Igiena apei in industria alimentara

Igiena apei in industria alimentara

Apa utilizata in industria alimentara trebuie sa fie potabila sa corespunda din punct de vedere organoleptic,fizico-chimic si microbiologic.

Debitul de apa necesar productiei este diferit in functie de specificul procesului tehnologic,utilaje,caracteristicile materiei prime utilizate si a semifabricatelor sau produselor finite.

Intreprinderile de industrie alimentara consums cantitati importante de apa.Calculul pentru necesarul de apa este corelat cu calculul productiei si stabilit in functie de volumul productiei.Consumul necesar de apa este de 2-3 l m/zi.

Pentru combaterea incendiilor debitul de apa necesar si volumul de rezerva se stabilesc in conformitate cu prevederile normativelor in vigoare.Apa potabila va fi controlata calitativ trimestrial sau ori de cate ori este nevoie.Recoltarea probelor se face atat la sursa de alimentare cat si din rezervoarele de depozitare si din reteaua de distributie.

Curatirea si dezinfectia puturilor,bazinelor de depozitare si dezinfectia retelei de distributie se face o data pe an sau cand din buletinele de analiza rezulta impurificarea lor.

Conductele de apa se vor monta incat sa fie mai sus decat nivelul cel mai ridicat al lichidelor din diverse recipiente sau prin dispozitive mecanice de antisifonare.

Conductele pentru apa nepotabila  trebuie sa fie bine identificate,nu se vor incrucisa cu cele de apa potabila si nu vor trece prin spatiile de productie si sau depozitare a produselor.

Conductele instalate in interiorul spatiilor tehnologice vor fi identificate prin culori diferite si anume :

-pentru apa potabila-verde ;

-pentru apa nepotabila-negru ;

-pentru canalizare-negru ;

-pentru incalzire-rosu ;

-pentru gaz ;

-pentru produse comestibile-verde ;

-pentru produse necomestibile ;

-pentru aburi-portocaliu.

1 Surse de apa.Caracteristicile apei naturale

Unitatile de industrie alimentara trebuie sa aiba surse proprii de aprovizionare cu apa pentru rezerve in cazuri speciale.Sursele pot fi ape de suprafata,subterane,atmosferice si sarate.

Apa atmosferica reprezinta cea mai pura apa din punct de vedere a substantelor dizolvate in ea.Contine anumite impuritati cum sunt :gazele dizolvate preluate din aer sau materia organica si anorganica.

Apa de suprafata este formata din ape curgatoare,rauri,fluvii,lacuri si bazine de acumulare.

Apa subterana este formata din straturi acvifere freatice,straturi acvifere de mare adancime,straturi alimentare si izvoare.Se imbogateste in saruri minerale la trecerea prin diferite straturi iar la suprafata ajunge curata.Pentru folosirea apelor subterane trebuie forate puturi cu adancime de aproximativ 50-60 m.

Sursele de apa care se folosesc pentru alimentarea cu apa a centrelor populate si in industria alimentara sunt apele subterane si de suprafata.

Pentru siguranta contra contaminarilor prin infiltratii de ape de suprafata se impune o adancime de minimum 10m.

Cei mai intalniti ioni din apa sunt :Ca,Mg,Na,Cl,So.Alti ioni se gasesc in apa naturala doar ca urme desi influenteaza proprietatile apei si transformarile suferite in timpul operatiei de racire din procesele tehnologice.Ionii de Ca sunt cei mai abundenti cand nu contine cantitati mari de saruri,sursa de baza fiind calcarul care este format din carbonati de Ca si este solubil sub influenta Co din apa.Sodiul se gaseste in cantitate mai mare in apa naturala,concentratia ionilor de sodiu creste odata cu cresterea continutului mineral al apei.Ionii de clor sunt prezenti in aproape toate apele naturale.Compusii fierului se gasesc in apele naturale sub forma de ioni bi si trevalenti sub forma coloidala sau suspensii.

Cele mai raspandite gaze din apa sunt azotul,oxigenul si bioxidul de carbon.Solubilitatea lor depinde de temperatura si presiunea partiala a gazului de deasupra apei.

Dioxidul de carbon provine din procesele de oxidare a materiei organice si cantitsti mai mari pot proveni din reactii chimice legate de schimbarea continutului mineral.

2 Alimentarea cu apa a unitatilor de industrie alimentara

Alimentarea cu apa trebuie sa se efectueze de obicei prin racordarea la reteaua centrala de alimentare cu apa a orasului.Daca nu exista retea publica sau debitul este insuficient unitatea trebuie sa aiba sursa proprie.Sursele pot fi ape de suprafata si subterane.

Sistemul de alimentare cu apa cuprinde : instalatii pentru captarea apei din sursele naturale,tratarea pentru corectarea caracteristicilor,inmagazinarea si distribuirea apei si constructiile aferente.

Apele de suprafata sunt localizate unde cursul apei este linistit,suficient de adanc pentru ca posibilitatea de sedimentare sa fie mica.Apa captata este tansportata gravitational prin conducte sau canale de beton catre statia de pompare apoi spre statia de tratare si in fabrica.

Sursele de apa subterana sunt formate din straturi acvifere freatice,de mare adancime (60-500 m),alimentate prin infiltratii artificiale si izvoare.Pentru folosirea apei subterane trebuie forate puturi cu o adancime de aproximativ 50-60 m.Apa se scoate cu pompe electrice.Apa pompata poate fi trimisa direct in conductele din punctele de utilizare sau la rezervor de unde se distribuie.

Schema generala de alimentare cu apa a unitatii dintr-o sursa de suprafata cuprinde urmatoarele :statie de pompare,desnisipatoare,decantoare,rezervoare de apa decantata,statii de pompare,rezervor de apa industriala,instalatie de condensare,turn de racire,rezervor de apa racita,conducta spre canalizare.

Studiul hidrogeologic care stabileste sursa de apa subterana urmareste debitele minime si maxime a sursei,structura geologica a bazinului,analizele fizico-chimice si bacteriologice a apei.Presiunea necesara distributiei apei  potabile este dependenta de inaltimea cladirii si consum.Reteaua de distributie a apei reprezinta totalitatea conductelor si lucrarilor accesorii care servesc pentru transportul apei de la sursa publica sau rezervorul de inmagazinare la punctele de consum.

La necesarul de apa trebuie sa se tina seama de consumul la :instalatii,aparate,utilaje,diferite rezervoare,bazine,sectoare de spalare,grupuri social sanitare,stingerea incendiilor,instalatii frigorifice,cazane de aburi.

Conductele din exteriorul intreprinderilor se executa din tuburi de fonta de presiune,tuburi de otel,azbociment sau beton,etansate cu franghie gudronata si plumb iar cele interioare din tuburi de fonta,otel,zincat,P.V.C rigid sau plumb.

Dimensionarea conductelor trebuie executata pe baza unui calcul in care se tine seama de debitul real si gradul de simultaneitate a diferitelor aparate.

3 Calitatea apei in industria alimentara

3.1 Conditii de calitate a apei.Apa potabila

Normele internationale pentru apa potabila,elaborate de Organizatia Mondiala a Sanatatii (1965) considera ca potabilitatea depinde de factori fizici,chimici,absenta substantelor toxice si eliminarea organismelor patogene.

Controlul calitatii apei se face inainte de amplasarea intreprinderii si apoi periodic,lunar ori de cate ori este nevoie.

Controlul calitatii apei consta in stabilirea caracteristicilor organoleptice,fizice,chimice,biologice si bacteriologice in raport cu conditiile de calitate inscrise in standarde sau normative specifice.

Conditii organoleptice :

-mirosul apei este legat de prezenta unor elemente naturale sau provenite prin purificarea apei ;

-gustul dat de continutul in substante chimice mai ales de sarurile minerale care poate fi sarat,amar,dulceag,acidulat si acru.

Standardul admite o intensitate a gustului si mirosului care nu trebuie sa depaseasca 2 grade pe o scara de la 0 la

Conditii fizice :

-culoarea datorata substantelor dizolvate in apa.Apa potabila nu trebuie sa depaseasca 15 grade ;

-turbiditatea este produsa de substante insolubile in apa ;trebuie sa fie de maximum 5 grade ;

-temperatura cuprinsa intre 7-15 C cu maxima de cel mult 22 C ;

-conductivitatea electrica dependenta de natura si concentratia ionilor ;

-radioactivitatea ce reprezinta proprietatea apei de a emite radiatii permanente a,B sau y.

Conditii chimice :

-reactia ph-ului poate fi acida sau bazica ;

-duritatea datorata sarurilor de calciu si magneziu care pot fi carbonati,sulfati,nitrati,fosfati sau silicati.Duritatea poate fi permanent determinata de carbonati care dispar prin fierbere permanenta ;

-continut de substante organice ;

-continut de oxigen dizolvat ;

-continut de Fe,Mn,Nh ;

-continut de Cl,Cu,Pb,Zn ;

-continut de Co semilegat sau carbonati ;

-continut de hidrogen sulfurat ca produs de descompunere a materiei organice.

Conditii bacteriologice sunt date de bacteriile din apa :

-bacterii organotrofe saprofite indica o contaminare cu dejectii animale ;

-bacterii coliforme indica o contaminare cu apa din reteaua de canalizare ;

-bacterii patogene produce imbolnavirea organismelor.

Conditii biologice :

-numarul de organisme vizibile cu ochiul liber,absent ;

-seston,nu trebuie sa depaseasca 1 cm/m in instalatiile centrale si 10 cm/m in sursele locale ;

-organisme care prin inmultire modifica caractere organoleptice si/sau fizice ;

-organisme animale microscopice care nu trebuie sa depaseasca 20 /dm apa ;

-triptonul de poluare sa fie absent.

Apa folosita in procesele tehnologice ale industriei alimentare trebuie sa corespunda unor caracteristici care sa asigure calitatea corespunzatoare a produselor alimentare si exploatarea in bune conditii a utilajelor si instalatiilor de productie.In industria alimentara trebuie sa se tina seama de anumite particularitati ale compozitiei apei,caracterul materiei prime si conditiile procesului tehnologic.

Apa necesara industriei alimentare provine de la uzinele de apa care asigura apa potabila.Unde nu este posibil trebuie folosita apa subterana sau de suprafata.

3.3 Apa folosita pentru racire,incalzire si pentru producerea aburului

Apa de racire

Este folosita in operatii de racire sau condensare,schimbatoare de caldura,condensatoare,masini de spslat,reactoare.Temperatura sa variaza in functie de sursa de provenienta,anotimp si regimul de temperatura necesar in procesul tehnologic.

Acest tip de apa nu trebuie sa contina particule grosiere sau cantitati mari de materii in suspensie ca sa nu se depuna pe tevile schimbatoare de caldura sau pe peretii aparatelor de schimb termic si sa aiba duritatea temporara redusa.

Tabelul 3

Indicatori de calitate ai apei folosite pentru racire

Apa de incalzire si pentru producerea aburului

Crusta de pe cazanele de abur are conductivitate termica mai mica decat otelul.Principala cauza de depunere este cresterea concentratiei substantelor dizolvate pe masura ce apa se vaporizeaza si de compozitia sarurilor din apa de alimentare a cazanelor de apa calda si abur,astfel ca difera prin duritate,porozitate si caracteristici specifice transferului termic.

Supraincalzirea conductelor conduce la pierderea duritatii materialului si la accidente.

Apa pentru stingerea incendiilor

La proiectarea si construirea fabricilor de procesare  a alimentelor se are in vedere si asigurarea cantitatilor de apa necesare pentru prevenirea si stingerea incendiilor.

Apa folosita in acest scop provine din sistemul de furnizare al apei.

4 Imbunatatirea caracteristicilor de calitate ale apelor naturale

Apele naturale trebuie sa fie supuse tratarii pentru imbunatatirea proprietatilor fizice,chimice si bacteriologice.Tehnologia de tratare a apei reproduce diverse fenomene fizice,chimice si bacteriologice naturale de epurare si autoepurare a apei.

Metodele de tratare se aleg in functie de natura,starea fizico-chimica si cantitatea de substante din apa bruta si limitele admise pentru aceste substante.

Succesiunea proceedelor de tratare este :desnisiparea,adaos de agenti de coagulare,decantare prin sedimentare,filtrare,dezinfectie.

Schema unei instalatii de purificare a apei

Fig. 1 Schema unei instalatii de clarificare si decolorare a apei prevazuta cu bazin de sedimentare si camera de reactie :1-statie de pompare I ;2 desnisipator ;

3-rezervor de agent de coagulare ;4-vas de amestecare ;5-camera de reactie ;6-bazin de sedimentare (decantare) ;7-filtru ;8-conducta pentru clorinare ;9-rezervor de apa tratata ;10-statie de pompare II.

4.1 Desnisiparea apei

Se aplica numai apelor de suprafata si are rol in depunerea particulelor de nisip aflate in suspensie in apa.Desnisipatoarele orizontale sunt mai des folosite,au o camera de acces,una de linistire a curentului de apa,una de sedimentare si una de colectare a apei desnisipate.Desnisipatoarele verticale se folosesc cand spatiul de amplasare este redus.

Fig. 2 Desnisipator orizontal cu curatire manuala :

1-gratar ;2-bare de linistire ;3-stavilar de intrare ;4-vane de golire ;5-stavilar de iesire ;6-galerie de golire.

Fig 3 Desnisipator vertical cu compartiment central de intrare :

1-alimentare cu apa bruta ;2-rigola periferica ;3-compartiment central de intrare ;4-evacuare apa clarificata ;5-depuneri ;6-golire depuneri.

4.2 Decantarea apei

Decantarea este operatia prin care 80-95 % din substantele in suspensie din apa se reduc prin sedimentare.Sedimentarea se produce in camp de forte gravitationale,adaosul de coagulant accelerind operatia.In procesul de sedimentare viteza cu care trebuie sa circule apa trebuie sa fie foarte mica 1-20 x 10 m/s.

Decantoarele continue pot fi orizontale,verticale sau radiale in functie de modul de curgere al apei.Un decantor cuprinde o camera de distributie,una de decantare,de colectare a apei curate si galerii pentru evacuarea namolului depus.Decantoarele orizontale sunt bazine prin care circula apa orizontal,camere paralele.Cele verticale sunt bazine acoperite de forma cilindrica.Cele radiale se folosesc la instalatii mari in care curentul de apa este radial de la centru la periferie astfel ca apa se colecteaza intr-un jgheab de la marginea decantorului.

Fig. 4 Decantor orizontal cu raclor cu banda rulanta

1-alimentare cu apa bruta ;2-camera de namol ;3-palete de curatire montate pe o banda rulanta ;4-palete care aduc corpurile plutitoare pana la canalul de evacuare a acestora ;5-canal de evacuare a corpurilor plutitoare ;6-evacuare apa decantata.

Fig.5 Decantor vertical

1-alimentare cu apa bruta ;2-cilindru central de intrare a apei ;3-spatiu de decantare ;4-depuneri ;5-golire depuneri ;6-preaplin ;7-evacuare apa decantata ;8-jgheab apei decantate.

Fig.6 Decantor radial

1-alimentare cu apa bruta ;2-deflector de distributie a apei ;3-depuneri ;4-evacuare namol ;5- jgheab periferic pentru colectarea apei decantate ;6-raclor ;7-evacuare apa decantata.

4.3 Filtrarea apei

In apa din bazinele de decantare raman 8-15 mg/l materii in suspensie,care trebuie indepartate prin filtrare,operatie care consta in trecerea apei printr-un strat filtrant care retine suspensiile prin sita si absorbtie.Filtrele erau alcatuite dintr-un rezervor cilindric vertical cu straturi de material filtrant si sistem de drenaj.

Cel mai utilizat material filtrant este nisipul de cuart extras din rauri,spalat si sortat.Filtrarea apei prin nisip a fost utilizata pentru prima data ca mijloc de tratare a apei de John Gibb in 1804 din Scotia.Filtrele se pot clasifica :dupa viteza de filtrare-lente 0,1-0,3 m/h sau rapide 5-8 m/h ;dupa presiunea de filtrare-hidrostatice si sub presiune ;dupa numarul straturilor filtrante-cu unul sau doua straturi de nisip de cuart.

4.4 Dezinfectia apei

Prin dezinfectia apei se intelege indepartarea completa a germenilor patogeni si reducerea celor saprofiti pana la limitele indicate de STAS-ul de potabilitate a apei

Metodele folosite sunt :

-chimice : clorinare,ozonizarea ;

-fizice :distilare,fierbere,radiatii ionizante,caldura,electricitatea,radiatii ultraviolete ;

-biologice ;

-oligodinamice : ionii metalelor grele.

Metode chimice de dezinfectie

Metoda care foloseste clorul este cea mai utilizata pentru ca este o metoda simpla,economica si prezinta siguranta.

Clorul este un gaz de culoare galbena-verzuie cu miros patrunzator si neplacut in stare gazoasa,lichida si solida.Cantitatea care se adauga trebuie sa asigure distrugerea germenilor in timp de 30 de minute si sa ramana in apa sub forma de clor rezidual.

Dezinfectia se poate realiza cu clor gazos,dioxid de clor,clorura de var,hipocloriti si are la baza actiunea bactericida a clorului.Dezinfectia chimica poate avea efecte negative pe termen lung asupra organismului uman si asupra mediului inconjurator.Clorul este periculos de fabricat si depozitat si necesita personal calificat pentru a superviza dozajul.

Ozonizarea apei consta in introducerea in apa a aerului ozonizat de 2-3 g/m.Ozonul este un oxidant mult mai puternic decat clorul si actioneaza mai rapid asupra b.coli,sporilor.Reactiile de oxidare ale ozonului se termina la cateva minute dupa punerea in contact cu apa de dezinfectant.Datorita costurilor mari,procedeul nu este generalizat.

Metode fizice de dezinfectie

Cea mai utilizata metoda fizica este dezinfectia apei cu radiatii ultraviolete.Nu are consecinte negative,este cea mai eficienta,economica,nepoluanta,cea mai rapida,sigura,se dezinfecteaza imediat si nu afecteaza mirosul si gustul apei.

4.5 Tratamente speciale pentru corectarea poroprietatilor apei

Tratamentele speciale pentru apele subterane mineralizate sau de suprafata constau in :eliminarea gustului,mirosului si culorii apei,racirea apei,deferizarea,demanganizarea,desalinizarea apei,eliminarea siliciului,uleiurilor si fenolilor.In industrie cele mai frecvente tratamente se refera la : reducerea duritatii,eliminarea uleiurilor si fenolilor din ape recirculate,reducerea temperaturii.

Eliminarea gustului ,mirosului si culorii apei

Gustul si mirosul apei se datoreaza unor concentratii crescute de Fe,Mn,Zn,Cu,Cl,S.Metodele specifice folosite pentru indepartarea gustului si mirosului sunt : aerarea,clorinarea in exces,declorinare,filtrare cu carbune activ.Decolorarea apei se realizeaza prin tratarea cu sulfat de Cu,sulfat de cupru cu var si permanganat de potasiu cu sulfat de fier.

Racirea apei

Se realizeaza in iazuri sau lacuri de racire,bazine cu stropire sau turnuri de racire si au la baza cedarea de caldura in atmosfera de apa folosita in procesul tehnologic.

Deferizarea si demanganizarea

Deferizarea si demanganizarea se practica atunci cand apa contine cantitati crescute de fier si mangan si se elimina prin aceleasi instalatii deoarece compusii lor se gasesc impreuna in apa si procesele de eliminare sunt aceleasi.Ca procedee de deferizare si demanganizare se folosesc :aerarea si limpezirea,filtrarea dubla,oxidarea chimica,schimbul cationic si retinerea biologica.Aerarea se realizeaza prin pulverizarea apei sau prin amestecul aerului comprimat cu apa.Metoda se bazeaza pe retinerea fierului si manganului de bacteriile feruginoase si manganoase.

Dedurizarea apei

Este un proces de tratare a apei folosita industrial la evitarea formarii de depuneri pe peretii recipientilor si conductelor.

Metodele de dedurizare :

-termica consta in incalzirea apei peste 100 C ;este metoda costisitoare si se aplica la instalatii mici si mijlocii ;

-chimica cu reactivi se foloseste cand se cere o reducere a duritatii apelor de suprafata pana la 4-5 grade.Sunt folositi :varul Ca (OH),soda NaCo,soda causticaNaOH. ;

-cu mase cationice consta in trecerea apei printr-un filtru de presiune ce are o masa granulara schimbatoare de ioni.

Desalinizarea apei

Se realizeaza prin filtrarea apei prin mase schimbatoare de ioni ;apa trece peste o masa cationica ce fixeaza sodiul din clorura de sodiu si trece peste o masa anionica

Metodele de desalinizare sunt :

-distilare cand sunt necesare cantitti mici de apa ;

-filtrarea apei prin mase schimbatoare de ioni ;

-congelare unde apa mineralizata se transforma in cristale de gheata dulce.Topind aceste cristale se obtine o apa desalinizata.

Fluorizarea apei

Continutul optim de flour este de 1 mg/l,foarte important in profilaxia cariei dentare.Doze mai mari de 1,5 mg/l sunt daunatoare organismului avand ca efect intoxicari usoare.Aceasta metoda se aplica apelor sarace in fluor prin adaos de fluorsilicat de sodiu,acid fluorhidric sau fluorura de calciu solubilizata cu solutie de aluminiu.

Dezactivarea apei

Este ceruta de prezenta elementelor radioactive in unele ape de adancime,ape minerale sau de suprafata impurificate de descarcari industriale.Operatia se poate realiza pe cale naturala prin stationarea apei in bazine,cand radioactivitatea scade datorita timpului de injumatatire.