Bài giảng công nghệ thực phẩm chương 5 công nghệ sản xuất nước uống đóng chai

1
Chương 5:
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI
2
NỘI 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
3
5.1. MỞ ĐẦU

Nước uống (potable water):

Quy trình công nghệ sản xuất nước uống:
4
5.1. 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
5
5.1. 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
6
5.2. 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:

7
5.2. 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
8
5.2. 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:
9
5.2. 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
-3
µm - 10
-4
µm
 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
-5
µm
 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 (CO
2
),
hydrogen sulfite (H
2
S), metan (CH
4
)
- 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 Na
2
CO
3
- 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,NaHCO
3,
Na
2
CO
3
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
- O

3
:
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 Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
- Phèn sắt Fe
2
(SO
4
)
3
.9H
2
O
 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- 1500m
2
/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