Uzdatnianie: Uzdatnianie wody

Woda jest podstawowym medium w przemyśle spożywczym. Zakłady produkcyjne przemysłu spożywczego zużywają bardzo duże ilości wody, którą stosują zarówno do celów technologicznych, jak również pomocniczo, jako wodę przemysłową. Źródłami zaopatrzenia w wodę mogą być wody podziemne i powierzchniowe, stosowana jest zarówno woda wodociągowa, jak i również ta pochodząca z innych, często własnych ujęć głębinowych. Wykorzystanie wody jest elementarnym działaniem w prowadzeniu wielu procesów stricte produkcyjnych i – co bardzo istotne – wpływa na jakość produktów spożywczych. Woda stanowi też często medium chłodzące. Ze względu na różne zastosowania wody w przemyśle spożywczym (składnik produktów docelowych, procesy technologiczne, systemy mycia, układy chłodnicze, wytwarzacze pary, systemy przeciwpożarowe czy cele socjalne) stawiane są jej różne wymagania.

Procesy uzdatniania wody w przemyśle spożywczym wiążą się z jej przeznaczeniem, toteż stosuje się podział na wodę technologiczną, techniczną oraz procesową.

Woda technologiczna jest to woda stosowana do obróbki surowca, wchodząca w skład produktu, a także woda stosowana do mycia. Jednocześnie przyjmuje się, że jest to woda o składzie, który powinien spełniać wszelkie normy wody przeznaczonej do spożycia. Wodą techniczną nazywa się wodę przeznaczoną do celów pośrednich, np. do obsługi instalacji na terenie zakładu przemysłowego. Woda procesowa w przemyśle spożywczym obejmuje wodę o zróżnicowanej jakości dla różnych celów, takich jak przetwarzanie, mycie, chłodzenie, czyszczenie (CIP), wytwarzanie pary czy sanityzacja, wykorzystuje się ją też jako składnik produktów. Woda techniczna wykorzystywana jest przez zakłady przemysłu spożywczego do celów energetycznych (jak zasilanie kotłów i procesów chłodzenia), do utrzymania higieny maszyn i urządzeń, zbiorników produkcyjnych i przewodów, mycia opakowań, a także do celów bytowych. Powinna ona spełniać przede wszystkim wymagania stawiane wodzie do spożycia przez ludzi. W zależności od tego, jakiego rodzaju są stosowane urządzenia i jakie metody produkcji są wykorzystywane, konieczne jest jej uzdatnianie lub korekta składu.

Odpowiednie uzdatnianie wody zapewnia:

• stabilną jakość wytwarzanego produktu,
• bezpieczeństwo żywności: automatyzacja i sterowanie nadzorują jakość wody,
• niskie ryzyko rozwoju mikroorganizmów.

Powszechna troska o środowisko naturalne wymaga od technologii uzdatniania nie tylko dobrej jakości wody, ale również zmniejszenia jej zużycia. Wiele zakładów produkcyjnych przyjmuje rozwiązania z obiegiem wody wtórnej, dzięki czemu zmniejszone zostaje zużycie wody poprzez ponowne wykorzystanie wody odzyskanej z procesów technologicznych. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 19 listopada 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi woda powinna być bezpieczna dla zdrowia, nie powinna zawierać mikroorganizmów chorobotwórczych i pasożytów w liczbie, która zagraża zdrowiu, a także bakterii wskaźnikowych i substancji chemicznych w liczbie lub w stężeniu przekraczających wskaźniki jakości wody, tj.:

• Escherichia coli lub bakterie grupy coli typ kałowy (termotolerancyjne), najwyższa dopuszczalna wartość wskaźnika w próbce wody pobranej w miejscu czerpania przez konsumentów i/lub podawania wody do sieci: liczba bakterii równa 0 w 100 ml,
• enterokoki – paciorkowce kałowe, liczba równa 0 w 100 ml,
• Clostridia redukujące siarczyny Clostridium perfringens – ogólna liczba bakterii w 37°C po 24 godzinach: maksymalnie 20 w 1 ml,
• ogólna liczba bakterii w 22°C po 72 godzinach: maksymalnie 100 w 1 ml.

Kolejnymi wymaganiami, które powinna spełniać woda przeznaczona do spożycia przez ludzi, są wskaźniki fizyczne: barwa 15, mętność [NTU] 1, pH 6,5-9,5, przewodność 2500 [µS/cm w 20°C], smak akceptowalny, zapach akceptowalny. W przypadku radionuklidów całkowita dopuszczalna dawka to 0,10 [mSv/r], tryt 100 [Bq/l].

Woda, która będzie miała kontakt z żywnością, wykorzystywana w produkcji, obrocie żywnością, przeznaczona do mycia, sprzątania, utrzymania higieny bezwzględnie musi być bezpieczna dla zdrowia ludzkiego i spełniać wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

Wysokie wymagania kierowane są także do wody wykorzystywanej w procesach energetycznych. Musi ona spełniać wszelkie normy stawiane przez dostawców aparatury wymiany ciepła i chłodzenia. Powinna przede wszystkim być wolna od zanieczyszczeń mechanicznych, które mogłyby na przykład osadzać się na rurach skraplaczy i chłodnic. Podobnie w kwestii obecności związków odpowiedzialnych za korozję oraz za wytwarzanie kamienia; woda nie może zawierać substancji organicznych i drobnoustrojów.

W przypadku wody kotłowej również istnieją pewne zalecenia, na przykład: nie powinna zawierać w sobie związków odpowiedzialnych za pienienie się, powstawanie kamienia oraz korozję, a także osadów (wymagania te reguluje norma PN-EN 12952-12:2006: Kotły wodnorurkowe i urządzenia pomocnicze. Część 12: Wymagania dotyczące jakości wody zasilającej i wody kotłowej). Nadrzędną potrzebą jest wyeliminowanie powstawania kamienia kotłowego, korozji urządzeń, przewodów, zbiorników, tworzenia osadów w podgrzewaczach itp. Tworzący się z biegiem czasu osad na ściankach zmniejsza przewodność cieplną urządzenia, a w efekcie jego wydajność. Tworzeniu kamienia przeciwdziała zmiękczanie wody zasilającej kocioł, a także okresowe usuwanie kamienia. Działanie korodujące wykazują również kwaśne sole, rozpuszczone gazy jak tlen, dwutlenek węgla, amoniak, siarkowodór oraz substancje organiczne występujące w wodzie technicznej.

Woda chłodnicza również nie powinna być zbyt twarda. Nie powinna tworzyć osadów utrudniających wymianę ciepła i przepływ wody. W przypadku wody do mycia opakowań szklanych wysoka twardość sprzyja powstawaniu osadów i zamglenia na powierzchni butelek. Dlatego woda do takich celów powinna być zmiękczana przez dodatek preparatów fosforanowych lub sody, musi być też mikrobiologicznie czysta, aby nie infekować produktu. Ogólnie sformułowane wymagania dotyczące wody stosowanej w przemyśle spożywczym, niezależnie od jej przeznaczenia, można nakreślić następująco:

• musi być pozbawiona substancji wpływających na jej właściwości organoleptyczne,
• nie może zawierać żadnych zanieczyszczeń stałych i zawiesin,
• nie może zawierać substancji zaburzających procesy produkcyjne,
• nie może sprzyjać tworzeniu się osadów na elementach linii produkcyjnej.

Wśród metod uzdatniania wody wyróżnia się dwie główne grupy metod – metody fizyczne i metody fizykochemiczne. Do metod fizycznych zalicza się najczęściej procesy sedymentacji, filtrowania, odgazowywania i napowietrzania. Do mniej popularnych metod fizycznych zalicza się wykorzystanie promieniowania UV, promieniowania jonizującego i ultradźwięków. Do fizykochemicznych metod uzdatniania wody zalicza się koagulację, zmiękczanie, demineralizację, odżelazianie, odmanganianie oraz dezynfekcję chlorem lub ozonem. W praktyce bardzo często stosowane są metody skojarzone w celu najbardziej skutecznego usunięcia zanieczyszczeń i korekty składu wody. W procesach sedymentacji i filtracji usuwane są zawiesiny powodujące niekorzystną mętność wody. W przypadku wody mętnej i zabarwionej w wyniku obecności związków koloidalnych, których nie można usunąć metodami mechanicznymi, stosuje się koagulację siarczanem glinu, siarczanem żelaza II i III lub chlorku żelaza II, a następnie filtrację na węglu aktywnym.