概要

食品産業は、人間が消費する汚染物質のない製品を生産するための原材料の供給を自然環境に直接依存しています。 大量の材料を大規模に処理するため、環境への潜在的な影響はかなりのものです。 これは飲料業界にも当てはまります。

食品産業に関する環境問題は、有毒物質の影響よりも有機汚染物質の負荷に重点を置いています。 汚染物質の負荷が適切に防止または制御されていない場合、コミュニティの汚染管理インフラストラクチャに負担がかかるか、地域の生態系に悪影響を及ぼします。 製品の損失を制御する生産技術は、歩留まりと効率を改善すると同時に、潜在的な廃棄​​物と汚染の問題を減らすという二重の機能を果たします。

飲料水の利用が不可欠である一方で、食品加工業界では、原材料の初期洗浄、フラミング、ブランチング、低温殺菌、加工装置の洗浄など、さまざまな非消費用途のために非常に大量の水も必要とします。そして完成品の冷却。 水の使用は、さまざまな用途の品質基準によって識別されます。最高品質の使用では、臭いや味を完全になくし、均一な状態を確保するために、別の処理が必要になることがよくあります。

非常に大量の材料を処理すると、生産段階で大きな固形廃棄物の問題が発生する可能性があります。 包装廃棄物は、製品のライフ サイクルの使用後の段階に関して、ますます懸念の対象となっています。 食品産業の特定の部門では、加工作業も潜在的な大気排出および臭気制御の問題に関連しています。

特定の産業サブセクター間でかなりの違いがあるにもかかわらず、汚染の防止と制御へのアプローチは、多くの一般的な特徴を共有しています。

水質汚濁防止

食品加工産業では、処理前の未加工の廃液が非常に多く、可溶性有機物が非常に多く含まれています。 小さな季節的な工場でさえ、15,000 から 25,000 人の人口に匹敵する廃棄物負荷を持つ可能性が高く、大規模な工場では、XNUMX 万人の人口に相当する廃棄物負荷に匹敵します。 排水を受け取る小川または水路が小さすぎて、有機廃棄物の量が多すぎる場合、有機廃棄物は安定化の過程で溶存酸素を利用し、溶存酸素値を必要以上に下げることによって水域を汚染または劣化させます。通常の水生生物。 ほとんどの場合、食品加工工場からの廃棄物は生物学的処理に適しています。

廃水の強度は、プラント、特定のプロセス、および原材料の特性によって大きく異なります。 経済的な観点からは、通常、高強度で少量の廃棄物を処理する方が、大量の希釈廃棄物よりも費用がかかりません。 このため、鶏の血液や肉などの生物学的酸素要求量 (BOD) の高い廃水は、汚染負荷を減らすために家禽や精肉工場の下水道から遠ざけ、コンテナに保管して、別の場所で分別廃棄する必要があります。製品またはレンダリング工場。

極端な pH (酸性度) 値を持つ廃棄物の流れは、生物学的処理に影響を与えるため、慎重に検討する必要があります。 酸性廃棄物と塩基性廃棄物の流れを組み合わせることで中和が行われる可能性があり、可能であれば、隣接する産業との協力が非常に有益になる可能性があります。

食品加工廃棄物の液体部分は通常、あらゆる処理プロセスの前段階として、沈殿後にふるいにかけられるか分離されるため、これらの廃棄物はゴミとして廃棄するか、副産物回収プログラムで他の固形物と組み合わせることができます。

廃水の処理は、さまざまな物理的、化学的、および生物学的方法によって達成できます。 二次処理はより高価であるため、負荷を軽減するには一次処理を最大限に活用することが重要です。 一次処理には、沈降または単純沈降、ろ過（シングル、デュアル、およびマルチメディア）、凝集、浮選、遠心イオン交換、逆浸透、炭素吸収、化学沈殿などのプロセスが含まれます。 沈降施設は、単純な沈降池から、特定の廃棄物の流れの特性に合わせて特別に設計された高度な浄化装置までさまざまです。

一次処理に続く生物学的二次処理の使用は、多くの場合、廃水排出基準に到達するために必要です。 ほとんどの食品および飲料業界の廃水には主に生分解性の有機汚染物質が含まれているため、二次処理として使用される生物学的プロセスは、廃棄物の流れの中でより高い濃度の生物と酸素を混合して、廃棄物の流れの急速な酸化と安定化を提供することにより、廃棄物の流れの BOD を削減しようとします。環境に放出される前に。

技術および技術の組み合わせは、特定の廃棄物状況に対処するために適応させることができます。 たとえば、乳製品の廃棄物については、嫌気性処理によって汚染物質負荷の大部分を除去し、好気性後処理によって残留 BOD と化学的酸素要求量 (COD) をさらに低い値まで減らし、生物学的に栄養素を除去することが証明されています。効果的。 メタンのバイオガス混合物 (CH₄）とCO₂ 嫌気性処理から生成される水は、回収して化石燃料の代替として、または発電の源として使用することができます (通常 0.30 m³ 除去された COD XNUMX kg あたりのバイオガス)。

広く使用されているその他の二次的方法には、活性汚泥法、好気散水フィルター、スプレー灌漑、さまざまな池やラグーンの使用などがあります。 悪臭の原因は、深さが不十分な池に関連しています。 嫌気性プロセスからの悪臭は、好ましくない極性ガスを酸化できる土壌フィルターを使用して除去できます。

大気汚染防止

いくつかの例外を除いて、食品産業による大気汚染は一般に、有毒な大気排出ではなく、不快な臭いの問題を中心に展開しています。 このため、たとえば、多くの都市では、健康法の下で食肉処理場の場所を規制しています。 隔離は、臭気に関するコミュニティの苦情を減らす明白な方法の XNUMX つです。 ただし、これでは臭いが消えません。 吸収剤やスクラバーなどの臭気対策が必要な場合もあります。

食品産業における主要な健康上の懸念の XNUMX つは、冷蔵装置からのアンモニアガスの漏れです。 アンモニアは目と呼吸器に深刻な刺激を与え、環境への大量の漏出は地域住民の避難を必要とする可能性があります。 漏れ防止計画と緊急時の手順が必要です。

溶剤を使用する食品加工（食用油の加工など）は、溶剤の蒸気を大気中に放出する可能性があります。 閉鎖システムと溶媒のリサイクルは、最適な制御方法です。 硫酸やその他の酸を使用するサトウキビ精製などの産業は、硫黄酸化物やその他の汚染物質を大気中に放出する可能性があります。 スクラバーなどのコントロールを使用する必要があります。

固形廃棄物管理

固形廃棄物はかなりの量になる可能性があります。 たとえば、缶詰用のトマト廃棄物は、処理された製品の総量の 15 ～ 30% を占める場合があります。 エンドウ豆とトウモロコシでは、廃棄物は 75% を超えています。 固形廃棄物を分離することにより、廃水中の可溶性有機物の濃度を下げることができ、より乾燥した固形廃棄物を副産物や飼料目的、および燃料としてより簡単に使用できます。

収入をもたらす方法でのプロセス副産物の利用は、廃棄物処理の総コストを削減し、最終的には最終製品のコストを削減します。 固形廃棄物は、動植物の食料源として評価されるべきです。 副産物、または廃棄有機材料を無害な腐植質に変換することによって生成される堆肥の市場の開発に、ますます重点が置かれています。 表 1 は、食品産業からの副産物の使用例を示しています。

表 1. 食品産業からの副産物の使用例

出典：Merlo and Rose 1992 から改作。

水の再利用と排水の削減

食品加工産業による水への広範な依存は、特に水不足の場所で、保全と再利用プログラムの開発を促進してきました。 プロセス水の再利用は、水消費量と廃棄物負荷の両方を大幅に削減することができ、生物学的処理を必要としない多くの低品質用途で再利用できます。 ただし、有機固体の嫌気性発酵の可能性は、腐食性、臭気のある分解生成物が機器、作業環境、または製品の品​​質に影響を与えないように回避する必要があります。 細菌の増殖は、消毒や pH や温度などの環境要因の変更によって制御できます。

表 2 に、典型的な水の再利用率を示します。 スプレーの位置、水の温度、圧力などの要因は、処理操作に必要な水の量に影響を与える重要な要因です。 例えば、缶詰の冷却や空調用の冷却媒体として使用される水は、その後、野菜やその他の製品の一次洗浄に使用される可能性があります。 同じ水が後で廃棄物を流すために使用され、最終的にその一部が発電所の灰を冷却するために使用される可能性があります。

表 2. さまざまな業界サブセクターの典型的な水の再利用率

節水技術と廃棄物防止技術には、浄化のための高圧スプレーの使用、洗浄および浸漬タンクからの過度のオーバーフローの排除、水路の機械的コンベヤーの置き換え、給水ホースの自動遮断弁の使用、分離が含まれます。複合廃棄物の流れからの缶冷却水の除去と缶冷却水の再循環。

加工工場の汚染負荷は、加工方法を工夫することで軽減できます。 たとえば、果物や野菜の加工から発生する汚染負荷のほとんどは、皮むきや湯通しの作業に由来します。 従来の水または蒸気ブランチングから高温ガスブランチングプロセスに移行することで、汚染負荷を 99.9% も削減できます。 同様に、ドライ苛性剥離は、従来の剥離プロセスと比較して、BOD を 90% 以上削減できます。

省エネルギー

食品産業の高度化に伴い、エネルギーの必要性が高まっています。 エネルギーは、ガスオーブンなどのさまざまな機器に必要です。 ドライヤー; 蒸気ボイラー; 電気モーター; 冷凍ユニット; 暖房、換気、空調システム。

エネルギーのコストが上昇するにつれて、エネルギーを節約するために熱回収装置を設置し、チーズ加工、食品脱水、水加熱などのさまざまな食品加工状況で代替エネルギー源の実現可能性を調査する傾向があります。 エネルギーの節約、廃棄物の最小化、水の節約はすべて、相互に支え合う戦略です。

消費者の健康問題

世界的な都市化に伴う食品生産部門からの消費者の分離の増加は、食品の品質と安全性を確保するために消費者が使用していた伝統的な手段の喪失をもたらし、消費者は機能的で責任ある食品に依存するようになりました。加工業。 食品加工への依存度が高まると、単一の生産施設から病原体に汚染された食品にさらされる可能性が生じています。 この脅威からの保護を提供するために、特に先進国では、公衆衛生を保護し、添加物やその他の化学物質の使用を規制するために、広範な規制構造が確立されています。 国境を越えた規制や基準の調和は、世界のすべての国の間で食料の自由な流れを確保するための課題として浮上しています。

乳業廃水処理

酪農産業は、牛乳、チーズ、カッテージ チーズ、サワー クリーム、アイスクリーム、固形乳清、乳糖などの製品を供給する多数の比較的小規模な工場で構成されています。

酪農産業は、好気性生物学的廃水処理の支持者であり続けてきました。 多くの乳製品工場は、活性汚泥、バイオタワー、連続バッチ反応器、およびパッケージ処理システムに多額の投資を行ってきました。 水とエネルギーの節約への関心により、多くの乳製品施設は水の消費量を削減しています。 この傾向は、乳製品工場に通常は高強度の廃水流が存在するため、多数の嫌気性廃水処理システムの設計と構築をもたらしました。

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