QUẢN lý CHẤT THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM QUẢN lý và THU hồi sản PHẨM TRONG NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN sữa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -o0o QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM QUẢN LÝ VÀ THU HỒI SẢN PHẨM TRONG NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hân Vương Thị Hạnh Vũ Thị Hằng Nguyễn Thị Hồng Đặng Hương Kiều MSSV 20174623 20174643 20174632 20174718 2017 Giảng viên hướng dẫn: TS Hà Nội, 11/2020 QUẢN LÝ VÀ THU HỒI SẢN PHẨM TRONG NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA Giới thiệu chung Chế biến sữa nước sản xuất sữa lớn hợp lý hóa năm gần đây, với xu hướng hướng tới nhà máy lớn nhà máy hoạt động với nhân viên Do đó, hầu hết nhà máy chế biến sữa lớn Châu Âu, Hoa Kỳ, Úc New Zealand Các nhà máy lớn chế biến cho phép sử dụng tự động hóa hiệu thiết bị - bao gồm việc sử dụng quy trình chuyên biệt màng trình lọc, trao đổi ion làm khơ đại, làm tăng hội để thu hồi chất rắn sữa thải trước Ngoài ra, hệ thống kiểm sốt quy trình phức tạp cho phép cải thiện hiệu xử lý tiết kiệm chi phí Tuy nhiên, sản xuất quy mô lớn làm tăng gánh nặng môi trường đến khu vực nhỏ hơn, chịu tác động việc xử lý chất thải lỏng, tiếng ồn khí thải khu vực lân cận nhà máy Ngồi ra, q trình xử lý quy mơ lớn làm tăng yêu cầu phân phối đường dài, với nhà máy tập trung cung cấp cho khu vực địa lý rộng lớn, làm tăng thêm lượng khí thải nhà kính Ngành cơng nghiệp sữa tập trung nhiều vào việc sử dụng chất whey phô mai năm qua Tuy nhiên, số khía cạnh việc xử lý chất thải tiếp tục rắc rối ngành sữa; bao gồm whey axit, lọc nano thấm qua, kết tinh lactose, chất thải chỗ nước muối tái sinh trao đổi ion qua sử dụng Mặc dù hạn chế việc sử dụng nhiều dòng sản phẩm phụ lợi nhuận thấp lợi quy mô, tiếp tục nghiên cứu tối ưu hóa quy trình cần thiết để vượt qua rào cản cơng nghệ cịn lại để tối đa hóa việc thu hồi dịng phụ phẩm từ sữa 1 1.1 Xu hướng sản xuất sữa tồn giới Sản phẩm sữa Theo Cơng ty nghiên cứu thị trường EMR, thị trường sữa sản phẩm từ sữa toàn cầu tăng trưởng 2,5% năm Báo cáo Công ty nghiên cứu thị trường EMR với tựa đề: “Báo cáo Triển vọng thị trường sữa toàn cầu năm 2019-2024” dự báo thị trường sữa sản phẩm từ sữa toàn cầu tăng trưởng 2,5% năm Cho dù phải đối mặt với nhiều “làn gió ngược”, song nhu cầu tiêu thụ không ngừng gia tăng giúp ngành cơng nghiệp chế biến sữa đón nhận triển vọng lạc quan thời gian tới Sữa phần quan trọng chuỗi thực phẩm mà người sử dụng hàng ngày Với diện rộng rãi mặt hàng thực phẩm khác nhau, sữa coi mơ hình thu nhỏ ngành cơng nghiệp thực phẩm, xu hướng ăn uống người sử dụng sữa phần lớn tác động tới loại thực phẩm khác Theo báo cáo EMR, thị trường sữa đà tăng trưởng tích cực, chủ yếu thúc đẩy nhu cầu tiêu thụ sữa giới Nhu cầu sữa, đặc biệt sản phẩm từ sữa bơ, sữa chua, phơ mai… có xu hướng “hồi sinh” nước phát triển nhiều người thay đổi thói quen ăn uống có “thiện cảm” với sản phẩm sữa béo vài năm gần Tại nước phát triển, lượng tiêu thụ sản phẩm từ sữa dự báo tăng nhờ thu nhập người dân cao hơn, dân số phát triển mạnh chế độ ăn uống ngày toàn cầu hóa Ngồi ra, việc quy trình sản xuất sữa ngày hiệu ổn định kinh tế phát triển góp phần hỗ trợ tích cực tới đà tăng trưởng ngành chế biến sữa thị trường Tuy nhiên, mức tiêu thụ sữa sản phẩm từ sữa bình quân đầu người kinh tế dự báo tiếp tục thấp nhiều so với nước phát triển Các sản phẩm sữa tươi tiêu thụ rộng rãi kinh tế Ấn Độ Pakistan, người tiêu dùng nước phát triển có xu hướng chuộng sản phẩm sữa qua chế biến Ở nước phát triển, hầu hết sữa sản xuất chế biến thành phô mai, bơ, sữa bột gầy sữa bột nguyên kem (SMP WMP) Châu Á thị trường tiêu thụ sữa chủ lực khu vực định diễn biến thị trường sữa toàn cầu Trung Quốc, Ấn Độ Pakistan thị trường sữa hàng đầu khu vực này, với tốc độ tăng trưởng sản lượng sữa chủ yếu từ Ấn Độ Pakistan Trong đó, Mỹ- thị trường sữa lớn khác- phục hồi sau thời kỳ khan nguồn cung sữa hạn hán kéo dài Trong đó, báo cáo ngân hàng Rabobank nhận định thị trường sữa tồn cầu trì ổn định sáu tháng tới, với triển vọng nhu cầu tiêu thụ đủ mạnh để cân với nguồn cung khiêm tốn Tổng sản lượng sữa bảy thị trường xuất sữa hàng đầu giới gồm Mỹ, Liên minh châu Âu (EU), New Zealand, Australia, Brazil, Argentina Uruguay dự kiến tăng 0,8% vào đầu năm 2020 Đáng ý, sản phẩm sữa khơng đường dự kiến đóng vai trò thúc đẩy đà tăng trưởng thị trường sữa năm tới Tại Mỹ, châu Âu Trung Quốc, tỷ lệ dân số khơng sử dụng sữa có đường tương ứng 5%, 10% 90% Tại thị trường này, sản phẩm sữa không chứa đường ngày phổ biến rộng rãi, theo đa số người dân, sản phẩm không chứa đường có hàm lượng đường thấp coi tốt cho sức khỏe 1.2 Sản phẩm từ sữa Sữa chuyển đổi thành nhiều loại sản phẩm từ sữa- bao gồm sản phẩm tươi sữa biến tính, sữa chua, tráng miệng sữa trứng, sản phẩm có thời hạn sử dụng lâu dài mát bơ, sữa trường thọ, bột sữa bột whey Nhìn chung, khoảng phần ba lượng sữa giới tiêu thụ dạng sữa tươi thị trường; phần tư sử dụng sản xuất mát; 1/5 chế biến thành bơ, sữa bột casein Phần lại chế biến thành sản phẩm mềm đông lạnh, sữa cô đặc cô đặc, sản phẩm từ sữa khác Xu hướng sản xuất mát, bơ, sữa bột tách béo (SMP) sữa bột nguyên kem (WMP) OECD FAO báo cáo, với dự báo đến năm 2024 cho thấy sản lượng mát tăng đặn so với sản phẩm sữa khác, tăng 50% 20 năm tính đến năm 2024 Sản lượng mát dự báo tiếp tục tăng sản phẩm sữa khác, đạt 21 vào năm 2024 (OECD 2015a) Trong đó, việc sản xuất SMP WMP bị đình trệ Điều phản ánh xu hướng thị trường sữa giới rời xa mặt hàng số lượng lớn nguồn cung dẫn đầu (SMP, bơ) cho sản phẩm sữa giá trị gia tăng theo nhu cầu mát (OECD 2014) Các quốc gia sản xuất mát chiếm ưu Châu Âu Hoa Kỳ, chiếm tổng số 17 mát sản xuất Tăng sản lượng mát thúc đẩy thay đổi tiêu thụ Những thay đổi đến lượt thúc đẩy tăng trưởng thu nhập bình quân đầu người, tồn cầu hóa chế độ ăn Đã có xu hướng chuyển đổi sang thức ăn nhanh tiện lợi, dẫn đến việc tiêu thụ nhiều mát hơn, chẳng hạn bánh mì kẹp thịt bánh pizza Điều đáng ý kg phơ mai tạo tạo lít whey phế thải 2 Thực trạng rác thải ngành công nghiệp sữa Tác động chế biến sữa môi trường tóm tắt giản đồ hình Hình 2.1 Tác động chế biến sữa với môi trường Biểu đồ cho thấy đầu vào đầu cho nhà máy sản xuất sữa điển hình sản xuất sữa thị trường, bơ, sữa bột mát Đầu vào bao gồm sữa tươi nguyên liệu, thành phần khác, nước, lượng, chất tẩy rửa, chất làm lạnh bao bì Đầu bao gồm: sữa sản phẩm; loạt loại nước thải dạng lỏng từ sữa làm chỗ (CIP) làm chất thải, váng sữa mát chất tràn; khí thải đốt cháy khí bụi sữa bột; chất thải rắn chẳng hạn hàng tồn kho bị hư hỏng sản phẩm hạn sử dụng 2.1 Nước Nước nguyên liệu đầu vào quan trọng sản xuất sữa, sử dụng để tưới đồng cỏ để sản xuất sữa vệ sinh trình vắt sữa chế biến sữa sở vật chất Sử dụng nước chế biến sữa bổ sung cho yêu cầu chăn nuôi Các nhà máy sữa sử dụng lượng lớn nước, chủ yếu để làm vệ sinh, sau tạo lượng lớn chất thải lỏng Việc sử dụng nước theo dõi cách theo dõi lượng nước tiêu thụ tổng thể so với lượng sữa tươi Mơ hình sử dụng nước cho loại sữa thông thường thị trường xử lý thể hình sau: Hình 2.2 Hao phí nước cho giai đoạn Xu hướng giảm tiêu thụ nước phản ánh nhà sản xuất nhận chi phí thực nước Các thành phần tạo phí nước bao gồm: giá mua, chi phí xử lý, sưởi ấm, xử lý chất thải nước, xử lý nước thải, chi phí bơm, bảo trì vốn chi phí khấu hao 2.2 Năng lượng Các nhà máy chế biến sữa lớn tiêu thụ lượng lượng đáng kể chế biến, đóng gói vận chuyển sản phẩm sữa Điện sử dụng cho hoạt động máy móc, làm lạnh, thơng gió, chiếu sáng sản xuất khí nén Cũng việc tiêu thụ nước, việc sử dụng lượng để làm mát làm lạnh điều quan trọng để đảm bảo chất lượng giữ tốt sản phẩm sữa Nhiệt độ bảo quản thường quy định theo quy định Nhiệt năng, dạng nước, sử dụng để sưởi ấm làm Như làm cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch, việc tiêu thụ lượng khiến khơng khí nhiễm phát thải khí nhà kính, có liên quan đến tồn cầu nóng lên (UNEP 2000) Mức tiêu thụ lượng phụ thuộc vào loại sản phẩm Xử lý liên quan đến việc cô đặc làm khô sữa, whey bơ sữa nhiều lượng Trong đó, việc sản xuất sữa thị trường liên quan đến số xử lý nhiệt đóng gói, cần lượng đáng kể, xem hình đây: Bảng 2.1 Năng lượng tiêu thụ cho loại sản phẩm Các nhà máy sản xuất sản phẩm từ sữa bột sử dụng nhiều loại hiệu lượng, tùy thuộc vào loại trình bay làm khơ sử dụng Năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào số lượng bay hiệu ứng (số lượng đơn vị bay sử dụng chuỗi) hiệu máy sấy bột (UNEP 2000) Tiêu thụ lượng phụ thuộc vào độ tuổi quy mô nhà máy mức độ tự động hóa Bảng 2.2 cho thấy ví dụ hệ thống làm khơ bay khác Mức tiêu thụ nhiên liệu đơn vị sản phẩm giảm nhà máy chế biến trở nên lớn tiết kiệm lượng Tuy nhiên, ngành sữa cần phải đáp ứng nhanh cách sử dụng nguồn tái tạo lượng để đảm bảo tính bền vững lâu dài ngành Bảng 2.2 Năng lượng tiêu thụ số hệ thống làm khơ bay 2.3 Khí thải nhà kính Giảm phát thải khí nhà kính cam kết đưa Hội nghị thượng đỉnh sữa giới IDF gần (Begg 2005) Đời sống nghiên cứu chu kỳ phát thải khí nhà kính sữa thị trường Thụy Điển Úc cho thấy phần lớn lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính xảy trang trại, 87% Thụy Điển 70% Úc (Nicol 2004; Svenskmjolk 2004) (xem Bảng 2.3) Bảng 2.3 Nguồn phát thải khí nhà kính Thụy Điển Úc Khí thải trang trại bao gồm khí mê-tan từ bị oxit nitơ từ trình khử nitơ nước thải phân bón (Nicol 2004) Mêtan hình thành bò nhai lại thức ăn chia nhỏ lần đầu dày ruột Trong năm, bị tạo 120– 130 kg khí metan thơng qua q trình tự nhiên (Svenskmjolk 2004) Năng suất bị có tác động trực tiếp đến đóng góp tương đối nhà kính phát thải khí so với tổng lượng phát thải vòng đời (Svenskmjolk 2004) Một bị kiên cường thải nhiều khí mê-tan chút nhưng, tính kg sữa, bị cao sản thải khí nhà kính Việc giảm khí nhà kính tương lai đạt cách tăng suất bò với cải tiến dinh dưỡng, quản lý mục vụ di truyền Khí nhà kính thải phần khác vịng đời Sữa Giao thơng vận tải yếu tố đóng góp lớn tiếp theo, chủ yếu việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch sử dụng để vận chuyển sữa tươi nguyên liệu đến nhà máy sau phân phối tiếp cận thị trường người tiêu dùng, đặc biệt Úc, nơi có khoảng cách có liên quan Bao bì chiếm 4% diện tích nhà kính khí, với lượng khí thải mê-tan từ việc xử lý gói sữa chiếm khoảng 30%, 70% khí thải carbon dioxide (Svenskmjolk 2004) Lượng khí thải nhà kính cịn lại phát sinh từ quy trình sản xuất, tương đối thấp sữa thị trường tăng đáng kể với trình xử lý tiêu tốn nhiều lượng bay làm khô 2.4 Xử lý chất thải Vấn đề môi trường chủ yếu chế biến sữa gây xả lượng lớn nước thải lỏng Chế biến sữa sản xuất chất thải từ bước giặt làm sạch, từ sản phẩm không thơng số kỹ thuật Ví dụ nguồn thải từ chế biến sữa, mát bột khô trình bày Hình 2.3 sau: Hình 2.3 Nguồn thải từ số quy trình chế biến sản phẩm từ sữa Lượng nước thải từ chế biến sữa phụ thuộc vào loại sản phẩm sản xuất, quy mô hoạt động liệu nhà máy sử dụng quy trình hàng loạt hay liên tục (xem Bảng 2.4) Bảng 2.4 Nước thải từ chế biến sữa Quy trình hàng loạt nhỏ yêu cầu làm thường xuyên hơn, với gia tăng tổn thất thay đổi sản phẩm, lỗ nước làm Q trình bay có khả tạo tải trọng hữu cao tổn thất trình khởi động tắt máy Phô mai whey, không sử dụng sản phẩm phụ, thải với nước thải có tác động đáng kể đến tải trọng hữu chất thải từ nhà máy Nước thải chế biến sữa thường thể đặc tính sau: tải lượng hữu cao diện thành phần sữa; dao động pH diện chất làm ăn da axit chất khác hóa chất; hàm lượng nitơ phốt cao dao động nhiệt độ (UNEP 2000) Chất thải từ sữa bao gồm dầu mỡ, đường, nitơ, phốt pho, hóa chất tẩy rửa có tính axit ăn da; chúng có tính sinh học cao nhu cầu oxy (BOD5) nhu cầu oxy hóa học (COD) Thành phần chất thải phản ánh sản phẩm sữa chế biến xác định nguồn gốc vấn đề chất thải phân tích hóa học (xem Bảng 2.5) Bảng 2.5 Thành phần chất thải quy trình chế biến sữa Tải lượng hữu nước thải chế biến sữa thay đổi từ 180 đến 23 000 mg/L COD Giá trị thấp liên quan đến việc nhận sữa cao giá trị phản ánh diện whey từ trình sản xuất mát Điển hình mức dịng nước thải từ nhà máy sản xuất kem sữa, theo báo cáo Scott Smith (1997), cho thấy tải trọng vượt 9500 mg/L COD Lượng sữa thất thoát vào nước thải đầu lên tới 0,5– 2,5% lượng sữa đầu vào sữa, cao tới 3–4% (UNEP 2000) Xử lý tiêu hủy chất thải sữa thường phụ thuộc vào địa điểm nhà máy Các nhà máy nằm gần khu đô thị thường xả nước thải vào hệ thống xử lý nước thải thành phố sau xử lý sơ cấp để loại bỏ chất béo chất rắn Đối với số thành phố, nước thải từ nhà máy chế biến sữa địa phương tải trọng đáng kể nhà máy xử lý nước thải Trong trường hợp cực đoan, tải lượng hữu chất rắn sữa thải vào nước thải hệ thống vượt hệ thống rác thải sinh hoạt thị trấn, tải hệ thống Ở vùng nông thơn, nước thải chế biến sữa tưới vào đất liền Nếu không quản lý cách xác, muối hịa tan có nước thải gây bất lợi ảnh hưởng đến cấu trúc đất gây nhiễm mặn Các chất ô nhiễm nước thải rị rỉ vào nguồn nước ngầm bên ảnh hưởng đến chất lượng Ở số địa điểm, nước thải xả trực tiếp vào vùng nước thông qua cửa đại dương sâu Sản xuất công nghiệp sữa Sản xuất cách tiếp cận phịng ngừa để quản lý mơi trường bao gồm hiệu sinh thái, giảm thiểu chất thải nhiễm phịng ngừa Sản xuất hướng tới tương lai, ‘dự đoán ngăn chặn’ Sản xuất khơng phủ nhận tăng trưởng; đơn khẳng định tăng trưởng phải bền vững mặt sinh thái (UNEP 2004) Trong ngữ cảnh này, chất thải coi ‘sản phẩm’ có giá trị kinh tế âm Mỗi hành động để giảm tiêu thụ nguyên liệu lượng, giảm phát lãng phí, tăng suất tạo lợi ích tài Định nghĩa Sản xuất UNEP thông qua (2004) sau: Sản xuất việc áp dụng liên tục biện pháp phòng ngừa tích hợp chiến lược mơi trường đến q trình, sản phẩm dịch vụ để tăng tổng thể hiệu giảm thiểu rủi ro người mơi trường Cho việc sản xuất quy trình Sản xuất kết kết hợp bảo tồn nguyên liệu thô, nước lượng; loại bỏ nguyên độc hại nguy hiểm vật liệu giảm số lượng độc tính tất khí thải chất thải nguồn trình sản xuất Ngành sữa bắt đầu nhận giá trị việc áp dụng chiến lược Sản xuất nhằm cải thiện tính bền vững hoạt động cách giảm thiểu chất thải thực quy trình hiệu Các nguyên tắc phân loại Kỹ thuật Sản xuất vào lĩnh vực sau: cải tiến vệ sinh, tối ưu hóa quy trình, cơng nghệ quy trình thiết kế sản phẩm 3.1 Cải tiến vệ sinh Bao gồm ngăn ngừa tràn lãng phí, cải thiện giám sát, đào tạo kiểm kê Ví dụ cải tiến vệ sinh: - 3.2 Thu thập đợt thay đổi sản phẩm trộn lại thành sản phẩm thải bỏ làm thức ăn gia súc Loại bỏ nước rửa mẻ sữa chua có hương vị khác nhau, theo giai đoạn hợp rút sử dụng làm thức ăn gia súc, giảm thất thoát sản phẩm tới 50%, giảm chất tẩy rửa CIP chất thải nước tăng 20% (Huisingh Baas 2011) Bảo ôn đường ống sửa chữa rị rỉ nước bẫy Tối ưu hóa quy trình Tối ưu hóa quy trình giảm tiêu thụ tài ngun cách tối ưu hóa quy trình Ví dụ cải tiến dễ dàng đạt sữa ngành, xác định Prasad et al (2014), bao gồm: - - 3.3 Tối ưu hóa thủ tục khởi động / đóng cửa thay đổi tiền phạt điều chỉnh hẹn phát xác giao diện sản phẩm để giảm phế phẩm; ví dụ National Foods, Australia tiết kiệm 60 000L sữa/năm cách tối ưu hóa Tối ưu hóa lập kế hoạch sản xuất để cơng suất quy trình phù hợp khả làm đầy Giảm thiểu chất thải trình loại bỏ bể tách cách tối ưu hóa độ mở bát tần số; ví dụ Murray Goulburn, hợp tác xã người Úc, tiết kiệm AUS $ 40 000/năm với thời gian hoàn vốn năm Thay đổi quy trình cơng nghệ Thay đổi cơng nghệ quy trình liên quan đến việc cài đặt quy trình công nghệ giảm thiểu chất thải tăng hiệu Ví dụ việc lắp đặt cơng nghệ bao gồm: - - - - - Thay thiết bị trùng theo lô thiết bị trùng quy trình liên tục kết hợp thiết bị trao đổi nhiệt dạng với chất thải ngược dòng nhiệt tái tạo giảm tiêu thụ lượng (UNEP 2000) Hệ thống làm hoàn toàn tự động nhà máy chế biến sữa để giảm sử dụng nước lượng; ví dụ Bonlac Foods, Úc đạt tiết kiệm dẫn đến hoàn vốn tháng (Nguyen et al 2003) Thiết bị đo đáng tin cậy, chẳng hạn máy đo độ đục để xác định chất rắn sữa nồng độ kết hợp nhiệt độ, độ pH độ dẫn điện máy đo để theo dõi tần số CIP, hiệu thất hóa chất Lị hiệu suất cao, với thiết bị thu hồi nhiệt thiết bị tiết kiệm để thu hồi nhiệt từ khói lị để làm nóng sơ nước lị Nhiên liệu tiêu thụ giảm 1% cho lần giảm 4,5°C ống khói nhiệt độ (Prasad cộng 2014) Thiết bị bay nén học (MVR) giảm lượng tiêu thụ so với nén nhiệt (TVR) Đối với ví dụ, thiết bị có khả làm bay 15 000 kg/h sữa tách béo yêu cầu 1610 kg/h cho TVR hiệu ứng, 1190 kg / h cho - 3.4 hiệu ứng TVR, MVR hiệu ứng/2 hiệu ứng TVR yêu cầu 375 kg/h cộng với 150 kW để điều khiển động nén học (Niro 2005) Thiết kế sản phẩm Thiết kế sản phẩm mang lại lợi ích suốt vịng đời sản phẩm giảm thiểu chất thải, giảm tiêu thụ lượng, nước sản lượng cao Quy trình thường yêu cầu thiết bị quy trình nỗ lực tiếp thị để thiết lập thành công sản phẩm thị trường Một ví dụ siêu lọc sữa để sản xuất mát làm tăng phục hồi whey protein mát giảm khối lượng whey Phơ mai sản xuất từ quy trình mịn có hương vị thơm Khả tiếp thị loại phô mai cần quản lý cách giới thiệu thay đổi cho người tiêu dùng cách có chủ ý mong muốn loạt sản phẩm (Jameson 1987) Nhiều ví dụ Sản xuất thảo luận cho thấy khả sinh lời tăng lên với thời gian hoàn vốn ngắn Tiếp tục thực chiến lược Sản xuất ngành sữa tạo hội kinh tế đồng thời cải thiện dài hạn bền vững sinh thái ngành Thu hồi đồng sản phẩm cơng nghệ sữa Sản phẩm phụ từ chế biến sữa váng sữa (whey) từ phomat sản xuất casein, với kg whey sản xuất từ kg mát Thành phần whey: whey chứa 95% nước ban đầu, hầu hết lactose, 20% protein sữa chất béo Có hai loại whey chính: - whey (sinh từ sản xuất mát rennet cheddar mozzarella) whey acid (được sản xuất cách lên men axit lactic đểsản xuất mát tươi mát sữa tươi mát kem) Whey dễ hỏng cần thu gom xử lý hợp vệ sinh sau sản xuất Đầu tiên, whey phân loại để loại bỏ cheese cịn sót lại trùng để ngừng hoạt động nuôi cấy Nếu bước thực hiện, whey sử dụng để sản xuất nhiều loại thực phẩm: - Đồ uống whey Tiêu chuẩn hóa sản phẩm sữa Whey lên men Bột whey: Whey làm bay đến 50 – 60% tổng chất rắn, sau kết tinh trước làm lạnh trộn 15 – 24h để tạo lượng lớn hạt tinh thể Bùn sấy để tạo thành bột whey Ứng dụng nhiều loại thực phẩm, chủ yếu chất thay sữa tách béo với chi phí thấp thức ăn gia súc Bên cạnh đó, whey chứa nhiều chất mang hoạt tính sinh học có giá trị cao nhà chế biến sữa tiếp tụcphát triển công nghệ để phục hồi phần nhỏ này, với phân tách dựa trênkích thước, mật độ, điện tích tính kỵ nước thành phần khác nhau: đạm whey, protein immunoglobulin, lactoferrin, lactoperoxidase glycomacropeptide (GMP); peptit có hoạt tính sinh học Các kỹ thuật bao gồm ướp muối, kết tủa chọn lọc, gia nhiệtở pH thấp, sắc ký lực, sắc ký trao đổi anion, sắc ký trao đổi cation sử dụng nhựa thông thường trao đổi ion màng, sắc ký loại trừ kích thước, sắc ký kỵ nước, kết hợp thủy phân enzym lọc màng Các kỹ thuật khác thường kết hợp để phát triển quy trình phức tạp để phân đoạn tinh chế tạo sản phẩm có giá trị cao Hình 4.1 5 5.1 Cải thiện quản lý chất thải cuối chế biến sữa Nước Nước nguồn tài nguyên hạn chế, nhiên, việc chế biến sữa đặc biệt cần lượng nước lớn Nước sử dụng chủ yếu để làm xử lý thiết bị khu vực làm việc để trì tiêu chuẩn vệ sinh Các vấn đề mơi trường chủ yếu chế biến sữa gây thải lượng lớn nước thải lỏng Đối với nhà máy gần đô thị khu vực, nước thải thường thải hệ thống xử lý nước thải thành phố Trong trường hợp cực đoan, tải trọng hữu chất rắn sữa thải vào nước thải hệ thống vượt hệ thống rác thải sinh hoạt thị trấn, tải hệ thống Ở vùng nông thôn, nước thải chế biến sữa tưới đất liền Nếu không quản lý cách, muối hịa tan có nước thải đầu ảnh hưởng xấu đến cấu trúc đất gây nhiễm mặn Chất gây nhiễm nước thải ngấm vào mạch nước ngầm bên ảnh hưởng đến chất lượng Nước thải chế biến sữa thường thể đặc tính sau: - Tải lượng hữu cao diện thành phần sữa; Dao động pH diện chất tẩy rửa ăn da axit đại lý, cộng với hóa chất khác; Hàm lượng nitơ phốt cao; Biến động nhiệt độ Trong đó, lượng nước lớn có sẵn để tái sử dụng nhà máy sữa Sữa chứa 87% nước, váng sữa chứa 94% nước, chưa chuyển thành sản phẩm khô, phần lớn nước bị chất thải ngưng tụ, nước thấm Chế biến sữa tạo lượng lớn nước thải Khi khởi động, bị gián đoạn rửa, chất thải sữa pha lỗng, váng sữa kem khơng có hóa chất có khả thu hồi Sự phát triển quy trình phục hồi tái sử dụng nước từ chế biến sữa, đòi hỏi phải xem xét điều sau: đánh giá trì chất lượng nước tái chế; tái sử dụng lựa chọn nước tái chế nhà máy sữa; lựa chọn điều trị cho tái chế nước lọc màng, trao đổi ion, v.v Chất lượng nước Nước thu hồi từ nước ngưng tụ, nước chất thẩm thấu thường chứa mức độ hữu từ môi trường cô đặc Loại số lượng phụ thuộc vào thiết bị quy trình, sản phẩm mức độ nồng độ đạt Giám sát thông số chất lượng như: pH, độ dẫn điện, chất rắn, BOD, tổng số coliforms, cần thiết cho an toàn chất lượng, với mức độ thử nghiệm xác định tái sử dụng nước Nước chứa lượng nhỏ chất hữu gây nguy hiểm sinh học bảo quản mà không xử lý thời gian dài Các bể chứa nước tái chế cần theo dõi với việc xả nước thường xuyên chu trình làm Water reuse options Trong nhà máy sữa có hai kịch để tái sử dụng nước, nước tái sử dụng tiếp xúc với thực phẩm (thô, trung gian cuối sản phẩm) khơng tiếp xúc với thực phẩm (Kirby 2004) Các mục đích sử dụng nước xác định mức độ nguy hiểm loại xử lý nước cần thiết Các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm bao gồm: làm / rửa thiết bị; nước lọc cho trình siêu lọc lọc nano; trao đổi ion tráng nhựa rửa giải; gạn rửa tinh thể lactose canxi phốt phát kết tủa; hòa tan thành phần lactose cho kết tinh thứ cấp Các ứng dụng không tiếp xúc với thực phẩm bao gồm: quy trình làm mát tại; nồi tạo nước nước; rửa sàn vệ sinh chung; chữa cháy Cần lưu ý ứng dụng dẫn đến tiếp xúc ngẫu nhiên với thực phẩm Treatment of recycled water Việc lựa chọn phương pháp xử lý xác định mục đích tái sử dụng đồ tái chế nước chất lượng nước sẵn có Có thể xử lý nước để đến mức đạt đến chất lượng uống Xử lý nước thải phân loại sơ cấp (vật lý), trung học (sinh học) cấp ba (hóa học) Nước thải trải qua ba cấp độ xử lý kiểm tra để đáp ứng tiêu chuẩn phân loại uống Các phương án xử lý sớm để tái sử dụng nước bao gồm bổ sung chất khử trùng để ngăn vi khuẩn nấm mốc phát triển ion bạc, clo hợp chất clo, hỗn hợp axit peracetic H2O2 Hóa chất ngồi ra, nước sử dụng để làm sạch, tiếp xúc với thực phẩm Các tùy chọn xử lý khác bao gồm lọc carbon để loại bỏ chất hữu chất gây ô nhiễm trao đổi ion để loại bỏ khoáng chất, đặc biệt lò nước cấp Cải tiến vật liệu màng, chi phí hiệu quy trình tăng cường tùy chọn tái sử dụng nước Gungerich (1996) kiểm tra việc sử dụng siêu lọc gốm để làm nước ngưng tụ từ sữa tập trung Bộ siêu lọc loại bỏ tất vi sinh vật cặn bẩn vật liệu protein cải thiện q trình xử lý xi dịng cách thẩm thấu Nếu không xử lý trước, q trình thẩm thấu ngược nhanh chóng bị thơng lượng cần làm sau 15 giờ, với tiền xử lý siêu lọc ngược lại thẩm thấu trì thơng lượng 50 L / m2/ h chạy 24 Ngồi ra, màng gốm rửa lại làm vệ sinh clo nước mà không làm hỏng màng Các nghiên cứu gần Vourch et al (2005) kiểm tra việc xử lý nước thải rửa sữa thấy thẩm thấu ngược giai đoạn lọc nano hai giai đoạn / thẩm thấu ngược đủ để tái sử dụng nước sưởi ấm, làm mát, làm cấp nước cho nồi nước Nước chất lượng cao hơn, tuân thủ giới hạn nước uống, sản xuất quy trình thẩm thấu ngược / thẩm thấu ngược hai giai đoạn Chất lượng nước cuối phụ thuộc vào tính tồn vẹn liên tục màng chu kỳ xử lý làm lặp lại Sự cố màng xảy ra, rị rỉ chậm hỏng hóc đột ngột Giám sát chất lượng nước khơng thể thiếu quy trình màng để đảm bảo chất lượng an toàn nước, xác định rò rỉ chúng xảy Khuyến nghị nước tái chế phải tiệt trùng trước tái sử dụng, để giảm ô nhiễm vi sinh vật trì hỗn phát triển vi sinh vật trình bảo quản Cuối thời gian bảo quản nước trước sử dụng nên giảm thiểu (ví dụ ngày) nhiệt độ mơi trường mát mẻ để giảm thiểu phát triển vi sinh vật Bể chứa nên xả chương trình làm thường xuyên để ngăn ngừa tích tụ nhiễm  ...QUẢN LÝ VÀ THU HỒI SẢN PHẨM TRONG NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA Giới thiệu chung Chế biến sữa nước sản xuất sữa lớn hợp lý hóa năm gần đây, với xu hướng hướng... kỹ thu? ??t Ví dụ nguồn thải từ chế biến sữa, mát bột khơ trình bày Hình 2.3 sau: Hình 2.3 Nguồn thải từ số quy trình chế biến sản phẩm từ sữa Lượng nước thải từ chế biến sữa phụ thu? ??c vào loại sản. .. Tiếp tục thực chiến lược Sản xuất ngành sữa tạo hội kinh tế đồng thời cải thiện dài hạn bền vững sinh thái ngành Thu hồi đồng sản phẩm cơng nghệ sữa Sản phẩm phụ từ chế biến sữa váng sữa (whey)