Tài liệu Hướng dẫn áp dụng sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa- tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa

  • Số trang: 65 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 426 |
  • Lượt tải: 2
nguyetha

Đã đăng 8490 tài liệu

Mô tả:

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ HƯỚNG DẪN ÁP DỤNG SẢN XUẤT SẠCH HƠN TRONG CÁC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SỮA TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN Chủ nhiệm đề tài: CAO XUÂN THẮNG 7840-1 07/4/2010 HÀ NỘI – 2010 MỞ ĐẦU Nhằm mục tiêu đồng bộ hóa các giải pháp để cải tiến sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất của các nhà máy, sản xuất sạch hơn giúp cho doanh nghiệp, các nhà sản xuất ứng dụng có hiệu quả những thành tựu của khoa học kỹ thuật vào sản xuất, đồng thời cũng là giải pháp tiết kiệm nguyên liệu, năng lượng, hạ giá thành sản phẩm, tăng năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp. Việc ứng dụng các giải pháp sản xuất sạch hơn sẽ tác động trực tiếp đến việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại nguồn, cải thiện sức khỏe của người lao động. Trong thời gian gần đây, do không ngừng đổi mới về công nghệ cũng như trang thiết bị hiện đại, ngành công nghiệp chế biến sữa ở Việt Nam đã phát triển rất mạnh mẽ và đáp ứng được một phần nhu cầu tiêu dùng của xã hội. Một số sản phẩm sữa của Việt Nam đã có mặt trên thị trường thế giới. Bên cạnh những mặt tích cực và lợi ích mà ngành công nghiệp chế biến sữa mang lại, các nguy cơ về ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người, môi trường sinh thái và kinh tế do các doanh nghiệp chế biến sữa gây ra cũng rất đáng lo ngại. Chính vì vậy, sản xuất sạch hơn được xem là một trong những giải pháp quan trọng cho sự phát triển bền vững, ổn định của các doanh nghiệp chế biến sữa hiện nay. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 1 CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU CHUNG Chương này cung cấp các thông tin về tình hình sản xuất, xu hướng phát triển và quy trình chế biến cơ bản trong ngành công nghiệp chế biến sữa tại Việt Nam 1.1. Mô tả về ngành công nghiệp chế biến sữa Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp chế biến sữa của Việt Nam ngày càng có vị trí quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, là nhân tố không thể thiếu trong cuộc sống, tiêu dùng của con người. Do nhu cầu của thị trường ngày càng tăng, hàng loạt các công ty, nhà máy chế biến sữa đã được thành lập. Theo thống kê năm 1996, cả nước mới chỉ có 2 công ty và nhà máy chế biến sữa, con số này đã tăng lên 49 công ty và nhà máy cho đến năm 2006 và đến năm 2007 là 58 doanh nghiệp. 1.1.1 Quy mô sản xuất Ngành công nghiệp chế biến sữa ở nước ta hiện nay tồn tại chủ yếu 3 loại hình sản xuất, chế biến sữa chính: Qui mô nông hộ: chủ yếu tập trung sản xuất nhỏ lẻ ở các hộ gia đình chăn nuôi bò sữa hoặc gần khu chăn nuôi và thu gom sữa, quy trình công nghệ chế biến đơn giản. Các sản phẩm sữa phổ biến ở dạng sữa tươi thanh trùng, sữa chua và bánh sữa, kem caramen... Qui mô vừa và nhỏ: chủ yếu là các cơ sở chế biến ở qui mô trung bình, tập trung chủ yếu ở các khu vực có chăn nuôi bò sữa, được trang bị một số thiết bị máy móc nhỏ, sản xuất qui mô nhỏ, tiêu thụ chủ yếu trong khu vực địa phương, các sản phẩm chủ yếu là sữa tươi thanh trùng, sữa chua, sữa có hương, bánh sữa, kem caramen… Qui mô lớn (qui mô công nghiệp): Là các nhà máy có năng lực sản xuất lớn trang thiết bị và công nghệ tốt, Hiện nay, Việt Nam có rất nhiều các hãng sản xuất sữa nổi tiếng, các công ty có năng lực chế biến sữa lớn nhất Việt Nam chiếm trên 90% thị phần trong nước như Vinamilk, Công ty sữa quốc tế (IDP), Dutch Lady, Hanoimilk, Vixumilk, sữa Mộc Châu, Elovi, Lothamilk... Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 2 1.1.2. Đặc thù sản xuất Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều các kích tố cần thiết cho cơ thể con người như protein, hydratcacbon, chất béo, chất khoáng, các loại vitamin nhóm B, A và D, canxi và phốt pho. Ngoài ra, sữa còn là nguồn cung cấp năng lượng lớn cho cơ thể, đặc biệt là người già và trẻ em. Ở Việt Nam, loại sữa phổ biến nhất vẫn là sữa bò. Tuy nhiên, do nhiều lý do khác nhau nên sản lượng sữa bò tươi cung cấp cho ngành chế biến sữa vẫn còn ở mức thấp. Theo số liệu thống kê năm 2006, các hộ chăn nuôi bò sữa sản xuất được 216 nghìn tấn sữa, đáp ứng được khoảng 22% nhu cầu tiêu thụ nội địa. Mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người tại Việt Nam trong vòng 10 năm trở lại đây đã tăng gấp 13 lần. Theo dự báo của các chuyên gia, đến năm 2010, bình quân tiêu thụ sữa trên đầu người sẽ là 13 – 15 lít/người so với khoảng 8 lít/người như hiện nay. Như vậy, có thể thấy tiềm năng phát triển của ngành công nghiệp chế biến sữa ở Việt Nam là rất cao. 1.1.3. Các thách thức Hiện nay các doanh nghiệp chế biến sữa đang gặp phải không ít những khó khăn với giá sữa bán lẻ trong nước đang ở mức cao nhất thế giới. Theo phân tích của Viện Chính sách và Chiến lược phát triển Nông nghiệp - Nông thôn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, giá sữa bán lẻ tính bình quân cho các nước Bắc Mỹ, Châu Đại Dương, Trung Quốc, Israel và EU là 0,8 USD/kg, các nước thuộc khu vực Đông Âu, Nam Mỹ là 0,4 USD/kg, Việt Nam là 0,82 USD/kg. Những khó khăn mà ngành sữa gặp phải đối với các hộ nông dân là quy mô chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán, manh mún, chất lượng con giống không đồng đều; đối với các nhà sản xuất, dây chuyền công nghệ còn hạn chế, lượng phát thải lớn, chi phí cho xử lý môi trường cao…. Ngoài ra, công nghiệp chế biến sữa còn đang gây ra mối nguy lớn về ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và an toàn của hệ sinh thái khu vực. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 3 1.2. Các quá trình cơ bản trong chế biến sữa Sơ đồ 1: Các quá trình cơ bản trong chế biến sữa 21, 25, 36 Dòng thải chính Đầu vào Sữa bò tươi Xử lý - bảo quản Thu gom Sữa bột1 Hoàn nguyên Nước Thải Li tâm - tiêu chuẩn hóa Sản xuất Bơ Sản xuất Sữa bột Khí thải Thanh trùng Sản xuất Pho mát Nước Năng lượng Sản phẩm khác Bảo quản lạnh Vật liệu bao gói… Chất thải rắn Đóng gói và phân phối Công nghiệp chế biến các sản phẩm sữa mang tính toàn cầu, tuy nhiên các sản phẩm sữa lại thay đổi theo từng quốc gia khác nhau. Ở các nước kém phát triển, sữa thường được bán trực tiếp dưới dạng sữa tươi, nhưng với những quốc gia có nền công nghiệp sữa phát triển, sữa thường được chế biến thành các dạng sản phẩm khác nhau để nâng cao chất lượng cũng như thời gian sử dụng của sữa trước khi đưa đến tay người tiêu dùng, điển hình như bơ, sữa bột, pho mát, sữa Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 4 đặc, sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa chua… Các quá trình cơ bản trong chế biến sữa được trình bày trong sơ đồ 1 với nguồn nguyên liệu đầu vào và dòng chất thải chính đi kèm. Nguồn nguyên liệu đầu vào dùng trong chế biến sữa ngoài sữa tươi, sữa bột1, nước, năng lượng (nhiệt, điện…), còn có các thành phần phụ gia cần thiết để sản xuất các sản phẩm như đường, muối, hương, chất bảo quản, chất ổn định…, các hóa chất phân tích, chất tẩy rửa... Chi tiết cụ thể về nguồn nguyên, nhiên liệu sử dụng trong chế biến sữa sẽ được miêu tả trong từng công đoạn chế biến cụ thể. Sữa bột1: Ở các nước có ngành công nghiệp sữa phát triển, sản lượng sữa bò tươi thu được từ chăn nuôi bò sữa rất lớn, nguồn nguyên liệu phục vụ cho sản xuất các sản phẩm từ sữa rất dồi dào. Tại Việt Nam, sản lượng sữa bò tươi cung cấp cho các nhà máy chế biến sữa chỉ đạt khoảng 22% tổng sản lượng, còn lại là từ nguồn sữa bột. Do đó, rất nhiều nhà máy chế biến sữa đã chọn giải pháp nhập khẩu sữa bột, sau đó hoàn nguyên thành sữa nước (sữa hoàn nguyên) sử dụng làm sữa nguyên liệu trong sản xuất thay cho nguồn sữa bò tươi khan hiếm. Sữa bột nguyên chất (hoặc sữa bột gầy) sau khi nhập về sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng về độ ẩm, chất béo, độ hòa tan… Sau đó, sữa bột được hòa tan với nước. Không nên dùng nước lạnh vì nước lạnh làm giảm tốc độ hòa tan. Ngược lại, nước nóng quá sẽ làm cho sữa dễ bị vón cục, khó hòa tan. Quá trình hoàn nguyên sữa được tiến hành ở khoảng 4 – 60C trong 6h, với mục đích để sữa trở lại trạng thái ban đầu (protit trương nở, hòa tan triệt để hơn, các muối trở lại trạng thái cân bằng…). Các công đoạn xử lý sữa hoàn nguyên tiếp theo giống với xử lý sữa tươi. 1.2.1. Xử lý và bảo quản sữa tươi a. Kiểm tra nguyên liệu Chất lượng của các sản phẩm sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nguyên liệu ban đầu, điều kiện bảo quản, quy trình công nghệ, điều kiện trang thiết bị… Trong đó, chất lượng sữa nguyên liệu ban đầu ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thành phẩm, do vậy việc tiến hành kiểm tra chất lượng nguyên liệu là điều rất quan trọng đối với công tác nghiên cứu và thực tế sản xuất. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 5 Thông thường chỉ có các chỉ tiêu chung như độ tỷ trọng, độ tươi, chất lượng cảm quan… là được kiểm tra ngay tại các trạm thu mua của các nhà máy. Các chỉ tiêu về độ sạch, vệ sinh, hàm lượng chất khô, chất béo, tồn dư kháng sinh… thường được tiến hành kiểm tra khi sữa đến nhà máy. b. Làm sạch Sữa có thể được làm sạch bằng phương pháp lọc bằng vải lọc. Tuy nhiên, lọc sữa bằng vải lọc không đảm bảo sạch hoàn toàn vì chỉ có những tạp chất cơ học có kích thước lớn mới bị giữ lại. Hiện nay, các nhà máy thường sử dụng rộng rãi thiết bị hiện đại hơn, đó là máy li tâm. Nhờ li tâm lớn, trọng lượng riêng của các tạp chất lớn hơn trong lượng riêng của sữa, do đó các tạp chất cơ học năng hơn sẽ bị bắn vào thành thùng quay, tạo thành từng lợp cặn. Sữa đã được làm sạch theo đường ống dẫn ra ngoài. Tùy theo điều kiện và công nghệ cụ thể của từng nhà máy, sữa sau khi lọc có thể được xử lý sơ bộ bằng hệ thống tia UV nhằm tiêu diệt vi sinh vật tạp nhiễm trước khi làm lạnh, bảo quản. c. Làm lạnh, bảo quản Do đặc thù của nguồn nguyên liệu sữa tươi với hàm lượng các chất dinh dưỡng cao, nếu không được xử lý sẽ tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật ngoài môi trường xâm nhập vào gây hỏng nhanh chóng. Vì vậy, đối với sữa bò tươi, từ lúc vắt sữa cho tới khi thu gom, vận chuyển về nhà máy, sữa phải được bảo quản lạnh ở nhiệt độ thấp khoảng 40C – 60C trước khi cho vào quá trình chế biến tiếp theo. Trong các nhà máy sữa thường dùng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản để làm lạnh sữa. Sau khi làm sạch và làm lạnh, sữa được bảo quản trong các xitec. Thời gian bảo quản sữa phụ thuộc vào nhiệt độ làm lạnh sữa và điều kiện nơi bảo quản. 1.2.2. Li tâm – tiêu chuẩn hóa Để đảm bảo tính chất cũng như yêu cầu của nguyên liệu đầu vào trong sản xuất, các thành phần trong sữa có thể được tiêu chuẩn hóa ở mức khác nhau. Trong sản xuất sữa cô đặc tiệt trùng, hai tiêu chuẩn đáng chú ý nhất là hàm Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 6 lượng chất béo và chất khô. Ngược lại, trong sản xuất sữa tươi thanh trùng người ta chỉ để cập đến một chỉ tiêu, đó là chất béo. Trong phạm vi tài liệu này, khi nói đến tiêu chuẩn hóa sữa, ta chỉ đề cập đến vấn đề tiêu chuẩn hóa chất béo. Khi tiêu chuẩn hóa chất béo trong sữa, có thể cho thêm cream nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp hơn sữa thành phẩm hoặc dùng sữa gầy (sữa đã tách béo) để giảm hàm lượng chất béo có trong sữa thành phẩm. Có thể tiến hành tiêu chuẩn hóa bằng hai phương pháp: bằng máy li tâm tiêu chuẩn hóa tự động hoặc bằng phối trộn. Tốt nhất là dùng máy li tâm – điều chỉnh tự động đồng thời hai nhiệm vụ: li tâm làm sạch và tiêu chuẩn hóa. 1.2.3. Thanh trùng Thanh trùng là khâu quan trọng, quyết định chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm. Chế độ thanh trùng thường được sử dụng là 72 – 750C trong vài giây. Tuy nhiên, mỗi nhà máy tự lựa chọn cho mình một chế độ thanh trùng thích hợp căn cứ vào chất lượng sữa nguyên liệu, điều kiện sản xuất…, miễn sao chế độ thanh trùng đó đảm bảo tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh và không ảnh hưởng đến chất lượng của sữa. 1.2.4. Kiểm tra, bao gói và tiêu thụ sản phẩm Để đảm bảo mức độ an toàn và chất lượng của sản phẩm, các sản phẩm sữa sẽ được kiểm tra lần cuối qua hệ thống phòng thí nghiệm trước khi tiến hành khâu bao gói và bảo quản. Việc bảo quản có thể tiến hành ở điều kiện bình thường hoặc điều kiện lạnh tùy thuộc vào yêu cầu bảo quản của từng nhóm sản phẩm. 1.3. Các bộ phận phụ trợ 1.3.1. Các quá trình vệ sinh Trong công nghiệp chế biến sữa, quá trình vệ sinh đóng vai trò quan trọng, đảm bảo yêu cầu công nghệ và an toàn vệ sinh thực phẩm cho sản phẩm. Với nguồn cung cấp dinh dưỡng dồi dào, sữa là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của các vi sinh vật. Vì vậy, nếu không có công tác vệ sinh đúng cách sẽ Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 7 chứa đựng nhiều vấn đề gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Ngày nay, do sự phát triển của khoa học công nghệ, các thiết bị được chế tạo luôn trang bị các bộ phận cho phép khâu làm vệ sinh có thể tiến hành hoàn toàn tự động trong thiết bị (gọi là CIP – Cleaning in place). Các thiết bị, dụng cụ phân tích, kiểm tra, dụng cụ chứa đựng, xe chuyên chở, sàn, nền nhà xưởng phải được thực hiện vệ sinh thường xuyên để tránh lây nhiễm chéo từ môi trường vào sản phẩm, công việc chủ yếu được thực hiện bằng tay nhờ sự trợ giúp của các bơm và vòi phun cao áp. Hệ thống vệ sinh bên trong thiết bị (CIP) có thể hoạt động dựa trên các chu trình khác nhau bao gồm: ƒ Rửa nhiều lần bằng nước ấm trong khoảng 10 phút ƒ Rửa tuần hoàn với dung dịch kiềm (0,5 – 1,5%) trong 30 phút ở 750C ƒ Rửa loại kiềm với nước ấm trong thời gian khoảng 5 phút ƒ Rửa tuần hoàn với axit (nitric) (0,5 – 1,0%) trong vòng 20 phút ở 700C ƒ Rửa bằng nước lạnh ƒ Làm lạnh từ từ với nước lạnh trong vòng khoảng 8 phút Quá trình làm sạch, vệ sinh thiết bị, dụng cụ sử dụng một lượng lớn các hóa chất tẩy rửa. Do đó, cần tính toán và có biện pháp thu hồi hóa chất để giảm lượng thải gây ô nhiễm môi trường và khó khăn cho quá trình xử lý sau này 1.3.2. Hệ thống phòng thí nghiệm Bên cạnh các thiết bị, máy móc sử dụng cho quá trình chế biến sữa, phòng thí nghiệm là một bộ phận rất quan trọng đối với ngành sữa nói riêng và công nghiệp chế biến thực phẩm nói chung, thể hiện ở vai trò: - Kiểm tra nguyên liệu đầu vào, hóa chất, nước, nước thải, nguyên liệu bao gói sản phẩm… - Kiểm tra chất lượng của các sản phẩm đầu ra Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 8 - Xác định các chỉ tiêu an toàn đối với sản phẩm: lý học, hóa học, vi sinh vật… Sự hoạt động của hệ thống phòng thí nghiệm đã thải ra môi trường những hóa chất dùng trong phân tích, gây ô nhiễm môi trường, gây khó khăn trong việc xử lý nước thải. 1.3.3. Quá trình cung cấp nhiệt Hệ thống hoạt động của nhà máy chế biến sữa cần một lượng lớn năng lượng nhiệt để làm nóng nhiều quá trình, dung dịch tẩy rửa… Lượng nhiệt thường được cung cấp thông qua hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản hoặc dạng ống (ống thẳng hoặc chùm). Lượng nhiệt được làm nóng sau đó được phân bố qua hệ thống thổi khí tới các điểm tiêu thụ (thiết bị trao đổi nhiệt làm nóng nước nóng cho máy thanh trùng…). Lượng nhiệt dư thừa sẽ được tuần hoàn trở lại hệ thống trao đổi nhiệt và được làm nóng lại trước khi sử dụng cho lần tiếp theo. Hơi nước ở nhiệt độ khoảng 140 – 1500C thường được sử dụng như một tác nhân cung cấp nhiệt. 1.3.4. Quá trình cung cấp hơi nước Hơi nước được cung cấp từ nồi hơi chạy bằng dầu, than đá hoặc gas. Năng lượng nhiệt được thải ra bằng việc đốt cháy nhiên liệu và được hấp thu bởi tác nhân trao đổi nhiệt (nước). Hiệu suất của nồi hơi ở trong khoảng 80 – 92%, lượng nhiệt bị thất thoát trong hệ thống thổi hơi thường ở mức 15%. Do đó, chỉ khoảng 65 – 77% năng lượng nhiệt được sử dụng. 1.3.5. Quá trình cung cấp lạnh Nhiều khâu trong quá trình sản xuất đòi hỏi phải có một khoảng nhiệt độ xác định. Trong trường hợp nhiệt độ môi trường tăng sẽ làm tăng hoạt động của vi sinh vật gây hỏng sản phẩm, yếu tố này cần phải được loại bỏ. Do đó, giải pháp làm giảm nhiệt độ cần phải được thực hiện nhanh chóng. Vai trò của hệ thống làm lạnh trong nhà máy sữa là rất lớn, làm nhiệm vụ bảo quản nguyên liệu và sản phẩm tránh sự xâm nhập làm hỏng của vi sinh vật. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 9 Môi chất sử dụng trong hệ thống làm lạnh thường là amoniac. Ngoài ra, một loại môi chất dùng để làm lạnh khác là Freron R22 cũng thường được sử dụng… 1.3.6. Quá trình cung cấp khí nén Trong công nghiệp chế biến sữa, hơi lạnh sẽ được nén ở một áp suất cao trong thiết bị nén khí. Quá trình này sẽ làm tăng nhiệt độ của hơi nước, tiêu tốn nhiều điện năng. Ngoài các quá trình và bộ phận phụ trợ nêu trên, công nghiệp chế biến sữa còn sử dụng một loạt các thiết bị phụ trợ khác như thiết bị ngưng tụ, máy xả khí, máy bốc hơi nước… tiêu tốn một lượng đáng kể nhiên liệu và điện năng, gây ô nhiễm tiếng ồn. CHƯƠNG II – SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Chương này cung cấp các thông tin đặc thù về tiêu thụ nguyên, nhiên, vật liệu và các tác động của quy trình sản xuất đến môi trường, cũng như các cơ hội áp dụng SXSH trong ngành công nghiệp chế biến sữa. Nguồn nguyên liệu, nhiên liệu sử dụng trong chế biến các sản phẩm sữa và lượng thải được miêu tả trong Hình 1. Bụi Sữa nguyên liệu và các thành phần phụ gia Nước Năng lượng Mùi Hơi Tiếng ồn Sản phẩm sữa: bơ, sữa bột, pho mát… QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN SỮA Hóa chất Vật liệu bao gói Sản phẩm hỏng Sản phẩm tồn dư Bao bì, nhãn Nước thải Hình 1. Nguồn nguyên liệu đầu vào và phát thải trong quá trình chế biến sữa 26 Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 10 2.1. Tiêu thụ nhiên liệu 2.1.1. Tiêu thụ nước Mức tiêu thụ nước của các nhà máy chế biến sữa tùy thuộc vào độ đa dạng của sản phẩm, hệ thống thiết bị. Nói chung, công nghiệp chế biến sữa là ngành tiêu thụ nước khá lớn so với một số ngành chế biến thực phẩm khác (bảng 1). Nước được sử dụng trong quá trình chế biến sữa chủ yếu phục vụ các quá trình làm nóng, làm lạnh, rửa, vệ sinh… Nhiều nhà máy sản xuất sử dụng tới hơn 4 galong nước cho mỗi galong sữa. Ở các nhà máy chế biến sữa hiện đại, lượng nước sử dụng cho quá trình sản xuất ở trong khoảng 1,3 – 2,5 lít nước/kg sữa. Việc tính toán và sử dụng một cách hợp lý lượng nước sử dụng trong sản xuất rất quan trọng. Nếu sử dụng hợp lý nguồn nước đầu vào sẽ giảm được lượng nước thải ra môi trường, tiết kiệm chi phí xử lý môi trường, chi phi sản xuất và giảm tác động tiêu cực đến môi trường. Bảng 1: Mức tiêu thụ nước của một số ngành chế biến thực phẩm 31 Đồ uống (%) Chế biến thịt (%) Chế biến rau, quả (%) Chế biến sữa (%) Làm sạch 25 48 15 49 Làm lạnh 2 2 5 6 Chế biến 8 47 78 42 Phụ trợ 5 3 2 3 Nước sử dụng (UNEP, 2003) 2.1.2. Tiêu thụ năng lượng Công nghệ chế biến sữa sử dụng một lượng lớn năng lượng nhiệt dưới dạng hơi nước phục vụ cho hệ thống làm nóng và làm sạch. Hệ thống sử dụng năng lượng nhiều nhất là làm khô và sấy sữa. Điện là nguồn năng lượng chủ yếu sử dụng để vận hành các thiết bị làm lạnh, nén không khí, bơm và các máy khác. Ngoài ra, một vài nhà máy còn sử dụng điện để chạy nồi hơi. Các loại chất đốt phổ biến như than đá, dầu FO, Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 11 gas… là nguồn nhiên liệu sử dụng trong vận hành nồi hơi. Mức tiêu thụ năng lượng ở các nhà máy chế biến sữa là khác nhau, tùy thuộc vào loại hình, quy mô sản xuất và điều kiện kinh tế, trang thiết… Bảng 2: Định mức tiêu thụ năng lượng cho các sản phẩm sữa khác nhau 16 Tiêu thụ điện Tiêu thụ chất đốt (GJ/tấn sản phẩm) (GJ/tấn sản phẩm) Bơ 0,71 3,55 Sữa bột 1,43 20,60 Pho mát 0,76 4,34 Các sản phẩm khác 0,20 0,46 Sản phẩm 2.1.3. Tiêu thụ hóa chất Các hóa chất được sử dụng chủ yếu cho quá trình làm sạch, tẩy uế máy móc, thiết bị, hệ thống đường ống và phân tích, kiểm tra trong phòng thí nghiệm. Số lượng và chủng loại hóa chất sử dụng trong chế biến sữa là khác nhau, trong đó, NaOH và HNO3 là 2 loại hóa chất được sử dụng nhiều nhất. Ngoài ra còn có H2O2, NaClO, axit peraxetic… Với sản phẩm sữa bột được sản xuất từ nước sữa, quá trình sản xuất còn sử dụng thêm H3PO4, H2SO4, HCl, KOH và NaClO. Các hóa chất sử dụng cho công đoạn vệ sinh và làm sạch thiết bị sấy phun và bay hơi cũng khá lớn. Định mức tiêu thụ các loại hóa chất (chủ yếu là NaOH và HNO3) sử dụng trong chế biến một số sản phẩm sữa được trình bày trong bảng 3. Bảng 3: Định mức tiêu thụ NaOH và HNO3 trong chế biến một số sản phẩm sữa (kg/1000 lít sữa) 20 NaOH, 100% HNO3, 100% Pho mát, sữa bột 0,4 – 5,4 0,6 – 3,8 Kem 0,5 – 4,5 0,2 – 2,5 Sữa tiệt trùng 0,2 – 0,9 0,1 – 1,0 Sản phẩm Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 12 2.2. Các vấn đề môi trường Như nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm khác, vấn đề môi trường lớn nhất trong tất cả các hoạt động của nhà máy chế biến sữa là lượng nước sử dụng cho quá trình sản xuất rất lớn, lưu lượng nước thải ra môi trường lớn, tiêu hao nhiều năng lượng. Ngoài ra, môi trường còn bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn, bụi, mùi và chất thải rắn…, cũng chiếm một phần đáng kể trong công nghiệp chế biến sữa. 2.2.1. Nước thải Vấn đề được quan tâm nhiều nhất về dòng thải ô nhiễm của các nhà máy chế biến sữa là nước thải. Theo thống kê sơ bộ, nguồn nước thải phát sinh chủ yếu từ quá trình sản xuất (54%), khu nhà ăn (16%), vệ sinh (18%), văn phòng (1%) và một số hoạt động khác (11%). Lưu lượng thải trung bình từ quá trình sản xuất một số sản phẩm sữa được trình bày trong bảng 4. Bảng 4: Lưu lượng nước thải từ quá trình chế biến sữa 31 Sản phẩm Nước thải (trung bình: kg nước thải/kg sữa) Sữa tiệt trùng 3,25 Pho mát 3,14 Kem sữa 2,08 Sữa đặc 2,10 Bơ 3,07 Sữa bột 3,70 Do đặc thù của sữa với nguồn dinh dưỡng dồi dào (protein, chất béo, hydrat cacbon, lactoza…), nước thải công nghiệp sữa được đặc trưng chủ yếu bởi nguồn ô nhiễm hữu cơ, BOD, COD, hàm lượng nitơ và phốt pho cao, nhiệt độ và pH của nước thải biến đổi. Quá trình bổ sung muối từ sản xuất pho mát dẫn đến làm tăng độ mặn của nước thải. Ngoài ra, nước thải sữa còn chứa axit, xút và các chất tẩy rửa khác như: hợp chất clo, H2O2… Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 13 Nếu nước sữa (whey) tách ra từ quá trình sản xuất pho mát không được tận dụng thành sản phẩm mà thải ra theo nguồn nước thải sẽ làm cho mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải sẽ tăng lên rất cao, gây tác động ô nhiễm môi trường rất lớn. Nguồn nước thải không được kiểm soát và xử lý sẽ dẫn đến sự phân hủy các chất hữu cơ, làm giảm oxy hòa tan trong nước. Ngoài ra, các thành phần khác có trong nước thải như nitrat, photphat gây ra hiện tượng phì dưỡng cho các thực vật thủy sinh. Đặc trưng của nước thải công nghiệp chế biến sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau về đặc điểm công nghệ, sản phẩm, thiết bị… Các thành phần ô nhiễm cơ bản trong nước thải sữa ở các công đoạn sản xuất khác nhau được mô tả trong bảng 5. Bảng 5: Đặc trưng của nước thải công nghiệp chế biến sữa 29 Thông số Khu Tách, Thanh Đóng vực li trùng gói nhận tâm Nước thải tổng hợp TCVN 5945 : 2005 (loại B) Nhiệt độ (oC) 28 35 78 29 63 40 pH 8,8 10,6 9,6 9,9 9,3 5,5 – 9 BOD, mg/l 469 2501 1102 202 1430 50 COD, mg/l 721 3847 1695 311 2200 80 Tổng chất rắn, mg/l 480 2915 3047 833 960 Chất rắn lơ lửng, mg/l 240 1221 1235 410 501 100 Tổng N, mg/l 13 66 29 5 38 30 Tổng P, mg/l 9 46 20 4 27 6 Dầu và mỡ, mg/l 61 69 65 57 66 20 Kết quả tổng hợp trên đã cho thấy, thành phần chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp chế biến sữa vượt xa so với tiêu chuẩn nước thải của Việt Nam, nếu không được xử lý triệt để sẽ gây ra tác động ô nhiễm môi trường lớn. Do đó, áp dụng các kỹ thuật sản xuất sạch hơn là một giải pháp cần thiết để giảm lượng phát thải cũng như lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 14 2.2.2. Chất thải rắn Chất thải rắn trong các nhà máy chế biến sữa cũng là yếu tố gây ô nhiễm môi trường lớn. Các loại chất thải rắn bao gồm: sản phẩm hỏng và sản phẩm tiêu hao (váng sữa, kem sữa…), bùn đặc từ quá trình li tâm và hệ thống xử lý nước thải, chất thải tồn dư từ công đoạn đóng gói (nhãn, giấy, thùng, bìa carton, nhựa…)…, và một số chất thải rắn nguy hại khác (kim loại, hóa chất phòng thí nghiệm…). Một số chất thải rắn như váng sữa, kem sữa, bùn đặc… nếu không có biện pháp thu gom, xử lý sẽ gây ô nhiễm và phát sinh mùi cho khu vực sản xuất và môi trường xung quanh nhà máy. 2.2.3. Khí thải và bụi Khí thải của nhà máy chế biến sữa chủ yếu bao gồm các loại khí phát sinh từ quá trình sử dụng năng lượng do sự đốt cháy nhiên liệu thải ra (CO, CO2, SO2, NOx), hơi và mùi độc do sử dụng hóa chất, khí ô nhiễm gây mùi khó chịu sinh ra từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật như váng sữa, kem sữa, bùn chưa kịp thu gom xử lý và từ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy. Không khí còn bị ô nhiễm bởi khí NH3 do sử dụng dung dịch amoniac làm môi chất làm lạnh (trong trường hợp bị rò rỉ). Ngoài ra, một số nhà máy còn sử dụng môi chất freron trong quá làm lạnh gây phát thải khí CFC – Chlorofluorocarbon, một loại khí có khả năng gây hại tần ozon. Bụi trong nhà máy chế biến sữa chủ yếu phát sinh từ quá trình sản xuất sữa bột, lượng bột dư thừa phát tán vào không khí từ công đoạn sấy phun và đóng gói sản phẩm. Ngoài ra, bụi còn phát sinh từ hệ thống nồi hơi do đốt nhiên liệu. Mật độ bụi trong không khí lớn sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của con người, do đó phải có biện pháp thu hồi và xử lý bụi hợp lý, đảm bảo sức khỏe của người lao động. Định mức khí thải thoát ra trong quá trình chế biến sữa được trình bày trong bảng 6. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 15 Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng nhiên liện, hiệu suất vận hành nồi hơi… Tuy nhiên, theo các số liệu thống kê cho thấy, khi sử dụng nhiên liệu đốt cháy là than, nồng độ bụi phát tán ra môi trường lớn hơn mức cho phép 1,5 – 3 lần, do đó các nhà máy cần đầu tư hệ thông lọc bụi. Bảng 6. Định mức khí thải do đốt cháy nhiên liệu 4, 16 Quá trình Đốt dầu FO (1% lưu huỳnh) Đầu ra 1 kg Năng lượng thoát ra 11,5 kW.h CO2 3,5 kg NOx 0,01 kg SO2 0,02 kg Sản xuất sữa bột Bụi 0,39 kg Vệ sinh làm sạch VOC 0,05 kg VOC - Volatile organic compound : Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi 2.3. Tiềm năng của sản xuất sạch hơn Các số liệu thống kê được đã cho thấy, ngành công nghiệp chế biến sữa tiêu thụ một lượng lớn nước và năng lượng cho quá trình sản xuất, thải ra môi trường dòng chất thải có độ ô nhiễm hữu cơ cao. Do đó, sản xuất sạch hơn được áp dụng nhằm đưa ra những hướng dẫn cụ thể, rõ nét về việc giảm thiểu sử dụng nguồn tài nguyên (nước và năng lượng), làm tăng hiệu quả sản xuất và giảm lượng chất thải ô nhiễm ra môi trường. Hiện nay, giá bán lẻ các sản phẩm sữa tại Việt Nam đang ở mức cao nhất trên thế giới. Để tăng tính cạnh tranh, các doanh nghiệp chế biến sữa cần phải có biện pháp tích cực để giảm thiểu hơn nữa mức tiêu thụ các nguyên, nhiên vật liệu trên một đơn vị sản phẩm. Một số cơ hội dễ dàng nhận thấy khi áp dụng biện pháp SXSH đối với cách nhà máy sản xuất sữa là: - Giữ cho môi trường làm việc sạch sẽ, gọn gàng tránh sự cố về tai nạn lao động - Duy trì việc kiểm soát tốt lượng hàng tồn, tránh lãng phí nguyên liệu Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 16 - Người lao động có nhận thức đúng đắn về diện mạo môi trường của nhà máy và vai trò cá nhân của họ - Đào tạo đội ngũ cán bộ có khả năng thực hành tốt - Các hoạt động sản xuất được duy trì liên tục, tránh sự cố - Phân chia chất thải giúp cho việc thu hồi và tái sử dụng - Cân đối hợp lý giữa nguồn nguyên liệu đầu vào với sản phẩm đầu ra giúp nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất CHƯƠNG III – CƠ HỘI SẢN XUẤT SẠCH HƠN Chương này đưa ra một số giải pháp cũng như cơ hội áp dụng sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa. Thông tin sẽ được cập nhật khi có thêm các doanh nghiệp, nhà máy áp dụng sản xuất sạch hơn. 3.1. Cơ hội SXSH ở các công đoạn chính 3.1.1. Các cơ hội SXSH liên quan đến khu vực tiếp nhận sữa tươi Mô tả tóm tắt: Sữa bò tươi được thu gom ở các trạm và vận chuyển về nhà máy bằng hệ thống xe chuyên dụng. Một vài nhà máy chế biến sữa quy mô nhỏ thường chứa đựng sữa vào các loại bình bằng nhôm hoặc inox khoảng 25 – 50 lít. Sau khi tập trung về nhà máy, sữa được kiểm tra các chỉ tiêu để đảm bảo an toàn chất lượng, sau đó lọc tách tạp nhiễm, phân loại và chuyển vào kho bảo quản lạnh. Nguồn nguyên liệu đầu vào và dòng thải đầu ra tại khu vực tiếp nhận sữa nguyên liệu được trình bày trong hình 2. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 17 Sữa tươi nguyên liệu Nước Điện Nhận sữa, làm sạch và làm lạnh Nước Chất tẩy rửa Xút Axit Nước Chất làm lạnh Điện Vệ sinh dụng cụ, thiết bị chứa đựng Kho bảo quản sữa Nước thải Sữa tổn thất Cặn thô… Nước thải Nước thải Chất làm lạnh tổn thất Sữa tổn thất Hình 2. Đầu vào và đầu ra của khu vực tiếp nhận sữa Các vấn đề môi trường: Nước được dùng cho việc súc, rửa tank và các thiết bị chứa đựng, bảo quản sữa. Vì vậy, dòng thải từ quá trình này chứa một lượng sữa bị tổn thất, làm tăng hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải. Ngoài ra, một lượng chất thải rắn cũng được thải ra từ quá trình làm sạch sữa, bao gồm tạp chất bẩn, tế bào vi khuẩn và huyết cầu bám trên đầu vú bò thoát ra khi vắt sữa. Mức độ ô nhiễm của dòng thải trong công đoạn tiếp nhận sữa được trình bày trong bảng 7. Bảng 7. Mức độ ô nhiễm của dòng thải từ khu vực tiếp nhận sữa 16 Nước thải (m3/tấn sữa) COD (kg/tấn sữa) Chất béo (kg/tấn sữa) Bơ 0,07 – 0,10 0,1 – 0,3 0,01 – 0,02 Sữa tiệt trùng 0,03 – 0,09 0,1 – 0,4 0,01 – 0,04 Pho mát 0,16 – 0,23 0,4 – 0,7 0,006 – 0,03 Sản phẩm khác 0,60 – 1,00 1,4 – 2,1 0,2 – 0,3 Sản phẩm chính Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 18 Các cơ hội SXSH: Các cơ hội sản xuất sạch hơn ở khu vực tiếp nhận sữa nguyên liệu chủ yếu tập trung vào việc giảm lượng sữa bị hao tổn thải và giảm lượng nước sử dụng cho quá trình vệ sinh, làm sạch. Giải pháp SXSH đạt được bao gồm: - Luôn sử dụng ống, vòi dẫn sữa để tránh tổn thất sữa - Hút cạn sữa trong các thiết bị, dụng cụ chứa trước khi vệ sinh - Chuẩn bị các dụng cụ thích hợp để thu sữa bị tràn - Phân loại và đánh dấu ống dẫn dầu và ống dẫn sữa, tránh sử dụng nhầm gây kết quả không mong muốn cho sản phẩm. - Trang bị các tank chứa đựng có khả năng kiểm soát tốt lượng sữa tràn - Thu thập và xử lý chất thải rắn, không thải vào hệ thống thoát nước - Sử dụng hệ thống CIP cho việc làm sạch bên trong tank và thùng đựng sữa, bằng cách này có thể làm tăng hiệu quả làm sạch và khử trùng, giảm lượng sử dụng các chất tẩy rửa - Tái sử dụng nước rửa lần cuối từ hệ thống CIP - Thu thập nước thải súc rửa bên trong bình đựng và chuyển cho các trang trại làm nước uống cho gia súc. 3.1.2. Các cơ hội SXSH liên quan đến khu vực hoàn nguyên sữa bột Mô tả tóm tắt: Để đảm bảo đủ sữa nguyên liệu cho quá trình sản xuất, sữa bột sau khi nhập về sẽ được hoàn nguyên trở lại thành sữa nước. Quá trình ủ hoàn nguyên diễn ra trong điều kiện nhiệt độ thấp (4 – 60C) để đảm bảo các thành phần trong sữa trở lại trạng thái ban đầu (hình 3). Các vấn đề về môi trường: Vấn đề môi trường liên quan đến khu vực hoàn nguyên sữa chủ yếu là sữa bột bị rơi vãi ra sàn, nền, bụi sữa bột phát tán vào không khí, chất thải rắn (bao bì…) và nước thải vệ sinh có hàm lượng chất hữu cơ cao. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong các nhà máy chế biến sữa Trang 19
- Xem thêm -