Tratarea apei în industria alimentară: ce soluții se folosesc?

Apa este una dintre resursele esențiale în industria alimentară. Este utilizată ca ingredient, pentru spălarea materiilor prime, curățarea și igienizarea echipamentelor, prepararea produselor, răcire, producerea aburului sau alimentarea diferitelor procese tehnologice.

Calitatea apei poate influența atât siguranța produsului finit, cât și funcționarea instalațiilor din fabrică. O apă cu duritate ridicată, fier, mangan, nitrați, încărcare microbiologică sau concentrații mari de săruri dizolvate poate necesita una sau mai multe etape de tratare înainte de utilizare.

De aceea, în industria alimentară nu există o singură soluție universală pentru tratarea apei. Configurația instalației trebuie stabilită în funcție de sursa apei, analiza acesteia, debitul necesar și modul în care apa va fi utilizată în procesul de producție.

Unde este utilizată apa în industria alimentară?

Necesarul și calitatea apei diferă foarte mult de la o unitate de producție la alta.

Apa poate fi utilizată pentru:

• prepararea produselor alimentare și a băuturilor;
• spălarea fructelor, legumelor și materiilor prime;
• procesele din industria cărnii și abatoare;
• producția de lapte și produse lactate;
• fabricarea berii, sucurilor și băuturilor;
• producția de conserve;
• prepararea siropurilor și soluțiilor tehnologice;
• spălarea recipientelor și ambalajelor;
• curățarea și igienizarea liniilor de producție;
• alimentarea cazanelor și generatoarelor de abur;
• circuite de răcire;
• prepararea apei tehnologice.

În funcție de utilizare, cerințele privind apa pot fi diferite. Apa care intră direct în compoziția unui produs poate necesita un nivel de tratare diferit față de apa utilizată într-un circuit tehnologic auxiliar.

De ce este importantă analiza apei?

Primul pas în proiectarea unei instalații de tratare este analiza apei brute.

Aceasta permite identificarea parametrilor care trebuie corectați și alegerea tehnologiilor potrivite.

În funcție de sursa de apă și de aplicație, pot fi urmărite valori precum:

• pH;
• duritate;
• fier;
• mangan;
• amoniu;
• nitrați și nitriți;
• turbiditate;
• conductivitate;
• cloruri și sulfați;
• parametri microbiologici.

Două fabrici cu același profil de producție pot avea nevoie de instalații complet diferite dacă folosesc surse de apă cu caracteristici diferite.

Ce soluții de tratare a apei se folosesc în industria alimentară?

În majoritatea aplicațiilor industriale, tratarea apei presupune combinarea mai multor tehnologii.

1. Filtrarea mecanică

Filtrarea reprezintă frecvent una dintre primele etape ale procesului de tratare.

Filtrele mecanice sunt utilizate pentru reținerea particulelor solide și a sedimentelor prezente în apă, contribuind în același timp la protejarea echipamentelor amplasate în etapele următoare ale instalației.

În funcție de debit și de cantitatea de impurități pot fi utilizate:

• filtre cu sită;
• filtre cu cartuș;
• filtre cu sac;
• sisteme de filtrare automată.

Gradul de filtrare se stabilește în funcție de calitatea apei și de cerințele procesului tehnologic.

2. Dedurizarea apei

Apa dură conține cantități ridicate de calciu și magneziu și poate favoriza apariția depunerilor de calcar.

Într-o fabrică, aceste depuneri pot afecta schimbătoarele de căldură, conductele, boilerele, instalațiile de spălare sau alte echipamente care utilizează apă.

Stațiile de dedurizare utilizează rășini schimbătoare de ioni pentru reducerea durității apei.

Dedurizarea poate contribui la:

• reducerea depunerilor de calcar;
• protejarea instalațiilor;
• menținerea eficienței schimbului termic;
• reducerea intervențiilor de mentenanță;
• pregătirea apei pentru alte etape de tratare, inclusiv osmoza inversă.

Pentru procese care necesită alimentare continuă cu apă tratată pot fi utilizate configurații duplex.

3. Deferizarea și demanganizarea

Fierul și manganul pot fi întâlnite în special în apa provenită din surse subterane.

Prezența lor poate determina modificări de culoare, depuneri pe instalații și echipamente și probleme în anumite procese de producție.

În funcție de concentrații și de caracteristicile apei, se pot utiliza sisteme de deferizare și demanganizare, dimensionate în funcție de debit și de rezultatele analizei.

Pentru aplicațiile industriale cu funcționare continuă pot fi proiectate inclusiv sisteme duplex, astfel încât procesul de tratare să poată continua în timpul etapelor de autocurățare.

4. Filtrarea cu carbon activ

Carbonul activ poate fi utilizat pentru reducerea clorului și a anumitor compuși organici care pot influența mirosul sau gustul apei.

Această etapă este importantă și în anumite sisteme de pretratare pentru osmoza inversă, deoarece calitatea apei care ajunge la membrane influențează funcționarea și durata de viață a acestora.

Alegerea mediului filtrant și dimensionarea instalației trebuie realizate în funcție de compoziția apei și de debit.

5. Denitrificarea apei

În cazul surselor subterane pot apărea concentrații ridicate de nitrați.

Pentru reducerea acestora pot fi utilizate instalații de denitrificare cu rășini selective, dimensionate în funcție de concentrația inițială, debit și consumul de apă.

Dacă apa prezintă simultan mai multe probleme, denitrificarea poate face parte dintr-un sistem mai complex de tratare.

6. Osmoza inversă industrială

Atunci când procesul tehnologic necesită apă cu un conținut redus de săruri dizolvate, osmoza inversă reprezintă una dintre principalele tehnologii utilizate.

Apa este trecută sub presiune prin membrane semipermeabile, obținându-se două fluxuri:

Permeat – apa tratată care traversează membrana.

Concentrat – fluxul în care rămâne o mare parte din sărurile și impuritățile separate.

Osmoza inversă poate fi utilizată pentru reducerea conductivității și a concentrației unor contaminanți dizolvați și pentru obținerea unei ape cu parametri mai constanți.

În industria alimentară poate fi utilizată pentru:

• prepararea apei tehnologice;
• producția de băuturi;
• procese din industria lactatelor;
• prepararea anumitor soluții și ingrediente;
• alimentarea unor echipamente tehnologice;
• aplicații unde este necesară o apă cu mineralizare redusă.

O instalație de osmoză inversă nu trebuie însă privită separat de restul sistemului. Pretratarea corectă a apei este esențială pentru protejarea membranelor și funcționarea stabilă a instalației.

7. Dezinfecția cu ultraviolete

Controlul microbiologic este esențial în numeroase aplicații din industria alimentară.

Sterilizatoarele UV utilizează radiația ultravioletă pentru inactivarea microorganismelor, fără adăugarea de substanțe chimice în apă.

Sistemele UV pot fi instalate ca etapă finală de tratare sau în diferite puncte ale procesului tehnologic, în funcție de configurația instalației.

Eficiența tratamentului UV depinde însă de calitatea apei. Turbiditatea ridicată, particulele în suspensie sau depunerile pe teaca de cuarț pot reduce eficiența sistemului, motiv pentru care apa trebuie pregătită corespunzător înainte de dezinfecție.

8. Clorinarea apei

În anumite aplicații, dezinfecția poate fi realizată prin dozarea controlată a unor substanțe pe bază de clor.

Sistemele de clorinare pot fi integrate în instalații de tratare atunci când procesul și caracteristicile sursei de apă impun această metodă.

Alegerea dintre UV, clorinare sau o combinație de tehnologii depinde de aplicație, calitatea apei și obiectivul de tratare.

Cum poate arăta o stație de tratare pentru o fabrică alimentară?

Configurația diferă de la proiect la proiect.

Un exemplu de flux tehnologic poate fi:

Apă brută → filtrare mecanică → deferizare/demanganizare → dedurizare → filtrare cu carbon activ → filtrare fină → osmoză inversă → sterilizare UV → apă tratată

Acesta este doar un exemplu.

O anumită fabrică poate avea nevoie doar de filtrare și dedurizare, în timp ce alta poate necesita un sistem complex care include deferizare, demanganizare, osmoză inversă și dezinfecție.

De aceea, simpla alegere a unui echipament după debit nu este suficientă.

Ce trebuie stabilit înainte de dimensionarea instalației?

Pentru proiectarea corectă a unei stații de tratare sunt importante mai multe informații:

Sursa apei
Rețea publică, puț sau altă sursă.

Analiza apei brute
Aceasta indică problemele care trebuie corectate.

Debitul necesar
Trebuie cunoscut atât consumul mediu, cât și debitul maxim necesar în anumite perioade ale producției.

Programul de funcționare
O instalație care funcționează câteva ore pe zi poate necesita o configurație diferită de una care deservește o linie de producție 24/7.

Destinația apei tratate
Ingredient, spălare, proces tehnologic, alimentare cazan, răcire sau altă aplicație.

Calitatea necesară la ieșire
Aceasta determină tehnologiile și etapele de tratare necesare.

Tratarea apei trebuie proiectată pentru fiecare proces

Una dintre cele mai frecvente greșeli este alegerea unei instalații pornind exclusiv de la un singur parametru al apei.

În realitate, parametrii se influențează reciproc, iar ordinea etapelor de tratare este importantă.

De exemplu, instalarea unei osmoze inverse fără o pretratare adecvată poate favoriza colmatarea sau deteriorarea prematură a membranelor. În același mod, instalarea unui sistem UV pe o apă cu turbiditate ridicată nu rezolvă problema particulelor prezente în apă.

O instalație industrială trebuie privită ca un sistem complet, proiectat în funcție de apa disponibilă și de cerințele procesului.

Soluții H2O International pentru industria alimentară

H2O International proiectează și furnizează sisteme de tratare a apei pentru aplicații industriale, inclusiv pentru industria alimentară și a băuturilor.

Soluțiile pot integra, în funcție de necesitățile proiectului:

• filtrare industrială;
• dedurizare;
• deferizare și demanganizare;
• denitrificare;
• filtrare cu medii filtrante;
• osmoză inversă industrială;
• sterilizare UV;
• sisteme de clorinare.

Dimensionarea se realizează pornind de la analiza apei, debitul necesar și cerințele procesului tehnologic.