محدودیت در حقوق انتزاع در بسیاری از کشورها و افزایش روز افزون قیمت آب و هزینه های دفع فاضلاب ، محرک های کلیدی برای تحقیق در زمینه فناوریهای بازیافت و استفاده مجدد از آبهای فرآوری مواد غذایی و پذیرش آنها در صنایع غذایی است. تولیدکنندگان مواد غذایی به مرحله ای می رسند که پیاده سازی فناوری های موجود یا در حال توسعه برای بازیافت و استفاده مجدد از آب ، یک امر ضروری تجاری است
سه راهبرد اصلی برای کاهش مصرف آب شیرین و تولید فاضلاب وجود دارد:
1-صرفه جویی در مصرف آب از طریق توسعه عملیات واحد که از آب کمتری استفاده می کند
2-کاهش مصرف بی رویه آب در حین پردازش و تمیز کردن (به عنوان مثال ترمیم نشت ، کاهش فشار آب در برخی از مناطق ، استفاده از نازل های اسپری برای تمیز کردن و ...)
3-بازیافت یا استفاده مجدد از آب در کارخانه فرآوری مواد غذایی ، به طور مستقیم یا پس از اصلاح مجدد. ارزیابی میزان مصرف و ویژگی های آب در مراحل مختلف فرآیند یک گیاه غذایی به انتخاب منابع احتمالی آب برای استفاده مجدد کمک می کند
در گذشته ، استفاده مجدد از آب فرآوری غذا در محل محدود به مصارف تماس غیر مستقیم و تمیز کردن بوده است. به عنوان مثال می توان به عملیات خنک کننده ، تمیزکاری عمومی تاسیسات یا استفاده از آبهای غنی از نیتروژن به عنوان کود برای آبیاری فضاهای سبز اشاره کرد. یکی دیگر از کاربردهای رایج در بسیاری از کشورها استفاده از آن در آبیاری کشاورزی است
شستشوی اولیه سبزیجات ، ریختن محصولات آماده نشده و سوزاندن آب گوشت و مرغ از جمله مواردی است که در حال حاضر مورد استفاده مجدد مستقیم قرار گرفته است. کاهش قابل ملاحظه ای در مصرف کلی آب نیز می تواند با نصب تجهیزات با سیستم های چرخش آب به عنوان مثال برای شستشوی جریان متناوب به دست آید. به طور بالقوه ، آب تصفیه شده یا اصلاح شده حتی می تواند برای تولید یخ ، آب داغ یا بخار ، به عنوان آب تغذیه دیگ بخار ، در تهیه محصول یا به عنوان یک محصول مورد استفاده مجدد قرار گیرد
استفاده مجدد از آب، باید مطابق با الزامات قانونی باشد و نشان دهد که معیارهای کیفیت و ایمنی را برآورده می کند
الزامات قانونی
مقررات وضع شده توسط مقامات بهداشت عمومی مدت هاست که مانعی برای اجرای بیشتر استفاده مجدد از آب در صنایع غذایی تلقی می شود. با این حال در سال های اخیر ، تصورات تنظیم کننده تغییر کرده است. کمیته بهداشت مواد غذایی پیش نویس دستورالعمل هایی را در مورد استفاده مجدد بهداشتی از آب فرآوری شده در گیاهان غذایی منتشر کرده است اذعان دارند که "در حالی که آب باید به سطح ایمن و مناسب برای استفاده موردنظر بازسازی شود ، اما در بسیاری از موارد ترمیم سطح آب آشامیدنی غیر ضروری است". با این حال ، در مورد استفاده مجدد از آب برای گنجاندن در یک محصول غذایی ، اصرار دارند که حداقل مشخصات میکروبیولوژیکی و در صورت لزوم ، شیمیایی آب آشامیدنی را رعایت کند.
در اروپا ، انتشار مقررات در مورد بهداشت مواد غذایی امکان استفاده مجدد از آب در محیط پردازش مواد غذایی وجود دارد ، به شرطی که "آب بازیافتی مورد استفاده در فرآوری به عنوان یک عنصر خطر آلودگی نداشته باشد. این آب باید با آب آشامیدنی یکسان باشد ، مگر اینکه مقام صلاحیتدار قانع باشد که کیفیت آب نمی تواند بر سلامت محصول در شکل نهایی آن تأثیر بگذارد. "
ملاحظات کیفیت
مناسب بودن آب بازیابی شده برای استفاده در هر عملیات غذایی به دلیل کیفیت آب مورد نیاز در آن عملیات ، کیفیت آب مصرفی ، روش بازیابی و توزیع و توانایی بازسازی آب در سطح مورد نیاز است. آگاهی از الزامات اساسی کیفیت آب در یک فرآیند خاص ضروری میباشد.
پارامترهای اصلی فیزیکی ، شیمیایی و میکروبیولوژیکی کیفیت آب باید برای اطمینان از کیفیت و ایمنی همه آبهای مورد استفاده مجدد ، ترجیحاً به صورت آنلاین ، کنترل شود. فراوانی نظارت و آزمایش بر اساس منبع آب و استفاده مجدد از آب تعیین می شود. برنامه های کاربردی مهمتر (مثال:به عنوان یک محصول) به نظارت مکرر بیشتری نیاز دارند - تا کاربردهای کم اهمیت (مثال: آب تغذیه دیگ بخار)پارامترهایی مانند دما و زمان ، اندازه گیری پتانسیل کاهش اکسیداسیون برای اطمینان از دوز مناسب عوامل اکسید کننده یا استفاده از شمارنده ذرات هنگام تصفیه آب با استفاده از فیلتراسیون است.
اطمینان از کیفیت میکروبیولوژیکی آب مورد استفاده مجدد برای صنایع غذایی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. توصیف میکروبیولوژیکی آب در مراحل مختلف فرآیند تولید برای شناسایی خطرات میکروبی مرتبط و برنامه ریزی برای اجرای مکانیسم های مناسب نظارت توصیه می شود.
ایمنی - تجزیه و تحلیل خطر و ارزیابی ریسک
الزامات در مورد ایمنی استفاده مجدد از آب :استفاده مجدد از آب باید برای استفاده مورد نظر ایمن باشد و نباید ایمنی محصول را از طریق معرفی آلاینده های شیمیایی ، میکروبیولوژیکی یا فیزیکی در مقادیری که نشان دهنده آن است به خطر اندازد
پس ارزیابی خطرات میکروبیولوژیکی ، شیمیایی و فیزیکی که می توانند پس از اولین استفاده از آن در عملیات فرآوری غذا وارد آب آشامیدنی شوند ، برای تعیین میزان ترمیم مورد نیاز برای استفاده مجدد از آن در عملیات دوم پردازش مواد غذایی ضروری است.
فناوری های تصفیه برای اصلاح آب
یکی از بزرگترین چالش ها در تامین آب با کیفیت لازم برای استفاده مجدد ، انتخاب یک سیستم تصفیه مناسب است
علاوه بر از بین بردن خطرات نامطلوب فیزیکی ، شیمیایی و میکروبیولوژیکی ، اکثر سیستم ها برای کاهش موجودات بیماری زا و فاسد کننده به میزان قابل قبول و جلوگیری از رشد بعدی آنها طراحی خواهند شد.
هر سیستم تصفیه آب باید با آگاهی از انواع آلاینده هایی که آب از اولین استفاده از آن بدست آورده است طراحی شود و فناوری های انتخاب شده باید سطح بازسازی مناسب برای استفاده مجدد از آب مورد نظر را فراهم کند.
به طور کلی ، فناوری های تصفیه آب را می توان در دسته های درمان قبل از شروع ، درمان اولیه ، درمان ثانویه و درمان های درجه سوم پیشرفته و خاص طبقه بندی کرد. درمان اولیه ممکن است شامل غربالگری برای حذف مواد معلق ناخالص از طریق فیلترهای درشت یا نشست مواد معلق بزرگ از طریق گرانش باشد.
درمان های اولیه اغلب برای از بین بردن آلودگی های فیزیکی یا شیمیایی بزرگتر مانند جامدات معلق یا روغن و گریس استفاده می شود. ساترفیوژ برای جداسازی روغن ویا آب و جداسازی ذرات بزرگ مفید است (1 – 5000 μm)
جداسازی گرانش بر اساس تفاوت چگالی بین آب و آلاینده ها است ، جایی که روغن و گریس برای از بین رفتن به سطح می رسند ، در حالی که جامدات معلق با اندازه ذرات >30 μm عموماً به کف فرو می روند (رسوب)
برای ذرات کوچکتر با اندازه >3 μm ، می توان از فیلتراسیون یا محیط متخلخل مانند ماسه استفاده کرد. فلوتاسیون یکی دیگر از درمانهای اولیه برای جامدات معلق یا روغن و گریس است
همچنین حباب های گاز نیز از فاضلاب عبور می کنند و به آلودگی های آب می چسبند و باعث می شوند تا به سطح کف برسند و در آنجا قابل جدا شدن باشند.
درمانهای هوازی و بی هوازی به طور کلی نمونه هایی از درمانهای ثانویه محسوب می شوند. هر دو شامل استفاده از راکتورهای بیولوژیکی حاوی غلظت بالا از میکروارگانیسم های رشد معلق یا متصل می شوند. میکروارگانیسم با تبدیل این مواد به دی اکسید کربن و متان انواع ترکیبات آلی را حذف میکنند.
به اصطلاح درمانهای پیشرفته و سوم ، آلودگی های خاصی را هدف قرار می دهند که اغلب بسیار کوچک هستند. مبدلهای یونی آنیونها یا کاتیونهای هدف را از طریق تبادل با رزین حذف می کنند.
تبخیر یکی دیگر از روشهای مناسب برای حذف نمکهای معدنی است. با این حال ، کف کردن ، پوسته پوسته شدن و رسوب از مشکلات عملیاتی معمولی سیستمهای تبخیر است و ممکن است به تجهیزات درمان جانبی نیاز داشته باشد.
در فیلتراسیون غشایی ، فاضلاب از یک فیلتر کوچک با اندازه منافذ عبور می کند. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که مواد جامد محلول یا سایر آلاینده ها را به عنوان بازدارنده جذب کند. تکنیک ها بر اساس اندازه منافذ در محدوده 0.02 – 10 μmمنافد با میکروفیلتراسیون طبقه بندی می شوند. قادر به از بین بردن 99.99 درصد باکتری ها و تک یاخته ها و تا 90 درصد ویروس ها
اولترافیلتراسیون در محدوده 20 تا 200 نانومتر و و ناتوفیلتراسیون در محدوده 1 تا 10 نانومتر که برای ز بین بردن همه باکتری ها در نظر گرفته شده .
اسمز معکوس ممکن است به عنوان یک مورد خاص از فیلتراسیون غشایی در نظر گرفته شود که در آن فشار وارد شده ذرات را از طریق یک غشای نیمه تراوا مجبور می کند تا نمک ها و مواد معدنی محلول را از محلول ها حذف کنند.
آمونیاک معمولاً با فشردن هوا از فاضلاب خارج می شود و از کربن فعال برای بهبود خواص ارگانولپتیک آب استفاده مجدد استفاده می شود. در صورت لزوم ممکن است تصحیح و کاهش گاز نیز اعمال شود.
ضد عفونی(گند زدایی)
حذف یا کاهش کافی عوامل بیماری زا برای آب بسیار مهم است که باید مجدداً در فرآیند تولید مواد غذایی وارد شود.
در ضدعفونی شیمیایی از عوامل اکسید کننده مانند کلر یا ازن برای کاهش تعداد میکروارگانیسم ها استفاده می شود.
ازن سازی به شیوه ای شبیه به ضدعفونی با کلر عمل می کند ، اما از نگرانی از ورود ترکیبات آلی کلر به جریان فاضلاب جلوگیری می کند. آب تصفیه شده با مواد ضدعفونی کننده شیمیایی تا زمانی که غلظت خاصی از ضدعفونی کننده باقی بماند ، در برابر آلودگی بیشتر محافظت می شود. عملیات حرارتی ، فیلتراسیون غشایی و درمان با اشعه ماوراء بنفش نمونه هایی از روشهای ضدعفونی فیزیکی است. ضدعفونی ماوراء بنفش را می توان به ویژه در جریانهای فاضلاب با غلظت پایین یا جریانهای با غلظت بالا با وضوح بالا استفاده کرد.
مقاومت میکروارگانیسم ها در برابر ضدعفونی شیمیایی فرابنفش و حرارت متفاوت است. هرگونه فرآیند ضدعفونی باید برای میکروارگانیسم های خاص مورد هدف قرار گیرد و برای تأیید کارآیی آن در حذف ارگانیسم مورد نظر تأیید شود.
نتیجه
افزایش کمبود آب در سراسر جهان مواجهه با چالش های اجرای سیستم های استفاده مجدد از آب در صنایع غذایی را اجتناب ناپذیر خواهد کرد. پتانسیل زیادی برای استفاده مجدد از آب در تولید مواد غذایی وجود دارد. قوانین فعلی استفاده از بازیافت را تصدیق می کند در صورتی که ایمنی محصول به خطر نیافتد. پیروی از پروتکل ارزیابی ریسک بر اساس HACCP به اطمینان از در نظر گرفتن خطرات میکروبیولوژیکی ، شیمیایی و فیزیکی برای طراحی برنامه های استفاده مجدد از آب کمک می کند. توصیه های متخصصان صنعت ویا شرکتهای تصفیه آب بازیافت باید برای یک کارخانه فرآوری مواد غذایی درخواست شود
