基于全生命周期理论的馒头清洁化生产设计开题报告

全文总字数：5168字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

馒头是我国人民日常生活中重要的主食之一，占据面制品消费总量的30%以上，年消费量超过1200万t^[1]。馒头由小麦粉发酵蒸制而成，色白光润，口感松软，具有麦香，便于配菜，符合中国人的口味，同时又经济实惠，因此需求量巨大。早期的馒头制作一般为家庭作坊式生产，生产效率低，且质量安全无法得到保障。随着科学技术的进步与人民生活水平的日益提高，为适应现代化市场的需求，馒头生产也开始向工业化生产发展，各大城市中陆续出现馒头生产企业。目前，馒头机械化生产的技术已较为成熟，有组合式生产线、连续化馒头生产线和自动化馒头线三种成套的生产设备^[2]，可以满足大规模生产的要求。但是，目前的馒头工厂仍存在能耗较大，生产过程中废水、垃圾排放对周围环境造成污染的问题。目前，我国环境形势日益严峻，食品工业作为国民经济中最具活力和发展潜力的重要支柱产业之一，实现食品清洁生产，减少污染与排放，对于我国的环境保护和可持续发展具有重要的战略意义^[3]。因此，本文以某馒头企业为例，通过调查该厂的生产现状，运用生命周期评价的方法分析存在的问题，提出改进方案，努力实现清洁生产的要求。

生命周期评价的起源是美国于60年代末，70年代初开展的资源与环境状况分析（repa）。1969年，美国中西部资源研究所对可口可乐的包装瓶进行研究，从最初的验材料采集到最后的废弃物处理进行全程跟踪与分析，从而确定出对资源利用最合理，最环保的包装材料。根据调查结果，可口可乐公司用塑料瓶代替了玻璃瓶。随后，美、日、欧等地纷纷对包装品，建筑材料，化学制品等展开相关研究，并以调查结果作为指导企业内部产品决策的依据。70年代末到80年代中期，prea着重于计算固体废弃物的产生量和原材料的消耗量。欧美一些机构提出有关废弃物管理的方法论，对环境排放和资源消耗产生的潜在影响进行了更深入的研究。1984年，瑞士联邦材料测试与研究实验室依据prea方法，首次采用健康标准评价系统（即后来的临界体积方法）建立详细的清单数据库，对有关包装材料展开研究，随后又开发出商业化的计算机软件，为生命周期评价的后续发展奠定重要基础。瑞士苏黎世大学冷冻工程研究所也对生命周期评价的发展起到决定性作用，在生态平衡和环境评价等方面进行了较为系统的研究^[4]。1990年，世界毒理学和化学学会（setac）召开有关生命周期评价的首次国际研讨会，会上提出“生命周期评价”概念。1993年，setac出版了一本“生命周期评价（lca）纲要：实用指南”，为生命周期评价提供了基本的技术指导，成为lca发展史上的里程碑。自1997年起，国际化标准组织（iso）也陆续颁布了生命周期评价相关标准，对该领域进行规范和指导。我国也紧随国际发展趋势，与1999年至2002年间陆续颁布四个生命周期评价的国家标准，分别为gb/t24040-1999《环境管理生命周期评价 原则与框架》，gb/t24041-2000《环境管理 生命周期评价目标与范围确定和清单分析》，gb/t24042《环境管理 生命周期评价 生命周期影响评价》（中华人民共和国国家质量监督检验检疫局）,gb/t24043《环境管理 生命周期评价 生命周期解释》（中华人民共和国国家质量监督检验检疫局）^[4]。

清洁生产的概念最初形成与20世纪70年代中期，一系列环境问题和工业废弃物的管理促进了大量污染预防性措施的提出，例如“污染预防”，“零排放技术”，“环境友好技术”等。目前普遍采用的定义为联合国环境规划署（unep）在1996年更新的概念：清洁生产是指将综合性预防措施持续运用于生产过程、产品和服务中，以提高生产效率，降低对人类安全和环境的风险。这一概念得到国际上的广泛认可，揭示了清洁生产的短期目标是污染预防和提高资源利用效率，长期目标是将环境因素纳入企业生产经营考虑的核心中去^[5]。然而，随着清洁生产实践的深入展开，该定义逐渐暴露出缺乏衡量标准，内容空泛等问题，这也促进了清洁生产概念的进一步变迁。在unep第五次国际清洁生产高级研讨会中，forward博士对这一概念进行了扩充，提出将一家公司内部无法消减的废物转化为另一家公司的副产品或原材料。这实际上是吸收了工业生态学的概念，从社会-经济-生态大系统的整体优化出发，对物质转化的全过程采取综合措施，最优化利用能源、资源和资金，使环境影响最小化^[6]。

2. 研究的基本内容和问题

本文研究的目标是为馒头企业的清洁生产提供方案。本课题拟解决馒头生产过程中能耗较高、废物排放较大、环境污染较严重的问题。通过搜集馒头生产数据，建立馒头生产的生命周期体系，运用相关软件对其进行分析评价。该方法可以量化和辨识产品生产的每一具体环节对环境造成的压力，评估能量和物质投入以及废弃物排放对环境造成的影响，确定能耗大与污染严重的环节，从而根据评价结果制定有效的改进方案，最终实现企业的节能减排与清洁生产。

3. 研究的方法与方案

从该公司获取关于馒头生产的基本生产数据，包括产量，机械设备参数、工艺流程、废物排放等信息。运用该公司购买的efootprint生命周期评价软件，将相关数据输入软件，建立馒头生产模型，并对其进行lca评价。该评价主要分为目标与范围定义、生命周期清单分析、影响评价和生命周期解释四部分进行。其中环境影响负荷分析分为五类，分别为温室效应潜值（gwp）、初级能源消耗潜值（ped）、非生物资源消耗潜值（adp）、水资源消耗潜值（wu）和酸化潜值（ap）

对该公司进行实地考察，明确工厂的厂区布置，平面规划以及设备布局。根据生命周期评价结果，找出问题所在，并结合工厂实际情况，提出有效的改进方案。运用cad软件绘制改进后的总平面布置图，设备流程图，水电汽管路图，车间平面图及主要单机设备图。具体改进方法可包括设备重新选型，更换能源类型，废物回收利用等，最终可实现清洁生产的要求。

4. 研究创新点

本课题迎合当今社会对于环境保护以及节能减排的需求，响应国家“绿色制造，清洁生产”的号召，立足于国民经济中最具活力及发展潜力的食品企业，并且选取馒头生产这一具有重要意义及代表性的领域进行研究。目前，国内外各科研机构、企业及政府已充分意识到生命周期评价的意义及价值，并大力提倡将LCA评价结果用于指导清洁生产，以改变众多行业污染、浪费严重的现状，但目前国内实践的案例仍鲜有报道。本课题首次将生命周期评价运用于馒头生产过程的评估中，是该理论与实践结合的一次有益尝试，可为我国食品行业未来运用及推广生命周期评价提供参考。评价结果也可指导企业改进生产模式，实现节能减排，同时提高经济及环保效益。

5. 研究计划与进展

2018.07-2018.09 搜集企业生产资料及相关数据，运用efootprint软件进行生产模型构建

2018.09-2018.10 对馒头生产进行生命周期评价，分析评价结果，找出问题所在

2018.10 对企业进行实地考察，并搜集关于厂区布置、设备流程等信息