李 烃 ,邵 芳 ,王 韬 ,韩 云 ,张继群
(1.山东省淄博市水资源管理办公室,255032,淄博;2.江河机电装备工程有限公司,100070,北京;3.江苏省淮安市自来水公司,223002,淮安;4.河北工程大学,056038,邯郸;5.水利部水资源管理中心,100053,北京)
食品行业是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业。按《国民经济行业分类》(GB/T 4754—2011)划分,它由农副食品加工业、食品制造业和饮料制造业三大类组成。我国食品行业发展迅速,年用水量达到100亿m3,取水量为85亿m3,仅排列于电力、化工、纺织行业之后。在不断发展的过程中,食品行业存在的问题也不容忽视:主要是规模小,企业组织结构不合理,兼并重组力度不够,大中型企业偏少,规模化、集约化水平低,原料加工程度低,生产粗放,能耗高,取水量大,水重复利用率低,综合利用程度低,环境污染较严重。
食品生产分成两大类,一类是以淀粉质、糖质为主要原料,发酵生产各种酒和发酵产品;另一类是以农副产品为主要原料,加工生产各种农副食品。由于发酵生产尚需在一定温度下不断扩大培养微生物,并采用加热、冷却、冷凝单元操作生产产品,因此,发酵生产比生产农副食品用水与取水量大。
淀粉质是生产酒精、白酒、啤酒、黄酒、葡萄酒、味精、柠檬酸、酵母、酶制剂等发酵产品的主要原料。发酵产品的生产工艺基本为:原料—粉碎—配料—加热—液化—冷却—糖化—冷却—发酵(保持温度)—浓缩、分离、提取—干燥(有些产品不需要)—产品。
一般地说,发酵生产的取水工艺为:淀粉质原料的处理(浸泡)和拌料用水,糖蜜原料的稀释用水;酵母(菌种)扩大培养用水;液化、糖化、发酵、蒸馏、浓缩、结晶工艺的冷却与冷凝用水;离子交换柱与膜分离设备处理与洗涤用水;各种设备与包装容器的洗涤用水;车间冲洗用水;锅炉房、冷冻机房用水;制纯水设备用水;其他用水。
农副产品是生产淀粉、乳制品、肉制品、饮料、罐头、植物油、制糖、饲料、谷物磨制、水产品等食品的主要原料。食品加工工艺基本为:原料—预处理—洗涤—处理—加工—中间产品—灭菌—包装—产品。
食品生产的取水工艺基本为:原料的浸泡水、洗涤水,中间产品的处理水;离子交换柱与膜分离设备处理与洗涤用水;蒸馏、浓缩、结晶工艺的冷却与冷凝用水;各种设备与包装容器、瓶洗涤用水;车间冲洗水;锅炉房、冷冻机房用水;制纯水设备用水;其他用水(灭菌等)。
原国家计划委员会、中国轻工业总会曾发布《轻工业资源综合利用技术政策》(计原材 〔1997〕2516 号),政策提出轻工企业拟推行的经济规模,并制定了一系列食品行业节约水资源的技术政策、措施。同时,中国轻工业总会分别制定了《酿酒工业环境保护行业政策、技术政策和污染防治政策》《发酵工业环境保护行业政策、技术政策和污染防治政策》,为食品各行业节水奠定了基础。
国家发展改革委为指导和规范食品企业生产用水,于2004年至2014年间,主持制定修订了啤酒、酒精、味精制造3个行业取水定额。同时,国家发展改革委、工业和信息化部、中国饮料协会于2007年至2011年间还制定了一系列与节水、取水、水重复利用率指标有关的文件,如《关于促进玉米深加工业健康发展的指导意见》《乳制品工业产业政策》《浓缩果汁(浆)加工行业准入条件》《饮料制造取水定额》《促进大豆加工业健康发展的指导意见》等。
国家发展改革委制定的《啤酒、酒精、味精行业取水定额》《关于促进玉米深加工业健康发展的指导意见》《促进大豆加工业健康发展的指导意见》,工业和信息化部制定的《乳制品工业产业政策》《浓缩果汁(浆)加工行业准入条件》,中国饮料协会制定的《饮料制造取水定额》,均有其背景材料、各种说明及要求、具体用水取水指标值、指标值的使用条件。
①取水定额规定了使用范围,规范性引用文件,术语和定义,计算方法,取水定额指标(生产每吨产品的取水量,见表1),定额使用说明。
啤酒制造取水定额:啤酒制造取水量供给范围包括主要生产(啤酒酿造、包装)、辅助生产(动力、检验、化验)和附属生产 (包括厂区办公楼、食堂、浴室、卫生、绿化),不包括麦芽制造。
酒精制造取水定额:酒精制造取水量的供给范围包括主要生产、辅助生产(包括机修、锅炉、空压站、污水处理站、循环冷却系统、检验、化验、运输等)和附属生产 (包括办公、绿化、厂内食堂和浴室、卫生间等)3个生产过程的取水量。不包括综合利用产品生产的取水量 (如二氧化碳回收、生产蛋白饲料等)。
主要生产取水量:以谷类、薯类为原料生产酒精,其生产取水量指从原料、拌料、蒸煮、液化、糖化、发酵、蒸馏至酒精产品生产全过程取用的水量。以糖蜜为原料生产酒精,其生产取水量指从糖蜜稀释、配制培养盐、发酵、蒸馏至酒精产品生产全过程所取的水量。以上述工艺生产得到的燃料乙醇,其生产取水量除指生产全过程外,还包括酒精脱水、吸附剂再生在内的取水量。
味精制造取水定额:味精制造取水量的供给范围包括主要生产〔即以淀粉质、糖质为原料,经微生物发酵、提取、中和、结晶、制成味精(质量分数为99%的谷氨酸钠)的生产全过程〕,辅助生产(包括机修、锅炉、空压站、污水处理站、检验、化验、综合利用、运输等)和附属生产(包括办公、绿化、厂内食堂和浴室、卫生间等)3个生产过程的取水量。
②《关于促进玉米深加工业健康发展的指导意见》规定了新建、扩建玉米深加工项目的能耗、水耗(见表2)等指标要求,深加工项目包括淀粉,发酵制品(味精、柠檬酸、乳酸、酶制剂),淀粉糖(葡萄糖、麦芽糖),多元醇(山梨醇),酒精。
③《乳制品工业产业政策》规定了乳制品行业准入条件。其中第十九条规定了巴氏杀菌乳、灭菌乳、酸牛奶、乳粉、炼乳、脱脂乳粉等生产企业能源消耗及水消耗(见表3)应低于的指标。该准入条件是乳制品生产企业必须达到的。
④《浓缩果蔬汁(浆)加工行业准入条件》规定了生产每吨果蔬原浆的取水量。该准入条件(见表4)是浓缩果蔬汁(浆)生产企业必须达到的。
准入条件:每吨浓缩果蔬汁的取水定额,指70°Brix浓缩苹果汁,其他浓缩果蔬汁需用调节系数,即为单位产品原料消耗量/7;大于200L无菌包装;不含加水制汁工艺的果蔬汁及浓缩果蔬汁。
表1 食品行业取水定额
表2 促进玉米深加工业健康发展指导意见的水耗指标
表3 行业准入条件的取水量
表4 浓缩果蔬汁(浆)生产企业准入条件
⑤《饮料制造取水定额》规定了碳酸饮料、纯净水与矿物质水、矿泉水、果蔬汁、茶饮料及其他软饮料、果蔬汁饮料与特殊用途饮料、植物蛋白饮料与复合蛋白饮料、含乳饮料、咖啡饮料与植物饮料、浓缩果蔬汁与果蔬原浆的取水定额,以及必要的调节系数。该定额分为三级,一级为国内先进水品,二级为国内较好水品,三级为当前国内一般水品,同时,明确取水定额的三级定额标准,为饮料制造取水的准许值,生产企业在运行中的取水量应低于该标准。
⑥《促进大豆加工业健康发展的指导意见》提出每吨大豆初榨、油脂精炼循环水补充分别应为≤0.35 m3、≤0.8 m3。
上述有关国家标准、文件,规范了行业生产用水取水,为判断食品生产企业的节水潜力提供一定的依据,也可作为撰写、评审项目可行性研究报告、项目设计说明书、项目资金申请报告、环境影响技术报告书的参考。
为了规范与考核本地方工业生产企业用水和取水,除西藏外,30个省(自治区、直辖市)都制定了用水定额,这些定额里有食品行业大部分产品的取水量、用水量,有些地方除了制定定额值外,还制定了水重复利用率、调节系数。以下列举几个省份的食品行业用水定额主要内容。
北京市食品行业18种产品用水定额(定额单位为m3/t),包括植物油(4.5)、色拉油(3)、油脂产品(50)、猪牛羊家禽屠宰(50)、熟肉制品(50)、鲜奶(6)、奶粉(12)、玻瓶酸奶(10)、塑瓶酸奶(10)、酱油(10)与食醋(15)、豆制品(40)、碳酸(3)与果汁饮料(2.4),白酒(12)、葡萄酒(23)、啤酒(11)、糕点(18)。
内蒙古自治区食品行业66种产品用水定额(定额单位为m3/t),包括饲料加工(0.5)、色拉油(2.6)、精炼油(4.8)、白砂糖(40)、绵白糖(50)、红糖(40)、肉制品加工(9)、冷冻肉类(25)、土 豆 淀 粉 (6)、 玉 米 淀 粉 (3)、 粉 丝(8.2)、 糕 点 (2.5)、 面 包 (2.1)、 饼 干(2.5)、水果糖(2.8)、鲜奶(3)、巴氏杀菌乳(5.5)、灭菌乳(5.5)、酸牛乳(10)、乳粉(35)、炼乳(10)、全脂乳粉(30)、奶油(50)、奶酪(20)、肉类罐头(30)、水果罐头(4.2)、味精(65)、酱油(3.6)、食醋(4.6)、豆酱(4.8)、柠檬酸(50)、干酵母(40)、糖化酶(34)、淀粉酶(32)、冰块(1.6)、雪糕(9)、冰淇淋(12)、冷饮(6.5)、食用盐(4.5)、玉米与薯类酒精(30)、 糖蜜酒精 (20)、 清香型白酒(20)、浓香与酱香型白酒(30)、啤酒(9.5)、 黄 酒 (15)、 葡 萄 酒 (6)、 果 酒(2.4)、果汁饮料(6.5)等。
国家、行业、地方制定的食品行业取水定额、标准、指标体系、指导意见,规范了食品行业的用水与取水,为评审节水项目与节水型企业提供了依据,但也存在一些问题,亟待加大研究力度,制定科学合理的用水定额标准。
①原制定的用水定额、标准、体系、指导意见有较大局限性,不少生产企业及主管部门不愿将各种取水标准指标值制定得较严格,有些取水标准,具体指标数值并不先进,只是行业的一般水平,甚至是落后水平,并不能规范行业的取水节水行为。
②国家层面有关文件的取水量指标缺少先进性、一致性、可操作性。国家有关部门以及地方制定各类标准、文件时缺乏统一依据。
③综观省(自治区、直辖市)制定的食品行业用水、取水定额,同比国家发展改革委、工业和信息化部制定的取水定额、指标体系、指导意见,有的较严格,有的偏宽。
食品行业有几千种产品,不可能制定几千个取水定额,同时有些产品尽管有取水定额但却有种种使用条件。因此,建议按执行标准原则,地方标准同比国家定额、指标、标准,严格的可执行地方标准,而偏宽的指标则应按照国家标准执行,即各省(自治区、直辖市)制定的食品行业用水、取水定额,一定要严于国家层面制定的取水定额、指导意见、产业政策、准入条件的吨产品取水量。
食品行业吨产品取水量、用水量与原料种类、生产工艺有很大关系,建议制定取水定额时应说明使用条件。在熟悉每种产品生产工艺和取水点的基础上,科学地分析每个单元操作的取水、用水,计算冷凝水、冷却水的重复利用率,了解跑冒滴漏的情况,参阅各种取水定额标准,从而判别该产品取水定额是否先进,及其节水潜力。
[1]张继群,陈莹,秦人伟.食品行业用水定额[M].北京:中国质检出版社,中国标准出版社,2014.