Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 101 )

Одним из основных применений щелочных средств для очистки является сектор молочного производства. Они используются, например, в безразборной мойке оборудования (CIP), для мытья бутылок и банок, в очистке пеной и/ или гелем, в мембранной очистке и в очистке вручную. Химикатами, применяемыми в безразборной мойке оборудования, обычно является щелочной раствор на основе каустика, для отщепления и удаления жировых и белковых наслоений, и кислотный раствор, например, на основе HNO3, для отщепления и удаления минеральных наслоений.

Во многих случаях в безразборной мойке оборудования кислотная фаза не требуется, и очистка выполняется только с помощью щелочной фазы, то есть как однофазная очистка. В таких случаях, если имеются известкования и накипь, известно, что они могут быть удалены только с использованием хелатной добавки, такой как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA). Этилендиаминтетрауксусная кислота растворяет кальций из осадка и разрушает структуру накипи.

После этого оставшиеся органические вещества, такие как жировые и белковые наслоения могут быть разрушены щелочным раствором, который обычно основан на каустике.

Наиболее распространенные используемые хелатные добавки:

- этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA);

- нитрилтриацетат (NTA);

- метилглициновый диацетат (MGDA);

- фосфаты (например, трифосфат натрия);

- фосфонаты (например, диэтилентриамин пентакис метиленфосфоновая кислота (DTPMP), амино триметиленовая фосфоновая кислота (ATMP));

- полифосфаты;

- иминодисукцинат (IDS);

- ферментные моющие средства.

7.3.8.2.1 Использование этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)

Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) представляет собой хелатную добавку, используемую в больших количествах. В 1999 году в Западной Европе в промышленных моющих средствах использовалось около 1/3 общего потребления, 10685 тонн. В 1997 году по имеющимся сообщениям, молочные хозяйства Германии сбрасывали в воду 36 тонн в год EDTA, то есть 1% общего потребления в стране.

Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) используется, в основном, по причине своего качества хелатной добавки для кальция. В секторе молочного производства содержание кальция в молоке связано с содержанием в нем белков, в качестве фосфоказеината кальция. Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) может применяться во время безразборной мойки оборудования в молочных хозяйствах следующим образом:

- для удаления загрязнения, называемого молочным камнем, которое образуется на поверхностях из нержавеющих сталей машинного оборудования для переработки молока при температурах 70°C – 80°C. Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) особенно часто используется в оборудовании для стерилизации в сверхвысоких температурах, для мембран, например, ультрафильтрации и обратного осмоса, и для предварительного очищения испарителей и распылительных сушилок. Большая часть таких загрязнений состоит из стойких денатурированных белков. Они дестабилизируются с помощью кислоты EDTA, после этого можно очищать поверхность. Накипь также образуется и в других применениях, по имеющимся отчетам квалифицированные операторы могут сказать, когда требуется периодическая очистка, чтобы избежать накипи. Отложения состоят из белков, минералов и жира.

- в качестве стабилизатора отверждения, для предотвращения выпадения кальция в осадок во время разжижения концентрированных щелочных средств водой. Высокотемпературная щелочная очистка может оставлять слой карбоната, что может приводить к образованию биопленки. В многофазной очистке после щелочного очищения и промежуточного ополаскивания выполняется очистка азотной кислотой. Кислотнаяы очисика оставляет блестящую поверхность, контактирующую с продуктом. Однофазная очистка с использованием этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) для поглощения ионов кальция, содержащихся в воде, снижает этот эффект и отменяет этап кислотной очистки.

- для связывания кальция, магния и тяжелых металлов с целью предотвращения отложения и образования корки, например, в очищаемых трубах и контейнерах.

- бактерицидная активность очищающих и дезинфицирующих средств, особенно в отношении грамотрицательных бактерий, повышается с добавлением этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), благодаря ее способности разрушать внешние стенки клеток таких часто стойких видов.

- для увеличения повторного использования химикатов и для сокращения потребления воды и энергии, связанного с однофазной очисткой, по сравнению с двухфазной очисткой каустиком и азотной кислотой.

7.3.8.2.2 Известные риски, связанные с использованием этилендиаминтетра-уксусной кислоты (EDTA)

Не существует оценок рисков EU-15, имеющихся для других очищающих средств, так что известны только риски, связанные с этилендиаминтетрауксусной кислотой (EDTA). Кислота EDTA образует очень стабильные и растворимые в воде комплексы, которые обычно не разрушаются в коммунальных очистных сооружениях сточных вод, поэтому тяжелые металлы остаются в сточной воде, а не в иле, и выходят в поверхностные воды. Кроме этого, впоследствии кислота EDTA может снова продвигать тяжелые металлы из наносов рек. Более того, азот, содержащийся в кислоте EDTA, может способствовать эвтрофикации водоемов. Азот или фосфор содержится также во многих других средствах для очистки.

Биологический распад этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) происходит медленно и только в определенных условиях:

- при наличии продолжительного времени гидравлического удержания и старения ила,

- поддержание слабощелочных условий,

- наличие сравнительно высокой концентрации кислоты EDTA,

- кислота EDTA не должна быть представлена в качестве комплекса тяжелых металлов.

[125, Боэм и др., 2002, 126, Кнеппер и др., 2001]

В дополнение, согласно проекту оценки рисков от 7 февраля 2003 года по Предписанию 793/93/EEC [201, Европейское сообщество, 1993], этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) приводит к угрозе для водной среды, когда используется в качестве хелатной добавки в некоторых отраслях производства. Прогнозируемая не оказывающая вредного воздействия концентрация в поверхностных водах составляет 2,2 мг кислоты EDTA на литр.

7.3.8.2.3 Неиспользование этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA)

По имеющимся отчетам кислота EDTA не требуется для очистки оборудования и сосудов, содержащих сырое молоко, например, цистерны для поставки молока, оборудование приема и хранения и/ или наполнения жидкого молока, когда важно только устранять жировые пленки, или если в распоряжении есть отдельные станции очистки. Кроме того, кислота EDTA не требуется для очистки стеклянных бутылок и бутылок PET.

С помощью оптимизации времени переработки молока и использования сырого молока хорошего качества, в котором белки обладают высокой теплостойкостью, можно сократить образование молочного камня (смотрите Пункт 7.3.8.2.4).

В многофазной очистке, то есть с использованием и кислот, и щелочей, белковые отложения подвергаются воздействию кислой среды перед щелочной очисткой нагревательного оборудования, таким образом, щелочная очистка усиливается. После этого выполняется ополаскивание и дополнительная очистка азотной кислотой низкой концентрации.

Возможна замена однофазной очистки кислотой EDTA двухфазной очисткой нитрилтриацетатом (NTA) в качестве заменителя, по крайней мере, для менее низких температур пастеризации. Использование нитрилтриацетата является предпочтительным, как минимум, в одном государстве, входящем в состав Европейского союза, и запрещается в другом государстве. Кроме того, степень риска, связанного с применением нитрилтриацетата или других средств для очистки, не была исследована в таком же объеме, как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA).

Замена готовых к применению средств для очистки чистыми химикатами может быть эффективной, но требует оптимальной схемы очистки и точного расчета динамики потоков, иначе возможно снижение эффективности очистки, а также возникновение серьезных проблем гигиены. Кроме этого, хелатные добавки требуются также в качестве растворителей, когда применяются чистые химикаты. По этой причине готовое к применению средств для очистки, которое подбирается для особых задач очищения, и в котором комбинация отдельных компонентов оказывает воздействие при низкой концентрации, может привести к лучшим результатам очистки [228, Ассоциация молочных хозяйств Германии, 1997].

В секторе ППНМ не определен способ полного исключения применения этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), хотя могут иметься пределы сокращения операций, в которых она используется, и/ или периодичности, с которой она используется. Пример стратегии по минимизации применения этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) описан в Пункте 7.3.8.2.5.

7.3.8.2.4 Сокращение использования кислоты EDTA с помощью минимизации образования молочного камня на основе планирования производства

Описание

Образование молочного камня можно сократить в результате использования молока с высокой теплостойкостью. Стойкость молочных белков снижается при повторной переработке и перекачивании. Таким образом, планирование производство в отношении отказа от повторной переработки может способствовать предотвращению образования молочного камня и последующего использования этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA). Формирование молочного камня увеличивается также, если в молоке содержится большое количество микроорганизмов, значит, может быть снижено, если усилить надлежащие гигиенические условия. Существует несколько других факторов, влияющих на нестабильность белков в молоке, например, активность ферментов.

Экологические эффекты от внедрения метода

Оптимальное использование молока и сокращение потребления этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA).

Эксплуатационные данные

С помощью оптимизации времени переработки молока и использования сырого молока хорошего качества, в котором белки обладают высокой теплостойкостью, можно сократить образование молочного камня. Молочный камень снижает эффективность теплообмена и скорость потока, особенно в пластинчатых теплообменниках. В результате этого очистка теплообменников косвенного действия должно выполняться не более чем через 8 – 9 часов после запуска. Более продолжительное время между очистками может привести к образованию молочного камня, который сложнее устранить. Можно использовать дифференциальный манометр для отслеживания перепадов давления на входе и выходе процессора для составления суждения о том, когда необходимо выполнять очисткуе. Низкое качество молока влияет на время обработки, поскольку теплостойкость белков снижается, и они быстрее осаждаются на поверхности.