關(guān)于不同制粉工藝面粉生產(chǎn)碳排放的探討

陳 璐 張麥琪 李生龍 朱曉月

（布勒（無(wú)錫）商業(yè)有限公司，江蘇無(wú)錫 214142）

1750年以來(lái)，即工業(yè)革命以來(lái)，由于排放二氧化碳等溫室氣體造成溫室效應(yīng)而導(dǎo)致了以全球變暖為主要特征的變化。初步估計(jì)，大約有2 萬(wàn)億噸的碳被排放到大氣中[1]。研究表明人類活動(dòng)排放的大量溫室氣體是導(dǎo)致氣候變化的關(guān)鍵原因。氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）的第六次評(píng)估報(bào)告再次展示了大氣中日益增加的二氧化碳對(duì)全球變暖的影響[2]。

我國(guó)小麥資源豐富，是僅次于稻谷的第二大糧食品種。2021年，我國(guó)小麥產(chǎn)量達(dá)136 95 萬(wàn)t，比2020年增長(zhǎng)2.0%[3]，約占糧食總產(chǎn)量的20%。據(jù)IPCC 統(tǒng)計(jì)，由農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放量約占全球溫室氣體排放量24%[4]。在小麥制粉整個(gè)價(jià)值鏈中（原料、原料運(yùn)輸、制粉及分銷），巨大的小麥處理量一方面會(huì)消耗能源，另一方面又會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體。因此，在小麥制粉過(guò)程中，選擇合理工藝、提高出粉率、節(jié)糧減損是減少面粉生產(chǎn)碳排放的主要措施，也是面粉加工行業(yè)需研究的重要課題。

目前，一些小麥制粉企業(yè)對(duì)碳排放給予了高度關(guān)注，也已開(kāi)始采取行動(dòng)來(lái)減少碳足跡。2021年美國(guó)農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)阿徹丹尼爾斯米德蘭（ADM）公司宣布，該公司通過(guò)提高能源效率、購(gòu)買可再生能源證書(shū)以及碳捕獲和碳封存等項(xiàng)目技術(shù)，以使其在美國(guó)的22 家面粉廠達(dá)到碳中和狀態(tài)。ADM 是面粉加工行業(yè)中第一個(gè)使用碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)的企業(yè)，其碳中和項(xiàng)目也是行業(yè)中規(guī)模最大的。布勒公司作為全球領(lǐng)先的面粉加工設(shè)備制造企業(yè)，對(duì)控制減少制粉環(huán)節(jié)碳排放提出了建議，并在小麥制粉工藝技術(shù)上不斷創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)面粉生產(chǎn)低碳運(yùn)行。

1 小麥制粉工藝及碳排放的計(jì)算

1.1 傳統(tǒng)小麥制粉工藝

原料→預(yù)清理→清理→研磨制粉→混粉→包裝→分銷。

1.2 布勒小麥制粉工藝

原料→預(yù)清理→清理→研磨制粉（智能+E3 技術(shù)）→混粉→包裝→分銷。

布勒在制粉工段采用智能制粉技術(shù)和E3 制粉技術(shù)相結(jié)合的方法。

（1）智能制粉技術(shù)

布勒智能制粉技術(shù)采用瑞士進(jìn)口的磨粉機(jī)（MDDR/MDDT），能保障制粉效果和研磨工作的穩(wěn)定性，此外還具備軋距自動(dòng)調(diào)整功能。結(jié)合本土化先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)理念和工藝標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)穩(wěn)定運(yùn)行的硬件設(shè)備、智能化的控制系統(tǒng)和解決方案，可實(shí)時(shí)分析在線設(shè)備收集來(lái)的信息，實(shí)現(xiàn)“Machine to Machine（機(jī)器對(duì)機(jī)器）”的交流，既可自動(dòng)調(diào)整流程參數(shù)，如軋距、灰分、粉色等，也可實(shí)現(xiàn)來(lái)料處理、蛋白質(zhì)含量檢測(cè)等復(fù)雜操作，最終實(shí)現(xiàn)可控、定制化、高品質(zhì)生產(chǎn)。

布勒智能制粉技術(shù)的顯著特點(diǎn)有：①基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字服務(wù)，提高了生產(chǎn)效率；②同等面粉質(zhì)量下，能提高面粉出率3%以上。

2021年10月21日，因在技術(shù)先進(jìn)性、本土化創(chuàng)新、產(chǎn)學(xué)研合作和未來(lái)可持續(xù)等方面的突出成果，布勒智能制粉技術(shù)獲得了中瑞商業(yè)大獎(jiǎng)的“可持續(xù)高科技和金融解決方案獎(jiǎng)”[5]。

（2）E3 制粉技術(shù)

布勒E3 制粉技術(shù)專注于高性能、最小的空間需求、快速地安裝和最低的運(yùn)營(yíng)成本。其顯著特點(diǎn)包括：①將面粉生產(chǎn)車間由傳統(tǒng)的7～8 層降低到3層；②使建筑投資減少30%；③采用一體化研磨系統(tǒng)和推式輸送機(jī)，可節(jié)約能耗10%。

1.3 小麥制粉廠碳排放計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)

以某小麥制粉廠為例，碳排放計(jì)算的主要技術(shù)參數(shù)如下：

（1）年產(chǎn)面粉13.5 萬(wàn)t，以傳統(tǒng)制粉工藝面粉出率75%計(jì)算，則年需小麥18 萬(wàn)t，即生產(chǎn)1 t 面粉需消耗小麥1.33 t；而以布勒制粉工藝面粉出率78%計(jì)算，則年需小麥17.31 萬(wàn)t，即生產(chǎn)1 t 面粉需消耗小麥1.28 t。

（2）小麥碳排放系數(shù)（采用全球排放系數(shù)）為0.685 kg/kg（小麥）[6]。

（3）小麥和面粉、麩皮均采用卡車運(yùn)輸，卡車運(yùn)輸碳排放系數(shù)為0.134 kg/（t·km）[6]。設(shè)定原料運(yùn)輸距離均為100 km。

（4）電碳排放系數(shù)為0.562 kg/（kW·h），水碳排放系數(shù)為0.627 kg/t，包裝材料碳排放系數(shù)為2578.06 kg/t[6]。

1.4 碳排放計(jì)算量化方法

碳排放計(jì)算采用ISO 14067（產(chǎn)品碳足跡）量化方法[6]執(zhí)行。

2 結(jié)果與分析

在小麥制粉的整個(gè)價(jià)值生產(chǎn)鏈中，碳排放主要包括：原材料（小麥、運(yùn)輸、水）部分碳排放，面粉生產(chǎn)（預(yù)清理、清理、研磨、混合到包裝）部分碳排放和分銷部分碳排放。

2.1 原材料部分的碳排放

原材料部分主要由原料小麥、原料小麥運(yùn)輸（由田間運(yùn)輸至面粉廠）、小麥加工調(diào)質(zhì)用水及面粉包裝材料4 部分組成，各部分產(chǎn)生的碳排放計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 每生產(chǎn)1t 面粉的原材料部分碳排放計(jì)算情況

從表1 中可見(jiàn)，每生產(chǎn)1 t 面粉，布勒制粉工藝和傳統(tǒng)制粉工藝碳排放分別為909.444 kg、944.365 kg。其中：運(yùn)輸方面，布勒制粉工藝和傳統(tǒng)制粉工藝碳排放分別為17.152 kg、17.822 kg；潤(rùn)麥用水方面，因兩種工藝的小麥消耗量不同，則小麥調(diào)質(zhì)耗水量也稍有差異，分別為0.038 t 和0.040 t，因此在潤(rùn)麥用水方面的碳排放分別為0.024 kg 和0.025 kg；面粉包裝材料方面，因生產(chǎn)1 t 面粉所用的包裝材料數(shù)量相同，所以兩種工藝的碳排放沒(méi)有差異，均為15.468 kg。

在原材料部分，生產(chǎn)1 t 面粉布勒制粉工藝比傳統(tǒng)制粉工藝碳減少了34.921 kg 的碳排放。這是由于布勒制粉工藝采用了智能制粉技術(shù)，提高了面粉出率，同樣生產(chǎn)1t 面粉，布勒制粉工藝需要1.28 t小麥，而傳統(tǒng)制粉工藝則需要1.33 t 小麥。所以采用布勒制粉工藝生產(chǎn)面粉不僅減少了原材料的使用，也減少了運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)材料的耗用。

2.2 面粉生產(chǎn)過(guò)程碳排放

面粉生產(chǎn)過(guò)程的碳排放主要包括小麥儲(chǔ)藏和制粉2 個(gè)方面。

小麥儲(chǔ)藏方面的碳排主要是小麥在輸送時(shí)的耗電，布勒制粉工藝和傳統(tǒng)制粉工藝生產(chǎn)1 t 面粉的耗電量分別為1.883 kW·h 和1.982 kW·h，電碳排放系數(shù)為0.562 kg/（kW·h），則此工段生產(chǎn)1 t 面粉此工段布勒制粉工藝和傳統(tǒng)制粉工藝的碳排放量分別為1.058 kg 和1.114 kg。

制粉方面主要是耗電產(chǎn)生的碳排放，生產(chǎn)1 t面粉時(shí)，布勒制粉工藝耗電量為83 kW·h，傳統(tǒng)制粉工藝耗電量為87 kW·h，電碳排放系數(shù)為0.562 kg/（kW·h），則布勒制粉工藝和傳統(tǒng)制粉工藝的碳排放分別為46.646 kg 和48.984 kg。

綜上所述，面粉生產(chǎn)工段生產(chǎn)1 t 面粉布勒制粉工藝和傳統(tǒng)制粉工藝的碳排放分別為47.704 kg和50.098 kg，布勒制粉工藝減少了2.394 kg 碳排放。這是因?yàn)椴祭罩品酃に囀褂弥悄苤品奂夹g(shù)提高效率的同時(shí)，采用E3 技術(shù)減少了電耗，從而減少了生產(chǎn)加工部分的碳排放。

2.3 分銷部分碳排放分析

分銷部分碳排放主要是指將面粉通過(guò)運(yùn)輸（從儲(chǔ)藏至用戶）分銷給下游的過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放，以運(yùn)輸距離100 km 計(jì)，運(yùn)輸方式為貨車，運(yùn)輸碳排放系數(shù)為0.134 kg/（t·km）。由于面粉數(shù)量相同，所以在分銷部分2 種工藝產(chǎn)生的碳排放相同，均為13.400 kg。

2.4 小麥制粉價(jià)值鏈中的碳排放

小麥制粉價(jià)值鏈中采用不同制粉工藝的碳排放比較見(jiàn)圖1。

從圖1 可以看出，生產(chǎn)1 t 面粉布勒工藝制粉在整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈中共產(chǎn)生970.548 kg 的碳排放，而傳統(tǒng)制粉共產(chǎn)生1 007.863 kg 的碳排放。相比而言，布勒制粉工藝產(chǎn)生的碳排放低，共減少37.315 kg 的碳排放，也就是3.702%的碳排放。所以合理工藝、提高出粉率，減少小麥消耗是減少碳排放的重要途徑。

2.5 年產(chǎn)面粉13.5 萬(wàn)t 的面粉廠碳排放量測(cè)算

如按布勒制粉工藝生產(chǎn)1 t 面粉在整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈中可減少37.315 kg 的碳排放計(jì)算，則年產(chǎn)面粉13.5 萬(wàn)t 的企業(yè)一年可減少碳排放5 037.525 t。如按每棵樹(shù)的碳吸收量為20 kg 計(jì)算，則采用布勒制粉工藝一年減少的碳排放相當(dāng)于251 876 棵樹(shù)的碳吸收量，這說(shuō)明合理的制粉技術(shù)對(duì)減少碳排放具有重要意義。

3 結(jié)語(yǔ)

布勒公司作為國(guó)際面粉設(shè)備的龍頭制造企業(yè)，開(kāi)發(fā)的智能制粉技術(shù)和E3 制粉技術(shù)，在保證面粉品質(zhì)的同時(shí)，使整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈中碳排放量有所減少，給小麥制粉企業(yè)在如何減少制粉過(guò)程中的碳排放提供了一定的指導(dǎo)。布勒制粉工藝生產(chǎn)1 t 面粉碳排放量是970.548 kg，傳統(tǒng)制粉工藝生產(chǎn)1 t 面粉碳排放量是1 007.863 kg，采用布勒制粉工藝碳排放量可減少37.315 kg，即比傳統(tǒng)制粉工藝減少3.702%的碳排放。如按年產(chǎn)13.5 萬(wàn)t 面粉計(jì)算，采用布勒制粉工藝可減少碳排放5 037.525 t，相當(dāng)于251 876棵樹(shù)的碳吸收量。因此，合適的制粉技術(shù)是減少面粉生產(chǎn)碳排放的有效途徑。