食品業界における純水の要求事項と装置・工程

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食品飲料業界の水質要件：食品飲料業界で使用される水には、通常、前処理済みの浄水または純水が必要で、導電率は一般的に10μS/cm以下です。GB5749-2006生活飲用水衛生基準、CJ94-1999飲用浄水基準、GB 17324-2003ボトル（バケツ）入り飲用純净水衛生基準を満たしています。　　食品飲料産業は国の良心とも言える産業であり、地球規模での汚染が日増しに深刻化し、人々が健康をより一層重視するようになる中、食品・飲料業界に対してもより厳格な要求がなされています。一般的な市営の水道水や地下深層水では、人々のニーズを満たすのが難しくなっている。**現在、食品飲料業界の管理も、企業の設立、生産プロセス、完成品検査などを包括的に規制する体制が徐々に確立されている。現在、多くの食品業界およびすべての飲料業界において、食品衛生安全許可証制度（QS認証）が実施されており、使用される工程用水や完成品用水はいずれも浄化された水を使用することが義務付けられており、通常は純水装置で浄化された水が使われる。　　いわゆる純水とは、ウイルスや細菌がなく、懸濁物や溶存塩類も含まず、さまざまな有機・無機の化学汚染物質も除去された飲料水のことです。その特徴は、極めて清らかで純粋であり、甘くまろやかな味わいを持ち、衛生基準を満たしているため、煮沸することなくそのまま飲むことができる水です。現在、純水は私たちの日常生活用水、工業生産用水、医療衛生用水、食品飲料・酒造用水、農業生産用水、電気メッキ・塗装用水、電子・電力・繊維・製紙用水など、幅広く利用されています。純水を評価する重要な基準の一つが導電率（つまり水の導電能力）です。水中に含まれる不純物イオンが多ければ多いほど、その導電率は高くなる（水自体の電離によって生じるH+やOH-も水の導電を促す）。私たちがよく言う蒸留水とは、蒸留法によって製造された純粋な水のことです。純粋な水とは、生活飲用水の衛生基準を満たす水を原水とし、蒸留法、脱イオン法、イオン交換法、逆浸透法およびその他の適切な処理方法を用いて、水中のミネラル、有機成分、有害な不純物、微生物などを除去して製造された、添加物（オゾンを除く）が一切含まれず、そのまま飲用できる水のことです。　　食品飲料用逆浸透式純水装置の出水品質は、GB17324-2003に定められるボトル/バケツ入り飲用純水の衛生基準を満たしています。また、GB5749-2006に定められる生活飲用水の衛生基準、CJ94-1999に定められる飲用純水の基準、GB/T19249-2003に定められる逆浸透式水処理装置の基準も満たしています。さらに、食品・飲料・酒類業界の最新基準も遵守しています。
食品飲料用逆浸透式純水装置の適用範囲としては、各種ジュースや茶飲料の製造に使用される純水、ビール醸造に使用される純水、乳製品製造に使用される水、野菜加工や牛乳製造に使用される純水、さまざまな食品の製造に使用される純水、白酒やビールの調合に使用される純水、食品飲料製造に使用される純水装置、ボトル入り純水やミネラルウォーター、ホテルやオフィスビルで使用される直飲み水装置などがあります。　　食品飲料用逆浸透純水装置の特徴：
1. 主要部品：水ポンプは南方製のものを使用。RO逆浸透膜は米国製のものを採用。
2. 水質のオンライン検出機能があり、常に出水の水質状態を把握可能。
3. プログラマブルコントローラーによる全自動制御で、使いやすい操作表示システムを備える。ボタン一つで装置を操作でき、水道水の停止時の保護機能や水量満杯時の停止機能も付いている。
4. 起動時に自動洗浄を行うため、手動での洗浄が不要となり、RO逆浸透膜の寿命を効果的に延ばすことができる。
5. 外観が美しく精巧で、安全絶縁性能もGLPの安全基準に適合している。
6. 洗浄・製水・水量満杯・水量不足・点検状態などをリアルタイムで表示し、音と光による警報機能も備えている。
7. モジュール式・クイック接続式の設計で、設置・メンテナンスが容易。設置スペースも少なく、保守管理も簡単だ。
8. RO膜装置の起動時には定時自動洗浄プログラムが作動し、起動時自己診断、水量不足時の保護警報、停電時の自動復帰、低圧・高圧保護などの機能を有する。　　9、水道水を直接接続する。　　10、充実したアフターサービスがあり、消耗品を除き1年間無料保証。　　食品・飲料用逆浸透純水装置の入力水としては都市の水道水を使用する。導電率が800 us/cmの場合は、軟水化装置の使用を推奨する。　　食品・飲料用逆浸透純水装置の工程設計　　1、第一段階の逆浸透プロセスを採用し、食品・飲料の製造に必要な水を作り出す。その流れは次の通り：原水タンク→増圧ポンプ→多層フィルター→活性炭フィルター→セキュリティフィルター→高圧ポンプ→第一段階逆浸透→純水タンク　　2、二段階の逆浸透プロセスを採用し、純水を作り出す。その流れは次の通り：原水タンク→増圧ポンプ→多層フィルター→活性炭フィルター→セキュリティフィルター→高圧ポンプ→第一段階逆浸透→高圧ポンプ→第二段階逆浸透→純水タンク→オゾン殺菌→完成品タンク→純水ポンプ→微孔フィルター→充填　　3、超濾過/ナノフィルトレーションプロセスを採用し、ミネラルウォーターを作り出す。その流れは次の通り：原水タンク→増圧ポンプ→多層フィルター→活性炭フィルター→増圧ポンプ→超濾過→中間タンク→オゾン殺菌→完成品タンク→増圧ポンプ→微孔フィルター→充填　　逆浸透純水装置の前処理：全自動砂フィルター、全自動活性炭フィルター、全自動軟水器で構成される。　　1. 全自動砂フィルター：全自動制御バルブ、ガラス繊維強化プラスチック製タンク、および異なる粒度比の石英砂で構成されています。原水中の懸濁物や一部のコロイド物質を効果的に除去し、原水の濁度を下げることができる。また、自動で逆洗を行うこともできます。石英砂フィルタリングは、水の精製処理に先立って行われる予備処理であり、精製処理時に良好な効果を得て水質を向上させるためのものです。水道水には、泥や錆、赤虫、有機物、微生物、機械的な不純物など、一定量の不純物が含まれているからです。これらの不純物の存在は、精製水の水質や処理効果に深刻な影響を与えるため、精密処理の前にいくつかの不純物を低減または除去する必要があり、それには前処理が求められる。石英砂による前処理を行うことで、水の濁度、色度、コロイド物質、有機物、鉄、マンガン、微生物、揮発性物質、溶解したガスなどの不純物を除去するか、あるいは一定レベルまで低減させることができる。　　2. 全自動活性炭フィルター：活性炭フィルターとは、全自動制御バルブ、高品質なガラス製タンク、および異なる浄水レベルの活性炭で構成されています。原水中の重金属、遊離塩素、クロロホルムなどの有害物質を効果的に吸着することができる。また、自動で逆洗を行うこともできます。活性炭は弱極性の吸着剤であり、発達した微細な孔構造と巨大な比表面積を持っている。そのうち、孔径が40オングストローム未満の微孔によって構成される内表面積が、全体積の95％以上を占めているため、活性炭は非常に高い吸着能力を有している。水道水の殺菌には通常、水に塩素ガスを通す方法が用いられ、細菌を殺菌する効果を維持するため、配管網内では常に残留塩素濃度を0.5～1mg/Lに保ち、配管網の末端でも0.05～0.1mg/Lの残留塩素を維持する必要がある。残留塩素が存在するとイオン交換樹脂の構造が破壊され、強度が低下して崩れやすくなるため、水道水中の残留塩素を除去する必要があります。活性炭は通常、水道水中の残留塩素を99％以上吸着除去することができる。さらに、活性炭の表面には多数のヒドロキシ基やカルボキシ基などの官能基があり、さまざまな性質を持つ有機物を化学的に吸着したり、静電気的な引力によって捕捉したりする。そのため、活性炭は陰イオン交換剤に有害なフルボ酸、フルバニル酸、リグニンスルホン酸などの有機物も除去し、脱塩水処理能力を向上させることができる。通常、コロイド物質の63％～86％、鉄の約50％、そして有機物の47％～60％を除去することができる。　　3. 全自動食品グレードの軟水機：食品グレードの軟水器は、全自動制御バルブ、高品質なガラス繊維強化プラスチック製タンク、および食品グレードの樹脂で構成されています。食品用軟水装置を使用することで、水中のカルシウム・マグネシウムイオンを効果的に除去できます。逆浸透装置が運転中にスケールの発生によって逆浸透膜の使用寿命に影響を与えないようにする。自動的に再生・軟化処理を行うことができる。これは、カチオン交換樹脂内の交換可能なカチオンを利用して、水中に含まれるカルシウムやマグネシウムイオンを置き換えるもので、典型的な反応式は次の通りである：Ca2++2RNa=R2Ca+2Na+、Mg2++2RNa=R2Mg+2Na+。水が樹脂層を流れた後、出水の硬度が一定値を超えると、イオン交換樹脂は飽和状態となり、もはや軟化作用を発揮しなくなる。イオン交換樹脂の交換能力を回復させるために、樹脂を再生する（「還元」とも呼ばれる）。本システムは全自動制御を採用しており、人の手を介す必要がなく、出水の水質が安定している。　　4、セキュリティフィルター：セキュリティフィルターは、原水が膜に入る前の最後の防御装置です。それは、前処理で漏れ出た5μm以上の物質を効果的に除去することができます。主に、懸濁した微粒子が逆浸透膜要素に入り込み、膜表面に堆積して膜要素を汚染するのを防ぐためです。　　5、オゾン：広範囲にわたり高効率かつ迅速に殺菌する剤で、完成した水中の細菌やウイルスを完全に駆除できる。　　6、逆浸透装置は主に高圧ポンプ、逆浸透膜、および制御部から構成されている。高圧ポンプにより原水が加圧されると、水分子のみがRO膜を通過できるのに対し、水中の他の物質（ミネラル、有機物、微生物など）はほとんどが膜の外側に阻止され、高圧の濃縮水によって流し去られてしまいます。 逆浸透装置は、このプロジェクトにおける前段階の脱塩処理の核心部分であり、逆浸透処理を施した水からは、ほとんどの無機塩類、有機物、微生物などが除去される。設計の適切さは、プロジェクトの投資費用、システム全体の運用における経済効率、耐用年数、操作の信頼性と簡便性に直接影響します。逆浸透膜はすべて、世界で最も先進的な超低圧複合膜を採用しており、1本あたりの脱塩率は99.8％に達します。システムの設計温度が25℃の場合、原水の水質変動や膜の使用寿命などの要因を考慮し、本システムではポリアミド複合RO膜を使用し、ステンレス製の圧力容器内に設置している。回収率：50～75％、脱塩率：98％。一般的な水道水を一段階の逆浸透純水処理装置システムで処理した後の、生成水の電気伝導率