولوجية الهوائية. استثمرت العديد من مصانع الألبان بشكل كبير في الحمأة المنشطة والطاقة الحيوية والمفاعلات المتسلسلة وأنظمة معالجة العبوات. أدى الاهتمام بالمحافظة على المياه والطاقة إلى قيام العديد من منشآت الألبان بتقليل استهلاك المياه. أدى هذا الاتجاه ، مع وجود تيارات مياه الصرف الصحي عالية القوة في مصانع الألبان ، إلى تصميم وبناء العديد من أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي اللاهوائية.

الرجوع