Anforderungen an Reinstwasser und Anlagentechnologien in der Lebensmittelindustrie

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Anforderungen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie an die Wasserqualität: Für die Verwendung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird in der Regel vorbehandeltes oder reines Wasser benötigt; die Leitfähigkeit sollte in der Regel unter 10 μS/cm liegen. Erfüllt die Hygienestandards für Trinkwasser gemäß GB5749-2006, die Standards für gereinigtes Trinkwasser gemäß CJ94-1999 sowie die Hygienestandards für in Flaschen oder Behältern abgefülltes reines Trinkwasser gemäß GB 17324-2003. 　　Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist eine Branche, die für das Gewissen einer Nation steht. Angesichts der zunehmenden Umweltverschmutzung weltweit sowie des dringenden Bedarfs der Menschen an Gesundheit werden auch an die Lebensmittel- und Getränkeindustrie immer strengere Anforderungen gestellt. Gewöhnliches städtisches Leitungswasser oder Wasser aus tiefen Brunnen reicht kaum noch aus, um den Bedürfnissen der Menschen zu entsprechen. **In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie hat sich mittlerweile ein System der umfassenden Kontrolle entwickelt, das die Gründung des Unternehmens, den Produktionsprozess sowie die Prüfung der Endprodukte umfasst. Derzeit wird im Bereich der Lebensmittel sowie in der gesamten Getränkeindustrie ein System zur Zertifizierung der Lebensmittelsicherheit eingeführt (QS-Zertifizierung). Dabei ist vorgeschrieben, dass sowohl das Wasser, das bei den Herstellungsprozessen verwendet wird, als auch das Wasser in den fertigen Produkten aus gereinigtem Wasser stammen muss – in der Regel aus Wasser, das mit speziellen Reinigungsanlagen aufbereitet wurde. 　　Als reines Wasser wird Wasser definiert, das frei von Viren und Bakterien ist, keinerlei Schwebstoffe oder lösliche Salze enthält sowie von allen Arten von organischen und anorganischen chemischen Verunreinigungen befreit ist. Es zeichnet sich durch seine Reinheit und Klarheit aus – es ist süß und angenehm im Geschmack. Zudem entspricht es den Hygienestandards. Das Wasser kann ohne Erhitzen getrunken werden. Heutzutage wird reines Wasser von uns weit verbreitet für Trinkwasser, Wasser in der Industrieproduktion, in der Medizin und im Gesundheitswesen, für die Herstellung von Lebensmitteln, Getränken und Alkohol, für die Landwirtschaft, für Elektroplattierungs- und Lackierprozesse sowie für die Elektronik-, Energie-, Textil- und Papierindustrie verwendet. Ein wichtiger Maßstab zur Beurteilung von reinem Wasser ist die Leitfähigkeit (d.h. die Fähigkeit des Wassers, Strom zu leiten). Je mehr Verunreinigungsionen im Wasser enthalten sind, desto höher ist seine Leitfähigkeit (auch die durch die Selbstionisierung des Wassers entstehenden H+- und OH.-Ionen können das Wasser leitfähig machen). Das sogenannte Destilliertwasser ist reines Wasser, das durch Destillation hergestellt wird. Reines Trinkwasser bedeutet Wasser, das aus Wasser hergestellt wird, das den Hygienestandards für Trinkwasser entspricht. Dabei werden durch Methoden wie Destillation, Entionisierung, Ionenaustausch, Umkehrosmose sowie andere geeignete Verarbeitungsmethoden die Mineralien, organischen Stoffe, schädlichen Verunreinigungen und Mikroorganismen aus dem Wasser entfernt. Es handelt sich dabei um Wasser, das ohne jegliche Zusatzstoffe – mit Ausnahme von Ozon – direkt getrunken werden kann. 　　Die Qualität des Wassers, das durch die Umkehrosmose-Anlagen für Lebensmittel und Getränke gewonnen wird, entspricht den Anforderungen von GB17324-2003 bezüglich der Hygienestandards für abgefülltes Trinkwasser in Flaschen oder Behältern. Zudem entspricht es den Anforderungen von GB5749-2006 bezüglich der Hygienestandards für Trinkwasser im Alltag. Ebenso entspricht es den Standards von CJ94-1999 für Trinkwasser. Außerdem erfüllt es die Anforderungen von GB/T19249-2003 bezüglich der Standards für Umkehrosmose-Wasserbehandlungsanlagen. Zudem entspricht es den neuesten Standards der Branchen für Lebensmittel, Getränke und Alkohol.

Anwendungsbereich der Umkehrosmose-Anlagen für Lebensmittel und Getränke: Diese Anlagen eignen sich zur Herstellung von reinem Wasser für verschiedene Säfte und Teesorten, für die Bierherstellung, für die Milchverarbeitung sowie für die Verarbeitung von Gemüse. Sie können auch zur Herstellung von reinem Wasser für die Lebensmittelindustrie verwendet werden. Zudem eignen sie sich zur Herstellung von abgefülltem Trinkwasser in Behältern sowie für Mineralwasser. Auch in Hotels, Wohnanlagen und Bürogebäuden können diese Anlagen zur Bereitstellung von Trinkwasser genutzt werden. 　　Eigenschaften der Geräte zur Herstellung von reinem Wasser durch Reverse-Osmose in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie:
1. Hauptkomponenten: Wasserpumpe – es werden Pumpen vom Hersteller Southern verwendet; die RO-Reverse-Osmose-Membranen stammen aus den USA.
2. Funktion zur Online-Überwachung der Wasserqualität – man kann jederzeit den Zustand des Wassers erkennen.
3. Vollautomatische Steuerung durch programmierbaren Controller; benutzerfreundliches Bedienfeld – das Gerät lässt sich mit nur einer Taste bedienen. Zudem gibt es Schutzfunktionen bei Unterbrechung der Wasserversorgung sowie eine Automatikabschaltung, wenn das Behälter voll ist.
4. Das System wird beim Start automatisch gereinigt, was die manuelle Reinigung überflüssig macht und somit die Lebensdauer der RO-Reverse-Osmose-Membranen verlängert.
5. Schönes, ansprechendes Design; die Sicherheitsisolierung entspricht den GLP-Sicherheitsanforderungen.
6. Echtzeit-Anzeige des Reinigungsstatus, der Wasserproduktion, des Füllstands sowie des Mangels an Wasser. Zudem gibt es akustische und visuelle Alarmfunktionen.
7. Modulares, schnell zu montierendes Design – dadurch ist die Wartung einfach. Der Platzbedarf ist gering, wodurch die Wartung noch einfacher wird.
8. Beim Start des Geräts erfolgt eine automatische Reinigung nach einem bestimmten Zeitplan. Das Gerät verfügt außerdem über Funktionen wie Selbstprüfung nach dem Start, Alarm bei Wassermangel, automatische Wiederherstellung bei Stromausfall sowie Schutz vor niedrigem und hohem Druck. 　　9. Direkte Anbindung an das Leitungswasser; 10. Exzellenter After-Sales-Service – 1 Jahr kostenlose Garantie (außer für Verbrauchsmaterialien).
Anforderungen an das Eingangswasser für Geräte zur Herstellung von reinem Wasser aus Lebensmitteln und Getränken: Städtisches Leitungswasser mit einer Leitfähigkeit von 800 μS/cm – in diesem Fall wird empfohlen, ein Entkalkungsgerät zu verwenden.
Prozessdesign der Geräte zur Herstellung von reinem Wasser aus Lebensmitteln und Getränken:
1. Verwendung eines einstufigen Reverse-Osmose-Verfahrens zur Herstellung von Wasser für die Produktion von Lebensmitteln und Getränken. Der Prozessverlauf ist wie folgt: Rohwassertank → Druckpumpe → Mehrmedienfilter → Aktivkohlefilter → Sicherheitsfilter → Hochdruckpumpe → Erste Reverse-Osmose-Stufe → Reintwassertank.
2. Verwendung eines zweistufigen Reverse-Osmose-Verfahrens zur Herstellung von reinem Wasser. Der Prozessverlauf ist wie folgt: Rohwassertank → Druckpumpe → Mehrmedienfilter → Aktivkohlefilter → Sicherheitsfilter → Hochdruckpumpe → Erste Reverse-Osmose-Stufe → Hochdruckpumpe → Zweite Reverse-Osmose-Stufe → Reintwassertank → Ozonbehandlung → Endtwassertank → Reinwasserpumpe → Mikroporfilter → Abfüllung.
3. Verwendung eines Ultrafiltrations-/Nanofiltrationsverfahrens zur Herstellung von Mineralwasser. Der Prozessverlauf ist wie folgt: Rohwassertank → Druckpumpe → Mehrmedienfilter → Aktivkohlefilter → Druckpumpe → Ultrafiltration → Zwischenwassertank → Ozonbehandlung → Endtwassertank → Druckpumpe → Mikroporfilter → Abfüllung.
Vorbehandlung des Wassers in den Geräten zur Herstellung von reinem Wasser: Dabei werden vollautomatische Sandfilter, vollautomatische Aktivkohlefilter sowie vollautomatische Entkalkungsgeräte verwendet. 　　1. Vollautomatischer Sandfilter: Er besteht aus einem vollautomatischen Steuerventil, einem Glasfaserbehälter sowie Quarzsand in verschiedenen Korngrößenverhältnissen. Es kann effektiv die Schwebstoffe sowie einen Teil der kolloidalen Stoffe im Rohwasser entfernen und so die Trübheit des Rohwassers verringern. Und es kann automatisch zurückgespült werden. Die Filterung mit Quarzsand ist eine vorbereitende Maßnahme, die vor der Aufbereitung des Wassers durchgeführt wird, um bei der eigentlichen Aufbereitung bessere Ergebnisse zu erzielen und die Wasserqualität zu verbessern. Denn Leitungswasser enthält immer eine bestimmte Menge an Verunreinigungen, wie Schlamm, Rost, Rotalgen, organische Stoffe, Mikroorganismen sowie mechanische Verunreinigungen. Das Vorhandensein dieser Verunreinigungen beeinträchtigt erheblich die Qualität des gereinigten Wassers sowie die Effektivität der Aufbereitung. Deshalb müssen vor der endgültigen Aufbereitung einige Verunreinigungen reduziert oder beseitigt werden – dafür ist eine Voraufbereitung notwendig. Durch die Vorbehandlung mit Quarzsand können Verunreinigungen wie Trübheit des Wassers, Farbe, Kolloide, organische Stoffe, Eisen, Mangan, Mikroorganismen, flüchtige Stoffe sowie gelöste Gase entfernt oder auf ein bestimmtes Niveau reduziert werden. 　　2. Vollautomatischer Aktivkohlefilter: Der Aktivkohlefilter besteht aus einem vollautomatischen Steuerventil, hochwertigen Glasbehältern sowie Aktivkohle in verschiedenen Reinigungsstufen. Es kann effektiv Schwermetalle, freies Chlor, Chloroform und andere schädliche Stoffe im Rohwasser binden. Und es kann automatisch zurückgespült werden. Aktivkohle ist ein schwach polares Adsorptionsmittel mit einer ausgeprägten Porenstruktur sowie einer sehr großen Oberflächenfläche. Davon macht die innere Oberfläche, die aus Mikroporen mit einem Durchmesser von weniger als 40 Å besteht, etwa 95 Prozent der Gesamtfläche aus. Dadurch verfügt Aktivkohle über eine hohe Adsorptionsfähigkeit. Die Desinfektion von Leitungswasser erfolgt in der Regel durch das Hinzufügen von Chlorgas. Um die bakterizide Wirkung aufrechtzuerhalten, muss im Leitungsnetz stets ein Restchlorgehalt von 0,5–1 mg/L vorhanden sein. Am Ende des Leitungsnetzes sollte außerdem ein Restchlorgehalt von 0,05–0,1 mg/L herrschen. Da das überschüssige Chlorgas die Struktur der Ionenaustauschharze zerstört, wodurch ihre Festigkeit abnimmt und sie leicht zerbrechen können, muss das überschüssige Chlorgas im Leitungswasser entfernt werden. Aktives Kohlenstoff kann in der Regel mehr als 99 % des überschüssigen Chlors im Leitungswasser adsorbieren. Zudem weist das Oberflächenmaterial von aktivem Kohlenstoff zahlreiche Funktionsgruppen wie Hydroxyl- und Carboxylgruppen auf. Dadurch kann es organische Stoffe unterschiedlicher Art chemisch adsorbieren – außerdem wirkt die elektrostatische Anziehungskraft dabei mit. Somit kann aktiver Kohlenstoff auch Huminsäure, Fulvasäure sowie Ligninsulfonsäure usw. entfernen, da es sich um organische Stoffe handelt, die für Ionenaustauscher schädlich sind. Dadurch wird die Effektivität bei der Reinigung von Wasser erhöht. In der Regel können 63%-86% der kolloidalen Stoffe, etwa 50% des Eisens sowie 47%-60% der organischen Substanzen entfernt werden. 　　3. Vollautomatischer Wasserenthärtungsapparat für die Lebensmittelindustrie: Ein Wasserenthärtungsapparat für die Lebensmittelindustrie besteht aus vollautomatischen Steuerventilen, hochwertigen Fiberglasbehältern sowie Resinen für die Lebensmittelindustrie. Mit einem für Lebensmittel geeigneten Wasserenthärtungsgerät können Calcium- und Magnesiumionen im Wasser effektiv entfernt werden. Damit die Umkehrosmoseanlage im Betrieb nicht aufgrund von Ablagerungen die Lebensdauer der Umkehrosmosemembran beeinträchtigt wird. Die automatische Aufbereitung von Wasser durch Regeneration erfolgt mithilfe von kationenaustauschenden Resinen. Dabei werden die in dem Wasser enthaltenen Kalzium- und Magnesiumionen durch die austauschbaren Kationen der Resinen ersetzt. Dies kann durch folgende Ionenreaktionen dargestellt werden: Ca2+ + 2RNa → R2Ca + 2Na+; Mg2+ + 2RNa → R2Mg + 2Na+. Wenn die Härte des Wassers nach dem Durchfluss durch die Resinenschicht einen bestimmten Wert überschreitet, ist die Resinensäule gesättigt und kann nicht mehr zur Weichmachung des Wassers beitragen. Um die Austauschkapazität der Resinensäule wiederherzustellen, muss sie regeneriert werden (auch „Rückgewinnung“ genannt). Dieses System verfügt über eine vollautomatische Steuerung – es ist keine manuelle Bedienung erforderlich – wodurch die Qualität des Wassers konstant bleibt. 　　4. Schutzfilter: Der Schutzfilter ist der letzte Schutzmechanismus, bevor das Rohwasser in die Membran gelangt. Es kann effektiv Stoffe mit einer Größe von mehr als 5 μm beseitigen, die bei der Vorbereitung entstehen. Hauptsächlich dient es dazu, zu verhindern, dass schwebende Partikel in die Elemente der Umkehrosmosemembran gelangen und sich auf der Membranoberfläche ablagern, wodurch die Membrane verschmutzt wird. 　　5. Ozon: Es handelt sich um ein breitwirkendes, effektives und schnelles Desinfektionsmittel, das Bakterien und Viren im fertigen Wasser vollständig abtöten kann. 　　6. Die Umkehrosmoseanlage besteht hauptsächlich aus einer Hochdruckpumpe, einer Umkehrosmosemembran und einem Steuerungsteil. Die Hochdruckpumpe erhöht den Druck des Rohwassers. Während Wassermoleküle durch die RO-Membran passieren können, werden alle anderen Stoffe im Wasser – wie Mineralien, organische Substanzen und Mikroorganismen – von der Membran abgehalten und können daher nicht zusammen mit dem hochdruckigen Konzentrat durch die Membran fließen. Die Umkehrosmoseanlage ist das Herzstück der Vorentsalzung in diesem Projekt. Das durch die Umkehrosmose aufbereitete Wasser kann den größten Teil an anorganischen Salzen, organischen Stoffen sowie Mikroorganismen entfernen. Ob die Gestaltung vernünftig ist, hat direkten Einfluss auf die Investitionskosten des Projekts, die wirtschaftliche Effizienz des gesamten Systems, seine Lebensdauer sowie die Zuverlässigkeit und Einfachheit der Bedienung. Die Umkehrosmosemembranen bestehen aus den fortschrittlichsten Ultra-Niedrigdruck-Kompositmembranen der Welt, wodurch eine Entsalzungsrate von 99,8 % pro Membran erreicht wird. Wenn die konzipierte Betriebstemperatur des Systems 25 °C beträgt, wird angesichts von Schwankungen in der Qualität des Rohwassers sowie der Lebensdauer der Membranen in diesem System eine Polyamid-komposite RO-Membran verwendet, die in einem Edelstahl-Druckbehälter untergebracht ist. Rückgewinnungsrate: 50–75 %, Entsalzungsrate: 98 %. Im Allgemeinen weist das aus dem Leitungswasser durch ein System zur Primär-Reverse-Osmose-Reinigung gewonnene Wasser eine bestimmte Leitfähigkeit auf