為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和利潤(rùn)目標(biāo)，食品飲料制造商面臨著如何改進(jìn)其生產(chǎn)工藝的挑戰(zhàn)。保持競(jìng)爭(zhēng)力還意味著必須確保工廠遵守法規(guī)，優(yōu)化廢水處理工藝，并且保證鍋爐、換熱器、處理設(shè)備和產(chǎn)品儲(chǔ)罐等資產(chǎn)的安全。食品飲料行業(yè)的成功取決于質(zhì)量管理、保持高質(zhì)量的產(chǎn)品和良好的品牌形象。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)和高效分析工具的使用，能夠清楚地了解工藝狀態(tài)，使生產(chǎn)廠家能夠發(fā)現(xiàn)各種變化。這類措施有助于降低污染、產(chǎn)品損失和高額罰款帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
總有機(jī)碳TOC分析提供了檢測(cè)水質(zhì)的一種簡(jiǎn)便方法，提供對(duì)所有有機(jī)物的清楚了解——從生產(chǎn)原料到廢水處理的各種成分。實(shí)時(shí)跟蹤有機(jī)負(fù)荷的變化，把數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策工具提供給食品飲料生產(chǎn)廠，非常適合用于質(zhì)量控制、工藝監(jiān)測(cè)和法規(guī)的合規(guī)性。
通過(guò)即時(shí)檢測(cè)到泄漏，食品飲料廠可以快速調(diào)整，從而有助于防止污染，最大限度地降低產(chǎn)品不合格的風(fēng)險(xiǎn)。否則，生產(chǎn)廠家就需要銷毀產(chǎn)品，承擔(dān)財(cái)務(wù)損失。如果泄漏未被發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致產(chǎn)品召回，對(duì)品牌形象造成很大影響。實(shí)時(shí)檢測(cè)泄漏對(duì)于保護(hù)資產(chǎn)免受有機(jī)物污染、避免可能導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)元成本的損壞、停機(jī)或?yàn)?zāi)難性問(wèn)題也至關(guān)重要。
由于食品飲料產(chǎn)品基本上都是有機(jī)物，或含有香料、色素等有機(jī)成分，因此TOC分析對(duì)于確定設(shè)備的清潔度非常有效，從而可以保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全。此外，作為一種基于前瞻性的解決方案，TOC分析能夠?yàn)樘岣邚U水處理效率提供關(guān)鍵的深入了解，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的成本節(jié)約，并確保處理后的廢水符合特定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
來(lái)看幾個(gè)TOC分析
如何幫助食品飲料行業(yè)運(yùn)營(yíng)的實(shí)際案例。
灌裝公司優(yōu)化膜生物反應(yīng)器MBR
廢水處理工藝
由于產(chǎn)量增加，在一家大型灌裝公司內(nèi)，其廢水處理系統(tǒng)已無(wú)法跟上由此產(chǎn)生的高濃度有機(jī)物和固體含量的廢水處理量。由于流入液體的成分變化很大，包括糖分和裝置流量的巨大波動(dòng)，使操作的一致性更為復(fù)雜。結(jié)果，化學(xué)需氧量(COD)無(wú)法滿足當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)要求，該工廠經(jīng)常排放超出允許限值的廢水。該廠以前使用人工檢測(cè)COD的方法，需要3個(gè)多小時(shí)才能得到檢測(cè)結(jié)果，這些數(shù)值無(wú)法用于及時(shí)的工藝調(diào)整。
由于缺乏空間且生產(chǎn)設(shè)備的波動(dòng)很大，工廠擴(kuò)建不可行，因此進(jìn)行了技術(shù)改造，把濃縮的有機(jī)物和高COD廢水改道儲(chǔ)存起來(lái)。這樣可以在低濃度廢水流動(dòng)期間，把高濃度的廢水緩慢地計(jì)量送回到工藝中。該灌裝廠還決定增加一臺(tái)膜生物反應(yīng)器(MBR)廢水處理系統(tǒng)，因?yàn)镸BR裝置占地面積小。
為了維持健康的生物量，灌裝廠的應(yīng)用需要保持100:5:1的碳/氮/磷比例。由于碳的可變性最大并且濃度最高，灌裝廠選用TOC分析，以便連續(xù)監(jiān)測(cè)有機(jī)碳負(fù)荷。在必要時(shí)，向均化池中添加氨產(chǎn)品，以保持營(yíng)養(yǎng)成分的平衡比。在這里，TOC分析——將程序設(shè)定為輸出線性COD值——被用于工藝控制輸入，以便隨著COD的變化加入氨。
一旦穩(wěn)定下來(lái)，MBR系統(tǒng)通過(guò)大幅度降低出水中的總懸浮固體量(TSS)和大大提高COD去除率，提高了工廠效益。這一綜合解決方案每年為灌裝廠節(jié)省了用于昂貴化學(xué)品、廢物運(yùn)輸和罰款的數(shù)十萬(wàn)美元。
制糖廠防止成本高昂的產(chǎn)品泄漏
哥倫比亞有一家著名的制糖廠，每天可為國(guó)內(nèi)外客戶加工約4300噸甘蔗。鑒于其大規(guī)模的產(chǎn)能，優(yōu)化生產(chǎn)并防止有價(jià)值的產(chǎn)品泄漏到工藝流中，至關(guān)重要。
把甘蔗加工成暢銷的商品
需要經(jīng)過(guò)研磨、澄清、過(guò)濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、離心等一系列步驟。蒸發(fā)過(guò)程包括一個(gè)多級(jí)的蒸餾系統(tǒng)來(lái)濃縮糖汁。第一級(jí)通過(guò)由鍋爐提供的干凈蒸汽源，把得到的蒸發(fā)物加入到下一級(jí)，繼續(xù)穿過(guò)所有步驟。來(lái)自末級(jí)的蒸汽用一臺(tái)氣壓冷凝器冷凝，并被收集在冷卻罐中。收集每個(gè)階段的冷凝水，并將其加入到冷卻罐中，供以后用作冷卻水。
為了保護(hù)設(shè)備資產(chǎn)，降低產(chǎn)品和利潤(rùn)損失的風(fēng)險(xiǎn)，非常重要的一點(diǎn)是這些冷凝水不能含任何糖或糖汁。所以，高效的泄漏監(jiān)控十分重要。及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品泄漏，有助于制糖廠在發(fā)生損壞或承擔(dān)成本損失之前，就能停機(jī)、切換產(chǎn)線或改進(jìn)裝置運(yùn)行。
該制糖廠以前使用 pH、電導(dǎo)率、堿度、錘度和高效液相色譜(HPLC)分析來(lái)確定產(chǎn)品的泄漏。但由于在環(huán)境條件下，糖是pH中性的非離子物質(zhì)，所以這些方法大多不適合檢測(cè)泄漏。此外，在高壓和高溫的生產(chǎn)過(guò)程中，糖開始分解成有害化合物，這可能導(dǎo)致設(shè)備中的沉積、腐蝕和結(jié)垢。在糖分解后，也找不到其HPLC的特征峰。基于這些因素，需要一種快速、準(zhǔn)確的糖濃度檢測(cè)方法。
作為由碳、氧和氫組成的碳水化合物，通過(guò)匯總TOC參數(shù)的檢測(cè)值，可以很容易地檢測(cè)到糖，從而準(zhǔn)確地量化溶液中所有的有機(jī)化合物。該制糖廠投資進(jìn)行TOC分析以表征和描述其系統(tǒng)，從而建立蒸汽、冷凝水和冷卻水的控制限值，優(yōu)化生產(chǎn)，并使盈利能力較大化。
制糖工藝的蒸發(fā)段包括連續(xù)蒸汽和冷凝水的反復(fù)加熱和冷卻，是該制糖廠監(jiān)測(cè)糖泄漏的關(guān)鍵點(diǎn)。通過(guò)在這些關(guān)鍵步驟中使用TOC監(jiān)測(cè)，該制糖廠能夠?qū)崿F(xiàn)盈利和維護(hù)環(huán)境及運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)。
食品飲料公司提高了
清潔周期的效率和質(zhì)量控制
在美國(guó)加利福尼亞州有一家食品飲料公司，每年生產(chǎn)350多種不同產(chǎn)品，其想要尋求新的工藝工具，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。雖然以前使用ATP拭子微生物試驗(yàn)以檢測(cè)微生物污染，但該公司仍多次遭遇質(zhì)量問(wèn)題和產(chǎn)品損失。
為了改善清潔過(guò)程的質(zhì)量控制，該公司在滅菌之前，針對(duì)在線清洗(CIP)循環(huán)后的沖洗樣品，使用TOC分析進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以驗(yàn)證其生產(chǎn)設(shè)備的清潔度，確保不浪費(fèi)時(shí)間去消毒還未清潔干凈的設(shè)備。雖然有些技術(shù)可用于檢測(cè)設(shè)備上的微生物污染(如ATP拭子試驗(yàn))，但這些試驗(yàn)缺乏殘留污染物所需的準(zhǔn)確性和選擇性，容易出現(xiàn)假陽(yáng)性的誤報(bào)。
在進(jìn)行TOC分析后，該公司將TOC分析與ATP拭子試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比。ATP拭子試驗(yàn)的結(jié)果合格，表明：在線清洗循環(huán)之后，該設(shè)備沒有微生物污染。但TOC分析表明，同一設(shè)備具有有機(jī)殘留物(這也得到了目視檢查操作人員的證實(shí))。在使用TOC分析之前，該公司曾使用ATP數(shù)據(jù)來(lái)確認(rèn)清潔度然后滅菌，導(dǎo)致工廠使用未清潔干凈的設(shè)備生產(chǎn)后續(xù)批次產(chǎn)品，引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量的不合格。
另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是，
在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間閑置之后確認(rèn)其清潔度。
這家工廠估計(jì)，在設(shè)備閑置時(shí)間超過(guò)規(guī)定的保存時(shí)間之后，通過(guò)減少工人清洗該設(shè)備的次數(shù)，在水費(fèi)、人工費(fèi)和化學(xué)品費(fèi)用方面每月將節(jié)省10000多美元。
這家位于加州的工廠，在36小時(shí)的生產(chǎn)過(guò)程中，要生產(chǎn)多達(dá)50批次產(chǎn)品。在該過(guò)程中，任何導(dǎo)致產(chǎn)品損失的問(wèn)題至少要花費(fèi)20萬(wàn)美元。由于在滅菌前確定設(shè)備清潔度的過(guò)程中，TOC分析比其它工具更準(zhǔn)確，這家工廠現(xiàn)在可以把財(cái)務(wù)損失和產(chǎn)品召回的風(fēng)險(xiǎn)降到較低。
由于該公司還希望減少生產(chǎn)過(guò)程中的用水量，TOC分析有助于優(yōu)化在線清洗循環(huán)，并有可能確認(rèn)：縮短的清洗周期也足以清除設(shè)備中的所有污染物。縮短在線清洗周期——即使只有幾秒鐘——久而久之，就可以從減少用水量中明顯地節(jié)約成本。該公司還計(jì)劃對(duì)沖洗的樣品進(jìn)行TOC分析，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)和清潔過(guò)程中的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行故障排除，并確定可能的優(yōu)化點(diǎn)。
結(jié)論
通過(guò)采用TOC分析進(jìn)行實(shí)時(shí)有機(jī)物監(jiān)測(cè)，工廠管理層可以更好地了解碳負(fù)荷，以確保水質(zhì)持續(xù)優(yōu)化并確保沒有有機(jī)污染。這種快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并在造成損失之前立即采取糾正措施的能力使食品飲料廠能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，避免影響品牌形象，觸及質(zhì)量底線。
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