一．行业基本情况
我国的食品与发酵工业有几万家生产厂，组成了60多个独立的生产部门，这些生产厂依据规模、所在地和隶属关系，分别归属轻工总会、工商局或地方政府。这些厂家在不同行业，甚至是同行业的不同厂家之间所使用的原料和技术流程彼此之间差异也很大。发酵工业业主要包括酒精、味精和啤酒三个分行业。
表1 食品与发酵主要行业的废水排放量与污染负荷
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行业部门 |
综合废水 COD(mg/L) |
排水量 (吨/吨产品) |
总排水量 (百万立方米) |
总产量 (百万吨) |
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酒精 |
1600—2500 |
80—100 |
200.0 |
3.3 |
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味精 |
1500—2500 |
400—500 |
210.0 |
0.45 |
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啤酒 |
1500—2000 |
15—25 |
390.0 |
19.5 |
发酵工业
发酵工业主要是依靠淀粉酶的活力把淀粉转化成糖，再将糖进一步由酵母转化成最终产品。啤酒和酒精行业的最终产品是乙醇，味精行业则是谷氨酸钠。
酒精行业
酒精行业的原料可分为薯类、玉米类以及糖蜜类等。1994年，酒精总产量达330万吨，产值达160亿元左右。
味精行业
1996年，总产量达45万吨，占世界总产量的一半，实现产值75亿元。我国的味精生产原料主要是大米。
技术和设备水平
在味精和酿酒的从业人员中，80%为工人，3-8%为技术人员。设备折旧率一般是15年。基本操作设备是现代的。
财务状况
目前我国部分轻工企业的经济正处于低谷时期，特别是味精、酒精这样的传统工业，财务状况不容乐观，相当数量的味精、酒精生产厂家亏损。
市场前景
我国每年出口10万吨酒精，1万吨味精。在国内市场，人们的日常生活以及工业生产对味精，酒精的需求是很大的。从长远来说，市场前景看好。
二、生产工艺过程
图1 发酵工业工艺流程
原料准备
酒精、啤酒、及味精生产的原料准备包括清除沙粒和其它杂物，把薯干、玉米、高粱、大米等粉碎，然后进行蒸煮。
糖化
酒精、啤酒、味精生产的糖化工艺中，先加入淀粉酶将淀粉分子变小；然后将糖化酶加入到溶液中，60 ℃保温30分钟。糖化酶将淀粉转化成可发酵糖。糖化醪在进入发酵罐前先要冷却到30～40℃ 。
发酵
酒精发酵过程涉及发酵醪的冷却，酵母的加入以及2～3天的发酵三个过程。发酵罐中加入酵母可以把糖转化成乙醇和二氧化碳。发酵温度控制在25～35℃。一个普通的酒精发酵过程一般包括26～28℃的初发酵、28～30℃的发酵和26～28 ℃的后发酵三个阶段。发酵过程产生的热量需要冷却，产生的二氧化碳气要排放到大气中去。
蒸馏
有几种不同的蒸馏方法可供选择。我国的企业一般使用二塔或三塔蒸馏法。发酵醪进入粗馏塔进行粗蒸馏，酒糟留在蒸馏塔的底部，而后被送入收集池。精馏的目的是分离水、低沸点的酒精(乙醇)和高沸点杂醇油。水留在精馏塔的底部, 杂醇油留在塔的中部。乙醇蒸汽由顶部流出经冷却后冷凝成乙醇。低沸点的其它不凝性气体则被排放到大气中。
过滤
啤酒和味精的发酵过程中的悬浮酵母和杂质通过过滤去除。
提取
味精生产发酵母液通过冷冻等电点的方法提取谷氨酸。
提纯
味精生产的精制部分包括中和、脱色、结晶和干燥。
罐装
啤酒充入CO2气体后罐装。
三、环境影响
我国有大量的酒精和味精生产厂家位于偏远地区，并靠近大的水体。它们产生的废水通常直接排入环境。
随工厂以及操作方法的不同，通常每生产一吨味精需用4～4.5吨大米，生产一吨酒精需用3～3.5吨玉米。这其中只有占原料60%的淀粉能被用来发酵生产酒精和味精，其他剩余的蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维素作为废物被丢弃了。这些被丢弃的剩余物质不仅引起严重的环境问题，还造成资源的严重浪费。例如，味精行业每年要产生200万立方米废渣，酒精行业每年产生4350万立方米酒精糟。生产过程中还要耗费大量的水进行冲洗、冷却、提取等操作。
污染来源包括粉碎、提取、泵送、蒸发、结晶、废糖蜜的储存和输送；通气操作过程中的渗漏、逃液、超负荷以及违章操作。地板冲洗、锅炉洗涤、锅炉房的操作等都能引起环境污染。
四、清洁生产工艺的需求
酒精类饮料和烹调食品在我国的食品结构中占很大的比重，并且人均消费量增长迅速，对环境，特别是对水体构成严重污染。
国家对食品与发酵工业废水排放的控制越来越严格。面对这种形势，为了减少原料、水、能源的消耗和废水的排放，食品与发酵工业要求采用清洁生产工艺。对于食品与发酵行业来说，减少用水量和废水排放量同时回收其中有用的副产品是改善环境表现和提高企业经济效益非常有效的途径。
废水中的有用物质被回收后，食品与发酵工业对环境造成的影响可以很大程度的减轻。为了经济合理地处理，应将不同类型的废水分开处理。
表2 食品与发酵行业环境无害化技术需求
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清洁生产工艺 |
目的 |
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循环利用冷却水 |
减少水、能量的消耗 |
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分开不同类型的废水 |
提高水的回用，易于副产品回收 |
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从酒糟和废母液中回收副产品 |
尽可能降低BOD和COD，获得经济效益 |
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使用新的营养盐(如用液态氨代替尿素) |
提高发酵产量、降低成本 |
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更新热交换器 |
节约能量、水和蒸汽，提高冷却水回用 |
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更新分离器 |
提高产量获得高价产品 |
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建立水处理厂(如厌氧工程) |
降低污染负荷，生产生物气体(甲烷) |
根据工厂的实际技术水平，引用清洁生产工艺，最多可以节约40%的用水量。另一方面，回收副产品后，酒糟水和废水的COD可以降低50%左右；废水经过生物处理后，污染负荷可以进一步减少90%左右。
