Woda stanowi jeden z najpowszechniej wykorzystywanych surowców w przemyśle spożywczym. Bez niej wiele zakładów po prostu nie mogłoby funkcjonować. W jakich konkretnie procesach jest wykorzystywana i jakiego uzdatniania wymaga?
Przyznam szczerze, że temat jakości wody przeznaczonej do przemysłu spożywczego nie jest prosty. Wynika to z faktu, że właściwie każdy z sektorów ma swoje własne wymagania co do parametrów użytkowanej wody. Inna jakość będzie potrzebna w przemyśle mleczarskim, a zupełnie inna w browarnictwie, cukiernictwie, przy zakładach przetwórstwa.
Pragnę zaznaczyć już na wstępie, że na pewno nie uda mi się opisać wszystkich zagadnień związanych z problemem jakości wody w przemyśle spożywczym, a już na pewno szczegółowo przyjrzeć się wymaganiom, co do wody w poszczególnych sektorach. Proszę o potraktowanie artykułu jako zarysu całego tematu.
Do czego wykorzystywana jest woda w przemyśle spożywczym?
Woda to w każdym z sektorów przemysłu spożywczego podstawowy czynnik procesowy i nośnik energii. Jest wykorzystywana nie tylko do poszczególnych etapów produkcji, ale i całej masy innych zadań w zakładach przemysłowych.
Najważniejsze zadania, w których wykorzystywana jest woda w przemyśle spożywczym to:
- Jako składnik produktów docelowych
- Procesy technologiczne
- Systemy mycia
- Układy chłodnicze
- Wytwarzacze pary
- Systemy przeciwpożarowe
- Cele socjalne
W jednym z artykułów dr n. biol. Izabeli Szamrej możemy przeczytać o klasyfikacji wód wykorzystywanych w branży spożywczej na trzy grupy:
- Wodę technologiczną – jest to woda stosowana do obróbki surowca, wchodząca w skład produktu, woda stosowana do mycia. Przyjmuje się, że ten rodzaj wody powinien spełniać wszelkie normy wody przeznaczonej do spożycia
- Wodę techniczną – woda stosowana do celów pośrednich
- Wodę wtórną – wiele przedsiębiorstw spożywczych stara się zmniejszać zużycie wody poprzez ponowne wykorzystywanie wody odzyskanej z procesów technologicznych. Mimo wszystko należy jednak pamiętać, by przed ponownym wykorzystaniem została poddana procesowi uzdatniania
Skąd pochodzi woda do przemysłu spożywczego?
Zakłady z branży spożywczej najczęściej decydują się na czerpanie wody z własnego ujęcia wody podziemnej, zwykle w postaci studni głębinowych. Zaobserwowano, że w większości własnych ujęć woda charakteryzuje się naprawdę dobrą jakością – posiada małą zawartość zawiesin oraz dobre parametry bakteriologiczne. Z danych statystycznych wynika, że własne ujęcia wody zabezpieczają w zakładach nawet do 80% potrzeb.
Pomimo że wody podziemne charakteryzuje dobra jakość, wymagania stawiane wobec nich w poszczególnych procesach sprawiają, że często konieczne jest przeprowadzenie procesu uzdatniania.
Dodatkowo zdarza się, że przedsiębiorstwo przemysłu spożywczego decyduje się na wykorzystywanie wody pobieranej z sieci lokalnej.
Coraz częściej zakłady korzystają z zamkniętego obiegu wody – wszystko w celu troski o środowisko oraz mniejsze koszty utrzymania.
Wymagania, które powinna spełniać woda w przemyśle spożywczym
Woda, która będzie miała kontakt z żywnością, wykorzystywana w produkcji, obrocie żywnością, woda przeznaczona do mycia, sprzątania i utrzymania higieny MUSI być bezpieczna dla zdrowia ludzkiego i spełniać wszelkie wymagania zawarte w rozporządzeniu Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
Tutaj warto odwołać się do definicji zawartej w rozporządzeniu, która mówi, że: „woda jest bezpieczna dla zdrowia ludzkiego, jeżeli jest wolna od mikroorganizmów chorobotwórczych i pasożytów w liczbie stanowiącej potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego oraz nie ma agresywnych właściwości korozyjnych”.
Woda musi spełniać wymagania bakteriologiczne, fizykochemiczne i organoleptyczne dokładnie opisane w załącznikach do rozporządzenia.
Często jakość wody, która będzie wykorzystywana do celów technologicznych jest jeszcze dodatkowo objęta restrykcjami.
Warto zdawać sobie sprawę, że jakość wody wykorzystywanej w sektorze spożywczym musi być niezmiennie wysokiej jakości. O to, aby faktycznie tak było dba sanepid, który stale kontroluje jej parametry.
Wysokie wymagania zostały postawione również wobec wody wykorzystywanej w procesach energetycznych. Musi spełniać wszelkie normy stawiane przez dostawców aparatury wymiany ciepła i chłodzenia (Przeczytaj: Uzdatnianie wody do wież chłodniczych i klimatyzacji oraz Czym jest woda lodowa i jak ją uzdatniać?). Woda powinna być przede wszystkim wolna od zanieczyszczeń mechanicznych (te mogłyby na przykład osadzać się na rurach skraplaczy i chłodnic). Niemile widziana jest obecność związków odpowiedzialnych za korozję oraz wytwarzanie kamienia. Woda nie może zawierać substancji organicznych i drobnoustrojów.
Z kolei woda kotłowa nie może zawierać w sobie związków odpowiedzialnych za pienienie się, powstawanie kamienia oraz korozji, a także osadów. Jednym z podstawowych dokumentów, do których warto się odwołać w tym przypadku jest norma PN-EN 12952-12:2006: Kotły wodnorurkowe i urządzenia pomocnicze. Część 12: Wymagania dotyczące jakości wody zasilającej i wody kotłowej.
Nie ma norm określających jakość wody niezbędnej do wykorzystania w celach przeciwpożarowych.
Ogólnie można przyjąć, że woda stosowana w przemyśle spożywczym, niezależnie od jej przeznaczenia, powinna spełniać następujące kryteria:
- 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
Procesy uzdatniania wody w przemyśle spożywczym
Do uzdatniania wody w branży spożywczej można zastosować cały szereg metod uzdatniania wody. Wśród nich należy wymienić: napowietrzanie, koagulację, sedymentację, flotację, wymianę jonową, sorpcję, utlenianie chemiczne, procesy membranowe, dezynfekcję.
Dobór konkretnych metod jest w dużej mierze uzależniony od potrzeb zakładu, parametrów wody, jej przeznaczenia. Wiele zależy również od ujęcia, z którego pochodzi woda.
Woda wodociągowa
Przy wodzie wodociągowej nie potrzeba zbyt rozbudowanych systemów uzdatniania. Zazwyczaj wystarczający jest filtr mechaniczny do usuwania zawiesin i cząstek mechanicznych – nikt nie chce, aby te zanieczyszczenia znalazły się na którymkolwiek etapie produkcji.
Najczęściej w zakładach przemysłu spożywczego wykorzystywane są filtry narurowe, filtry multicartridgowe lub kolumny filtracyjne zazwyczaj z wypełnieniem z piasku kwarcowego.
W zależności od segmentu, często dodatkowo stosowane są systemy takie jak: zmiękczacze wody, odwrócona osmoza, kolumny węglowe.
Woda z własnego ujęcia
Woda pochodząca ze źródeł podziemnych powinna być poddawana uzdatnianiu. Najczęściej konieczne jest usunięcie:
- Związków amonowych
- Żelaza i manganu odpowiedzialnych za powodowanie mętności i niewłaściwej barwy
Do uzdatniania wody z własnego ujęcia często stosuje się przemysłowe odmanganiacze i odżelaziacze. Wielkość filtrów jest w dużej mierze uzależniona od zużycia wody oraz samego ujęcia.
Zabezpieczenie przed mikroorganizmami
Niezależnie od ujęcia, z którego pochodzi woda, bardzo istotne jest zabezpieczenie jej przed możliwością wystąpienia skażenia mikrobiologicznego. W tym celu zazwyczaj zakłada się skuteczny system dezynfekcji. Na jego drodze wyniszczane i redukowane są wszystkie mikroorganizmy mogące wywołać uszczerbki na zdrowiu ludzkim.
Do zwalczania mikroorganizmów zazwyczaj stosuje się lampy bakteriobójcze. Ta metoda jest uznawana za najprostszą i najmniej absorbującą.
Jeżeli zakład wybierze metodę dezynfekcji opartą na bazie środków bogatych w chlor, trzeba będzie stale kontrolować i pilnować poziomu wody.
Woda stosowana w zakładach jako woda technologiczna i techniczna zazwyczaj spełnia wymagania pod kątem mikrobiologicznym. Zdarzają się jednak sytuacje, w których niezbędne jest magazynowanie wody w dużych zbiornikach. W takim wypadku znacznie zwiększa się prawdopodobieństwo ponownego skażenia.
Filtracja wody na węglu aktywnym
W niektórych sektorach branży spożywczej substancją niepożądaną w wodzie może być chlor. W zakładach do produkcji (na przykład) wody mineralnej czy soków nie jest on mile widziany, ponieważ może mieć duży wpływ na negatywny odbiór wytwarzanego produktu (mieć negatywny wpływ na jego smak).
Przy produkcji napojów (chociaż nie tylko) bardzo często zakłady produkcyjne decydują się na wprowadzenie kolumn węglowych jako systemów uzdatniania wody. Nie ma jednak żadnych potwierdzonych źródeł podających, z jaką faktyczną częstotliwością przeprowadzana jest taka praktyka.
Zmiękczanie wody
W branży spożywczej zmiękczacze wody są wykorzystywane do uzdatniania stosunkowo często. Zazwyczaj obecność tych urządzeń nie jest jednak związana z potrzebą doprowadzenia parametrów wody do obowiązujących norm, a ochroną urządzeń filtracyjnych przed wytrącającym się z twardej wody osadem.
Dodatkową zaletą zastosowania zmiękczacza wody jest przedłużenie żywotności urządzeń produkcyjnych i minimalizacja szans na wystąpienie ich kosztownych awarii.
Zamknięte obiegi wody
Jeśli woda w zakładzie przemysłowym krąży w obiegu, niezbędne jest przeprowadzenie odnowy wody. W tym celu wykorzystuje się wysoce wyspecjalizowane systemy oczyszczania.
Doczyszczanie wody może okazać się koniecznością, jeśli dojdzie do pogorszenia jakości wody na terenie zakładu wskutek zanieczyszczeń wtórnych, tworzenia się warstwy biofilmu, korozji, podczas magazynowania i dystrybucji wody.
Warto osobno rozpatrzyć każde przedsiębiorstwo
Przy tym wszystkim należy pamiętać, że jakość wody surowej jest uzależniona od wielu czynników. Doboru metod uzdatniania wody najlepiej dokonać indywidualnie do każdego zakładu. W tym wypadku liczą się nie tylko parametry wody, ale i wymagania wymuszane przez samą specyfikę zakładu oraz obecne w nim urządzenia mające styczność z wodą.
Warto podkreślić, że każdy proces budowy systemu uzdatniania wody powinien być poprzedzony wykonaniem szeregu specjalistycznych badań u źródła jej pochodzenia. Eksperci zalecają również przeprowadzenie badań w skali ułamkowo-technicznej. Dzięki nim możliwe będzie potwierdzenie skuteczności działania danych metod uzdatniania wody w konkretnym układzie.
Konkretna jakość do konkretnych sektorów
Poniżej omówię pokrótce kilka sektorów przemysłu spożywczego, które mają specjalne wymagania co do jakości wykorzystywanej wody. To tylko niewielki ułamek branży spożywczej.
Mrożonki
W przypadku zakładów zajmujących się produkcją mrożonek potrzebna będzie woda praktycznie całkowicie lub całkowicie zdemineralizowana. W tym sektorze woda musi być idealna i nie może pozostawiać po sobie nawet najmniejszych osadów. Przedsiębiorstwa tego typu często potrzebują wody pozbawionej jakichkolwiek substancji w celu zasilania urządzeń produkcyjnych.
Wytwarzanie drożdży
Kolejnym segmentem branży spożywczej wymagającym odpowiednich warunków uzdatniania wody są wytwórnie drożdży. Do tego rodzaju działalności potrzebna jest woda o bardzo niskiej zawartości mikroorganizmów. W układach produkcyjnych stosuje się nawet specjalne przyłącza zwane tri clamp. Są bardzo często wymagane zamiast normalnych gwintów ze względu na wyższe bezpieczeństwo pod kątem sanitarnym.
Przemysł piekarniczy i cukierniczy
W piekarniach zazwyczaj najważniejszy parametr stanowi twardość wody. Nie może być ona zbyt wysoka, ale nie może też być zbyt niska. Najczęściej korzysta się z wody średnio twardej. Z kolei w branży cukierniczej jest już zapotrzebowanie na zastosowanie wody miękkiej.
Browarnictwo
Woda wykorzystywana w browarnictwie powinna przede wszystkim spełniać wszelkie normy związane z wodą przeznaczoną do spożycia przez ludzi. Ponadto powinna charakteryzować się niskim stężeniem azotanów. Powinna posiadać niski potencjał korozyjny, niską zawartość twardości magnezowej oraz niską zawartość soli.
Woda w przemyśle mleczarskim
Przemysł mleczarski charakteryzuje się sporymi obostrzeniami wobec wykorzystywanej wody. Zazwyczaj woda jest poddawana różnym technikom uzdatniania. Bardzo istotna jest redukcja jonów żelaza, manganu i miedzi.
Para wodna w przemyśle spożywczym
Na koniec należy jeszcze poruszyć temat pary wodnej wykorzystywanej w wielu gałęziach przemysłu spożywczego. Podobnie jak woda technologiczna, para wodna w licznych procesach może mieć bezpośredni kontakt z produkowaną żywnością.
Z tego właśnie powodu nie może zawierać w sobie zanieczyszczeń mogących stanowić niebezpieczeństwo dla życia lub zdrowia człowieka, substancji mogących zanieczyszczać żywność.
Woda w tym stanie skupienia, jak i każdym innym powinna w pełni odznaczać się parametrami zgodnymi z normami, jakie musi spełniać woda przeznaczona do spożycia.
Na czystość i stan pary wodnej wpływ mają:
- Jakość wody dostarczanej do systemu pary wodnej
- Środki chemiczne wykorzystywane do uzdatniania
- Rodzaj urządzeń wytwarzających parę wodną
Wyróżniamy dwa rodzaje pary wodnej wykorzystywanej w przemyśle spożywczym:
- Czystą parę – jest to para, która bierze udział w produkcji żywności. Ta para musi spełniać wymogi dotyczące jakości wody pitnej
- Parę techniczną – ta para jest wykorzystywana w procesach produkcyjnych, jednak nie ma styczności z żywnością. W tym przypadku dopuszczalna jest obecność substancji chemicznych szkodliwych dla zdrowia
Wysokie standardy wody w przemyśle spożywczym
Ten artykuł udowadnia, jak bardzo restrykcyjne normy obowiązują wodę i parę wodną wykorzystywaną w przemyśle spożywczym. Spektrum możliwych do wykorzystania technik uzdatniania jest spore. Jeśli w Twoim przedsiębiorstwie potrzebny jest system uzdatniania wody, zapraszam do kontaktu.
