啤酒的生命周期评价及啤酒企业清洁生产

【摘要】：啤酒酿造行业是我国食品生产行业中的重要组成部分,2012年我国啤酒产量达到4778.85万吨,同比增幅9.87%,连续11年保持啤酒生产量世界第一。由于啤酒生产工艺的特点,在其生产过程中消耗大量非再生能源,同时排放以COD和NH4-N为代表的污染物,带来了巨大的环境污染。清洁生产可以帮助企业发现高污染、高能耗的生产阶段,通过实施清洁生产方案,达到“节能、降耗、减污、增效”的清洁生产目标。传统的清洁生产方案的确定方法多为权重总和计分排序法,在确定备选审核阶段和权重因子分配的过程中存在主观性,容易使分析结果产生偏差。本文运用生命周期评价(Life Cycle Assessment)方法,对啤酒生产的全生命周期过程进行量化分析和环境影响评价,根据分析结果诊断重点污染阶段和主要环境影响类型,并指导清洁生产方案的确定。 本文的主要内容如下： (1)利用Gabi5.0生命周期评价软件,以原材料种植为起点,啤酒灌装上市为终点,确立啤酒生产的系统边界范围,建立啤酒生产的生命周期评价模型,建立啤酒生产过程的物质输入及排放清单。运用CML2001Dec07模型,将清单数据转化为可比的环境影响指标,并进行生命周期评价。 (2)通过特征化、归一化及加权,得出生命周期评价结果。各生产阶段考虑温室效应(GWP)、酸化(AP)、富营养化(EP)、非生物资源消耗(ADP)、人体潜在毒性(HTP)、光化学毒性(POCP)六种环境影响类型。结果表明,温室效应是啤酒生产对环境影响的主要因素,环境影响由强至弱分别为温室效应、富营养化、酸化、人体潜在毒性、光化学毒性和非生物资源消耗。啤酒生产各阶段对环境影响由强至弱分别为灌装阶段、种植阶段、糊化糖化阶段、煮沸阶段、发酵阶段、粉碎阶段、制麦阶段和两次过滤阶段。 (3)基于LCA结果,确定啤酒生产过程的重点污染阶段和主要环境影响类型,本文建议针对灌装阶段、糊化糖化阶段和煮沸阶段进行技术改进,针对削减温室效应、富营养化和酸化对环境的影响进行清洁生产方案选择。制定了高费方案4个,低费方案8个,形成啤酒企业的清洁生产方案。 (4)对方案实施前后的能耗及排污情况进行量化分析。方案实施后,生产1t啤酒的综合能耗降低34.5kg燃煤,水耗降低3.11t,酒损降低0.1%,废水排放量降低1.4t。GWP, AP和EP分别削减19.14%,17.35%和14.26%。具有一定的环境效益和经济效益。 【关键词】：生命周期评价 啤酒 清洁生产 环境影响
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X38;X82
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 选题背景、研究目的及意义10-12
• 1.1.1 选题背景10-11
• 1.1.2 研究目的11
• 1.1.3 研究意义11-12
• 1.2 国内外相关领域的研究进展12-18
• 1.2.1 生命周期评价理论与研究进展12-13
• 1.2.2 清洁生产理论与研究进展13-15
• 1.2.3 生命周期评价和清洁生产在啤酒酿造行业中的研究发展15-18
• 1.3 论文研究内容及技术路线18-20
• 1.3.1 研究内容18-19
• 1.3.2 技术路线19-20
• 2 生命周期评价理论20-28
• 2.1 生命周期评价定义20
• 2.2 生命周期评价方法的主要内容20-23
• 2.2.1 目的和范围的界定20-21
• 2.2.2 生命周期清单分析21
• 2.2.3 影响评价21-23
• 2.2.4 生命周期解释23
• 2.3 生命周期评价的局限性23-24
• 2.3.1 评价范围的局限性23
• 2.3.2 量化模型的局限性23
• 2.3.3 权重因子的局限性23
• 2.3.4 数据选取的局限性23-24
• 2.4 生命周期评价软件24-28
• 2.4.1 Gabi软件24-25
• 2.4.2 Simapro软件25
• 2.4.3 e-Balance软件与CLCD数据库25-28
• 3 啤酒的生命周期评价28-56
• 3.1 评价目的28
• 3.2 啤酒生产工艺选择28
• 3.3 研究范围的确定及工艺流程28-31
• 3.3.1 原料种植阶段29-30
• 3.3.2 麦芽制备阶段30
• 3.3.3 原料粉碎阶段30
• 3.3.4 糖化糊化阶段30
• 3.3.5 麦汁一次过滤阶段30-31
• 3.3.6 麦汁煮沸阶段31
• 3.3.7 冷却发酵阶段31
• 3.3.8 麦汁二次过滤阶段31
• 3.3.9 产品灌装贴标装箱阶段31
• 3.4 清单分析31-37
• 3.4.1 啤酒生产输入物质及主要排放污染物31-32
• 3.4.2 清单数据筛选与计算32-37
• 3.5 啤酒生产生命周期模型建立37-40
• 3.5.1 清单数据模块化37-39
• 3.5.2 模型建立39-40
• 3.6 环境影响负荷分析40-46
• 3.6.1 分类41-44
• 3.6.2 特征化44-45
• 3.6.3 归一化45
• 3.6.4 加权评估45-46
• 3.7 生命周期结果解释46-56
• 3.7.1 环境影响评价46-54
• 3.7.2 结果分析54-56
• 4 基于LCA的啤酒企业清洁生产56-62
• 4.1 基于LCA的清洁生产模式的构建56
• 4.2 清洁生产方案的确定56-62
• 4.2.1 基于LCA结果对备选重点阶段进行清洁生产56-58
• 4.2.2 基于LCA结果对重点环境影响类型进行清洁生产58-59
• 4.2.3 清洁生产效果量化分析59-62
• 5 结论与展望62-65
• 5.1 结论62-63
• 5.2 创新点63
• 5.3 研究的不足63-64
• 5.4 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70-71

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