Оборудване за води в хранително-вкусовата промишленост

В и КСп. Инженеринг ревю - брой 6/2018 • 19.09.2018

Оборудване за води в хранително-вкусовата промишленост
Оборудване за води в хранително-вкусовата промишленост

В хранително-вкусовата промишленост водата се използва като съставка, средство за дезинфекциране на оборудването и работните площи или за ефективно транспортиране на суровини. Поради широката употреба на вода основен приоритет на индустрията е тя да се третира по най-рентабилния начин и да се прилага повторното й използване като възможност за намаляване на разходите.

В заводите за преработка на храни употребата на вода започва с подготовката на суровините, която включва процеси като накисване, измиване, бланширане и изстудяване. В следващите производствени етапи водата намира приложение за охлаждане, хигиенизиране, генериране на пара за стерилизация, нагряване или директно постъпва в даден процес. Използваната в хранително-вкусовата индустрия вода може да се класифицира в четири категории – за общо предназначение, производствена, охлаждаща и питателна вода за парогенератори.

Санитарните условия по време на производствения процес винаги са били от ключово значение за хранителните продукти. Хлорирането е най-бързият начин за обеззаразяване на водите, но прилагането на този метод е свързано с няколко недостатъка - образуването на странични продукти и риска от вредно въздействие върху водните организми вследствие на остатъчните количества хлор. Двете основни технологии за обеззаразяване на отпадъчни води без използването на хлор са озонирането и UV дезинфекцията. Озонирането се основава на същия принцип като хлорирането, но при него в третираните отпадъчни води не се формират остатъчни продукти.

Води за общо ползване
Тази категория включва всички водни обеми, използвани за измиване и хигиенизиране на суровините, производственото оборудване, инсталациите в завода и спомагателните съоръжения. Потреблението на тази вода е най-голямо, като сред изискванията са тя да е питейна, бистра, безцветна и да не съдържа замърсители, които оказват влияние върху вкуса или мириса на продуктите.

Обикновено тези води се подлагат единствено на хлориране, което се извършва на място, в завода.
Основната цел на хлорирането на водата за общо ползване на място е редуциране на микроорганизмите върху суровините, готовите продукти и повърхностите на производственото оборудване. В хранително-вкусовия сектор контролът на микроорганизмите е от жизненоважно значение.

Производствена вода
Водата, използвана за приготвяне или добавяна директно към продуктите, трябва да бъде питейна и с достатъчно високо качество, за да не влошава характеристиките на продуктите. Това означава да не съдържа разтворени неорганични вещества, които придават на водата висока твърдост или оказват влияние върху вкуса на продуктите.

При производството на напитки водата е основна суровина, така че третирането й за постигане на определените цели по отношение на вкуса е особено важно. Осигуряването на постоянно качество често налага прилагането на процеси на обработка, които са извън изискваните за спазване на съответствие със стандартите за безопасна питейна вода. Процесите на третиране при бутилирането на вода в повечето случаи включват омекотяване, обратна осмоза и дейонизация. Производството на много други видове напитки обикновено изисква прилагането на същите методи.

Твърдата вода съдържа неорганични вещества, които могат да повлияят върху предвидените за обработка суровини, например някои видове зеленчуци. Железните, мангановите или сулфатните йони могат да имат нежелан ефект върху вкуса на продуктите. Използваните методи за крайна дезинфекция включват химично, термично, радиационно и ултразвуково третиране или разрушаване на клетките на микроорганизмите.

Охлаждаща вода
Водата, която се използва за охлаждане и не встъпва в контакт с хранителните продукти или затворени контейнери, не трябва да бъде питейна или да отговаря на изискванията за технологична вода, тъй като отстраняването на съдържащите се в нея неорганични и миришещи вещества не е от много голямо значение. Важно е обаче да се предотврати образуването на отлагания от котлен камък в тръбите и оборудването, особено когато охлаждащата вода се рециклира.

Най-ефективните производствени системи включват контури за рецикъл, които спомагат за ограничаване на загубите на охлаждаща вода и съответно за намаляване на разходите за третиране. За да бъде подходяща за охлаждане питейната вода, дори от обществени водоизточници, тя често трябва да се третира допълнително, като в повечето случаи това включва омекотяване, чрез което да се избегне образуването на котлен камък и други отлагания.

Питателна вода за парогенератори
В хранително-вкусовата промишленост парата се генерира в котли с работно налягане до около 30 bar. За производството на електроенергия с парни турбини са необходими по-високи налягания. Парата намира приложение в стерилизацията на резервоари и тръбопроводи, както и в ултрапастьоризацията (ultra-heat treatment, UHT). Понякога инжектирането на пара се използва за нагряване на продуктите или за регулиране на съдържанието на вода в суровината. Във всички тези случаи е възможно в по-малка или по-голяма степен осъществяването на контакт между парата и хранителните продукти, поради което водата трябва да е с качество на питейна.

Изискванията обикновено зависят от работното налягане и температура на парогенератора и от проводимостта. Колкото по-високи са налягането и температурата, толкова по-високи са изискванията за качество. Това налага цялостно третиране на водата например чрез отстраняване на желязо, омекотяване и химично кондициониране. Качеството на водата от парогенератора се определя от характеристиките на питателната вода, както и от честотата на продухване на котела.
Важно е питателната вода да не допринася за образуването на отлагания в парогенератора или за корозирането на парната система. Това означава, че питателната вода трябва да е с много ниска твърдост и да е деаерирана. В парогенераторите може да се използва и възстановен от други процеси кондензат, допълнен с подходящо третирана за целта вода.

Отпадъчни води
Отпадъчните води от хранително-вкусовата промишленост съдържат вещества, които водят до изчерпване на кислорода в приемните водни потоци. Химично потребният кислород (ХПК) и биохимично потребният кислород (БПК5) са общи показатели, използвани за определяне на качеството на водата. Те показват степента на замърсяване на отпадъчните води чрез измерване на количеството кислород, необходимо за окисление на замърсителите.

ХПК и БПК5 са важни за хранително-вкусовия сектор, тъй като стойностите им могат да са индикатор за загуба на продукти и лоши практики. Високите нива на ХПК и БПК5 показват увеличение на количеството продукт в отпадъчния поток. Измерванията в различни точки на производствения процес могат да спомогнат за откриването на източниците на отпадъци. Във всеки момент от даден етап на преработка на храните отношението между ХПК и БПК5 остава сравнително постоянно. Съотношението на двата показателя обаче варира в широки граници в зависимост от вида на продукта.

Целта на първичното пречистване на водите е да бъдат отстранени плаващите и суспендираните твърди частици. Етапът включва прилагането на решетки за улавяне на твърдите отпадъци и гравитачно утаяване за отстраняване на суспендираните частици. Първичното пречистване е известно още като механично, въпреки че често за ускоряване на процеса на утаяване се използват различни химикали.

Първичното третиране може да редуцира БПК5 на потоците отпадъчни води с 20-30% и общото количество на суспендирани твърди вещества с около 50-60%. Обикновено оборудването за първично пречистване включва решетки, маслоуловители за отстраняване на мазнини, масла и леки въглеводороди, изравнители на потока и натоварването, съоръжения за неутрализация, утаяване и флотация.

Вторичното пречистване е насочено главно към отстраняване на биоразградимите органични вещества и суспендираните твърди частици посредством биологични методи. Адсорбцията на замърсители в генерираната активна утайка спомага също за премахване на небиоразградими материали например тежки метали. Частично могат да бъдат отстранени и органичният азот и фосфор от отпадъчните води.

Технологиите за вторично пречистване могат да се използват самостоятелно или в комбинация в зависимост от характеристиките на отпадъчните води и изискванията към тях преди заустване. Техниката на прилагане на методите в комбинация, последователно, се нарича многостъпална система. Протичащите процеси са три вида –аеробни, използващи разтворен кислород, анаеробни, за които не е необходим кислород, и анокси, при които кислородът се получава в резултат на биологична редукция.

След вторичното пречистване може да се наложи по-нататъшно третиране с цел да се осигури възможност за повторно използване на водата като технологична или промивна, или да се постигне съответствие с изискванията за заустване. Третичната обработка на водите се отнася до всеки процес, който се счита за етап на допречистване и обеззаразяване на водните потоци. В повечето случаи в рамките на този етап се отстраняват замърсители от особена важност например амоняк, хранителни, опасни и органични вещества или остатъчни суспендирани частици.

Хранителните елементи, а именно азот и фосфор, трябва да бъдат отстранени преди заустването в повърхностни води в чувствителни зони. При избора на подходяща стратегия за контрол на тези елементи е важно да се оценят характеристиките на отпадъчните води, видът на пречиствателната станция, изискваната степен на пречистване и необходимостта от сезонно или целогодишно третиране.

Анализ на качеството на водите
Всички предприятия от хранително-вкусовата промишленост трябва да тестват водата в завода в различни изходни точки най-малко веднъж годишно, а за предпочитане и по-често. Операторите трябва да взимат проби от водите от най-отдалечените кранове на линията в съоръжението. Това трябва да се прилага, дори ако се използва вода от градска водоснабдителна система, тъй като качеството на водата на изхода на пречиствателната станция може да е различно от това на входа в завода, особено в населени места, в които тръбите са стари.

Ако се използва вода от множество източници (кладенци, градски водопровод и др.), операторите трябва да се уверят, че от всеки от тях взета проба за анализ на различни микробиологични и химични показатели. Трябва да се има предвид, че тези анализи могат да намерят приложение не само за осигуряване на безопасността на храните и съставките.

Познаването на химичния състав постъпващата в завода вода може да помогне и в други области. Микробикологичните анализи трябва да включват определянето на общо микробно число и колиформи. Ако има опасения, че водата може да е била замърсена, операторите трябва да изследват пробите за наличие на патогени или паразити. Химичните тестове трябва да включват определяне на рН, твърдост на водата, тежки метали, пестициди, желязо и нитрати. Водните проби за пълни химични анализи трябва да се вземат поне веднъж годишно и бъдат изследвани от акредитирани лаборатории.

Рециклиране и повторна употреба на водата
В съответствие с Плана за действие на ЕС за кръгова икономика рециклирането и повторното използване на отпадъчните води има за цел да подобри ресурсната ефективност в хранително-вкусовия сектор. Потенциалната роля на третираните отпадъчни води като алтернативен източник на водоснабдяване вече е утвърдена и внедрена в европейските и националните стратегии.

Разграничението между понятията за рециклиране и повторна употреба е дадено в Директивата за отпадъците – повторна употреба означава всеки процес, чрез който продукти или компоненти, които не са отпадъци, се използват отново за същата цел, за която са били създадени; рециклирането представлява всяка операция по оползотворяване, чрез която отпадъците се преработват в продукти, материали или вещества, предназначени за първоначалната си или друга цел.

В зависимост от условията, от една инсталация в хранително-вкусовата промишленост може да има няколко вида потоци вода. Тя може да бъде класифицирана на много групи спрямо нейното качество, например: вода с качество на питейна; рециклирана вода от производствените процеси (например от филтриране на мляко или суспензия на скорбяла); незамърсена вода и повърхностни води, които не са с качество на питейна вода; вода, възстановена от обработката на отпадъчни води и от анаеробното разграждане на отпадъци (например за разпръскване върху почвата).

Когато се взима решение за това от кои източници водата може да бъде използвана повторно и/или рециклирана в инсталацията, трябва да се отчетат няколко фактора. Те включват нормативните и клиентските изисквания по отношение на безопасността и хигиената на храните, разграничаването между полуготовите и готовите продукти, както и рисковете, свързани с водопотреблението, последствията от повторното използване вода от конкретен източник и консумацията на енергия и химикали за третиране на водата преди повторна употреба/рециклиране.

При разглеждане на потреблението на вода не трябва да се взема предвид само обемът. Тъй като в хранително-вкусовата промишленост е необходимо водата да се третира, охлади или подгрее преди употреба, консумацията на вода трябва да сведе до минимум. Така ще се понижи и използването на енергия, необходима например за изпомпване и третиране. Освен това трябва да се отчете недостигът или излишъкът на вода на местно равнище, когато това е приложимо. Различните изисквания относно безопасността на храните и хигиената на продуктите също оказват влияние върху потреблението на вода. В допълнение, качеството на водата може повлияе върху това колко вода е необходима за специфични приложения например за почистване на място (CIP).

Top