Tiểu luận: Sản xuất nước tinh khiết

Chia sẻ: Lương Thi | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

722
lượt xem 141
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiểu luận: Sản xuất nước tinh khiết giới thiệu chung về nước tinh khiết, những quy định về chất lượng nước, các phương pháp xử lý nước, quy trình sản xuất nước tinh khiết đóng chai. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Công nghiệp thực phẩm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Sản xuất nước tinh khiết

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tiểu luận SẢN XUẤT NƯỚC TINH KHIẾT GVHD: ThS. PHAN THỊ HỒNG LIÊN SVTH: NHÓM 9 Phan Văn Em 3005110056 Lương Thị Thiệt 3005110305 Nghiêm Văn Ân 3005110004 Huỳnh Thị Ngọc Bích 3005110021 LỚP: 11CDTP1 NIÊN KHÓA: 2011-2014
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT Lời mở đầu Nước đóng vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống của chúng ta, nước tham gia vào các phản ứng hóa sinh trong cơ thể, là dung môi hòa tan các chất, nó có vai trò vận chuyển các chất…cơ thể không thể thiếu nước và nước như thế nào thì mới tốt cho sức khỏe của chúng ta. Với đề tài “CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TINH KHIẾT” nhóm 9 chúng em rất vui và thích thú với đề tài này. Nhóm đã cố gắng tìm hiểu t ừ các nguồn thông tin trên báo chí, mạng xã hội, sách thư viện…và đã tổng hợp, lựa chọn cái nào phù hợp, thật sự đúng để làm nên bài tiểu luận này. Trong bài tiểu luận này nhóm trình bày về các nội dung sau: I. Giới thiệu chung về nước tinh khiết II. Những quy định về chất lượng nước III. Các phương pháp xử lý nước IV. Quy trình sản xuất nước tinh khiết đóng chai V. Kết luận Do lượng kiến thức còn hạn chế nên bài tiểu luận còn nhiều sai sót rất mong giảng viên hướng dẫn nhận xét để nhóm cố gắng chỉnh sửa và sớm hoàn chỉnh bài tiểu luận. GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 2 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT Mục lục I. Giới thiệu chung về nước tinh khiết..............................................................................3 II. Những quy định về chất lượng nước............................................................................5 2.1 Tiêu chuẩn về nước tinh khiết.................................................................................5 2.2. Tiêu chuẩn thực hành sản xuất tốt GMP (good manufacturing practice)..........12 2.3. Qui trình vệ sinh công nghiệp SSOP.....................................................................12 2.4. Tiêu chuẩn quốc tế SQF 2000CM /HACCP/ISO 9001 “thực phẩm – chất lượng – an toàn”........................................................................................................................13 2.5. Qui trình đóng bình 5 gallon...................................................................................13 III. Các phương pháp xử lý nước......................................................................................15 IV. Quy trình sản xuất nước tinh khiết đóng chai...........................................................33 4.1. Sơ đồ công nghệ.....................................................................................................35 4.2. Thuyết minh công nghệ.........................................................................................36 4.2.1 Công đoạn khai thác.............................................................................................36 4.2.2 Công đoạn lọc thô, khử mùi................................................................................37 4.2.3 Công đoạn trao đổi ion (Cation)..........................................................................37 4.2.4. Công đoạn trao đổi ion (Anion)..........................................................................38 4.2.5. Công đoạn lọc qua màng....................................................................................38 4.2.6. Công đoạn thanh trùng bằng tia cực tím (Urtra Violet – UV)..........................39 4.2.7. Công đoạn thanh trùng bằng Ozone...................................................................39 4.2.8. Công đoạn chiết rót, chống tái nhiễm khuẩn...................................................39 4.2.9. Công đoạn đóng nắp, đóng gói bao bì..............................................................39 4.2.10. Công đoạn lưu kho...........................................................................................40 V. Kết luận..........................................................................................................................41 Tài liệu tham khảo.............................................................................................................42 GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 3 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC TINH KHIẾT I. GIỚI THIỆU CHUNG 1. Khái niệm Nước tinh khiết là nước chỉ gồm hai thành phần là oxy và hydro. Nước tinh khiết là nước không dẫn điện, không mùi, không vị, trong suốt. Trong thực tế, nước tinh khiết không tồn tại. 2. Tình hình hiện nay Hiện nay nước có độ gần tinh khiết nhất là nước chưng cất, thường dùng cho mục đích y tế. Nước chưng cất là nước sau khi qua các giai đoạn xử lý thẩm thấu ngược (RO), khử ion bằng nhựa trao đổi ion (mixbed) rồi đưa vào nồi chưng cất l ần một, lần hai, lần 3.... Dẫu có chưng cất bao nhiêu lần nữa nước vẫn còn các ion dẫn điện khác ngoài hai thành phần oxy và hydro.. uống nước chưng cất nhiều không tốt cho cơ thể. Nước uống đóng chai là thuật ngữ tiêu chuẩn Việt Nam 6096:2004 do bộ Khoa Học Và Công Nghệ ban hành, với tất cả 27 chỉ tiêu hóa lý, vi sinh. Trong các chỉ tiêu khác vẫn đo được từ một đến vài chục mg/l nên có thể khẳng định nước uống đóng chai không phải là nước tinh khiết. Nước uống có vai trò tối quan trọng như giải nhiệt cơ thể, lọc máu, giải độc cho cơ thể…nên nước uống phải sạch, ít tạp chất càng tốt . Lọc nước sử dụng màng RO là công nghệ hiện đại nhất, phổ biến nhất trên thế giới hiện nay. Màng RO lọc được 99,9% tạp chất có trong nước gồm cả vi khuẩn và ion trong nước tồn tại dưới dạng muối khoáng hòa tan, lọc nước RO một cấp có độ dẫn điện là 5-15 Microsiemens . Lọc nước uống bằng hệ thống GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 4 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT RO tại Mỹ rất phổ biến. Các nước A rập, Ixraen, Singapore..sử dụng 2/3 là hệ thống lọc nước RO cho ăn uống sinh hoạt. Năm 2009 , ở nước ta chấn động bởi những phát hiện về các vi phạm vệ sinh an toàn thực phẩm của cơ sở sản xuất nước uống đóng chai. Nào là: sản xuất nước uống trên nhà vệ sinh, nghĩa địa, nào là công nhân sản xuất nước uống mang bệnh lây nhiễm, nào là 90% mẫu nước xét nghiệm nhiễm khuẩn…..  Nguyên nhân vì sao? Như đã nói trên, nước uống đóng chai là nước sạch, được Bộ Khoa Học Và Công Nghệ quy định rất rõ ràng. Trong đó quy trình sản xuất phải theo một chiều, công nghệ sản xuất phải rõ ràng, hợp lý. Phòng ốc phải tiệt trùng, công nhân phải khám sức khỏe định kỳ và có giấy chứng nhận được sản xuất. Nơi đặt sản phẩm phải khô ráo, Nước nguồn cấp cho sản xuất phải đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt…. Cơ sở sản xuất không đảm bảo Vệ Sinh An Toàn Thực Phẩm là các cơ sở không đáp ứng đầy đủ các quy định về vệ sinh an toàn thực phẩm do Bộ Y Tế ban hành. Thực trạng sản xuất nước uống đóng chai tại nước ta rất đáng buồn vì còn r ất nhiều các cơ sở sản xuất đến nay đều không đạt được VSATTP. Có mấy nguyên nhân như sau: Vào năm 1998-2005, rộ lên phong trào mở cơ sở nước uống đóng chai vì lợi nhuận cao và dễ sản xuất, xin giấy phép. Một dàn máy nước đóng chai trên d ưới hai chục triệu gồm vài cột lọc áp lực bỏ cát sỏi, hạt cation, than hoạt tính, bộ đèn UV, bộ lọc tinh 5 micromet (bỏ qua công đoạn RO) là có thể sản xuất nước uống đóng chai. Các doanh nghiệp sản xuất lớn, trừ những đơn vị có uy tín, có thương hiệu, còn lại hầu hết đặt lợi ích của mình lên trước khách hàng. Có những doanh nghiệp l ớn, với cơ sở vật chất rất tốt, song vì phải cạnh tranh với các cơ sở bán phá giá, họ cũng phải thay đổi công nghệ sản xuất. Mà nước uống đóng chai không qua RO thì chất lượng nước chỉ bằng nước thủy cục. Nước sau khi lọc qua RO, tổng lượng các tạp chất hòa tan trong nước (TDS) dao động từ 1-5 mg/lít. Nước không qua RO, nước GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 5 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT thủy cục TDS từ 120-145 mg/lít. Do TCVN 6096: 2004 quy định TDS
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT II. NHỮNG QUY ĐỊNH VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 2.1. Tiêu chuẩn về nước tinh khiết QCVN 01:2009/BYT Do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biên soạn và được Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 04/2009/TT – BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009. 2.1.1. Chỉ tiêu cảm quan Tên chỉ tiêu Đơn vị Mức, không Phương pháp thử STT lớn hơn Màu sắc Mg/l pt 15 TCVN 6185:1996 hoặc 1 SMEWW 2120 Mùi vị - Không có Cảm quan, hoặc 2 mùi , vị lạ SMEWW2150B,2160B 3 Độ đục NTU* 5 SMEWW 2130B 2.1.2. Chỉ tiêu về chất lượng của nước  Giải thích từ ngữ Trong quy chuẩn này, các từ ngữ dưới đây được hiểu như sau: 1. Chỉ tiêu cảm quan là những yếu tố về màu sắc, mùi vị có thể cảm nhận đ ược bằng các giác quan của con người. 2. AOAC là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Association of Official Analytical Chemists có nghĩa là Hiệp hội các nhà hoá phân tích chính thống. 3. SMEWW là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water có nghĩa là Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải. 4. US EPA là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh United States Environmental Protection Agency có nghĩa là Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ. GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 7 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT 5. TCU là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh True Color Unit có nghĩa là đơn vị đo màu sắc. 6. NTU là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Nephelometric Turbidity Unit có nghĩa là đơn vị đo độ đục. 7. pCi/l là chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Picocuri per litre có nghĩa là đơn vị đo phóng xạ. Bảng giới hạn các chỉ tiêu chất lượng như sau: GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 8 SVTH: NHÓM 9
Giới hạn Phương pháp STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tối đa TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT thử KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM cho phép NƯỚC TINH KHIẾT Trong TCVN 6492:1999 khoảng 1 pH(*) - hoặc SMEWW 6,5-8,5 4500 – H+ Hàmlượng TCVN 5499:1995 oxygen hòa hoặc 2 mg/l 6 tan, tính theo SMEWW4500 –O oxygen C TCVN 6224 Độ cứng, tính 3 mg/l 300 -1996 hoặc theo CaCO3(*) SMEWW 2340 C Tổng chất rắn 4 mg/l 1000 SMEWW 2540 C hoà tan (TDS) (*) TCVN 6657 : Hàm lượng 5 mg/l 0,2 2000 (ISO Nhôm(*) 12020 :1997) SMEWW 4500 – NH3C hoặc Hàm lượng 6 mg/l 3 Amoni(*) SMEWW 4500 – NH3D Hàm lượng 7 mg/l 0,005 US EPA 200.7 Antimon TCVN 6626:2000 Hàm lượng Asen 8 mg/l 0,01 hoặc SMEWW tổng số 3500 – As B 9 Hàm lượng Bari mg/l 0,7 US EPA 200.7 Hàm lượng Bo TCVN 6635: tính chung cho cả 2000 (ISO 9390: 10 mg/l 0,3 Borat và Axit 1990) hoặc boric SMEWW 3500 B GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 9 TCVN6197 NHÓM 9 SVTH: – 1996 Hàm lượng (ISO 5961 –
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT 2.2. Tiêu chuẩn thực hành sản xuất tốt GMP (good manufacturing practice) Khu vực sản xuất được thiết kế theo tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practice) khu vực sản xuất có lối ra vào riêng biệt cho người vận hành, có l ối vào, ra riêng biệt dùng để chuyển nguyên vật liệu sản xuất, hàng hóa thành phẩm. Lối vào, ra dành cho người có phận sự, được trang bị đèn diệt côn trùng. Khu vực sản xuất đảm bảo thông thoáng, vô trùng. Hệ thống máy điều hòa nhiệt đ ộ (nếu cần thiết) phải có khả năng diệt khuẩn. Nếu có điều kiện, nên trang bị hệ thống cảnh báo rủi ro... 2.3. Qui trình vệ sinh công nghiệp SSOP Trước khi vào khu vực sản xuất để làm việc, công nhân bắt buộc phải qua các thao tác sau: Bước 1 (Phòng thay trang phục) có phòng riêng cho nhân viên thay trang phục bảo hộ lao động trước khi vào khu vực sản xuất. Bước 2 (Phòng khử trùng) người có phận sự khi vào khu vực sản xuất bắt buộc phải qua phòng có hệ thống khử trùng. Bước 3 (Vệ sinh tay) thực hiện thao tác rửa tay theo tiêu chuẩn bắt buộc. Làm khô tay bằng máy hong khô, mang khẩu trang và găng tay y tế tiệt trùng. Bước 4 (Tiệt trùng ủng) nhúng ủng vào hồ nước khử trùng trước khi vào phòng sản xuất. (Lưu ý, chỉ cho người của cơ quan chức năng vào kiểm tra khi họ đ ược giao thực thi nhiệm vụ, có thẻ ngành và cũng \bắt buộc phải qua các khâu tiệt trùng như trên. Tuyệt đối không để người lạ, người không có phân sự vào khu vực sản xuất) 2.4. Tiêu chuẩn quốc tế SQF 2000CM /HACCP/ISO 9001 “thực phẩm – chất lượng – an toàn” SQF 2000CM (SAFE QUALITY FOOD) Là bộ tiêu chuẩn được thiết kế để quản lý và thực hiện một cách hiệu quả các nguyên tắc về : “Thực phẩm Chất lượng Vệ sinh An toàn” được dựa trên nguyên tắc HACCP. HACCP (Hazard Analysis Critical Controll Point): Là kỹ thuật được dùng để nhận dạng, ngăn ngừa và giảm thiểu các mối nguy hại về An toàn thực phẩm đến một mức GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 10 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT tối thiểu có thể chấp nhận được. Bộ tiêu chuẩn này tương đồng với Bộ luật hướng dẫn của Ủy Ban Thực phẩm Quốc Tế (CODEX) ban hành. Chú trọng đến những vấn đề an toàn chất lượng thực phẩm, tương thích với tiêu chuẩn ISO 9001. 2.5. Qui trình đóng bình 5 gallon  Chuẩn bị nắp: Nắp được lấy từ kho đưa vào khu vực rửa nắp để rửa bằng nước thành phẩm qua 04 giai đoạn như: • Giai đoạn 1: Kiểm tra, rửa lần 01 loại bỏ cặn trong quá trình vận chuyển, lần 2 rửa sạch chuyển qua giai đoạn 2. • Giai đoạn 2: Ngâm nắp đã rửa bằng dung dịch tiệt trùng. • Giai đoạn 3 và 4: Tương tự như giai đoạn 1 và 2. Sau đó đ ưa vào ngăn ch ứa nắp trong hệ thống để chuẩn bị sản xuất. GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 11 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT  Chuẩn bị vỏ bình 5 Gallon (18,9 lít). • Giai đoạn 1: Vỏ bình được tập trung tại phòng sơ chế để chà rửa sạch sẽ, xúc rửa lần thứ nhất bằng hóa chất tiệt trùng dùng cho thực phẩm. • Giai đoạn 2: Tiệt trùng vỏ bình. Vỏ bình tiếp tục được đưa vào máy tự động súc rửa và phải tráng lại bằng nước thành phẩm (nước tinh khiết). Hóa chất tiệt trùng phải là loại được kiểm nghiệm, có tính sát trùng mạnh nhưng không để lại mùi, phân hủy nhanh, không ảnh hưởng đến chất lượng nước. • Giai đoạn 3: Vỏ bình được chuyển qua máy chiết nước, đóng nắp tự động. • Giai đoạn 4: Bình được đưa qua băng tải, lúc này bộ phận KCS sẽ kiểm tra bình lần cuối trước khi đưa ra thành phẩm. • Giai đoạn cuối: Bình thành phẩm được chuyển qua kho trung chuyển. Bộ phận đảm bảo chất lượng kiểm tra lần cuối. Sau hai ngày có kết quả kiểm nghiệm chuyển qua kho bảo quản và phân phối. GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 12 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT III. Các phương pháp xử lý nước 3.1. Phương pháp lắng Nguồn nước đầu vào có chứa một số tạp chất không tan có thể được xem như một hệ huyền phù. Ta có thể tách các cấu tử thuộc pha rắn ra khỏi pha lỏng (pha liên tục) bằng phương pháp lắng. Lắng là một phương pháp phân riêng l ựa chọn dựa vào sự khác nhau về khối lượng riêng của các cấu tử trong hệ huyền phù. Động l ực của quá trình phân riêng có thể là trọng lực, lực tĩnh điện hay lực ly tâm. Tuy nhiên trong công nghiệp sản xuất nước đóng chai người ta thường sử dụng trọng l ực làm động lực của quá trình lắng. 3.2. Phương pháp lọc Để tách các cấu tử không tan khỏi nước, chúng ta có thể sử dụng phương pháp lọc ngoài phương pháp lắng. Khi cho một huyền phù đi qua một màng lọc, các cấu tử rắn không tan sẽ bị giữ lại, pha liên tục sẽ chui qua màng lọc và tạo nên dịch lọc. Có hai phương pháp lọc là lọc bề mặt và lọc bề sâu. Trong phương pháp lọc bề mặt, các cấu tử rắn có kích thước hơn đường kính mao quản của màng lọc sẽ bị giữ lại trên màng và tạo thành bã lọc. Chiều cao của lớp bã lọc sẽ tăng theo thời gian và làm cho trở lực của lớp bã lọc cũng tăng theo. Ngược lại, trong phương pháp lọc bề sâu, các cấu tử không tan của huyền phù có kích thước lớn hơn đường kính mao quản của màng lọc. Chúng sẽ khuếch tán vào bên trong các mao quản của màng và “bã lọc” được hình thành trong các mao quản. Trong công nghệ sản xuất nước uống tinh khiết tùy theo chất lượng của nguồn nước đầu vào mà người ta có thể sử dụng phương pháp lọc bề mặt hay lọc bề sâu. 3.3. Phương pháp phân riêng bằng màng (membrande) Phân riêng bằng màng (membrane) là một phương pháp mới áp dụng cho công nghiệp sản xuất nước giải khát nói chung và nước tinh khiết nói riêng. Ngày nay, nhiều nhà máy thực phẩm dùng membrane đẻ xử lý nước công nghiệp trước khi đưa vào sản xuất. Người ta chia membrane thành bốn loại chủ yếu: vi lọc (microfiltration), GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 13 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT siêu lọc (ultrailtration), thẩm thấu ngược (reverseosmosis) dựa theo kích thước mao quản. Membrane có kích thước rất nhỏ nên dễ bị tắc nghẽn trong quá trình xử lý nước. Để khắc hiện tượng này, nguồn nước tại các nhà máy cần phải được xử lý sơ bộ bằng các phương pháp khác để tách bớt các tạp chất thô trước khi đưa qua xử lý bằng membrane.  Vi lọc Mục đích tách các tế bào vi sinh vật. Đường kính mao quản của membrane vi lọc được dao đông trong khoảng từ 0.1× m đến 0.5× . Với kích thước này, membrane vi lọc có thể giữ lại tế bào vi khuẩn , nấm men, nấm mốc trên bề mặt membrane, ngoại trừ các víu có thể chui qua các membrane vi lọc. Nếu so sánh với các phương pháp xử lý vi sinh khác thì phương pháp vi lọc sẽ tạo ra nguồn nước đạt chát lượng vi sinh vật rất tốt và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Ngoài chức năng tách vi sinh vật , phương pháp vi lọc còn có thể tách bớt một số lợp chất hữu cơ và làm giảm độ đục của nước. Nước đi qua vi l ọc có hàm l ượng tổng cacborn hữu cơ và cacbon hữu cơ hòa tan giảm đi. Đến nay, phương pháp vi lọc đã được áp dụng rộng rãi trong các quy trình sản xuất nước uống trên quy mô lớn. Các thiết bị này có cấu hình dạng sợi rỗng (hollow fibre) được sử dụng phổ biến nhất. Kích thước mao quản membrane thường là 0.1 đến 0.2 (× ). Để hạn chế hiện tượng tắc nghẽn mao quản membrane trong quá trình sử dụng, người ta dùng khí nén (áp suất 90-100psi) để thổi định kì,kết hợp với quá trình thổi ngược (backwash) nhằm tách bỏ các cấu tử bám trên bề mặt của membrane. Ngoài ra, sau mỗi 4-6 tuần sử dụng, người ta dùng hóa chất vệ sinh membrane đồng thời để ức chế vi sinh vật bám trên membrane.  Siêu lọc Sử dụng membrane với kích thước mao quản xấp xỉ 0.01× hoặc thấp hơn cho nên các vi sinh vật có kích thước nhỏ nhất cũng được loại bỏ. Ngoài ra, phương pháp siêu lọc có thể tách được một số đại phân tử ra khỏi nước, đáng chú ý nhất là pyrogen. Hầu hết các pyrogen là lipopolysacharide có nguồn gốc từ thành tế GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 14 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT bào vi khuẩn. Phân tử lượng của chúng có thể xấp xỉ 20,000 Da. Chúng không bị biến đổi trong quá trình xử lý nhiệt. Việc tách pyrogen ra khỏi nước bằng phương pháp siêu lọc sẽ đảm bảo sự an toàn cho người tiêu dùng.Ngày nay, thiết bị siêu lọc nước dạng sợi rỗng được phổ bieesntrong thực tiễn sản xuất.  Lọc nano Phương pháp lọc nano có thể loại bỏ được các muối hòa tan ra khỏi nước, do đó sẽ làm giảm độ cứng nước cần xử lý. Hàm lượng muối trong dòng permeate sẽ giảm đi 50-70% so với nước nguyên liệu, riêng hàm lượng các muối hóa trị II sẽ giảm đến 95%. Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng phương pháp lọc nano để xử lý nước cứng và tách các muối hòa tan. Hầu hết các nhà máy xử lý nước sử dụng thiết bị nano với cấu hình dạng sợi rỗng, kích thước mao quản có thể dao động từ 200- 300Da đến 400-600 Da.  Thẩm thấu ngược Là công nghệ lọc nước sử dụng màng siêu lọc, khe lọc 0.0001micron (lọc đến kích thước ion, nguyên tử) để sản xuất nước tinh khiết. Thẩm thấu là một hiện tượng tự nhiên. Nước bao giờ cũng chuyển dịch từ nơi có nồng độ muối/ khoáng thấp đến nơi có nồng độ cao hơn. Quá trình diễn ra cho đến khi nồng độ muối khoáng từ 2 nơi này cân bằng. GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 15 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT Hình : thẩm thấu theo chiều tự nhiên Để làm điều ngược lại (thẩm thấu ngược), người ta dùng một áp lực đủ để đẩy ngược nước từ nơi có hàm lượng muối/ khoáng cao “thấm” qua một loại màng đặc biệt để đến nơi không có hoặc có ít muối/ khoáng hơn. Hình: thẩm thấu ngược Màng RO Là một màng mỏng làm từ vật liệu Cellulose Acetate, Polyamide hoặc màng TFC có những lỗ nhỏ tới 0.001 micron. Tất cả các màng này đều chịu áp suất cao nhưng khả năng chịu pH và chlorine không giống nhau. GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 16 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT Quá trình Với tốc độ và áp lực cực lớn, dòng nước chảy liên tục trên bề mặt của màng RO. Một phần trong số những phân tử nước “chui” qua được những lỗ lọc. Các tạp chất bị dòng nước cuốn trôi và “thải” bỏ ra ngoài. Với cách thức này, bề mặt của màng RO liên tục được rửa sạch và có tuổi thọ tới 2 – 5 năm. Phương pháp thẩm thấu ngược chỉ cho dung môi (nước) đi qua membrane và tạo nên dòng permeate, toàn bộ cấu tử tan và không tan sẽ bị giữ lại trên bề mặt membrane và tạo nên dòng retentate. Nếu hiệu quả phân riêng trong phương pháp thẩm thấu ngược là tuyệt đối thì sản phẩm thu được ở dòng permeate là nước không bị lẫn bất kỳ tạp chất nào (nước tinh khiết). Hình : so sánh mức độ phân tử khi nước qua các màng lọc và màng RO là mang lọc cuối cùng GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 17 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT Nước nguyên liệu ban đầu thường được khai thác dưới lòng đất và thường bị cứng. Độ cứng của nước là số đo hàm lượng các ion kim loại Ca 2+ và Mg2+ có trong nước. Độ cứng của nước được gọi là tạm thời khi có mặt của muối cacbonat và bicacbonat Ca, Mg. Loại nước này khi đun sôi sẽ tạo ra muối kết tủa CaCO 3 và MgCO3. Độ cứng vĩnh cữu của nước do các loại muối sunfat hoặc clorua Ca, Mg tạo ra. Loại muối này thường khó xử lý. Trong sinh hoạt, độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và các chất tẩy rửa, tạo cặn lắng bám trên bề mặt các trang thiết bị sinh hoạt. Trong công nghiệp độ cứng của nước gây cản trở cho quá trình vận chuyển và làm giảm năng lực truyền nhiệt, giảm tuổi thọ của thiết bị. Có nhiều phương pháp làm mềm nước, vì thế phải căn cứ vào mức độ làm mềm cần thiết (độ cứng cho phép còn lại của nước), chất lượng nước nguồn và các chỉ tiêu kinh tế khác để chọn ra phương pháp làm mềm thích hợp nhất. 3.4. Phương pháp nhiệt Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau: 2HCO3- → CO32- + H2O + CO2 Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓ Nên Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 + H2O Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO 2 và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO3hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước. Riêng đối với Mg, quá trình khử xảy ra qua hai bước. Ở nhiệt độ thấp (đến 180°C) ta có phản ứng: Mg(HCO3)2 → MgCO3 + CO2 + H2O Khi tiếp tục tăng nhiệt độ, MgCO3 bị thủy phân theo phản ứng: MgCO3 + H2O → Mg(OH)2 ↓ + CO2 GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 18 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT Nhìn chung phương pháp tốn nhiều năng lượng nên ít được sử dụng trong công nghiệp sản xuất nước giải khát. 3.5. Phương pháp xử lý bằng tia UV Tia UV (tia cực tím) có khả năng tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật. Trong kỹ thuật, khi lưu lượng nước cần khử trùng nhỏ, có thể sử dụng các thiết bị khử trùng bằng tia UV. Cơ cấu chính của thiết bị là các đèn bức xạ, tia tử ngoại đặt trong dòng chảy của nước. Một vấn đề cần lưu ý là tia UV đâm xuyên rát kém. Do đó để tăng cường khả năng khử trùng tia UV, người ta phải thiết kế hệ thống chảy màng và nguồn nước cần phải trong suốt. Sự có mặt của các cấu tử không tan hay chất màu trong nươc sẽ làm giảm đi đáng kể khả năng ức chế và tiêu diệt vi sinh vật của tia UV. Hình : thiết bị lọc nước bằng tia cực tím UV Cơ chế hoạt động của tia UV lên các tế bào vi sinh vật có thể đ ược giải thích như sau : Đầu tiên, các electron sẽ bị ảnh hưởng, chúng sẽ bị thay đổi quỹ đạo chuyển động trong đám mây điện tử của nguyên tử hoặc bị bắn ra khỏi cấu trúc của nguyên tử đó, nguyên tử đó sẽ bị kích thích hoặc ion hóa. Những biến đổi nói trên ở cấp độ nguyên tử sẽ làm ảnh hưởng các đại phân tử như acid nucleic hoặc protein GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 19 SVTH: NHÓM 9
TRƯỜNG ĐH CNTP TPHCM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHOA: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NƯỚC TINH KHIẾT trong tế bào vi sinh vật. Những đại phân tử này có thể bị phân hủy hoặc biến tính. Tùy theo mức độ biến đổi của đại phân tử mà tế bào vi sinh vật có thể bị ức chế hoặc tiêu diệt. Trong một số trường hợp có thể làm xuất hiện một số một số tế bào bị đột biến dưới tác động xử lý của tia UV. Trong quá trình xử lý nước, các thông số công nghệ cần quan tâm là công suất hoạt động của đèn UV, độ dày của lớp nước chảy qua thiết bị và thời gian tiếp xúc của nước với tia UV. Tùy theo chất lượng vi sinh của nguồn nước cần xử lý mà thông số công nghệ sẽ thay đổi và được xác định bằng thông số thực nghiệm. Nếu chúng lựa chọn các thông số công nghệ không phù hợp thì hiệu quả ức chế của tía UV là không đáng kể. Hiệu quả của phương pháp này chỉ đạt được hoàn toàn khi trong nước không có chất hữu cơ và cặn lơ lửng. Khử trùng bằng phương pháp vật lý có ưu điểm cơ bản không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước không gây nên các hậu quả phụ. Tuy nhiên do hiệu suất th ấp nên thường chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép. 3.6. Phương pháp hóa chất Trong thực tế áp dụng hàng loạt phương pháp xử lý nước bằng hóa chất với mục đích kệt hợp các ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước thành các hợp chất không tan dễ lắng và lọc. Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là vôi, sođa Na2CO3, xút NaOH, hyđrôxit bari Ba(OH)2, photphat natri Na3PO4. Chọn phương án làm mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa vào chất lượng nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết. Trong một vài trường hợp có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat…Ngoài ra trong mỗi trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương pháp, đặc biệt là với phương pháp làm mềm cationit. Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngoài yêu cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước. Ca(HC )2 + Ca(OH)2 =2CaCO3 Mg(HCO3)2 + Ca(OH)3 = MgCO3 + CaCO3 + H2O GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 20 SVTH: NHÓM 9