II. Tình hình áp dụng sản xuất sạch hơn trong và ngoài nước
1. Phương pháp tiến hành
2.2. Các cơ hội SXSH liên quan đến bộ phận phụ trợ
Ngoài các quá trình cơ bản trong chế biến sữa cần phải triển khai các giải pháp SXSH, việc áp dụng các biện pháp SXSH tại các bộ phận phụ
trợ sản xuất là giải pháp hiệu quả nhằm tối ưu quá trình sản xuất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
2.2.1. Quá trình vệ sinh
Các vấn đề về môi trường:
Quá trình vệ sinh, làm sạch dụng cụ và thiết bị sản xuất là khâu sử
dụng nước nhiều nhất trong nhà máy chế biến sữa, chiếm 25 – 40% tổng lượng nước sử dụng của nhà máy. Hàm lượng các chất ô nhiễm trong
Vệ sinh (Bằng tay, CIP) Nước Chất tẩy rửa Xút Axit Hơi nước Điện Nước thải chứa sữa tồn dư và hóa chất
Hình 6. Đầu vào và đầu ra khu vực vệ sinh
Dụng cụ, thiết bị bẩn
nước thải vệ sinh thiết bị chiếm một lượng khá lớn, chủ yếu là chất béo, protein, đường, hóa chất…
Các cơ hội SXSH:
Đối với các nhà máy chế biến sữa chưa có hệ thống CIP, nên cải tiến thiết bị sản xuất, lắp đặt hệ thống CIP giúp làm tăng hiệu suất làm sạch, giảm thiểu sử dụng các hóa chất tẩy rửa và nước. Với các nhà máy đã
được trang bị hệ thống CIP, cần phải tính toán và cài đặt chu trình hoạt
động một cách tối ưu nhất để làm giảm lượng nước và hóa chất sử dụng xuống mức thấp nhất.
Tận thu nước thải từ quá trình vệ sinh thiết bị ở những lần rửa đầu tiên có hàm lượng sữa cao làm thức ăn gia súc (nước uống). Thu hồi và tái sử dụng nước rửa ở những lần rửa cuối và sử dụng cho những lần rửa
đầu tiên trong quá trình tiếp theo. Bằng cách này có thể giảm thiểu được lượng nước sử dụng và nước thải ra môi trường.
Các hóa chất và chất tẩy rửa sẽ là nguồn ô nhiễm lớn tới môi trường nếu như sử dụng bừa bãi. Vì vậy, việc sử dụng các hóa chất và chất tẩy rửa trong khâu vệ sinh, làm sạch cần tính toán cẩn thận, không dùng thừa. Thu hồi xút từ quá trình rửa thiết bị sử dụng cho ngâm, rửa chai, lọ. Ngoài ra, các nhà máy có thể áp dụng biện pháp dùng axit cho việc vệ
sinh các tank thay cho xút để giảm lượng xút sử dụng.
Sử dụng hệ thống nạo để loại bỏ sản phẩm tồn dư bên trong bề mặt
ống dẫn sữa trước khi vệ sinh, điều này có thể giúp làm giảm hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải vệ sinh và cho phép thu hồi sản phẩm.
Lắp đặt và sử dụng hệ thông vòi phun cao áp đểđảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, tiêu tốn ít nước, chỉ sử dụng khi cần thiết, tránh chảy nước gây lãng phí.
2.2.2. Quá trình cung cấp hơi
Các vấn đề về môi trường:
Vấn đề môi trường liên quan đến khu vực nồi hơi chủ yếu là khí ô nhiễm. Quá trình đốt cháy nhiên liệu đã thải ra các khí ô nhiễm như CO2, SO2, NOx và PAH (polycyclic aromatic hydrocarbans – khí hydrocacbon vòng thơm). Một vài loại nhiên liệu (dầu FO) có chứa 3 – 5% lưu huỳnh, khi bị đốt cháy sẽ thải ra môi trường khoảng 50 – 85 kg SO2/1000 lít dầu FO, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường không khí.
Dầu thường bị tràn khi đổ vào nồi hơi. Nếu lượng dầu tràn không
được thu hồi và tái sử dụng sẽ có thể gây ra ô nhiễm đất và nước. Các cơ hội SXSH:
- Thay thế sử dụng dầu nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao bằng loại dầu có hàm lượng lưu huỳnh thấp (< 1%), điều này sẽ làm tăng hiệu suất của nồi hơi và giảm được khí thải SO2. Tuy nhiên, giá của dầu có hàm lượng lưu huỳnh thấp thì đắt hơn dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao. Vì vậy, nhà sản xuất cần phải cân nhắc giữa lợi ích kinh tế và lợi ích về môi trường.
- Thu gom dầu tràn, làm sạch và tái sử dụng cho lần tiếp theo hoặc bán Nồi hơi Điện Nhiên liệu (dầu hoặc gas)
Hình 6. Đầu vào và đầu ra quá trình cung cấp hơi
Nước cấp Hơi nóng (6 – 8 bar) Tiến ồn và nhiệt thải Nhiên liệu thừa Khí thải (CO2, NOx, SOx, PAH)
- Nếu nồi hơi đã cũ, cần thay thế nồi hơi mới đểđảm bảo an toàn lao
động cho người sử dụng và hiệu suất vận hành. Các lỗ hổng gây rò rỉ hơi cần phát hiện và khắc phục ngay để tránh thất thoát hơi, tiêu tốn dầu và làm tăng chi phí vận hành.
- Lắp đặt thiết bị làm nóng nước cấp cho nồi hơi
- Thu hồi nước ngưng và tái sử dụng làm nước cấp cho nồi hơi nhằm giảm tiêu hao nước và năng lượng (1m3 nước ngưng bị thất thoát tương đương với 8,7 kg dầu)
2.2.3. Quá trình làm lạnh
Các vấn đề về môi trường:
Vấn đề môi trường liên quan đến hệ thống làm lạnh là sự tiêu thụ
lớn năng lượng, nước và phát sinh khí ô nhiễm. Nếu nhà máy sử dụng môi chất làm lạnh là freron sẽ thải ra môi trường khí CFC, loại khí có khả
năng phá hủy tần ozon. Một số nhà máy sử dụng môi chất làm lạnh là amoniac và glycol, mức độ ảnh hưởng đến môi trường không đáng kể. Tuy nhiên, trong trường hợp hệ thống bị rò rỉ sẽ gây ảnh hưởng tới sức khẻo và an toàn của người lao động.
Các cơ hội SXSH:
- Thay thế các môi chất làm lạnh có khả năng tạo ra khí ô nhiễm bằng các môi chất làm lạnh ít gây hại (amoniac, glycol…)
- Phát hiện và khắc phục nhanh chóng sự cố rò rỉ hệ thống Hệ thống làm lạnh Điện Nước Dầu máy nén Hình 8. Đầu vào và đầu ra của hệ thống làm lạnh Amoniac giãn nở Cồn / glycol ấm Tiến ồn Dầu Thải Hơi nước Amoniac tổn hao Cồn / glycol tổn hao Amoniac lạnh Cồn / glycol lạnh
- Giảm thiểu việc ra vào kho lạnh, trang bị hệ thống cửa đóng tự động trong phòng lạnh để tránh tổn thất nhiệt.
- Nếu sử dụng nước và điện trong tháp làm lạnh lớn có thể dẫn đến sự phát triển của tảo trên hệ thống ống của dàn bay hơi. Vận hành tối ưu sự hoạt động của tháp làm lạnh có thể giúp tiết kiệm nhiều nước.
- Tính toán và lắp đặt thiết bị thu hồi nước mát từ hệ thống làm lạnh, nước này có thể sử dụng lại ở những khu vực khác như cung cấp cho nồi hơi, hệ thống CIP, rửa dụng cụ…
- Thu gom, làm sạch và tái sử dụng dầu hoặc bán… 2.2.4. Bảo trì và bảo ôn
Công tác bảo trì thiết bị, máy móc sản xuất phải được tiến hành định kỳ và thường xuyên. Việc bảo trì hệ thống có ỹ nghĩa quan trong trong việc duy trì mức tiêu hao điện, nước thấp. Bảo trì tốt còn có tác dụng làm cho hiệu quả sản xuất tăng do giảm số lần và thời gian dừng sản xuất do sự cố, đảm bảo sự hoạt động an toàn của hệ thống và an toàn của người lao động.
Sự rò rỉ đường ống (dẫn khí, nước) ở mức nhỏ khó phát hiện. Tuy nhiên nếu
không có biện pháp khắc phục sẽ gây tổn thất lớn về nước và năng lượng cho nhà máy.
Tổn thất điện do rò rỉ khí nén Tổn thất nước do rò rỉ đường ống
Tương ứng mức tiêu thụ điện Nước tổn hao (áp suất 4,5 bar) Kích thước lỗ thủng (mm) Tổn thất khí (l/s) (KWh/ngày) (KWh/năm) Kích thước lỗ thủng (mm) (m 3/ngày) (m3/năm) 1 1 6 3 0,5 0,4 140 3 19 74 27 1 1,2 430 5 27 199 73 2 3,7 1300 4 18 6400 6 47 17000
Thực hiện bảo ôn bề mặt nóng và lạnh của các hệ thống cung cấp nhiệt như nồi hơi, tháp làm lạnh, hệ thống đường ống cấp hơi nóng, hơi lạnh, kho lạnh… là biện pháp đơn giản và tích cực, giúp đem lại hiệu quả
cao trong việc tiết kiệm năng lượng. 2.2.5. Tiết kiệm nước
Nước được sử dụng khá nhiều trong quá trình chế biến sữa. Vì vậy, thực hiện tiết kiệm nước là một trong những giải pháp SXSH phổ biến trong ngành công nghiệp chế biến sữa. Việc tiêu dùng nước cần phải
được phân tích, giám sát một cách cẩn thận bằng cách lắp đặt các đồng hồ
nước và định kỳ ghi lại lượng nước tiêu dùng. Các thông số về lượng nước sử dụng nên được kiểm tra, thu thập và ghi chép lại vào thời điểm sản xuất, đặc biệt trong thời gian vệ sinh, làm sạch. Một số giải pháp sản xuất sạch hơn có thể thực hiện nhằm giảm lưu lượng nước sử dụng bao gồm:
- Thực hiện phương án sản xuất liên tục thay cho gián đoạn để giảm tần suất của quá trình vệ sinh
- Sử dụng hệ thống CIP tự động cho quá trình vệ sinh để kiểm soát và tối ưu lượng nước sử dụng
- Lắp đặt các thiết bị có khả năng kiểm soát hoặc hạn chế dòng nước sử dụng cho quá trình làm sạch thủ công (bằng tay)
- Sử dụng thiết bị tạo áp suất cao thay cho sử dụng nhiều nước trong làm sạch bề mặt (sàn, nền…). Tắt, khóa các thiết bị, vòi nước không cần thiết và không sử dụng.
- Tái sử dụng nước thải rửa lần cuối cho các công đoạn làm sạch khác hoặc các khâu không yêu cầu khắt khe về chất lượng nước - Cạo (sàn), ngâm (thiết bị, dụng cụ) làm bong các vết bẩn trước khi
- Sử dụng khí nén thay cho nước ở những nơi thích hợp
- Kiểm tra và khắc phục nhanh chóng khi phát hiện sự cố rò rỉđường
ống
- Áp dụng phương pháp làm sạch khô (dùng khí nén) cho một số
thiết bị để loại bỏ các tạp thải rắn, sản phẩm thừa trước khi rửa (tank, bình, ống dẫn…): làm sạch khô không chỉ giúp giảm lượng nước và hóa chất sử dụng mà còn làm giảm lưu lượng nước thải và cải thiện chất lượng của nước thải.
2.2.6. Tiết kiệm năng lượng
Năng lượng (điện, nhiệt) là nguồn nhiên liệu đảm bảo sự vận hành của hệ thống. Sử dụng năng lượng không hiệu quả gây tổn thất, lãng phí làm tăng chi phí sản xuất của nhà máy. Vì vậy, áp dụng các biện pháp SXSH giúp tiết kiệm năng lượng trong công nghiệp chế biến sữa là cần thiết. Các cơ hội SXSH bao gồm:
- Tắt các thiết bị tiêu thụ điện khi không sử dụng. Trang bị hệ thống
đén chiếu sáng tiết kiệm điện
- Tăng cường công tác bảo ôn hệ thống làm nóng, làm lạnh và hệ
thống ống dẫn
- Bảo trì, nâng cấp và đầu tư các thiết bị sử dụng năng lượng hiệu quả
- Duy trì sự cháy liên tục trong nồi hơi và nồi nước nóng - Khắc phục sự cố rò rỉ hơi ngay khi phát hiện
- Thu hồi và tái sử dụng nhiệt: Tại một số khâu trong quy trình chế
biến sữa, sử dụng nhiệt cho quá trình làm nóng và làm lạnh được thực hiện đồng thời. Giải pháp thu hồi và tái sử dụng nhiệt sẽ giúp nhà máy tận dụng được nhiệt thừa, giảm nhiệt thải, nâng cao hiệu
suất vận hành. Có thể áp dụng thu hồi và tái sử dụng nhiệt ở các khâu như:
o Hồi nhiệt trao đổi trong quá trình thanh trùng
o Tận dụng nhiệt từ quá trình tách whey (nước sữa) cho công
đoạn đun nóng sơ bộ sữa pho mát
o Tái sinh nhiệt từ hệ thống làm lạnh, thu hồi nước ngưng
o Thu hồi nhiệt từ hệ thống máy nén khí
- Trang bị các thiết bị hỗ trợ cho thu hồi và tái sinh nhiệt thải. 2.2.7. Tiết kiệm hóa chất
Chi phí cho sử dụng hóa chất của nhà máy chế biến sữa có thể lên tới vài trăm nghìn đôla mỗi năm. Công nghiệp chế biến sữa tiêu thụ
lượng hóa tương đối nhiều, chủ yếu sử dụng cho làm sạch, kiểm soát pH của quá trình sản xuất và dòng thải, xử lý nước thải… Do đó, áp dụng các biện pháp SXSH nhằm giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng trong công nghiệp chế biến sữa là cần thiết. Các giải pháp tiết kiệm hóa chất bao gồm:
- Sử dụng hệ thống CIP thay cho làm sạch bằng tay
- Tối ưu chu trình hoạt động của hệ thống CIP (hầu hết hóa chất sử
dụng trong các nhà máy chế biến sữa cho quá trình làm sạch) - Tuần hoàn hóa chất sử dụng cho làm sạch thiết bị
- Sử dụng các hóa chất diệt khuẩn thân thiện với môi trường: Hiện nay có nhiều hóa chất thân thiện với môi trường, khi phun vào thiết bị có khả năng diệt khuẩn, ví dụ: Nước ozon…