低聚糖清潔生產(chǎn)案例分析

麥麗娟

（佛山弘禹環(huán)?？萍加邢薰緩V東佛山528200）

低聚糖清潔生產(chǎn)案例分析

麥麗娟

（佛山弘禹環(huán)?？萍加邢薰緩V東佛山528200）

清潔生產(chǎn)是食品行業(yè)踐行社會(huì)責(zé)任、提升自身實(shí)力的核心。本文以低聚糖生產(chǎn)為案例進(jìn)行分析，闡述清潔生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)過程。首先對方案的具體流程進(jìn)行分析，包括改進(jìn)低聚糖的生產(chǎn)工藝、改造現(xiàn)有設(shè)備、減輕能耗以及回收廢液等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行方案選擇，并對其中兩個(gè)最具可行性的方案—回收色譜提取液及工作水再利用進(jìn)行闡述，分別分析了其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，最后對清潔生產(chǎn)的可持續(xù)給出了策略。

清潔生產(chǎn)；食品行業(yè)；低聚糖

1 引言

低聚糖是由淀粉通過酶的催化作用生成的新型淀粉糖，廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域。食品工業(yè)的清潔生產(chǎn)是至關(guān)重要的，能夠促進(jìn)此行業(yè)在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，獲得相應(yīng)的社會(huì)效益。目前各大食品企業(yè)均開始注重清潔生產(chǎn)的實(shí)施。本文以某食品公司低聚糖的生產(chǎn)為例，闡述清潔生產(chǎn)的流程，有著比較現(xiàn)實(shí)的意義。

2 清潔生產(chǎn)概述

在原料方面，食品的清潔生產(chǎn)應(yīng)該選取污染少、排放少、不產(chǎn)生過多廢棄物的原料，并且優(yōu)先選取能夠循環(huán)再利用的原料。眾所周知，很多食品生產(chǎn)原料只有其中一部分為所需物質(zhì)，其余的部分均被丟棄。只有選取雜質(zhì)低、轉(zhuǎn)換率高的原料，才能使廢棄物的排放維持在較低的水平，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

在工藝方面，清潔生產(chǎn)注重的是工藝的環(huán)保化和無害化，理想的生產(chǎn)工藝可以將中間步驟中產(chǎn)生的廢棄物在生產(chǎn)過程中再利用，將看似無用的物質(zhì)經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為另外步驟所需的資源。

在產(chǎn)品方面，清潔生產(chǎn)的食品是健康而環(huán)保的，注重美味的同時(shí)也注重人體的養(yǎng)生，及營養(yǎng)的搭配。

3 清潔生產(chǎn)流程分析

3.1 方案流程分析

為了實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，首先應(yīng)該結(jié)合所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行周密的組織。不但包括技術(shù)方面的組織，也含有管理方面的籌劃。因此首先應(yīng)該是食品生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的員工能夠牢牢樹立清潔生產(chǎn)的意識(shí)，并能夠結(jié)合自己所從事的工種對清潔生產(chǎn)的具體程序熟練掌握。在這個(gè)過程中，涉及到的工作有：清潔生產(chǎn)培訓(xùn)，清潔生產(chǎn)宣傳等等。培訓(xùn)的內(nèi)容應(yīng)該涉及到產(chǎn)品從原料到成品的全過程。

在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)該結(jié)合本公司產(chǎn)品的具體特點(diǎn)，以清潔生產(chǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，制定具體的生產(chǎn)方案。各類生產(chǎn)方案所付出的成本是不同的，本研究將方案分成這樣幾個(gè)類別：一是零成本方案，也就是說在此方案之下的清潔生產(chǎn)是不必額外花費(fèi)資金的；低成本方案：在清潔生產(chǎn)中所需的投入小于1萬元人民幣；中等成本方案：清潔生產(chǎn)方案的實(shí)施所需資金在1萬元到10萬元人民幣之間；高成本方案：所需的投入超過10萬元人民幣。

3.2 方案概述

各類方案均有著自身的優(yōu)勢和不足，因此需要結(jié)合企業(yè)的實(shí)際特點(diǎn)對方案進(jìn)行分析和比較。清潔生產(chǎn)必須解決的問題闡述如下：

3.2.1 改進(jìn)低聚糖的生產(chǎn)工藝

為了實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，應(yīng)該引入高效而節(jié)能的生產(chǎn)工藝，主要涉及到的方面包括：（1）在轉(zhuǎn)化工藝方面，引入酶柱生化系統(tǒng)，同時(shí)，以高壓氣流對酶柱生化系統(tǒng)進(jìn)行加壓，使其呈現(xiàn)出翻騰狀，這樣就能使載體雜質(zhì)得到進(jìn)一步的去除，使清洗的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。酶柱生化系統(tǒng)的引入可以顯著增加酶柱的使用壽命，傳統(tǒng)的清洗方法每五批就需要徹底清洗一次，而引入酶柱生化系統(tǒng)之后，每15批才需清洗一次，大大節(jié)約了用水，實(shí)現(xiàn)了清潔與環(huán)保。（2）在實(shí)現(xiàn)色譜分離時(shí)，引入低能耗的設(shè)備，同時(shí)在產(chǎn)品進(jìn)行脫鹽的流程中，對可以循環(huán)利用的水進(jìn)行回收，大幅度提升了水資源的利用率。這個(gè)過程也能夠回收一定比例的稀堿液，降低了成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了減排和清潔生產(chǎn)。

3.2.2 改造現(xiàn)有設(shè)備

為了節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，引入生化反應(yīng)柱系統(tǒng)，運(yùn)行一段時(shí)間之后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，轉(zhuǎn)移酶的耗費(fèi)降低1/5；在蒸發(fā)濃縮方面，引入了板式蒸發(fā)器，用金屬板代替圓管作為傳熱元件的蒸發(fā)裝置，這種蒸發(fā)器價(jià)格便宜，甲聚結(jié)在板上的垢層容易去除，因此對于高溫高壓的蒸汽需求大幅下降，從而降低了煤耗，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

3.2.3 減輕能耗

節(jié)能減排是清潔生產(chǎn)的核心，因此為了實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，原材料的控制是十分重要的。傳統(tǒng)的干燥蒸發(fā)設(shè)備是連續(xù)低溫真空干燥設(shè)備，為了進(jìn)一步減少排放，本方案引入了板式蒸發(fā)器替換掉膜式設(shè)備，這一舉措能夠大幅度降低蒸汽消耗，從而使單位生產(chǎn)質(zhì)量的蒸汽需求大大減少，達(dá)到了節(jié)約能源的目標(biāo)。

3.2.4 回收廢液

在低聚糖生產(chǎn)過程中會(huì)有一些排放的殘堿，這些液體依舊含有可以重復(fù)循環(huán)利用的成分，因此應(yīng)該對其進(jìn)行回收處理，一方面節(jié)約了物料的使用，另一方面也降低了廢水排放，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

3.3 方案選擇

結(jié)合以上的方案，兼顧本企業(yè)的設(shè)備情況和資金情況進(jìn)行方案的比較與選擇。最終總結(jié)出的方案數(shù)量為21個(gè)，含有零成本及低成本方案16個(gè)，以及中高成本方案5個(gè)。結(jié)合市場情況和技術(shù)成熟度，對這些方案進(jìn)行篩選，最終確定下兩個(gè)可行方案，分別進(jìn)行闡述分析。

3.3.1 可行方案一：回收色譜提取液

結(jié)合公司現(xiàn)狀，在低聚糖生產(chǎn)過程中的工藝可以簡述為：原料預(yù)處理—色譜分離處理—濃縮—提取—儲(chǔ)存。當(dāng)前企業(yè)的提取過程中，色譜分離操作只進(jìn)行一次，因此操作之后所排放的廢液不但造成了污染，也提升了企業(yè)成本。所以可以針對色譜提取液進(jìn)行回收，從而保證清潔生產(chǎn)。本方案引入二次分離方法，具體流程可以簡述為：首先進(jìn)行原材料的預(yù)處理，將原料進(jìn)行混床精制；接著進(jìn)行一次色譜分離，得到的排放液體進(jìn)行進(jìn)一步的處理，繼續(xù)濃縮、混床精制、接著進(jìn)行二次色譜分離，最后排放殘液。為了實(shí)現(xiàn)以上工藝，在設(shè)備方面需要準(zhǔn)備的內(nèi)容包括：引入2個(gè)容積為50m3的貯罐，將生產(chǎn)流程中的調(diào)和糖貯存起來，而目前的生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)有三個(gè)30m3貯罐，因此可以容納160m3。所需的資金為364萬元人民幣。

本方案在環(huán)境方面，由于新設(shè)備的引入能夠提升低聚糖的質(zhì)量，并且大幅度降低由于蔗糖等因素而導(dǎo)致的糖流失，所以能夠顯著增加低聚糖的回收率，減少了單位產(chǎn)品的能源消耗和原材料消耗，大大降低了環(huán)境治理成本，擁有明顯的環(huán)境效益。

本方案在經(jīng)濟(jì)方面，在產(chǎn)量恒定的群體之下，每年的投入資金可以節(jié)省186萬元人民幣?？紤]到本方案的投資償還期為3年，因此可知本次的方案回報(bào)期是3年左右，在經(jīng)濟(jì)方面具有充分的可行性。

3.3.2 可行方案二：工作水再利用

在技術(shù)方面，目前的低聚糖車間工作水主要來自蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的原理是通過真空泵將工作水抽取出來并傳輸至池中，此外還有3臺(tái)物料泵的機(jī)封水也傳輸至此池中，按照本公司的生產(chǎn)能力排放3m3/h。這些工作水由自吸泵吸取出來，傳輸至滅菌器，在冷卻之后流到回流管中，逐漸被引流至車間外的冷卻塔進(jìn)行冷卻處理。而企業(yè)由于各類因素往往會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)不能完全保持同步的情況，所以難以十分精確地結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)來使用這些工作水，這就很容易造成冷卻塔的水完成冷卻之后溢流，導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)。生產(chǎn)所需的三效蒸發(fā)器，通過一臺(tái)泵進(jìn)行工作水的抽取，還有其余的四臺(tái)蒸發(fā)器則全部將水排走，結(jié)合本企業(yè)的生產(chǎn)能力，這些水的流量在3m3/h左右。結(jié)合以上的分析，則在生產(chǎn)能力不發(fā)生變化的情況下，被直接排放的工作水大約為6m3/h。結(jié)合此種情況，為了實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，本方案對工作水進(jìn)行再利用。具體方法是：全部的真空泵以及物料泵所排放的工作水，首先被傳輸至地下池，將這些工作水和蒸發(fā)器的排放水匯集起來，一共9m3/h。配置一共專門的提升泵，周期性地把這些工作水傳輸至天面，然后專門通過一個(gè)冷卻塔把這些排放出來的工作水冷卻到30℃，然后在重新傳輸至蒸發(fā)器，為需要水的設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)水，在很大程度上減少了水資源的耗費(fèi)。設(shè)備型號的選取如下：（1）提升泵原有的性能參數(shù)已經(jīng)不能滿足本方案需求，因此需要重新購置，選取IQW系列無堵塞移動(dòng)式泵，該泵密封油室內(nèi)設(shè)置有高精度抗干擾漏水檢測傳感器，定子繞組內(nèi)預(yù)埋了熱敏元件，對水泵電機(jī)自動(dòng)保護(hù)。（2）冷卻塔需要多配置一臺(tái)，采用外置式水輪機(jī)冷卻塔，利用富余能量轉(zhuǎn)換為高效機(jī)械能，從而100%取代冷卻塔風(fēng)機(jī)電機(jī)達(dá)到節(jié)電目的。（3）費(fèi)用分析：合計(jì)為21900元人民幣。

本方案在環(huán)境方面，用水量方面新型塔耗水量更低，因此實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，達(dá)到了清潔生產(chǎn)目的。

本方案在經(jīng)濟(jì)方面，由于新配置了水泵，所以電費(fèi)有所增加，但減排的收益減去增加的電費(fèi)約等于5萬元人民幣。因而本方案的投資回報(bào)周期是可以接受的。

3.4 清潔生產(chǎn)的可持續(xù)分析

在所有的方案部署完畢之后，接下來需要以制度的框架來維持方案的可持續(xù)。只有在公司內(nèi)部構(gòu)建一個(gè)推進(jìn)方案長期進(jìn)行的體系，才能真正實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。在這一階段，核心的工作是構(gòu)建專門的清潔生產(chǎn)組織機(jī)構(gòu)、并且設(shè)立清潔生產(chǎn)的評估機(jī)制，對重要的指標(biāo)進(jìn)行定期的評估，與績效和獎(jiǎng)懲措施聯(lián)系起來，在企業(yè)內(nèi)部形成清潔生產(chǎn)的意識(shí)。

4 結(jié)語

綜上所述，清潔生產(chǎn)技術(shù)是從生產(chǎn)的源頭和生產(chǎn)過程中削減或消除對環(huán)境有害的污染物，將被動(dòng)的“末端處理”變?yōu)橐浴拔廴绢A(yù)防為主”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。本文結(jié)合低聚糖市場企業(yè)的實(shí)際情況，構(gòu)建了多個(gè)生產(chǎn)方案，進(jìn)行預(yù)選之后，留下可行性的兩個(gè)方案，并分別對方案的流程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對方案的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益進(jìn)行了分析。

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麥麗娟（1981—）女，漢族，廣東順德人，2005年6月畢業(yè)于佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院，資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)，現(xiàn)就職于佛山弘禹環(huán)?？萍加邢薰?，環(huán)境技術(shù)管理工程師。研究方向：環(huán)保。