الزامات آب خالص در صنعت غذایی و فرآیندهای تجهیزاتی

Thread Content

الزامات صنعت غذا و نوشیدنی‌ها نسبت به کیفیت آب: در صنعت غذا و نوشیدنی‌ها، معمولاً از آب تصفیه‌شده یا آب خالص برای استفاده استفاده می‌شود؛ هدایت الکتریکی این آب‌ها معمولاً کمتر از ۱۰ میکروسیمنس بر سانتی‌متر است. مطابق با استانداردهای بهداشتی آب آشامیدنی برای مصارف خانگی GB5749-2006، استاندارد آب تصفیه‌شده برای نوشیدن CJ94-1999، و استانداردهای بهداشتی آب تصفیه‌شده بسته‌بندی‌شده در بطری/سطل GB 17324-2003 است. 　　صنعت مواد غذایی و نوشیدنی‌ها، صنعتی است که وجدان یک ملت را تشکیل می‌دهد؛ با افزایش فزاینده آلودگی در سطح جهان و تمایل شدید مردم به داشتن سلامتی، الزامات سخت‌گیرانه‌تری نیز برای این صنعت وضع شده است. آب شهری معمولی یا آب چاه‌های عمیق زیرزمینی، دیگر به سختی می‌تواند نیازهای مردم را برآورده کند. **اکنون، مدیریت صنعت غذا و نوشیدنی‌ها نیز به تدریج به یک سیستم کنترل جامع تبدیل شده است که شامل تأسیس شرکت‌ها، فرآیندهای تولید و بازرسی محصولات نهایی می‌باشد. در حال حاضر، برای تعداد زیادی از مواد غذایی و تمام صنایع نوشیدنی‌سازی، سیستم گواهینامه بهداشت و ایمنی مواد غذایی (گواهینامه QS) اجرا می‌شود؛ بر اساس این سیستم، هم آب مورد استفاده در فرآیندهای تولید و هم آب محصول نهایی باید از آب تصفیه‌شده باشد، که معمولاً آب تصفیه‌شده توسط دستگاه‌های تصفیه آب خالص است. 　　آب خالص، همان‌طور که تعریف شده است، نوعی آب آشامیدنی است که فاقد ویروس و باکتری بوده، حاوی هیچ ماده معلق یا نمک‌های محلولی نیست و از تمام آلاینده‌های شیمیایی ارگانیک و غیرارگانیک پاک شده است. ویژگی آن، خلوص و پاکیزگی بسیار بالا، طعم شیرین و ملایم، استانداردهای بهداشتی لازم را داشتن، و این است که نیازی به جوشاندن برای نوشیدن ندارد. امروزه آب خالص توسط ما به طور گسترده در کاربردهایی مانند آب مصرفی خانگی، آب برای تولید صنعتی، آب در حوزه بهداشت و درمان، آب برای کارخانه‌های غذا، نوشیدنی و الکل، آب برای کشاورزی، آب برای روکش‌کاری و الکتروپلاسمینگ، و همچنین آب برای صنایع الکترونیکی، برق، نساجی و کاغذسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از معیارهای مهم برای سنجش آب خالص، رسانایی الکتریکی (یعنی توانایی آب در هدایت الکتریسیته) است. هرچه یون‌های ناخالص موجود در آب بیشتر باشد، رسانایی آن نیز بیشتر خواهد بود (H+ و OH- که از تجزیه خود آب به وجود می‌آیند، نیز می‌توانند باعث رسانایی آب شوند). آب تقطیری که ما اغلب درباره‌اش صحبت می‌کنیم، همان آب خالصی است که با روش تقطیر تولید می‌شود. آب خالص برای نوشیدن به این معناست: آبی که از آب مورد استفاده در مصارف آشامیدنی، و با رعایت استانداردهای بهداشتی، به عنوان ماده اولیه استفاده شده و از طریق روش‌هایی مانند تقطیر، حذف یون‌ها، تبادل یونی، اسمز معکوس و سایر روش‌های مناسب، مواد معدنی، ترکیبات آلی، ناخالصی‌های مضر و میکروارگانیسم‌های موجود در آب حذف شده است؛ این آب فاقد هرگونه افزودنی (به جز ازن) بوده و می‌توان آن را مستقیماً برای نوشیدن استفاده کرد. 　　کیفیت آب خروجی دستگاه‌های تصفیه آب با روش نفوذ معکوس برای مواد غذایی و نوشیدنی‌ها، مطابق با استاندارد GB17324-2003 در زمینه استانداردهای بهداشتی آب تصفیه‌شده قابل نوشیدن در بطری/ثبت است. همچنین این کیفیت مطابق با استاندارد GB5749-2006 در زمینه استانداردهای بهداشتی آب آشامیدنی، استاندارد CJ94-1999 در زمینه استانداردهای آب تصفیه‌شده قابل نوشیدن، و استاندارد GB/T19249-2003 در زمینه استانداردهای دستگاه‌های تصفیه آب با روش نفوذ معکوس است. علاوه بر این، این کیفیت مطابق با جدیدترین استانداردهای صنایع مواد غذایی، نوشیدنی‌ها و الکل نیز می‌باشد.

کاربردهای دستگاه‌های تصفیه آب با روش نفوذ معکوس برای مواد غذایی و نوشیدنی‌ها: این دستگاه‌ها برای تولید آب خالص مورد نیاز در فرآیندهای تولید انواع آبمیوه‌ها و نوشیدنی‌های چایی، فرآیند تولید آبجو، فرآیندهای لبنیاتی، فرآوری سبزیجات، تولید شیر، و همچنین برای تولید انواع مواد غذایی، دستگاه‌های تولید آب خالص برای ترکیب الکل‌ها و تولید آبجو، و دستگاه‌های تولید آب خالص برای صنایع مواد غذایی و نوشیدنی‌ها، آب خالص در بطری، آب معدنی، و دستگاه‌های آب آشامیدنی در هتل‌ها، مجتمع‌ها و ساختمان‌های اداری، مناسب هستند. 　　ویژگی‌های دستگاه تصفیه آب خالص با روش نفوذ معکوس برای مواد غذایی و نوشیدنی‌ها:
۱. اجزای اصلی: پمپ آب؛ از پمپ‌های تولید شده در جنوب کشور استفاده می‌شود؛ فیلتر RO نیز از نوع وارداتی از ایالات متحده است.
۲. قابلیت بررسی کیفیت آب به صورت آنلاین؛ امکان بررسی مداوم کیفیت آب خروجی وجود دارد.
۳. کنترل کاملاً خودکار توسط کنترل‌کننده برنامه‌پذیر؛ سیستم نمایش کاربرپسندی دارد و تنها با یک دکمه می‌توان دستگاه را کنترل کرد؛ همچنین دستگاه دارای سیستم حفاظت در برابر قطع آب و قطع کار در صورت پر شدن ظرف آب است.
۴. دستگاه به طور خودکار پس از راه‌اندازی شستشو می‌شود؛ این کار از زحمت شستشوی دستی جلوگیری کرده و عمر فیلتر RO را افزایش می‌دهد.
۵. ظاهر زیبا و ظریف؛ عملکرد عایق‌بندی دستگاه نیز مطابق با استانداردهای ایمنی GLP است.
۶. نمایش لحظه‌ای وضعیت شستشو، تولید آب، پر بودن ظرف آب، کمبود آب و وضعیت تعمیرات؛ همچنین دستگاه دارای سیستم هشدار صوتی و نوری است.
۷. طراحی ماژولار و قابلیت اتصال سریع؛ این ویژگی‌ها نصب و نگهداری دستگاه را آسان کرده و فضای کمتری را اشغال می‌کنند.
۸. دستگاه در هنگام راه‌اندازی، به طور خودکار و در زمان‌های مشخص شستشو می‌شود؛ دارای قابلیت‌هایی مانند بررسی خودکار، هشدار در صورت کمبود آب، بازگشت خودکار در صورت قطع برق، و حفاظت در برابر فشار کم و زیاد است. 　　۹. اتصال مستقیم به آب شهری؛
۱۰. خدمات پس از فروش عالی، گارانتی رایگان به مدت ۱ سال (به جز لوازم مصرفی)؛

الزامات ورودی آب برای تجهیزات تصفیه آب خالص برای صنایع غذایی و نوشیدنی‌ها:
در صورتی که رسانایی الکتریکی آب شهری ۸۰۰ us/cm باشد، توصیه می‌شود از تجهیزات نرم‌کننده آب استفاده شود.

طراحی فرآیند تجهیزات تصفیه آب خالص برای صنایع غذایی و نوشیدنی‌ها:
۱. استفاده از فرآیند تصفیه با روش رزوبشن درجه یک برای تهیه آب مورد نیاز برای تولید محصولات غذایی و نوشیدنی‌ها؛
فرآیند به شرح زیر است: مخزن آب خام → پمپ افزایش فشار → فیلتر چندمحیطی → فیلتر کربن فعال → فیلتر ایمنی → پمپ فشار بالا → رزوبشن درجه یک → مخزن آب خالص.

۲. استفاده از فرآیند رزوبشن در دو مرحله برای تهیه آب خالص؛
فرآیند به شرح زیر است: مخزن آب خام → پمپ افزایش فشار → فیلتر چندمحیطی → فیلتر کربن فعال → فیلتر ایمنی → پمپ فشار بالا → رزوبشن درجه یک → پمپ فشار بالا → رزوبشن درجه دو → مخزن آب خالص → استریل‌سازی با ازن → مخزن محصول نهایی → پمپ آب خالص → فیلتر میکروسوراخی → بسته‌بندی.

۳. استفاده از فرآیندهای اولترافیلتراسیون/نانوفیلتراسیون برای تهیه آب معدنی؛
فرآیند به شرح زیر است: مخزن آب خام → پمپ افزایش فشار → فیلتر چندمحیطی → فیلتر کربن فعال → پمپ افزایش فشار → اولترافیلتراسیون → مخزن میانی → استریل‌سازی با ازن → مخزن محصول نهایی → پمپ افزایش فشار → فیلتر میکروسوراخی → بسته‌بندی.

پیش‌تصفیه آب توسط تجهیزات تصفیه آب خالص: این کار توسط فیلترهای شنی کاملاً خودکار، فیلترهای کربن فعال کاملاً خودکار و تجهیزات نرم‌کننده آب کاملاً خودکار انجام می‌شود. 　　۱. فیلتر شنی کاملاً خودکار: از یک شیر کنترل کاملاً خودکار، مخزن فایبرگلاس و شن کوارتز با نسبت‌های مختلف ترکیب شده است. می‌تواند مواد معلق و بخشی از مواد کلوئیدی موجود در آب خام را به طور مؤثر حذف کرده و میزان کدورت آب خام را کاهش دهد. و می‌تواند به طور خودکار شستشوی معکوس انجام دهد. فیلتراسیون با شن کوارتز، یک فرآیند اولیه است که پیش از تصفیه دقیق آب انجام می‌شود تا در هنگام تصفیه نتایج بهتری حاصل شده و کیفیت آب ارتقا یابد. زیرا آب شهری حاوی مقداری ناخالصی‌هاست، مانند رس و شن، زنگ، کرم‌های قرمز، مواد آلی، میکروارگانیسم‌ها و ناخالصی‌های مکانیکی. وجود این ناخالصی‌ها، به طور جدی بر کیفیت آب تصفیه‌شده و بازدهی فرآیند تصفیه تأثیر می‌گذارد؛ بنابراین، لازم است پیش از تصفیه نهایی، برخی از این ناخالصی‌ها کاهش یا حذف شوند، و این امر نیازمند پیش‌تصفیه است. پس از پیش‌تصفیه با شن کوارتز، می‌توان آلاینده‌هایی مانند کدورت آب، رنگ، مواد کلوئیدی، مواد آلی، آهن، منگنز، میکروارگانیسم‌ها، مواد فرار و گازهای محلول را حذف یا تا حدی کاهش داد. 　　۲. فیلتر کربن فعال خودکار: فیلتر کربن فعال از یک شیر کنترل خودکار، مخزن شیشه‌ای با کیفیت و کربن فعال با سطوح مختلف تصفیه آب تشکیل شده است. می‌تواند به طور مؤثر فلزات سنگین، کلر آزاد، کلروفرم و سایر مواد مضر موجود در آب خام را جذب کند. و می‌تواند به طور خودکار شستشوی معکوس انجام دهد. کربن فعال یک جاذب کم‌قطبی است که دارای ساختار مشبک پیچیده و سطح تخصصی بسیار بزرگی می‌باشد؛ در این ساختار، سطح داخلی که از منافذ ریز (با قطر کمتر از ۴۰ انگستروم) تشکیل شده، حدود ۹۵٪ از کل سطح را تشکیل می‌دهد. به همین دلیل، کربن فعال دارای قدرت جاذبیت بسیار بالایی است. برای کشتن باکتری‌ها در آب آشامیدنی، معمولاً از گاز کلر استفاده می‌شود؛ برای حفظ اثر کشتن باکتری‌ها، میزان کلر باقی‌مانده در شبکه باید بین ۰.۵ تا ۱ میلی‌گرم بر لیتر باشد، و در انتهای شبکه نیز میزان کلر باقی‌مانده باید بین ۰.۰۵ تا ۰.۱ میلی‌گرم بر لیتر باشد. از آنجایی که وجود کلر باقی‌مانده ساختار رزین تبادل یونی را از بین می‌برد، باعث کاهش استحکام آن و شکنندگی بیشتر آن می‌شود، لذا باید کلر باقی‌مانده در آب آشامیدنی حذف گردد. کربن فعال می‌تواند به طور معمول بیش از ۹۹ درصد از کلر باقی‌مانده در آب شهری را جذب کند. علاوه بر این، سطح کربن فعال دارای تعداد زیادی گروه عملکردی مانند هیدروکسیل و کربوکسیل است که می‌توانند مواد آلی با خواص مختلف را از طریق جذب شیمیایی و نیروهای الکتروستاتیکی جذب کنند. بنابراین، کربن فعال می‌تواند مواد آلی مانند هومیک اسید، فورانیک اسید و لجنوسولفونیک اسید که برای مبدل‌های یون منفی مضر هستند، را نیز از آب حذف کند و در نتیجه توانایی تصفیه آب را افزایش دهد. معمولاً می‌تواند ۶۳٪ تا ۸۶٪ از مواد کلوئیدی، حدود ۵۰٪ از آهن، و ۴۷٪ تا ۶۰٪ از مواد آلی را از بین ببرد. 　　۳. دستگاه نرم‌کننده آب با کنترل کاملاً خودکار و مخصوص صنعت غذایی: این دستگاه از دریچه‌های کنترل خودکار، مخازن ساخته شده از فایبر گلاس با کیفیت بالا و رزین‌های مخصوص صنعت غذایی تشکیل شده است. با استفاده از فیلترهای آب نرم مخصوص مواد غذایی، می‌توان یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب را به طور مؤثر حذف کرد. از این رو، تجهیزات نفوذ معکوس در حین کار، به دلیل تشکیل رسوب، بر عمر مفید فیلترهای نفوذ معکوس تأثیری نمی‌گذارند. همچنین، تصفیه آب برای کاهش سختی آن به صورت خودکار انجام می‌شود؛ در این روش، از یون‌های مثبت قابل تعویض موجود در رزین‌های تبادل یونی برای جایگزینی یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب استفاده می‌شود. این فرآیند را می‌توان با معادلات یونی زیر نشان داد:
Ca²⁺ + 2RNa → R₂Ca + 2Na⁺
Mg²⁺ + 2RNa → R₂Mg + 2Na⁺
وقتی جریان آب از لایه رزین عبور کرده و سختی آب از یک مقدار مشخصی فراتر رود، رزین تبادل یونی پر می‌شود و دیگر نمی‌تواند نقش کاهش سختی آب را ایفا کند. برای بازگرداندن توانایی تبادل یونی رزین، باید آن را بازسازی کرد (که به آن «خنثی‌سازی» نیز گفته می‌شود). این سیستم دارای کنترل کاملاً خودکار است و نیازی به مداخله انسانی ندارد؛ در نتیجه، کیفیت آب خروجی پایدار خواهد بود. 　　۴. فیلتر امنیتی: فیلتر امنیتی، آخرین لایه محافظتی قبل از ورود آب خام به فیلتر غشایی است. می‌تواند موادی با اندازه بزرگتر از ۵ میکرومتر که در فرآیندهای پیش‌پردازش نشت می‌کنند، را به طور مؤثر حذف کند. هدف اصلی، جلوگیری از ورود ذرات معلق به اجزای فیلتر نفوذ معکوس و رسوب آن‌ها بر روی سطح فیلتر که منجر به آلوده شدن اجزای فیلتر می‌شود، است. 　　۵. ازون: یک عامل استریل‌کننده با طیف وسیع، کارایی بالا و سرعت زیاد است که می‌تواند باکتری‌ها و ویروس‌های موجود در آب تصفیه‌شده را به طور کامل از بین ببرد. 　　۶. دستگاه نفوذ معکوس عمدتاً از پمپ فشار بالا، فیلتر نفوذ معکوس و بخش کنترل تشکیل شده است. پمپ فشار بالا، آب خام را تحت فشار قرار می‌دهد؛ به طوری که علاوه بر مولکول‌های آب که می‌توانند از طریق فیلتر RO عبور کنند، سایر مواد موجود در آب (مواد معدنی، مواد آلی، میکروارگانیسم‌ها و غیره) تقریباً همگی از عبور از فیلتر RO بازمی‌مانند و نمی‌توانند توسط آب با فشار بالا حذف شوند. دستگاه اسمز معکوس، بخش اصلی فرآیند خنثی‌سازی نمک در این پروژه است؛ آبی که تحت فرآیند اسمز معکوس تصفیه می‌شود، می‌تواند بخش عمده‌ای از نمک‌های غیرآلی، مواد آلی و میکروارگانیسم‌ها را حذف کند. معقول بودن یا نبودن طراحی، مستقیماً بر هزینه‌های سرمایه‌گذاری پروژه، بازده اقتصادی عملکرد کل سیستم، عمر مفید آن و قابلیت استفاده آسان و قابل اعتماد از آن تأثیر می‌گذارد. فیلترهای تراسمز از پیشرفته‌ترین فیلترهای کامپوزیتی با فشار بسیار پایین در جهان استفاده می‌کنند و نرخ حذف نمک در هر فیلتر به ۹۹.۸٪ می‌رسد. هنگامی که دمای طراحی سیستم ۲۵ درجه سانتی‌گراد است، با توجه به تغییرات کیفیت آب ورودی و عمر مفید فیلترها، این سیستم از فیلترهای RO ترکیبی پلی‌آمیدی استفاده می‌کند که در مخازن فشاری از جنس فولاد ضدزنگ نصب شده‌اند. نرخ بازیابی: ۵۰-۷۵٪، نرخ حذف نمک: ۹۸٪. به طور کلی، رسانایی آب تصفیه‌شده از طریق سیستم تجهیزات تصفیه آب با روش نفوذ معکوس درجه یک،