Chương 5: Công nghệ sản xuất nước uống đóng chai

1Chương 5: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI 2NỘI DUNG 5.1. Mở đầu 5.2. Các phương pháp xử lý nước 5.2.1. Phương pháp vật lý 5.2.2. Phương pháp hóa học 5.2.3. Phương pháp hóa lý 5.3. Quy trình công nghệ sản xuất nước uống đóng chai 5.4. Sản phẩm 35.1. MỞ ĐẦU  Nước uống (potable water):  Quy trình công nghệ sản xuất nước uống: 45.1. MỞ ĐẦU  Các phương pháp xử lý nước: Phương pháp vật lý STT Tên phương pháp Mục đích xử lý 1 Lắng 2 Lọc 3 Phân riêng bằng membrane Vi lọc Siêu lọc Lọc nano Thẩm thấu ngược 4 Điện thẩm tích 5 Nhiệt 6 Xử lý chân không 7 Xử lý bằng tia UV 55.1. MỞ ĐẦU  Các phương pháp xử lý nước: Phương pháp hóa học Phương pháp hóa lý STT Tên phương pháp Mục đích xử lý 8 Phản ứng trao đổi 9 Phản ứng oxy hóa 10 Xử lý bằng kiềm hay acid 11 Xử lý bằng chất ức chế VSV 12 Kết lắng 13 Trao đổi ion 14 Hấp phụ 65.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.1. Phương pháp vật lý:  Phương pháp lắng: - Đặc điểm: - Thiết bị lắng gián đoạn:  Hình trụ, đáy côn Hoạt động theo chu kỳ  Định luật Stock:  75.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.1. Phương pháp vật lý: - Thiết bị lắng liên tục: Hoạt động liên tục  Huyền phù vào theo phương nằm ngang, phương đứng hay các phương khác 85.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.1. Phương pháp vật lý:  Phương pháp lọc: - Đặc điểm: - Hai phương pháp lọc:  Lọc bề mặt Lọc bề sâu: 95.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.1. Phương pháp vật lý:  Phương pháp lọc: - Động lực của quá trình lọc: P 3 giải pháp:    10 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC - Thiết bị lọc cát và sỏi: 1. Van thông khí 2. Bộ phân phối nước 3. Vật liệu lọc 4. Tấm đỡ 5. Cửa tháo nước sạch 6. Cửa nước nguyên liệu vào 11 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phân riêng bằng membrane: - Đặc điểm: 12 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phân riêng bằng membrane: - Đặc điểm phân riêng: Nước Nước, ion đơn hóa trị, acid không phân ly Nước, ion đơn/đa hóa trị, acid phân ly/ không phân ly, virus Nước, ion đơn/đa hóa trị, acid phân ly/ không phân ly, chất có phân tử lượng lớn, VSV 13 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phân riêng bằng membrane: - Thông số kỹ thuật:  Đường kính lỗ mao dẫn: Biểu diễn bằng đơn vị đo chiều dài m (hay trọng lượng (Da)) Hàm lượng cấu tử trong dòng ra retentate  Độ phân riêng = Hàm lượng cấu tử trong dòng vào  Liên hệ giữa đường kính lỗ mao dẫn và độ phân riêng: Thường chọn đường kính lỗ mao dẫn = phân tử lượng của nhóm cấu tử có độ phân riêng 90% 14 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phân riêng bằng membrane: - Vi lọc: (microfiltration)  Đường kính mao quản 0,1µm - 5,0µm  Ứng dụng chủ yếu: tách tế bào vi khuẩn, nấm men, nấm mốc   Tách hợp chất hữu cơ và giảm độ đục của nước Kết quả xử lý nước bằng phương pháp vi lọc (Mori và CS, 1993) Chỉ tiêu Đơn vị đo Trước khi xứ lý Sau khi xử lý pH Độ kiềm Độ đục Tổng carbon hữu cơ Carbon hữu cơ hòa tan Coliform tổng mg/l NTU mg/l mg/l CFU/ml 6,80 – 7,41 2,1 – 4,5 0,5 – 12,0 1,3 – 5,4 0,9 – 3,9 10 - 100 6,6 – 7,4 2,1 – 4,4 < 2,0 0,8 – 4,4 0,8 – 3,5 < 1 15 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phân riêng bằng membrane: - Siêu lọc: (ultrafiltration)  Đường kính mao quản 0,01µm  Ứng dụng chủ yếu: loại được triệt để tế bào vi sinh vật, kể cả virus, và các đại phân tử khác Nước qua siêu lọc đảm bảo vi sinh, độ đục <0,1NTU - Lọc nano: (ultrafiltration)  Đường kính mao quản 10-3µm - 10-4µm  Ứng dụng chủ yếu: loại bỏ các muối hòa tan  Cardew và cộng sự (1998): hàm lượng muối trong dòng permeate giảm 50-70%, muối hóa trị II giảm 95%  Làm mềm nước, giảm muối hòa tan, giảm tổng carbon hữu cơ, độ kiềm và độ màu của sản phẩm 16 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phân riêng bằng membrane: - Thẩm thấu ngược: (Reverse Osmosis- RO)  Đường kính mao quản 10-4-10-5µm  Chỉ cho nước đi qua membrane  Nếu hiệu quả phân riêng tuyệt đối:  Nước tinh khiết  Không ứng dụng làm nước uống 17 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phương pháp điện thẩm tích (electrodialysis): - Đặc điểm:  Dùng điện cực để tách các hợp chất tích điện  Theo Kalunhans và cộng sự (1992): độ kiềm giảm 2-3 lần, độ pH giảm 0.5 – 1,5 - Thiết bị điện thẩm tích: Kết luận: ít dùng 18 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phương pháp nhiệt: - Đặc điểm: Dùng nhiệt độ cao để phân hủy bicarbonate calcium và bicarbonate magnesium - Ứng dụng:  Phương pháp bài khí: - Mục đích: Loại khí hòa tan trong nước như carbon dioxide (CO2), hydrogen sulfite (H2S), metan (CH4) - Ứng dụng: ít dùng 19 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC  Phương pháp xử lý bằng tia UV: - Đặc điểm:  Tia UV (Ultra Violet): 260 – 270nm  Cơ chế tác dụng:  Tia UV có độ đâm xuyên rất kém Nước trong suốt, hệ thống chảy màng - Thiết bị:  Công suất họat động của đèn  Độ dày của lớp nước  Thời gian tiếp xúc tia UV 20 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.2. Phương pháp hóa học:  Xử lý hóa chất làm giảm độ cứng của nước: - Đặc điểm: Dùng calcium hydroxyde và sodium carbonate làm giảm độ cứng tạm thời và vĩnh cửu của nước - Phương trình phản ứng:  Dùng Ca(OH)2  Dùng Na2CO3 - Đặc điểm: Hóa chất dạng dung dịch  Đảo trộn 21 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.2. Phương pháp hóa học:  Xử lý hóa học để tách sắt: - Đặc điểm:  Muối bicarbonate của sắt:  Hàm lượng sắt >0,5mg/l: nước có mùi tanh  Sắt bám thành ống: - Phương trình phản ứng: - Phương pháp thực hiện:  Xử lý kiềm hay acid: - Đặc điểm:  Dùng acid sulfuric, acid lactic để giảm độ cứng tạm thời  Dùng acid hữu cơ hay NaOH,NaHCO3,Na2CO3 chỉnh pH 22 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.2. Phương pháp hóa học:  Dùng hóa chất ức chế vi sinh vật: - NaClO: - Ca(Cl))2 - O3: 23 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.3. Phương pháp hóa lý:  Phương pháp kết lắng: - Đặc điểm: Dùng phèn nhôm và phèn sắt keo trong nước - Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2 - Phèn sắt Fe2(SO4)3.9H2O Phương pháp trao đổi ion: - Đặc điểm: Dùng nhựa trao đổi ion để giữ lại các chất tích điện của nước 24 5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 5.2.3. Phương pháp hóa lý:  Phương pháp hấp phụ: - Đặc điểm: Dùng than họat tính, bề mặt riêng 500- 1500m2/g  Hấp phụ các chất màu, mùi 1. Van thông không khí 2. Bộ phận phân phối nước 3. Vật liệu lọc 4. Tấm đỡ 5. Cửa tháo nước sạch 6. Cửa nước nguyên liệu vào 25 5.3. QUY TRÌNH CNSX NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI - Cơ sở xây dựng quy trình: Chất lượng nước đầu vào  Chỉ tiêu sản phẩm  Nguồn vốn, trình độ KHCN 26 5.3. QUY TRÌNH CNSX NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI - Một số quy trình sản xuất nước uống đóng chai: 27 5.3. QUY TRÌNH CNSX NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI - Một số quy trình sản xuất nước uống đóng chai: 28 5.4. SẢN PHẨM TCVN 6096 : 2004