Od pojave prvog izdanja ovog priručnika, sa uvođenjem novih tehnologija za rešavanje sve većih problema kontrole zagađivanja, uštede u energiji i proizvod-nje vode ultra visoke čistoće za mnoge nove primene, širile su se stare granice znanja. Drugo izdanje odgovara značajnim prilozima na nove potrebe za takvom tehnologijom.
Prvobitni zadatak ovog priručnika aktuelan je i danas: da osigura snalaženje u tehnologiji vode u razumljivoj formi za one kojima je potrebna takva informacija u obavljanju svog posla, ali koji ne pretenduju da postanu stručnjaci za obradu vode. Kao što je istaknuto u predgovoru prvog izdanja, te osobe „mogu biti veoma različitih zanimanja, kao direktor fabrike, arhitekta, šef energetike, građevinski inženjer, pravnik ili službenik u odeljenju za zaštitu okoline.“ Prvo izdanje poslužilo je kao knjiga za proučavanje ove materije i kao referenca za ove i slične profesije.
Ovaj priručnik ima četiri dela. Deo 1. sadrži uvod u prirodu vode i u njemu se istražuju fundamentalna svojstva hemije, biologije, izvora i analize vode. U Delu 2. detaljno se opisuju operacije u pogonu za obradu vode. U Delu 3. dat je pregled upotrebe vode u najvažnijim industrijskim granama, kao i u gradovima, uključujući reciklažu i sistematsko uništavanje otpada; tipične operacije velikih industrijskih grana, institucija i gradova opisane su da bi se ukazalo na praksu industriji koja preovlađuje. U Delu 4. reč je o specijalnim tehnologijama obrade vode za potrebe rashlađivanja, proizvodnje pare i vađenje nafte. Deo 1. je objavljen kao posebna knjiga pod naslovom Voda, univerzalni rastvarač.
Oslanjajući se na svojih 48 godina rada u ovoj oblasti, nisam apsolutno bio u mogućnosti da se upoznam sa svim idejama brojnih prijatelja i autora, čije bi se iskustvo dodato mom iskustvu moglo pojaviti u ovoj knjizi. Na sreću, u mogućnosti sam da upoznam neke ideje mojih brojnih saradnika u Hemijskoj kompaniji Nalko, autora posebnog poglavlja iz oblasti za koju su specijalizovani. To su P.A. Barker, J.A. Beardslev, G.A. Casedy, J.I. Cole, L.J. Domzalski, K.E. Fulks, C.R. Hoefs, J.C. Jennings, K.E. Lampert, G.F. Mclntvre, K.Odland, M.T.Perin, J.E. Phelan, R.S. Robertson i R.F. Tuka. Mnogi drugi, čiji je broj suviše velik da bi se svi pomenuli, pomogli su mi svojim značajnim sugestijama na čemu im iskreno zahvaljujem i koje ću sve lično upoznati.
Izražavam duboku zahvalnost Johnu McCallionu za pomoć koji mi je pružio na bezbroj načina oko izdavanja ove knjige i Beverlv Newmilleru za drago-cenu pripremu rukopisa i ilustracija.
Sadržaj
1. Priroda vode
Molekul vode
Izvori i upotreba vode
Bazna hemija
Hemija vode i tumačenje analize vode
Vodena biologija
Zagadivači vode: rasprostranjenost i obrada vode
Merenje, uzorkovanje i analiza
2. Operacije u pogonoi za obradu vode
Koagulacija i tlokulacija
Odvajanje čvrstih supstanci od tečnosti
Taloženje
Uklanjanje etnulzije
Izmena jona
Neutralizacija
Degasifikacija
Razdvojna membrana
Aeracija
Adsorpcija
Isparavanje
Oksidacija-redukcija
Kontroia korozije
Kontrola taloga
Kontrola aktivnosti mikroba
Biološka obrada vode
3. Upotreba vode
Aluminijska industrija
Industrija samohodnih transportnih sredstava
Hemijska industrija
Proizvodi od uglja : koks, gas, gorivo
Prehrambena industrija
Rudarstvo
Industrija papira i celuloze
Naftna industrija
Industrija čelika
Tekstilna industrija
Fabrička postrojenja za energetiku
Voda u gradovima
Obrada gradskih otpadnih voda
Obrada vode za komercijalne i institucionalne potrebe i za potrebe domaćinstva
4. Specijalne tehnologije obrade vode
Obrada rashladne vode
Obrada kotlovske vode
Optimizacija obrade otpadnih voda
Vlažno „pranje“ gasa
Upotreba vode u poljoprivredi
Tehnologija odvajanja vode od nafte na naftnim poljima
Proizvodnja izuzetno čiste vode
Sistemi za doziranje hemikalija
Energija
Dodatak
TUMAČ POJMOVA INDEKS
Glava 28 Prehrambena industrija
Zbog prisne veze sa zdravljem ljudi, industrija hrane imala je predugu istoriju nadzora u svojim delatnostima od strane lokalnih, državnih i saveznih agencija. Kongres Sjedinjenih Država doneo je originalan zakon o hrani i lekovima 1906. godine. Taj zakon i kasnija Iegislatura kontroliše ne samo hemikalije koje se neposredno dodaju hrani − so, začini, i konzervativi − nego i takve hemikalije koje se nalaze u pakovanju za luanu koje mogu indirektno da postanu dodaci hrani putem kontakta.
Pored brižljive kontrole FDA, izvodi se i dopunski nadzor nad mesom i živinom u proizvodnim fabrikama preko Odseka za poljoprivredu SAD. Nijedna hemikalija ne sme se upotrebiti u mesu ili živini ukoliko nije odobrena od strane USDA za takvu primenu, kao što su opreme za čišćenje ili obrada vode.
Zbog ovakvih strogih propisa, izbor hemikalija koje se koriste u vodi ili u obradi otpadne vode može biti ograničeniji u prehrambenoj industriji nego kod ostalih industrija, velikih potrošača vode.
Ima mnogo segmenata u prehrambenoj industriji kod kojih je velika potrošnja vode kao što su industrija šećera od trske i repe, proizvodnja napitaka, prerada voća i povrća, mesa i živine, prerada zrnaste hrane, masti i ulja i mlečni proizvodi. Potrošnja vođe u tim segmentima prikazana je na tabeli 28.1.
Mada postoje velike varijacije u procesnim postupcima u svakom od ovih industrijskih segmenata, postoji i veliki broj zajedničkih operacija. Raspodela vode u fabrikama može se svrstati u tri kategorije: procesna voda, voda za hlađenje i voda za bojlere. Procenat u ovakvoj distribuciji uveliko se razlikuje od visokih 60% kod proizvodnje mesa i živine, do niskih 15% u industriji šećera. Međutim, 75% vode koja se koristi u industriji šećera namenjeno je hlađenju (te kasnije postaje procesna voda) sa svega 25% koja se koristi u proizvodnji mesa i živine. Većina fabrika za proizvodnju hrane stvara paru za kuvanje ili preradu, a voda koja se koristi za bojlere kreće se oko 6% ukupne upotrebe kod prerade voća i povrća do 15% kod proizvodnje masti i uljnih segmenata.
Upotreba procesne vode uključuje: pranje sirovina i procesne opreme, prenošenje produkata iz jedne u sledeću procesnu oblast, razblažavanje ili ekstrakciju kao dopunu finalnom proizvodu. Voda za hlađenje može se koristiti za rad rashladne opreme, za kondenzovanje pare kod isparivača iii turbina, iii za hlađenje procesne opreme kao što su kompresori, kotlovi za kuvanje i delovi mašina.
Za kuvanje se može stvoriti vodena para, za zagrevanje isparivača ili za zagrevanje radnog prostora. Kod nekih industrija traži se dovoljno pare za pokretanje turbina ili korišćenje motorne snage pare pre no što se uputi u proces (kogeneracija). Ako para može da dođe u direktan kontakt sa hranom, postoje stroga ograničenja u vezi s hemikalijama koje se koriste i u pari i u tretiranju bojlera posebno u pogledu njihovih maksimalnih koncentracija.
| Ind. Segment | Ukupno | Priliv vode, mgd količ. | Ispust |
| Šećer | 1061 | 545 | 518 |
| Pića | 797 | 275 | 226 |
| Voće i povrće | 620 | 348 | 324 |
| Meso i živina | 458 | 296 | 288 |
| Prerada zrnaste hrane | 386 | 218 | 199 |
| Masti i ulja | 358 | 107 | 89 |
| Mlečni proizvodi | 218 | 119 | 111 |
* Odredbe za proizvođače iz 1972, Odsek za trgovačke publikacije SAD MC72 (SR-4), Upotreba vode u proizvodnji
Poznavanje procesnih operacija u fabrici hrane pomoći će nam da razumemo upotrebu vode; voda se može koristiti sekvencijalno za nekoliko namena. Na primer, kod industrije šećera, koja ima vrlo velike potrebe za kondenzovanom vodom za hlađenje zbog isparavanja i koncentracije u sirupima, ova voda za hlađenje koristi se kod pranja trske (repe) prevezene sa njiva pre no Što se odbaci, i kategorizovana je kao voda za hlađenje a ne kao procesna voda.
Industrija šećera
Ima mnogo procesnih faza u industriji šećera (neke od njih su slične preradi kukuruza). Kao najveći potrošač vode u prehrambenoj industriji u raznim procesnim operacijama, industrija šećera predstavlja dobar primer za korišćenje vode u prehrambenoj industriji.
Šećer (saharoza) hemijski se klasifikuje kao disaharid s formulom C12H22O, i dobija se iz dva najvažnija izvora, šećerne trske i šećerne repe. Trska se uzgaja u suptropskim klimama (tj. Portoriko, Florida), dok se repa gaji u umerenom klimatskom pojasu (Ajdaho, Kalifomija). U Sjedinjenim Državama godišnje se proizvede oko 7 miliona tona šećera u poređenju sa svetskom proizvodnjom od 75 miliona tona godišnje. U Sjedinjenim Državama najveći proizvođači šećerne trske su u Luizijani i na Floridi, a značajni su i oni sa Havaja i Teksasa. Proizvodnja šećerne repe u principu je u zapadnim i severozapadnim državama. Šećerna trska je obimnija po proizvodnji od repe. Zato što se ovi proizvodi brzo kvare ne mogu se skladištiti, pa je proizvodnja šećera sezonski posao, pri čemu fabrika ima proizvodne kampanje od oko 120 dana podešene prema branju trske i vađenju repe.
Saharoza, koja čini oko 20% težine kod trske ili repe, lako se razgrađuje pod dejstvom bakterija. Prvi korak u razgrađivanju je proizvodnja inertnih šećera, fruktoze i glukoze :
C12H22O11 + H2O → c6H12o6 + C6H12O6
saharoza, fruktoza, glukoza
Druga faza je proizvodnja mlečne kiseline (C3H6O3), pod uslovima proizvodnje preko šećerne repe, ili dekstran (C6H10O5), pod uslovima koji važe za fabrike koje prerađuju šećernu trsku. Pošto se ova razgrađivanja uglavnom događaju pod uticajem bakterija, važno je održavati kontrolu mikrobioloških organizama u celoj fabrici da bi se izbegli gubici u proizvodnji saharoze. Mikrobiološka aktivnost takođe stvara i proizvodne teškoće, kao što je zapušavanje filtera, stvaranje mulja i smrada.
Dijagram koji se odnosi na preradu šećerne trske i šećerne repe prikazan je na slici 28.1.
Sl. 28.1 Dijagram tehnološkog procesa prerade šećera
Voda → Pranje → Otpadna voda
↓
Ekstrakcija (sok) → Čvrste čestice u kolektoru
↓
Kreč → Prečišćavanje → Čvrste čestice u proces i kanalizaciju
↓
Para → Koncentracija → Kondezat u regeneraciju
↓
Para → Kristalizacija → Kondezat u regeneraciju
↓
Šećer za tržište ili dalje raftnisanje
Kada trska ili repa dođu u fabriku, sadrže zemlju i đubre koje se nagomilano za vreme berbe. U slučaju da se šećerna trska bere mašinama koje su slične buldožerima, refuza može iznositi čak i deset do 25% težine materijala isporučenog fabrici. To nije običan inertan materijal; on predstavlja glavni izvor za okupljanje bakterija jer su organizmi iz zemlje prisutni zajedno sa fekalnim materijama od ptica, glodara, i drugih malih životinja koje žive na njivama. Zbog toga je pranje kritična operacija u pripremi sirovina koje odlaze na dalje ekstrakcione procese. S druge strane, pranje ne sme biti ni preterano jer ono dovodi do gubitka saharoze u otpadnoj vodi.
Posle pranja, saharoza se odvaja iz sirovine. Kod fabrika koje prerađuju šećernu trsku, to se obično radi mlevenjem stabljika koje su oprane i isečene, te se tako dobija sok koji sadrži približno 12-15% saharoze. U industriji gde se koristi repa, ona se seče na dugačke uzane komade (rezance) i saharoza se posle izdvaja pranjem u vodi i difuzerima na oko 70°C. Postoji sve veći interes za korišćenje difuzera umesto mlevenja u preradi trske da bi se redukovali troškovi održavanja i povećao prinos.
Stabljike šećerne trške presuju se nakon prethodnog lomljenja i prolaska kroz valjke da bi se dobilo što je god moguće više šećera a preostala tvrda materija (koja se naziva bagasa) obično se spaljuje u bojlerima da bi se dobila para. Bagasa se takođe može koristiti i kao sirovina za takve proizvode kao što su izolatori ili akustične ploče. Kod industrije koja prerađuje šećernu repu, pulpa od repe ima vrlo mnogo proteina, i može se mešati sa nekim od fabričkih proizvoda kao što je melasa za stočnu hranu.
Kao i kod većine drugih prirodnih proizvoda, postoji mnogo hemikalija koje nisu saharoze u trsci i repi. One se moraju izlučiti da bi se maksimalno iskoristio šećer, a minimalno proizvodila melasa i smanjile nečistoće u pogledu ukusa, boje i smrada. Kreč se koristi za taloženje tih nečistoća a krečni mulj izdvaja se konvencionalnim tvrdim ili tekućim sredstvima za separaciju. Mulj se spira da bi se dobilo Što god je više moguće šećera, i to može biti: a) ponovo spaljivanje da bi se dobio novi kreč, b) vraćanje na njive zbog koristi od đubrenja (jer često sadrži potrebne fosfate ), ili c) da se odloži na deponiju.
Očišćeni sok mora se koncentrisati da bi se dobio gust sirup što je oblik šećera koji se često koristi u industriji pića i sokova, ili da bi se proizveo kristalizovani proizvod. Sok se koncentriše putem isparavanja. Zato što sadrži kalcijum iz kreča, obično nastaje problem u industriji zbog formiranja slojeva u posudama (jednostavnim isparivačima preko pare) ili kod višestranih evaporatora. Drugi čest problem je stvaranje pene čim sokovi počnu da se koncentrišu za vreme isparavanja.
Na slici 28.2 prikazanaje proizvodnja sirovog šećera iz šećerne trske. U celoj fabrici mnogo se koristi para, tako da je odeljenje sa kotlovima značajan faktor ekonomične proizvodnje šećera. Mnoge Šećerane rade preko kotlova sa pritiskom da bi stvorile lektričnu struju preko turbo generatora, i izdvojile paru iz turbina za rad sa posudama i isparivačima, i kristalizerima, a u mnogim slučajevima para se koristi preko turbina za kondenzatore. Voda za hlađenje i iz turbina i iz kondenzatora isparivača može se koristiti kao procesna voda.
Zato što višesfrani isparivači stvaraju više vode kao kondenzata nego što se utroši kao para, tu postoji i višak kondenzatora koji napaja bojlere vodom. Ova kondenzacija često predstavlja naročit problem u smislu da obično ima mnogo amonijaka, i da povremeno sadrži saharozu ili invertne šećere. Uvođenjem šećera u bojlere brzo stvara uslove za kiseline, pa je brižijivi nadzor sistema kondenzacije kod sadržaja šećera važan radi zaštite sistema bojlera.
Kontrola zagađivanja ima svoje probleme u šečeranama i neobična je jer je priroda te industrije sezonski rad. Kampanja se odvija obično u sušnim mesecima, kada atmosfera ne može da asimilira preveliko organsko opterećenje. Zbog toga fabrike minimizuju izbacivanje pomoću reciklaže onoliko koliko je moguće, a otpadna voda se biološki tretira i ostavlja se za isparavanje na suncu ili kontroliše ispuštanjem kada se dostignu prihvatljivi uslovi.
Industrija pića i sokova
Segment prehrambene industrije koji je veliki potrošač vode je industrija pića i sokova gde voda postaje deo nekih finalnih proizvoda. Ostatak se korsti za pranje mašina i kontejnera, hlađenje kompresora i opreme za rashlađivanje i za kotlove koji daju paru za kuvanje, isparavanje, grejanje prilikom pasterizacije i grejanje radnog prostora.
Voda koja se koristi u proizvodu mora, naravno, biti pitka; pored toga, postoje standardi u okviru te industrije koji se odnose na efikasnost kvaliteta vode u pogledu ukusa spravljenog pića. U industriji sokova, na primer, uobičajeno je da se voda omekšava krečom zbog tvrdoće i reduciranja alkaliniteta, jer alkalije razaraju ukus kiselina u dobijenom ekstratu iz voća. U krečnom omekšivaču takođe se po-stupa i s jednim stepenom hlorinacije. Voda se na kraju filtrira i onda prolazi kroz aktivni ugalj kao krajnju meru opreza za izdvajanje hlora iz svih ostalih ukusa i mirisa. Većina sokova u punionicama ima bojlere sa toplom vodom koji obezbeđuju toplotu za pranje boca i konzervi.
Pića i destilerije, s druge strane, koriste sopstvenu proizvodnju pare jer je para neophodna za kuvanje i za postupak u isparavanju. U mnogim od tih fabrika para prolazi kroz turbine da bi se stvorila pokretačka sila, i smanjuje se na niže pritiske zbog procesnih potreba. Jedinačne operacije u ovim fabrikama su sasvim slične onima koje se mogu naći u hemijskoj industriji, ali posebne namene omogućavaju da se oprema može odmah čistiti radi sprečavanja mikro biološke kontaminacije proizvoda i radi izbegavanja rizika za opšte zdravlje.
Sl. 28.3 Tipičan filterski uredaj u prehrambenoj i industriji napitaka. Zapaža se specijalm cevovod i fitinzi od nerđajućeg čelika.
Izostavljeno iz prikaza
Posebni projekti cevovoda i fitinga, kao što su dugački zavojni cevovodi koriste se u celoj prehrambenoj industriji zbog sanitarnih potreba (siika 28.3). Vrlo uglađene cevi od nerđajućeg čelika, monela ili hromirane, otklanjaju ogrebotine, udubljenja i sve ono što može biti mesto za stvaranje bakterija. Pažljivo
Čišćenje opreme posle svake upotrebe stvara poseban problem kod kontrole zagađenja tako što se upotrebljeni hemijski čistači, naročito oni koji sadrže biocide, često izmešaju u opremi za kontrolu zagađenja.
Dva sistema za korišćenje vode su jedinstvena u prehrambenoj industriji i zahtevaju posebnu pažnju u pogledu kvaliteta vode: to su boca i posuda kod sistema za pranje i pasterizacija.
Kod pranja boca, i čišćenje i sterilizacija su neophodni, tako da deterdženti i biocini ako se primene u premalim količinama, stvaraju problem. Ako je uređaj za pranje boca predviđen za povratne boce, ne može se znati šta može da bude u bocama kad je u rukama potrošača, pa je važno da se upotrebe efikasna hemijska sredstva za čišćenje. A ona su svakako alkalna. Zbog toga je dobro imati vodu omekšanu zeolitom za pranje i ispiranje jer to smanjuje potrebe za deterdžentima i takođe u velikoj meri omogućava sušenje boce posle ispiranja bez mrlja na površini.
Kada se primene jaki alkalni čistači, stvara se biocidalni efekat koji zavisi i od dužine vremena u koje nije hemikaiija bila u kontaktu sa bocom, i od kaustičnosti rastvori za čišćenje. Čak i sa takvom zaštitom, međutim, hlor se često primenjuje kod konačnog ispiranja da bi se obezbedila sterilizacija.
U operaciji pasterizacije, kao što se postupa i sa sokovima, proizvod u boci kreće se kroz pasterizator, prolazeći prvo kroz zonu hlađenja da bi se zaustavio rast specifičnih kvarnih organizama. Kontrolisana temperatura vode u posudi onda se lagano podiže sokovima na otprilike 70°C i zadržava onoliko vremena koliko je neophodno da se osigura daje ceo sadržaj boce pasterizovan. Obično se koriste dve faze zagrevanja da bi se sprečio termički šok i pucanje boce. Boca se zatim sprovodi kroz odeijenje za rashlađivanje pre no što iziđe iz pasterizatora radi pakovanja. Korisno je imati vodu omekšanu zeolitom u ovoj operaciji, zato da bi se izbegle mrlje na bocama i konzervama. Temperatura u odeljenju za pasterizaciju održava se cirkulacijom tople vode a u odeljenju za hlađenje (koje takođe postoji da bi se izbegao termički šok) i voda se mora zadržati u kuli za hlađenje koja je dopuna zatvorenom sistemu rashlađivanja (slika 28.4), mada kada je jednom već bila upotrebljena za hlađenje, voda se i dalje naveliko koristi.
U slučaju loma boce, ovaj vodeni sistem predstavlja klicu nutrijenata (sokova) i mikrobiološka aktivnost može vrlo Iako da ostane bez kontrole. Biocidi di hlor − biodisperzanti koriste se da bi se ovo održalo pod kontrolom.
U najvećem broju slučajeva otpadna voda iz industrije sokova odlazi u gradsku kanalizaciju. To inože zahtevati da fabrika instalira sredstva za ujednačavanje i unificiranje otpadne vode i stepena isticanja i u domaćinstvima koja imaju teške otpadne vođe ili hemijske čistače, takođe može biti neophodno da se uvede program ujednačavanja ispuštenog otpada.
Izvestan broj velikih distilerija ima sopstvena sredstva za obradu otpada, obično preko konvencionainog biološkog tretmana.
Prerada voća i povrća
Kao i kod postupka sa šećernom repom, u industriji šećera, tradicionalno voda je bila sredstvo za prenos u fabrici većine vrsta voća i povrća u ovom industrijskom segmentu. Ne samo da je ovaj izbor bio ekonomičan, nego takođe i omogućava dopunske koristi u predpranju i hlađenju. Međutim, zbog količine zagađivanja, ovi rezultati iz upotrebe korita za prenos materijala (vazduh, vakuum, i inehanički ) sada postaju sve više u upotrebi, tako da pranje i ispiranje koji mogu iznositi čak i 50% ukupne vode koja se koristi u operativnom postupku, predstavlja posebnu fazu. Svođenje na jednaku veličinu ponekad se ostvaruje istovremeno sa ispiranjem.
Pošto se voće i povrće opere, skida se pokorica na mnogobrojne načine. Dovođenje pare ili potapanje u kaustične rastvore, je najčešće, ali vazduh i mehaničko skidanje pokorice takođe je u primeni. Kaustično ljušćenje nasuvo kod krompira sve više je u primeni u industriji, kao sredstvo kojim se uveliko reduciraju sva zagađenja.
Blanširanje vodom na čelu se koristi kod prerade povrća da bi se otklonio vazduh i razni rastvori pre konzerviranja. Blanširanje povrća parom obično se koristi da se unište enzimi pre zamrzavanja ili dehidracije. Blanširanje doprinosi u velikom delu ukupnom stepenu zagađenja u operaciji konzerviranja.
Kod većine fabrika za preradu ribe, konzerve se pune nekuvanom hranom a onda prolaze kroz odeljak sa parom da bi se eliminisao vazduh u konzend pre zatvaranja. Hrana se onda kuva u konzervi u direktnom kontaktu pare iz retorti koje su u stvari kotlovi pod pritiskom na kojima se konzerviranje nalaze na rešetkama. Posle kuvanja, potrebne su velike količine vode da se konzerve ohlade dok prolaze kroz kanale sa hladnom vodom. Za kontinuiranu proizvodnju, umesto retorti i kanaia za hlađenje mogu se koristiti horizontalni kružni kotlovi, sa kuvanjem na pari u prvoj cilindričnoj jedinici, a sa vodom za hlađenje u drugoj. Čak i veće kontinuirane jedinice u stanju su da obrade 50.000 konzervi u ciklusu od 2h uključujući prethodno grejanje, obradu parom, kaskadno hlađenje i konačno hlađenje. Jedan broj proizvoda hrane kuva se pre nego što se stavi u bocu ili konzervu, te mnogi takvi kao što je kečap, zahtevaju koncentraciju preko evaporizacije vode iz soka. Prema tome, ima mnogo načina da se procesne jedinice upotrebe u obradi voća i povrća u industriji, kao što su kotlovi pod pritiskom i isparivači. Celokupna ova oprema za preradu hrane mora se održavati čistom, obično putem Čišćenja hlornom vodom ili deterdžentima.
Sl. 28.5 Distribucija prskalicom otpadne vode iz fabrike prehrambenih proizvoda na terenu sa nagibom uz prikupljanje obrađene kišnice. Ovaj sistem je veoma efikasan u krajevima sa umerenom klimom.
Izostavljeno iz prikaza
Kao i kod većine indnstrija hrane, procesori za obradu voća i povrća treba da se prilagode metodima suvog čišćenja da bi se redukovale naslage zagađenja iz tekuće vode. Ove naslage zagađenja se razlikuju u najvećoj meri od jednog tipa proizvoda do drugog. Na primer, u preradi asparagusa, BTK i suspenzivna tvrda materija obično su ispod 100 mg / L, dok u proizvodnji kukuruza u klipu BTK i suspenzivne tvrde materije mogu da iznose nekoliko hiljada miligrama po litru. Čvrsti komadi otpada takođe se značajno razlikuju od jednog do drugog materijala.
Mada se u većini fabrika za preradu ribe koristi gradski sistem za kanalizaciju, mnoge takođe rade i sa sopstvenom obradom otpada. One u poljoprivrednim oblastima gde ima zemlje možda su bile uspešne u korišćenju irigacije kao sredstva za otklanjanje otpada, te su često ostvarivale čak i 99% BOD ispusta. Jedan razlog zašto je irigacija bila efikasna u konzervnoj industriji je zato što je priroda tog posla sezonska, što omogućava izbacivanje otpada za vreme suvih meseci čime se izbegavaju problemi zamrzavanja do kojih može doci ako se radi tokom cele godine i koriste sredstva za irigaciju u hladnim podnebljima. Jedna takva mogućnost prikazana je u dijagramu na slici 28.5.
Mada je aktivni mulj efikasan u procesu obrade, teški otpad iz prerade hrane može se fermentisati pre konačne aerobične digestije da bi se poboljšala ukupna BOD redukcija. To je naročito korisno kod rukovanja otpadom iz prerade voća, jer anaerobični fermenti deluju brzo i u velikoj meri redukuju naslage na aerobičnoj jedinici.
Meso i živina
Prejedne generacije, Karl Sandberg nazvao je Čikago „svetskim kasapinom“ a danas su veliki stočni pogoni gotovo prazni. Ekonomičnost i problemi u vezi sa kontrolom ljudske okoline, naveli su mesnu industriju da bude bliže ispašama i torovima. Tamo fabrike koje pakuju meso kupuju žive životinje, mere ih i drže ih nekoliko sati ili preko noći u „kravljim palatama“ radi daljega postupka.
Različiti postupci u preradi mesa prikazani su na slici 28.6. Obrada živine prikazana na slici 28.7.
Kao prvi korak u preradi mesa, životinje se obaraju električnim, mehaničkim, a ponekad i hemijskim sredstvima pre klanja. Velike klanice mogu da zakolju više od tri stotine goveda i gotovo hiljadu svinja na sat, dok gigantski procesori živine mogu da zakolju gotovo pet stotina brojlera na minut. Na mestu klanja voda se štedi, postoje dva odvojena kanala tako da se krv može izdvojiti za dalju preradu a da se ne pomeša sa vodom za pranje. Krv se onda na licu mesta prerađuje ili se prodaje drugima radi prerade. To se ostvaruje preko isparavanja vode iz koioidalnili materija putem „suvog kuvanja“ u kotlovima s parom ili direktnim kontaktom s parom. Koagulisana krv se onda ponovo dovodi u vezu sa vodom do vlažnosti od oko 57% iii izdvajanjem čvrste ili tekuće materije ili daljom evaporizacijom. Voda iz ovih procesa (serumska voda) ima u sebi velike naslage zagađivača. Prerada krvi takođe je veliki zagađivač vazduha. Konačni proizvod, krvni obrok, bogat aminokiseiinama prodaje se kao ishrana za živinu i svinje. Goveđe kože skidaju se i ove „zelene kože“ obično se obrađuju na licu mesta usoljavanjem i odlaganjem za 14 dana ili potapanjem u salamuru koje traje oko 18 sati. Salamura se filtrira zbog reciklaže i odvajanja rogova i delova mesa, dlake i drugih čvrstih materija, koje se odbacuju posle nekoliko dana. Posle tretmana i sortiranja, kože se šalju na obradu taninom.
Većina svinja obrađuje se bez skidanja kože, čekinja se skida potapanjem u vodu na temperaturi od 140°F koja obično ima i sredstvo za površinsku obradu, a onda se propuštaju kroz uređaj za skidanje čekinja koji koristi gumene grabulje za čekinje sa istovremenim polivanjem vrelom vodom. Zatim se preko zapaljenog gasa spaljuju preostale čekinje pre dalje obrade.
Čekinje se obično dalje prerađuju putem potapanja u kaustične rastvore posle kojih dolazi do kuvanja u pari da bi se proizvela visokoproteinska hrana za životinje koja se naziva čekinjasti ručak.
Sl. 28.7 Dijagram obrade živine u fabrici.
Izostavljeno iz prikaza
Vrlo mnogo vode koristi se kod sečenja i prerade govedine i svinjetine. Utroba se vadi i pretvara vodom u jestiv i nejestiv proizvod.
Masnoća koja se odstranjuje iz mesa koristi se kasnije za kozmetiku i kuhinjsku mast prema saveznim propisima. Proces prerade u jestivu mast je „mokri proces“. Uvodi se vrela para u posudu sa potpritiskom, te masnoća počne da pltvana kondenzatu (masnoj vodi). Masna voda je pod visokim BTK i izlučevinama i sačinjava veliki deo u tretmanu otpada u fabrici. Najveći deo nejestivog sadržaja se isporučuje suv. U parne kotlove ubacuju se iznutrice iz kojih voda isparava pod blagim vakumom. Kuvani proizvodi su loj i kosti.
Sl. 28.8 Obrada otpadne vode iz fabrike za preradu mesa (a) Prikaz tehnološkog procesa proizvodnje iz vazduha.
Izostavljeno iz prikaza
U osnovnim operacijama, prerada živine i svinja je slična. Posebni rezervoari se koriste za prihvatanje odstranjenog perja, a dalja proizvodnja perja slična je čekinjastom obroku. Koriste se velike količine vode tokom celog ovog procesa.
Zbog visokog BTK u otpadu kod prerade mesa, kontrola zagađenja vode je nešto neobično utoliko što se anaerobne digesiije Često primenjuju pre aerobne digestije. U rezervoarima sa anaerobnim digestijama stvara se pokorica koja normalno sprečava mirise koji Često prate anaerobnu fermentaciju. Prethodni tretmani putem ekvilizacije, prosejavanja i flotacije, važni su za dobru kontrolu operacije. Punjenje digestera je obično oko 0.2 Ib BTK / dan po kubnoj stopi zapremine digestera. Otpadna voda je obično topla od 27 do 38°C što je pogodno. jer anaerobična digestija u velikoj meri prestaje na niskim temperaturama. Zadržavanje tu može biti 12-24 sata. Kombinacija anaerobične − aerobične digestije posle koje dolazi do sedimentacije obično rezultira sa 90% BTK redukcije u prvoj fazi i oko 98% ukupne redukcije (slika 28.8).
Od mnogih fabrika za preradu mesa koje ispuštaju svoj otpad u gradsku kanalizaciju, zahteva se prethodni postupak (ekvilizacija, prosejavanje, otklanjanje maziva) da bi se smanjila količina i ujednačila kompozicija otpada i tako zaštitila gradska kanalizacija.
Analiza vode: Vid. siiku 12.15. Ukupna tvrdoća = 200 mg/l, dozvoljeno propuštanje = 3 mg/l, UE 300 mg/l
Potrebe pogona: 1.200.000 galona/dan = prosečan protok od 1.200.000/1440 = 833 gal/min; moraju se prilagoditi povećanom maksimumu protoka od 1200 gal/min.
1. Izračunavanje potrebnog prečnika za 1200 gal/min (vid. tabelu 12.4). Upotreba tri 10 ft 0 u jedinicama prečnika
2. Izračunavanje potrebne količine smole. a) Potrebni kapacitet u kilozrnima:
Tvrdoća = 200 mg/l; 200/17,1 =11,7 zr/gal 1.200.00 x 11,7/F000 = 14,035 kzr/dan
Program sve tri jedinice za regeneraciju u svakoj smeni
Potreban kapacitet = 14,035/3 = 4678 kzr ukupno 4678/3 jedinice = 1560 kzr/jedinica h) Dozvoljeno propuštanje = 3 mg/l
Ovo propuštanje može se postići na 6 Ibs NaCl/ftJ (tabela 12.2) (Stvarno popuštanje na 6 lbs/ft3 biće samo 1,5 mg/l tvrdoće)
Kapacitet na 6 lbs/ft3 = 20 kzr/ft3 (tabela 12.2)
Potrebna smola = 1560/20 = 78 ff3 minimum po jedinici c) Dubina sloja: Površina od 10 fts jedinice prečnika = 78,5 ft* 1 2. Prema tome, sloj će biti dubok oko 1 ft. Za dostizanje željenog propuštanja, minimalna dubina sloja je 30 cola, prema tome, za svaku jedinicu je potrebno:
2,5 ft dubine x 78,5 ft2 površine = 195 fts2
Stvarni rad jedinica biće:
196 ft3 x 3 jedinice x 20 kzr/ft3
14,035 kzr/dan = 84 dana
0,84×24 = 20 h
ili, jedna će jedinica biti regenerisana na svakih 6 h, 40 minuta