酒酿造的清洁生产
摘要:酒类与酒类饮料是人们日常生活与交流的重要食品。现有的白酒生产技术过程中存在着一定的问题,排除的污染物较多,并且对污水的处理效果一般,排入自然环境中会导致水资源质量的降低,为了保证白酒生产对于环境影响的最小化,并在此过程中保证生产成本的最小化和生产效率的最大化,是当前白酒酿造过程中追求的目标。本研究就对白酒的酿造生产中产污点和生产过程评价机制进行简单论述,并介绍在现行生产过程中的白酒清洁酿造的方式。
关键字:清洁生产;方法探究;白酒
前言:酒的消费已经成为中国消费市场的主力军。为保证我国白酒市场的协调发展,进一步探讨白酒清洁酿造方式的工作十分关键。随着人们环境保护的意识越来越强,在各个工业生产过程中都应当注重生产过程对于环境的影响。在白酒的生产过程中,在污染物处理方面仍存在着较大的缺陷,如何降低废水中的有机物含量是研究的重点,将其进行二次利用是最优的处理方式。
白酒酿造清洁生产及其评估机制
1.1白酒清洁生产的意义
洁净生产是一个新概念。该生产理念的是对生产过程、产品和服务实施整体预防战略,以提高生态效益,减少对环境的破坏,降低环境对人类生活的影响。数十年来,中国一直致力于清洁生产。外国在清洁生产方面的经验、制度、立法等对我国清洁生产具有借鉴意义。从方法论上讲,我国已经建立了新的清洁生产线。环境保护的传统理念强调污染后处理和排放标准的限制。发展循环经济的根本要求是要有计划地避免和减少经济活动中的浪费。为了促进原材料的回收利用,应以最小的经济工序为基础,降低生产过程中的浪费和生产成本。洁净生产实际上是一个涉及生产过程、产品和服务的整体环境保护策略。推行清洁生产是循环经济微观基础。洁净生产是小型循环经济企业的重要组成部分。清洁生产的原则,不管是产品、设备还是生产线,都是把价值延伸到各个领域。开发循环经济是解决白酒生产过程中资源浪费和环境污染的有效途径。高污染、高能耗企业,如酿酒企业,其清洁生产的动力主要来自政府环境政策、资源价格政策和社会压力。推动白酒酿酒生产线的清洁生产,不仅是为了降低生产过程中的污染,还是提高生产原料利用率的途径。所以白酒的酿造生产架构设计应被优先考虑,将生态环境、基础资源等生产要素引入市场“循环”。例如,提高资源税可以鼓励企业节约资源。征收较大的排污税和污水处理费,对高污染、高能耗的白酒生产企业施压,促使其针对生产线进行升级优化。许多企业必须考虑减少污染物的排放,以降低排污费。降低污染物排放的一个主要方法是从废水、废气和废料中提取有用成分,将其转化为有价值的有市场的产品,对以前的污染废料进行回收再利用,这样一来既减少了污染物的排放,又获得了额外的收入,还能够保证环境不受生产过程的影响。
1.2白酒生产产污原因及审计方法
目前的白酒生产过程与传统工艺并不相同。白酒传统酿造工艺是采用固体发酵工艺,耗水量少,污染小。但是为了提升白酒生产的效率,保证市场白酒的供应量,更多的白酒生产企业采用更加粗放的生产方式,导致生产过程中会产生大量的污水废料等,主要包括锅底水、发酵废水(即这里所说的黄水)、冷却水、现场洗涤水和洗瓶水。其中洗瓶水,发酵废水,现场清洗水中含有大量的天然有机物,即废水中 COD、 BOD、 SS含量较高。自然排放物造成水资源污染。在酿酒过程中需要大量冷却水,使用过后冷却水作为工业废水排除。排出时,冷却水与其它废水同时排出,冷却水中并不含有有机污染物,但同时排除会导致冷却水与其他废水混合,变成低浓度的有机废水。废水的COD和悬浮物浓度虽有所降低,但处理能力和难度都有所增加,浪费了大量的水资源。白酒酿造过程中的废水一般是无毒的,但普通生产废水排放量大, COD浓度高,生化性能差,分解困难。即便是利用成熟的物化处理技术和较高的处理成本,也很难完善处理白酒生产过程中的废水。降低废水排放量,降低废水的有机污染物的含量,是白酒企业清洁生产的重要内容。目前所需的是采取清洁生产措施,使生产过程降低能源消耗,减少污染,提高转化率,提高生产率和经济效益。但是,清洁生产是一个相对的概念。酒类清洁生产尽可能地贯穿于整个生产过程。
1.3白酒生产清洁预评估
预评估的目的是检查企业的生产现场,调查生产现状,制定预防污染的目标,确定替代性的检查重点和关键点,提出无成本或低成本的清洁生产方案并实施。第一部分是企业现状调查,主要内容包括五个方面。公司的基本情况(如发展历史、地点、产量、产值利税、利润结构、雇员和工厂等)、原材料和产品(如原材料的种类、消耗、采购和储存、产品的种类、库存和销售等)、企业发展规划和管理的技术和设备水平。然后结合现状调查,找出生产中存在的问题;实地检验应全面细致,重点突出,检查全生产过程。白酒酿造过程中的产生点和排放点及污染物较多,如材料消耗、水资源消耗、人力资源消耗,并且由于设备陈旧、技术落后,容易造成事故频发、生产效率低下。生产指标的变化同样也会影响生产过程中的能源消耗水平和污染物的排放数量,生产指标拟定的越高,对于生产效率要求越高,则会加大能源的平均消耗水平和污染物的排放量。所以,在生产过程中需要对各部流程所需要的原材料和能耗水平、废物产生和排放情况进行分析,并与国内外同类产品进行比较,分析存在的具体问题和差距。经过调查研究,基本弄清当前企业生产中存在的问题和薄弱环节。能够识别认证关键点。白酒生产企业的审计工作中的重点要符合企业实际情况。例如可以在某一时期的工作中将重心放在某一车间、某一施工步骤或者某一材料上。确立工作的要点,首先要制作工艺流程图,说明原料的供应、用水用量、能源消耗和废物的处理去向。并据此确定在清洁生产过程中的审计工作重点。在生产过程中不能只关注“瓶颈”环节,许多污染物的排放会超过标准值,会造成严重的影响,有可能扰乱生产,所以必须采取措施,防止产生重大的环境和经济影响。在确定审计工作的重点之后,就可以针对该工作重点进行相应工作计划的优化。审计工作重点的确定可采用经验法、加权总分排序法、评分法、投票法等方法。其次是清洁生产指标的确定。建立量化的硬指标,有效地实施清洁生产。当设定清洁化管理的生产目标时,必须设置绝对目标和相对目标来减少污染排放、消耗或节约能源。可分为短期、中期和长期三个阶段。短期的目标是很容易开展和实现的。主要依据国家环保法规及污染物排放标准、地方区域总量控制规定、长期规划要求及企业发展能力,以及国内外同行的先进水平等指标,提出并实现免费或低成本方案。此方案针对全厂,深入生产过程进行深入分析,倘若出现新的问题可以通过现场调研分析可找到解决方案。
1.4清洁生产评估及生产流程构建策略
洁净生产评价侧重于计算材料预算、用水量和排污量及能源测算等指标。根据水资源的收支平衡及能源、物料损失的收支分析,找出水资源在污染原因,分析原料储存、生产操作管理、过程控制等方面存在的问题,并与国内外行业先进水平进行比较,制定清洁生产方案。先根据物质与能量定律,建立正确的物质平衡、水分平衡和能量平衡,然后分别画出平衡图。除了采用正确的测量方法外,测量数据的可靠性也非常重要。接着对物料平衡结果、原材料投入量、生产工艺、操作管理水平、产品质量和废弃物排放等进行评价。并与国内行业先进水平进行比较,找出差距和问题,确定清洁生产方案。对污染物产生的原因进行分析。可以根据下列原则对生产过程策略进行筛选。对清洁生产的改进方式进行筛选审查,根据某些原则重新安排选项。在技术可行性、经济可行性和环境可行性的基础上,对5个技术可行性水平高、实施难度相对较大的项目进行初步筛选。对清洁生产方案进行评估。应当从系统性、全面性、闭合性、连贯性、合理性五个方面着手。所谓系统性,是指在新的过程中考察每个过程的定位与协调。综合考察清洁生产方案的经济效益和环境效益,考虑排放物的综合利用,促进原料转化和资源利用。同时要遵守清洁生产原则,清洁生产是指在生产物流过程中对环境进行无害化处理,对空气、水体、土壤等进行污染或减少污染,不能危害工人及附近居民的健康,不影响旅游景点、休闲场所的环境美观性,不影响产品的环保性能,不影响原料和包装材料的可分解性,以提高产品的环保性能。合理使用原材料,合理利用能源,优化产品设计与结构,采用新工艺、新材料,降低生产成本,提高生产效率。开展可行性分析论证,确定实施方案。通过研究与开发,从技术、环境、经济等方面进行了可行性分析。方案选择的技术应当具有国内外先进水平,在工厂生产中具有实用价值,在具体的技术改造中也有实施的可能性。通过技术可行性分析后,进行环境可行性分析。没有通过技术可行性的,不得进行环境可行性分析。环保可行性分析主要表明,该方案的实施是否会对环境造成新的负担与破坏,是否能够降低原生产工艺所造成的环境污染负荷。经济性分析和论证是对清洁生产方案进行综合经济分析。确认后,应进行技术和环境可行性分析。若前两条标准的可行性分析不可行,就不需要进行经济可行性研究。通过计算清洁生产方案实施所需投入的资本和产生的效益,通过可行性分析比较,选择投资最小、收益最大的方案,为投资的科学决策提供依据。
2.当前常用的清洁生产措施
2.1甑锅底水处理方法
酿酒时,在发酵器皿的底部会产生甑锅底水,这是由于锅底发酵产生的酒精蒸汽与水蒸气回流所形成的混合物,其中一般掺杂酒梢。蒸煮时会由于原料发生晃动而漏入锅底中,由于水分较少,甑锅底水的 COD浓度在12万 mg/L左右,SS的浓度在8000 mg/L左右。二者是白酒生产过程中的主要污染源。某国内知名白酒生产企业采用了废渣提纯技术。水的底部包装含有大量的有机物。从罐底灌装提取乳酸具有较好的经济效益和环境效益。乳酸钙可从甑锅底水中萃取。作为食品、医药、调味品、饮料、烟草等加工工业的重要原料和添加剂,乳酸和乳酸钙有着广泛的应用前景。倘若高浓度 COD (12,000 mg/L)生产线每天能够处理200吨废液,那么一年处理有机废水能够获得优质乳酸1800吨,高品质乳酸钙300吨,年产值1800万元,经济效益十分可观。与此同时,甑锅底水对环境的污染大大降低,取得了良好的经济效益和环境效益。此外,可提高摇床底部的开孔密度,以降低落在罐内的醅料,从而降低水中的 COD浓度。
2.2发酵废水处理方式
酒醅发酵过程中会产生一些废水,即黄水。黄水在窖池养护、窖泥制作、底锅水回收等方面都有一定的效益,但许多企业的黄水生产和回收不成正比,黄水利用率低。环境污染问题日益突出,主要原因是COD和BOD的浓度高。但是,黄水中的酸类、酯类、醇类等许多有益成分还没有得到开发利用。用生物脂酶对黄水进行酯化处理,制得酯化酒和高脂调味白酒。酯溶液是由白酒中的有机酸及其它调味料混合而成,采用了现代微生物技术和发酵技术。多香型白酒风味成分丰富。乙酸乙酯在酯化酶催化的调味液中的含量明显高于高酯调味液。工厂生产的白酒经联合蒸煮后,能迅速提高白酒的品质,不受发酵周期的限制。相对于由化学合成香料制成的高酯调味酒,高酯调味酒的品质更稳定,更具典型性。另外,由化学香料产生的“香精”也会对人体造成危害,利用处理后的黄水能够极大地降低白酒的生产成本,解决了白酒市场竞争激烈的问题。酒类生产成本大幅度下降,酒品质量提高,可保证酒品市场日益巩固。酶酯化法能够改善原酒质量,它在高酯蒸馏提取高酯调味酒中的应用,实现了白酒勾兑新工艺的重大突破。黄水的COD、BOD在原基础上减少80%,以实现白酒生产原料的再利用。1吨黄水可酿造20-30公斤酒60%,价值600-1050元。酯化的黄水不需要稀释,可以用“生化+物化”的方法处理。处理吨黄水废水的费用不包括水资源费用和污染物排放费用,可减少21.6元(不包括水资源和排污费用),该方式的经济效益显著。
2.3处理冷却水、清洗场地水及洗瓶水
冷却水是将白酒蒸汽液化的间接冷却水。蒸气冷凝是白酒生产过程中的重要环节。把蒸气由气体转变成液体,然后把蒸气注入白酒的原浆中。常规生产过程中,冷却水来自于自相变装置的热能部分,普通废水和其他废物以甑锅底水的形式排出,造成大量的水和能源浪费。从某种意义上说,这是对生产线设计上的缺陷,合理的生产线路应当充分利用废液废料中可被利用的部分用于生产。所以洁净生产意味着冷却水的循环利用,节约水资源,降低生产成本,减少废水的排放。当前,国内一些白酒生产企业在冷却水回收利用中采用闭合循环网络,将冷却水引入回收池,分送到包装厂洗涤车间和卫生间。经水处理后,消防用水,工业用水,生活用水,灌溉用水都可以得到一定的补充。一部分冷却水还可以作为锅炉的补充水。大流量的冷却水通过地下管网回流,在塔顶循环过程中热释放,进入供水管网冷却。其它工程用冷却水代替淡水,可以节约用水,减少污水排放量。此外,通过加强工厂管理,提高员工的节能环保意识,定期清理冷凝器上的污垢,可以节省30%左右的用水。工厂通常使用淡水,而清洁生产可以使用冷凝水或洗瓶水进行代替,从而节约了水资源,为企业带来一定的经济效益。在工业废水处理中,由于废水中含有大量的COD和SS,使其处理难度增大。在工厂排污口设置沉淀池,作为清洁生产的起点,能及时去除废水的进一步污染,减少废水处理压力,降低废水处理成本。强化内部管理,减少酒糟的外流,这样可以使得COD降低约20%。水循环装置将冷却水用于清洗酒瓶。由于有一定的温度,所以局部的清洗效果非常好,与原来的生产方式相比,可以节省30%以上的水。
3.结语
针对白酒生产过程会产生各种废水,针对各个步骤所产生的生产废水制定不同的处理方案,前一步骤的废水能够成为后面加工的原料是最优的生产方式,其次还可以作为其他生产的原料,例如乳酸菌等生产原料。污水废水在处理后能够降低对自然环境的影响,最大限度的降低白酒酿造的生产经济成本和环境成本。
参考文献:
[1]周恒刚.白酒生产工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1982.
[2]王延听.酒精清洁生产新技术工艺流程、环保治理与质量检验标准及综合利用实用手册[M].北京:中国农业科学技术出版社,2005.
[3]酱香白酒糟综合利用新突破[J].苏伟,陆筑凤,母应春.酿酒科技.2008(06)
[4]阿米诺酶在浓酱兼香型白酒酿造中的应用[J].董友新.酿酒科技. 2004(01)
[5]白酒酿造的清洁生产[J].钟玉叶,宋杰书.酿酒科技.2003(06)
[6]酒精清洁生产新技术工艺流程、环保治理与质量检验标准及综合利用实用手册.王延听.中国农业科学技术出版社.2012
[7]生命周期评价在清洁生产审核中的运用[J].黄贤峰,杨先科,黄绍洁,武艺.环保科技.2010(04)
[8]关于啤酒生产企业清洁生产主要途径的探讨[J].张弛.赤峰学院学报(自然科学版).2008(09)
