А І Українець, В А Домарецький, П Л Шиян - Шляхи енергозбереження в харчовій промисловості та перспективні джерела енергоресурсів - страница 1

Страницы:
1 

Українець А.І., Домарецький В.А., Шиян П.Л., Олійнічук С.Т Украинец А.И., Домарецкий В.А., Шиян П.Л., Олийничук С.Т. Ukrainecs Anatoliy, Domaretskiy Vitaliy, Shiyan Peter, Oliynichyk Sergey

 

 

Шляхи енергозбереження в харчовій промисловості та перспективні джерела енергоресурсів

Пути энергосбережения в пищевой промышленности и перспективные источники

энергоресурсов

Ways of resources saving technologies in the food-processing industry and perspective

sources of power resources

 

Розглянуто пріоритетні енергозбережні заходи, спрямовані на зростання ефективності харчової промисловості.

Рассмотрены приоритетные энергосберегающие мероприятия, направленные на повышение эффективности пищевой промышленности.

Are considered priority resources saving actions directed on increase of efficiency of the food-processing industry.

 

Ключові слова: умовне паливо, біопаливо, біогаз, нетрадиційні джерела енергії Ключевые слова: условное топливо, биотопливо, биогаз, нетрадиционные источники энергии

Key words: conditional fuel, biofuel, biogas, nonconventional energy sources

Харчова промисловість споживає велику кількість електричної і теплової енергії, яка витрачається на безпосереднє проведення технологічних процесів, транспортування та інші допоміжні операції. Всі ці витрати електричної і теплової енергії є складовою частиною собівартості харчових продуктів, які необхідно знижувати на одиницю продукції і тим самим збільшувати прибутки підприємств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© А.Українець, В. Домарецький, П.Шиян, С. Олійнічук «Харчова і переробна промисловість», 2006, № 5, с. 4-7

Витрати всіх видів енергії характеризуються кількістю кіловат-годин на одиницю продукції - для електричної та кількістю палива і теплоти на одиницю продукції - для теплової енергії. Електрична енергія в харчовій промисловості використовується для приводу машин, насосів, редукторів, мішалок апаратів, транспортувальних механічних, гідравлічних та пневматичних пристроїв, виробництва холоду і т.п., а на деяких підприємствах - для перетворення в теплову. Теплова енергія в харчовій промисловості у вигляді пари, гарячої води та сушильного агенту використовується для технологічних операцій при нагріванні, стерилізації, пастеризації, сушіння, випарювання, ректифікації та ін.

Теплові витрати на технологічні операції в харчовій промисловості визначаються за відомими формулами матеріального і теплового балансів, проте вони в деякій мірі залежать від умов проведення процесу (потоки матеріалів, товщини стінок, ізоляції тощо).

Підприємства харчової промисловості витрачають у середньому за рік біля 3,0 млн. тон умовного палива та 1,8-2,3 млрд. кВт/год електроенергії. У структурі собівартості харчових продуктів паливна складова досягає 20 %. Ось чому енергозбереження в харчовій галузі - один з найважливіших факторів, який сприяє піднесенню конкурентоспроможності вітчизняних товарів. Тим більше, енергоємність валового внутрішнього продукту в нашій країні більш, ніж удвічі вища за енергоємність у розвинутих країнах Західної Європи.

Впровадження у харчову промисловість енергозберігаючих технологій значно знизить собівартість продукції і підвищить прибутки на підприємстві.

Для виробництва дешевої енергії харчова промисловість і сільське господарство має значний потенціал біомаси, що може заощадити 10,6 млн. т умовного палива на рік. Під терміном „біомаса" вчені мають на увазі різні відходи та стічні води харчових підприємств, солому зернових культур, стебла кукурудзи, стебла та лушпиння соняшнику, гній, відходи деревини тощо.

Енергію з біомаси одержують як спалюванням у парових котлах відходів, так і виробництвом біогазу в процесі їх метанового зброджування в метантенках.

Для спиртових заводів вченими УкрНДІспиртбіопроду проведені теоретичні та експериментальні дослідження і розроблена технологія анаеробно-аеробного очищення концентрованих стічних вод з одержанням біогазу. Технологія направлена на максимальний вихід біогазу та споживання органічних і мінеральних речовин стічних вод.

На 83-х спиртових заводах, які переробляють на спирт як мелясу, так і крохмалевмісну сировину, за рік утворюється близько 4 млн. м3 відходів мелясової післяспиртової барди та 3,6-3,8 млн. м3 - зернової. Крім відходів, на цих заводах утворюється близько 8 млн. м слабо забруднених стічних вод, які не дозволено скидати у відкриті водойми.

Сьогодні мелясну барду на більшості спиртових заводів не утилізують і неочищену разом із стічними водами скидають у відстійники, де ця суміш загниває, забруднює водні об'єкти, землю і повітря. Виробництво з цих відходів біогазу вирішить питання екології та заощадить енергетичні ресурси. Вихід

З З

біогазу з 1 м відходів становить 28-30 м .

З

При спалюванні 1 м біогазу виділяється енергія, яка еквівалентна 1,6-2,0 кВт електроенергії, або кількості тепла, виділеного при спалюванні 0,7 м природного газу. Біогаз використовується в дизельгенераторах для виробництва електроенергії та в стисненому вигляді для заправки автомобілів.

Особливість метанового бродіння полягає в тому, що біля 95 % біодоступних органічних речовин трансформується в біогаз, а тільки 5 % витрачається на конструктивні та енергетичні потреби бактерій.

Значної економії тепла і електричної енергії можна досягти заміною застарілого обладнання на більш сучасне, використанням менш енергоємних технологічних операцій, багаторазовим використанням теплоти, зменшенням втрат теплоти в навколишнє середовище та іншими заходами.

Ефективним способом скорочення витрат теплової енергії в харчовій промисловості є раціональне використання відпрацьованих теплоносіїв на інші технологічні операції, проведення яких можливе при нижчих температурах, атакож багаторазове використання теплоти основного потоку (багатокорпусні випарні установки, охолодження апаратів брагоректифікаційних установок тощо).

Особливої уваги по енергозбереженню в харчових технологіях заслуговує робота по дослідженню, розробленню та впровадженню у суспільне господарство України прогресивних технологій біопалива з відходів сільського господарства та харчової промисловості. Робота є підсумком багаторічної науково-дослідної, нормативно-технічної та впроваджувальної діяльності Українського науково-дослідного інституту спирту і біотехнології продовольчих продуктів, Національного університету харчових технологій та Державного концерну "Укрспирт" з розроблення, створення та широкомасштабного впровадження у виробництво прогресивних енерго- та ресурсозбережних технологій паливного та технічного біоетанолу з відновлюваної рослинної сировини в Україні.

Після здобуття незалежності. Україна відчуває постійний дефіцит органічної сировини та енергоносіїв, до яких належать паливний та технічний біоетанол. Досвід останніх десятиліть показує, що основну частину етилового спирту у світі використовують на технічні потреби. Так, в СІЛА на технічні потреби, зокрема на виробництво паливного біоетанолу, витрачають близько 95 % всієї кількості спирту, що виробляють (806 млн. дал в 2002 році). Бразилія в останні роки виробляє 1,25-1,5 млрд. дал етилового спирту, більша частина якого використовують для технічних потреб та в сумішевих бензинах. Країни ЄС також здійснили ряд заходів для збільшення використання біопалив. Так, згідно з Директивою 2003/30/ЄС Європейського парламенту і Ради ЄС, кількість біопалива, яке буде використано в 2005 році транспортом країн ЄС, повинна бути не менше 2-х відсотків до загальної кількості використаного палива в 2005 році та не менше, ніж 5,75 відсотків, - в 2010 році.

Сировиною для виробництва паливного та технічного біоетанолу є відновлювана рослинна сировина, продукти її переробки та відходи харчової промисловості та сільського господарства.

Виробничі потужності вітчизняної спиртової галузі дають змогу одержувати до 64 млн. дал спирту на рік. На забезпечення потреб власного ринку таекспортних поставок Україні необхідно від 25 до 26 млн. дал харчового спирту. Решта потужностей лишається незадіяною, що зменшує валовий національний продукт та створює соціальне напруження в регіонах, де розташовані спиртові заводи. Вільні потужності спиртових заводів можуть бути переорієнтовано на виробництво технічного спирту - як органічної сировини, так і паливного біоетанолу. Тому організація виробництва паливного біоетанолу та технічного спирту є важливою народногосподарською проблемою, направленою на енергозбереження в країні.

Сировиною для технічного спирту може бути також більш дешеве дефектне зерно, тритикале, меляса, технічні культури - топінамбур, сорго, тапіока тощо, а також побічні спиртовмісні продукти брагоректифікації. Значно знижує собівартість технічного спирту й те, що в багатьох випадках до нього не пред'являють жорстких вимог щодо вмісту органічних домішок, супутніх етиловому спирту.

Результати випробувань підконтрольної групи автомобілів на сумішевому бензині (суміш товарного бензину з технічним спиртом) показали, що енергетичні і економічні показники роботи двигунів на сумішевих бензинах порівняно з роботою на товарних бензинах А-76 та А-92 не погіршуються при загальному поліпшенні екологічних показників.

В цілому, розроблена та впроваджена у виробництво енерго- та ресурсозбережна технологія паливного та технічного біоетанолу з відновлюваної сільськогосподарської сировини, дає змогу гнучко використовувати потужності спиртових заводів України в залежності від кон'юнктури як внутрішнього, так і зовнішнього ринків, а також зберігає існуючі та створює нові робочі місця, дає змогу виробничникам інших галузей уникнути залежності від імпорту технічного спирту з-за кордону, надає можливість випуску вітчизняних конкурентноспроможних товарів високої якості. Використання паливного біоетанолу як добавки до бензинів допомагає вирішити питання забезпечення моторним паливом, а також дає змогу поліпшити екологічний стан у великих містах та на автошляхах країни.

Серед пріоритетних напрямків зростання ефективності харчової промисловості слід також зазначити:

-         здійснення перебудови і реконструкції виробничої технічної бази всіх галузей харчової промисловості за рахунок технічного і технологічного переозброєння діючих підприємств та нового будівництва. Головна увага повинна приділятися втіленню ресурсоенергозбережних технологій та устаткування, використання прогресивних видів палива, вторинних енергоресурсів та сучасних енергетичних установок;

-         використання на підприємствах харчової промисловості поновлювальних і нетрадиційних джерел енергії: вітрової, сонячної (геліоенергетика), гідроенергії малих рік, теплових насосів (для утилізації низькотемпературних вторинних енергетичних ресурсів та енергії довкілля), геотермальних ресурсів (в Україні вони оцінюються в 600 млрд. т умовного палива, що більше ніж запаси усього палива в нашій країні), біомаси та інших видів нетрадиційного палива (виробництво біогазу з відходів та при очистці стічних вод), акумулювання електричної та теплової енергії;

-         розроблення наукових основ по створенню новітніх енергозбережних процесів, технологій та установок з урахуванням екологічних аспектів енергозбереження та раціонального використання паливно-енергетичних ресурсів;

-         удосконалення технологічних процесів і обладнання з метою зниження питомого споживання енергії та матеріалів;

-         заміна малопродуктивного застарілого обладнання високопродуктивним з низькими питомими витратами енергії на одиницю продукції;

-         широке впровадження в харчову промисловість таких вже розроблених і перевірених енергозберігаючих технологій:

1. Сушильна технологія, розроблена в інституті технічної теплофізики НАН України, яка ґрунтується на керуванні дифузією вологи в матеріалі. Це дасть можливість підняти коефіцієнт використання теплової енергії в 2...З рази і покращити якість кінцевого продукту.

2.      Нові технології, які ґрунтуються на використанні дискретно-імпульсного підведення енергії в гетерогенних середовищах (особливо в молочній промисловості).

3.      Технології по утилізації теплоти відпрацьованих димових газів парових котлів, топок сушарок та інших об'єктів.

4.      Сучасна технологія спалювання палива в циркулюючому киплячому шарі.

5.      Технологія харчових продуктів, яка ґрунтується на електроплазмолізі сировини (концентрування томат-продуктів, клюквових та виноградних вичавок, рибної сировини, цукрози із буряків та ін.).

6.      Використання біогазових установок для енергопостачання сільських і фермерських господарств, а також підприємств харчової промисловості.

7.      Технології одержання біогазу із біомаси при біологічних та біохімічних методах очищення стічних вод підприємств харчової промисловості.

8.      Комплексної схеми для використання відпрацьованих гарячих газів і води в системі опалення теплиць.

9.      Використання геотермальної і сонячної енергії для підігрівання води і повітря як ресурсів низькопотенціальної теплоти з подальшим підключенням абсорбційних і компресорних насосів для тепло-холодопостачання підприємств харчової промисловості.

10.  Використання теплогенеруючих роторно-дискових установок для прямого перетворення енергії вітру на теплову.

11.Використання високоефективної енергозбережної сушарки безперервної дії карусельного типу та інші. Які  ж  перспективи   використання   альтернативних  джерел  теплової і електричної енергії в народному господарстві?

Сьогодні влада у провідних країнах світу належить нафтогазовим корпораціям, які заради власних надприбутків роблять усе можливе, аби загальмувати розвиток нетрадиційних джерел енергії. Розробки вчених та установки, що працюють на вільній енергії сонця, вітру, води, морів, відходівкомунальних, промислових і сільськогосподарських структур, а також космічного простору - це своєрідний доступ до незалежного джерела багатства, яке руйнує наміри найбагатших кланів та родин про світове панування.

Для власних структур запровадження нових розробок по енергозбереженню може виявитися ще більшим лихом, ніж масовий випуск фальшивих купюр, або виробництво дешевого срібла чи золота. І якщо монополія паливно-енергетичного комплексу таки поступиться місцем альтернативній енергетиці, то важко сказати, чи збережеться саме поняття „влада".

Так як поклади природної нафти та газу не вічні, сьогодні людство почало активніше шукати альтернативні джерела енергії.

Одним із перспективних напрямів є спроби отримання палива з різних органічних відходів. Користь подвійна - економія ресурсів та очищення нашої планети від продуктів життєдіяльності та відходів із пластмас.

Учені Американської організації з досліджень у сільському господарстві США запропонували принципово новий метод одержання біопалива. Вчені ідентифікували ген, який дозволяє грибу виробляти фермент, що бере участь у процесі розщеплення деревини. Якщо вживити цей ген дріжджам, вони можуть переробляти всі сільськогосподарські і промислові відходи на етанол та інше паливо біохімічним ферментативним, а не дорогим гідролізно хімічним способом.

Звернули також увагу вчені США на поклади гідратів метану, які залягають у глибинах океану. Такі гідрати, які утворились у вигляді твердих структур водою і газом, мають вигляд льоду. Вони стабільні, тільки дякуючи низьким температурам і високому тиску. Коли іх дістати із дна океану, вони швидко руйнуються. Вчені вважають, що природного газу в гідратних родовищах океану більше, ніж у всіх інших джерелах, що використовують видобутку газу сьогодні. Із одного літру цього „твердого" палива можна одержати 168 літрів газу.

Надзвичайно великі запаси енергії, які може використати людство, знаходяться в так званому ефірі - газоподібному середовищі, яке заповнює увесь навколишній простір земної кулі і космосу. Такий ефір і фон, що складається з електронів,   є   основою   будь-якої   енергії   -   сонячної, електромагнітної,термоядерної тощо. Таким чином, ми живемо сьогодні в безмежному океані невичерпного, дешевого й екологічно чистого енергетичного джерела, скористатися яким можливо за допомогою нескладних і дешевих установок. Це резонансний трансформатор, установка з холодним термоядерним синтезом, вакуумний тріодний підсилювач, установка з бета-ядерним синтезом та різні види генераторів, що генерують вільну енергію.

Вчені України ставлять перед собою завдання створити електродинамічний генератор, який черпає енергію з фізичного вакууму і не потребує для роботи традиційних видів палива.

Таким чином, недалеко той час, коли людство завдяки цим розробкам зможе відмовитися в енергетиці від електричного дроту і природних ресурсів. І якби сьогодні гідродинамічні теплогенератори обігрівали у містах і селах квартири, то при вуличній температурі нижче мінус 20°С їх мешканці оплачували б в Україні всього лише ЗО...40 гривень на місяць. В більш теплі зимові дні ця сума була б меншою удвічі.

Надзвичайно важливо, що новітні установки дозволять людині зігрітися з мінімальною шкодою для навколишнього середовища. Адже робота теплоцентралей, які існують зараз, з кожним роком стає все загрозливішою, так як при спалюванні 1 кг вугілля чи дров, або їм природного газу витрачається 2 кг кисню. Ось чому подальше використання органічного палива несумісне з життям людини на Землі.

Слід відмітити, що мирний атом теж не є ідеальним виходом із ситуації, що склалася в країнах світу. Справа в тому, що коли відпрацював реактор призначений термін, з нього вийняли відпрацьоване паливо і відправили до спеціального сховища, то увесь блок все одно залишається і потребує спеціального догляду, на що витрачаються немалі спеціальні кошти..

Згадані вище теплогенератори стануть саме тими виробниками енергії, які дозволять людині отримати тепло, залишаючись у гармонії з навколишнім світом.

Навчитися правильно використовувати найрізноманітніші ядерні і інші перетворення в енергетиці - найактуальніша проблема теперішнього етапуеволюції людства. Новітні установки, які черпають енергію з простору, сонця, води, землі і т.п., дозволять зробити світ чистішим і забезпечити його енергією, яка доступна кожній країні, кожній галузі промисловості. За допомогою таких установок можна не тільки одержувати тепло і електроенергію, але і опріснювати морську воду, не витрачаючи на це великі кошти, оснащувати автомобільний транспорт безпаливними двигунами, вирощувати у будь-якій частині планети увесь рік тепличні фрукти та овочі.

Страницы:
1 


Похожие статьи

А І Українець, В А Домарецький, П Л Шиян - Шляхи енергозбереження в харчовій промисловості та перспективні джерела енергоресурсів