Đồ án Quy trình công nghệ sản xuất nước uống đóng chai

mit. 3.1.4. Ứng dụng Vào sản xuất nước uống đóng chai, cung cấp nước tinh khiết cho sản xuất thực phẩm, dược phẩm hay phòng thí nghiệm. Hình 1.8. Màng lọc RO 3.2. Thiết bị lọc ro [17], [18], [19] 3.2.1. Định nghĩa Máy lọc ro là một hệ thống sử dụng nguyên tắc ngược so với cách lọc đơn thuần để loại bỏ 90 - 95% của tất cả các khoáng chất và hóa chất. 3.2.2. Cấu tạo Gồm có 5 màng lọc - Màng 1: được cấu tạo bằng sợi 5 µm, có chức năng để loại bỏ những cặn lơ lửng còn trong nước như rỉ, sắt, cát…. - Màng 2: Bằng than hoạt tính 1 - 2 µm. - Màng 3: Màng được làm bằng cacbon được ép công nghệ cao có chiều dày 1 - 2 µm để loại bỏ các kim loại nặng. - Màng 4: Màng ro là sợi polyamid. - Màng 5: Gồm các sợi cacbon xử lý gia tăng độ bền để tăng độ khoáng của nước tạo được vị của nước ngọt và tinh khiết hơn. Hình 1.9. Thiết bị lọc nước sạch RO 3.2.3. Nguyên tắc hoạt động Đầu tiên nước chảy qua một bước xử lý là cột lọc 5 bằng chất liệu sợi bông tinh sạch để loại hóa chất thô cặn bẩn như rỉ, sắt, rong rêu, bùn đất. Tiếp theo nước đẩy qua filter làm bằng chất liệu cacbon sẽ giúp loại bỏ 98% Clo và các hợp chất khác đặc biệt là khử sạch mùi vị. Tiếp theo nước được xử lý qua lõi lọc cacbon đang ép xử lý lọc đa hóa chất, các hợp chất rắn hòa tan trong nước, màng thẩm thấu ngược( TFC) sẽ loại bỏ 90 - 95% các tạp chất bẩn hòa tan trong nước, các tạp chất bẩn sẽ đẩy đường nước thải và tống ra ngoài. Cột lọc cacbon cuối cùng sẽ loại hoàn toàn các dấu vết của hóa chất, màu sắc, mùi vị, để cung cấp nguồn nước tinh sạch hoàn toàn, lúc này nước tinh khiết sẽ được chứa trong một bồn nước kín hoàn toàn. Hình 1.10. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị lọc RO 4. CÁC HỢP CHẤT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG ĐÓNG CHAI [3], [10], [11], [20], [21], [22], [23] 4.1. Lọc 4.1.1. Thiết bị lọc nhanh Vật liệu lọc: Cát tự nhiên, cát thạch anh, đá hoa nghiền, bột sứ nghiền… Yêu cầu: - Bảo đảm thành phần hạt theo yêu cấu phân loại. - Bảo đảm độ đồng đều của khối hạt. - Có độ bền cơ học cao. - Độ bền hóa học đảm bảo. Cấu tạo: Thường sử dụng vật liệu lọc nhiều lớp (2 hoặc 3) ở dạng hạt có kích thước và tính chất vật lý khác nhau. Bảng 1.2. Thành phần của thiết bị lọc nhanh Vật liệu Chiều cao mỗi lớp(m) Khối lượng riêng(kg/m3) Độ lớn của hạt(mm) Than antraxid cát 0,5 12 500-700 1000 1,7-2,5 0,8 Than hoạt tính Than antraxid cát 0,3-0,6 0,6-1,2 0,5-0,8 250-350 500-570 1000 3,0-5,0 1,5-2,5 0,6-0,8 Hình 1.11. Bể lọc nhanh Nguyên tắc làm việc: Cần xử lý được cho vào bể lọc được các lớp vật liệu lọc hấp phụ các chất cặn bẩn ở trên lớp vật liệu còn nước trong sẽ theo lớp vật liệu ra ngoài theo đường van chảy chảy xuống dưới. 4.1.2. Lọc bằng than hoạt tính Cách chế tạo: Than hoạt tính được chế tạo từ các nguyên liệu giàu cacbon như: than bùn, than đá, các thực vật (gỗ, mùn cưa, bã mía….) xương động vật. Quá trình sản xuất than hoạt tính gồm 2 giai đoạn đó là: - Than hoá: Nhờ các quá trình nhiệt phân nhằm giải phóng cacbon khỏi liên kết với các nguyên tử khác đồng thời nâng cao hàm lượng cacbon. Kết thúc quá trình nhiệt phân ở 400-4500C trong điều kiện không có chất oxy hoá. - Hoạt hoá: Than được oxy hoá chọn lọc ở 800 - 10000C trong môi trường chứa hơi nước hoặc khí CO2. Phương trình phản ứng: C + CO2 = 2CO Đặc điểm: Có 2 dạng: - Dạng bột. - Dạng viên. - Có khối lượng riêng đặc là: 1,75-2,1g/cm, khối lượng riêng xốp khoảng 0,1-1g/cm - Có hoạt tính lớn, có tính chọn lọc. - Dễ chảy. Phạm vi ứng dụng: Dùng tốt cho hấp phụ khí, loại giàu mao quản nhỏ. Hình 1.12. Than hoạt tính 4.2. Các phương pháp làm mềm khử khoáng 4.2.1. Nguồn gốc độ cứng của nước Chủ yếu là do nước ngầm tiếp xúc với tạo thành đá. Khi nước mưa rơi xuống mặt đất nó không thể hoà tan lượng đáng kể các chất rắn có trong tự nhiên. Tuy nhiên sự hoà tan này xảy ra khi trong đất có nhiều dioxitcacbon do các vi khuẩn sinh ra. Như vậy nước ngầm chứa nhiều dioxitcacbon cân bằng với acid cacbonic. Ở trạng thái tự nhiên do độ pH giảm các chất kiềm được hoà tan tạo thành hệ đá vôi. 4.2.2. Phương pháp làm mềm, khử khoáng 4.2.2.1. Phương pháp trao đổi ion Vật liệu trao đổi ion là các hạt nhựa trao đổi ion. Tùy theo ứng dụng và yêu cầu xử lý cụ thể có thể sử dụng loại vật liệu trao đổi khác nhau. Nếu: - Làm mềm nước: Sử dụng hạt nhựa chuyên làm mềm nước hoặc hạt nhựa trao đổi cation mạnh. - Khử khoáng: Sử dụng hạt nhựa trao đổi cation và anion trong nhiều thiết bị khác nhau. - Khử ion hoá học: Sử dụng hạt nhựa hoá học trong cùng thiết bị. 4.2.2.2. Phương pháp kết tủa Dùng hoá chất như phương pháp bổ sung vôi với các nước có độ cứng Ca2+, không có Mg2+ Nước thô à trộn à kết bông à lắng à sục khí CO2 à lọc Ca(OH)2 CO2 Hiệu quả: Giảm độ cứng của nước đến 65mg/l Có thể sử dụng phương pháp bổ sung vôi - xút với các loại nước không có cacbornat trong nước phương pháp này dựa vào các phản ứng hóa học sau: - Ca(OH)2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2O - Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4 - Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3â + 2NaOH - 2NaOH + Ca(HCO3)2 = CaCO3â + Na2CO3 + 2H2O 4.3. Các phương pháp khử sắt, mangan 4.3.1. Khử sắt Gồm 2 phương pháp - Phương pháp oxy hóa sắt + Nguyên lý: Oxy hóa Fe(2) thành Fe(3) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hydroxid - Khử sắt bằng hóa chất + Các hóa chất thường dùng là: CaO, KMnO4, Cl2.. 4.3.2. Khử mangan Mn trong nước thường cùng tồn tại với Fe ở dạng ion hóa trị 2 và dạng keo hữu cơ trong nước bề mặt. Do vậy quá trình khử Fe, Mn thường được tiến hành đồng thời với quá trình khử Fe Mn hóa trị 2 hòa tan khi bị oxy hóa để tạo ra Mn(3) và Mn(4) ở dạng hydroxyd kết tủa. Quá trình oxy hóa thường xảy ra theo phản ứng: 2Mn(HCO3)2 + O2 + 6H2O = 2Mn(OH)4 + 4H+ + 4HCO3- Có 2 phương pháp khử Mn: - Phương pháp oxy hóa: Dùng chất oxy hóa mạnh (như: Cl, O3, KMnO4) để oxy hóa Mn2+ thành Mn4+. - Phương pháp khử Mn bằng sinh học: Phương pháp này sử dụng lớp vật liệu đã được cấy trên bề mặt một loại vi khuẩn có khả năng hấp thụ Mn trong quá trình sinh trưởng. Xác vi khuẩn chết sẽ tạo ra trên bề mặt hạt vật liệu lọc màng dioxid Mn, MnO2 có tác dụng như chất xúc tác quá trình khử Mn. 4.4. Phương pháp thanh trùng 4.4.1. Phương pháp lý học - Phương pháp nhiệt: Đây là phương pháp đơn giản và lâu đời nhất. Người ta đun nước sôi đến nhiệt độ 1000C ở nhiệt độ này đa số vi sinh vật bị tiêu diệt và nước đun sôi có thể đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng vệ sinh. Tuy nhiên vẫn còn một số ít vi sinh vật khi nhiệt độ tăng cao liền chuyển sang dạng bào tử có lớp vỏ bảo vệ vứng chắc, chúng không bị tiêu diệt dù có đun sôi liên tục trong 15 - 20 phút, sau đó để nước nguội xuống 350C nhằm giúp cho các bào tử phát triển trở lại (thường sau khoảng 2h) kế đó lại đun sôi lại lần nữa. Bằng cách đó ta có được chất lượng tốt hơn. Phương pháp khử trùng này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm nhưng có nhược điểm là tiêu hao năng lượng lớn và chỉ thích hợp với quy mô nhỏ. - Phương pháp dùng tia tử ngoại: Hầu hết mọi vi sinh vật đều có thể bị tiêu diệt bằng tia tử ngoại (tia cực tím) và người ta vào nguyên lý này để khử trùng nước. Nước cần khử trùng cho chảy qua thiết bị trong đó đó có đặt các đèn bức xạ tia tử ngoại. Tùy thuộc vào cường độ bức xạ tia tử ngoại, số lượng vi sinh có trong nguồn nước và thời gian lưu trong thiết bị mà chất lượng nước ra khỏi thiết bị có mức độ khử trùng cao hay thấp. Ngoài ra người ta có thể sử dụng bức xạ tử ngoại trực tiếp của ánh sáng mặt trời để khử trùng nước. Khử trùng nước bằng tia tử ngoại là một phương pháp tiên tiến nhưng hiệu quả bị hạn chế khi trong nước có tạp chất hữu cơ và các hạt rắn lơ lửng. - Khử trùng siêu âm: Là phương pháp khử trùng triệt để nhưng tốn kém. Người ta dùng dòng siêu âm và cường độ tác dụng không nhỏ hơn 2g/cm2 trong thời gian 5 phút điều kiện đó toàn bộ vi sinh vật có trong nước bị tiêu diệt. 4.4.2. Phương pháp hóa học - Khử trùng bằng NaCl Hình 1.13. Tinh thể NaCl NaCl được sử dụng phổ biến rộng rãi, dung dịch NaCl được điều chế bằng cách điện phân muối ăn hoặc phản ứng trực tiếp với Cl2 với NaOH. Hàm lượng Cl2 hoạt tính phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và có thể có từ 6 - 8g/l khi sử dụng quá trình điện phân hoặc có thể cao hơn khi sử dụng phản ứng trực tiếp Cl2 với dung dich NaOH. Ở điều kiện nhiệt độ cao và pH giảm, dung dịch NaCl dễ phân hủy tạo ra Cl2 và gây ô nhiễm môi trường. - Khử trùng bằng ozon: Là phương pháp khá tiên tiến và ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Ozon có trong nước không chỉ đơn thuần phá hủy men tế bào vi sinh vật mà nó còn có khả năng phá hủy nguyên sinh chất của tế bào, trong khi Cl2 chỉ có thể phá hủy men tế bào với các siêu vi trùng là các vi khuẩn. Không có nấm men thì ozon có hiệu quả tác dụng hơn hẳn Clo. Người ta đã quan sát thấy rằng với lượng ozon dư bằng 0,45mg/l chỉ sau 2 phút siêu vi trùng đã có thể bị tiêu diệt trong khi đó cần đến 1mg/l clo và thời gian tiếp xúc 3 giờ với các vi khuẩn dạng bào tử. So với Clo, ozon có tác dụng mạnh hơn từ 300 - 600 lần. Ngoài ra ozon còn có khả năng oxi hóa các họp chất hữu cơ gây ra màu, mùi, vị trong nước tốt hơn Clo. Ozon là chất khí màu xanh tím, hóa lỏng ở nhiệt độ -1120C. So với Clo thì ozon ít hòa tan trong nước. Trong nước ozon phân hủy rất nhanh tạo thành O2 phân tử + O2 nguyên tử. + Ưu điểm: Thời gian tác dụng nhanh, hiệu quả khử trùng với các loại vi khuẩn, vi rút. Ozon là nguyên liệu dễ sản xuất có khả năng tạo lắng cặn các chất hữu cơ. + Nhược điểm: Giá đầu tư cho hệ thống cao, phải cần bước xử lý tiếp theo nhất là xử lý sinh học. - Ngoài ra còn có các phương pháp xử lý khác như khử trùng bằng Clo và hợp chất của clo hoặc khử trùng bằng iod, bằng ion của các kim loại nặng PHẦN 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1. QUY TRÌNH Khử sắt, mangan Lọc thô Thẩm thấu ngược Lắng Chiết đóng chai Ghép nắp Thanh trùng Làm mềm nước, khử khoáng Rửa chai Nước ngầm Đóng chai, dán nhãn 2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH [3], [4] 2.1. Nguyên liệu Nước ngầm là chỉ loại nước chảy trong mạch kín ở dưới đất do các kiến tạo địa chất tạo nên, có thể là các túi nước liên thông nhau hoặc là mạch nước chảy sát với tầng đá mẹ. Hình 2.1. Nguyên liệu để sản xuất nước uống Bảng 2.1. Các thành phần có trong nước ngầm Thông số Nước ngầm Nhiệt độ Tương đối ổn định Chất rắn lơ lửng Rất thấp hầu như không có Chất khoáng hòa tan Ít thay đổi cao hơn so với nước bề mặt Hàm lượng Fe2+, Mn2+ Thường xuyên có trong nước Khí CO2 hòa tan Có nồng độ cao Khí O2 hòa tan Thường không tồn tại NH3 Thường có H2S Thường có SiO2 Thường có ở nồng độ cao NO3- Có ở nồng độ cao do bị nhiễm phân hóa học Vi sinh vật Chủ yếu các vi trùng do Fe gây ra Nước ngầm là nguồn nguyên liệu chủ yếu dùng trong sản xuất nước uống đóng chai. 2.2. Khử sắt, mangan [24] 2.2.1. Mục đích Nếu hàm lượng Fe và Mn vượt quá tiêu chuẩn thì sẽ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Vậy mục đích của khử Fe, Mn là loại bỏ những mùi tanh khó chịu, tránh làm biến đổi màu khi chúng ta pha trà và không làm ảnh hưởng tới dụng cụ chứa đựng (Ấm, cốc kim loại….). 2.2.2. Thiết bị Hình 2.2. Thiết bị filox - Cấu tạo : Bơm, bộ hòa khí - Nguyên tắc hoạt động: Nước ngầm được bơm qua bộ hòa trộn khí để được cấp thêm oxy giúp cho quá trình oxy hóa Fe2+ nhanh hơn, làm giảm chi phí vận hành và tiết kiệm vật liệu Filox (Dùng trong công đoạn tiếp theo). Một lợi ích khác của bộ trộn khí là loại bỏ các loại khí hòa tan trong nguồn nước. Sau khi qua bộ trộn khí, nước được đưa vào bồn chứa vật liệu oxy hóa Filox. So với các vật liệu truyền thống như: birm, greensand thì hiệu quả oxy hóa của flox cao hơn rất nhiều lần. Tuổi thọ của Filox bằng 7500 lần birm, bằng 1500 lần greensand. Đặc biệt, thiết bị này được gắn van điều khiển của Watts nên vận hành rất thuận tiện, với 10 chế độ cài đặt sẵn. Thời gian tái tạo của vật liệu là từ 1 – 99 ngày, có thể tùy chọn mức 7 ngày. Hai chế độ xả ngược tự động giúp hệ thống luôn sạch, không bị đóng cặn nên đảm bảo được lưu lượng tối đa. Thiết bị dung điện 12V, an toàn cho người vận hành. 2.2.3. Biến đổi của nước - Nước sau khi xử lý đảm bảo các chỉ tiêu về sắt, mangan và khí H2S chứa trong bồn Inox. - Nước không còn mùi tanh của sắt, mùi vị tốt hơn. 2.2.4. Ưu điểm của thiết bị Bộ xử lý Filox giúp loại bỏ hoàn toàn sắt và mangan. So với các vật liệu truyền thống (Birm, cat xanh …) tốc độ và hiệu quả của Filox lớn hơn hàng chục lần. 2.3. Làm mềm nước khử khoáng [24], [25] 2.3.1. Mục đích - Làm giảm hoặc triệt tiêu các ion có trong nước như Ca2+, Mg2+, Pb2+, HCO3-, PO43-… - Làm cho nước có độ trong hơn. - An toàn cho người sử dụng. 2.3.2. Thiết bị Cấu tạo: Gồm: - Vỏ thiết bị: Được làm từ hỗn hợp sợi thủy tinh tổng hợp, chịu áp suất và chống ăn mòn, đạt tiêu chuẩn thực phẩm dược phẩm FDA. - Hạt nhựa trao đổi ion. Tuỳ theo ứng dụng hoặc yêu cầu xử lý cụ thể, có thể sử dụng loại vật liệu trao đổi ion khác nhau. Tuy nhiên, có thể dùng các vật liệu điển hình như sau: + Làm mềm nước: Sử dụng hạt nhựa chuyên làm mềm nước hoặc hạt nhựa trao đổi cation mạnh. + Khử khoáng: Sử dụng hạt nhựa trao đổi cation và anion trong nhiều thiết bị khác nhau. + Khử ion hỗn hợp: Sử dụng hạt nhựa hỗn hợp trong cùng một thiết bị. + Khử ion toàn bộ: Sử dụng hạt nhựa trao đổi cation mạnh, yếu và anion mạnh, yếu trong các thiết bị khác nhau. Đặc điểm hạt nhựa: - Nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. - Kích thước đồng đều cho phép hệ thống vận hành với năng suất cao và chi phí vận hành thấp hơn các loại hạt thường, đồng thời tuổi thọ vận hành cho phép cũng cao hơn. - Van điều khiển Fleck dùng tay hoặc tự động. - Van điều khiển chu trình lọc, xúc xả rửa ngược và tái sinh có thể chọn loại thao tác bằng tay hoặc tự động. - Van điều khiển tự động có 2 loại: + Loại dùng bộ đếm thời gian điện tử, vận hành chu trình rửa ngược và tái sinh một cách tự động theo thời gian cài đặt trước. + Loại định lượng theo khối lượng các khoáng chất có trong nguồn nước. Nguyên lý trao đổi ion: Sử dụng vật liệu trao đổi ion để loại bỏ các ion tự do trong nước sau khi đã qua lọc than hoạt tính. Vật liệu trao đổi ion là các hạt nhựa không hoà tan, trong cấu trúc phân tử có các gốc axit hoặc bazơ có thể thay thế được mà không làm thay đổi tính chất vật lý của chúng. Các ion dương hoặc âm cố định trên các gốc này đẩy ion tự do cùng dấu có trong nước. Hình 2.3. Thiết bị làm mềm nước, khử khoáng fleck 2.3.3. Ưu điểm của thiết bị - Bộ van điều khiển điện tử Fleck 7000 có thể cài đặt chương trình dễ dàng, độ tin cậy cao, cho phép vận hành thủ công khi nguồn điện bị gián đoạn. - Lưu lượng nước cấp và xúc xả lớn. - Cài đặt và vận hành van dễ dàng. - Kết nối với nguồn bằng khớp nối nhanh. - Công suất lên tới 210 grains (15kg khoáng chất). - Sử dụng nguyên vật liệu và phụ kiện cao cấp. - Thiết kế đặc biệt của bồn tái sinh giúp nâng cao hiệu quả xử lý. - Có van chống nghẹt bằng inox. - Van an toàn cho bồn tái sinh. 2.3.4. Biến đổi của nước Nước sau khi qua thiết bị khử Cation loại được các cation Ca2+, Mg2+, Cu2+, Pb2+, Na+, Fe2+ và các ion kim loại khác. Nước sau khi qua thiết bị này không còn các anion: Cl-, HCO3-, NO3-…. 2.4. Lọc thô 2.4.1. Mục đích Nhằm loại bỏ những hàm lượng cặn lơ lửng còn trong nước như: Rỉ, cát, muối, đất…và nhằm bảo vệ cho các công đoạn tiếp theo. 2.4.2. Thiết bị lọc thô đa lớp [26] Cấu tạo: Thiết bị lọc đa lớp bao gồm nhiều loại vật liệu khác nhau được sắp xếp thành nhiều lớp bên trong một bồn lọc.   Vỏ thiết bị: Được làm từ hỗn hợp sợi thủy tinh tổng hợp, chịu áp suất và chống ăn mòn, đạt tiêu chuẩn sử dụng trong y tế FDA. Vật liệu lọc: + Sỏi với nhiều kích thước khác nhau. + Antraxit. + Cát thạch anh. Tuỳ theo loại nguồn nước đầu vào và mục đích sử dụng, có thể chọn vật liệu lọc thích hợp và thay đổi vị trí sắp xếp các lớp vật liệu. Van điều khiển Watts hoặc Fleck: Van điều khiển chu trình lọc, xúc xả rửa ngược và tái sinh có thể chọn loại thao tác bằng tay hoặc tự động. Van điều khiển tự động có 2 loại: + Loại dùng bộ đếm thời gian điện tử, vận hành chu trình rửa: Ngược và tái sinh một cách tự động theo thời gian cài đặt trước. + Loại định lượng theo khối lượng nước chảy qua bộ lọc. Hình 2.4. Bể lọc thô 2.4.3. Yêu cầu kĩ thuật + Khoảng pH hoạt động hiệu quả: 6,5 - 8,3 + Nhiệt độ vận hành tối đa: 380C (1000F) + Chênh áp tối đa: 0,69 bar - 0,83 bar (10 psi - 12 psi) + Chiều cao lớp lọc tối thiểu: 76,2 cm (30 inch) 2.4.4. Lọc khung bản [12] - Cấu tạo: Gồm 1. Ống dẫn dung dịch cần lọc vào thiết bị 2. Vấu lồi 3. Cửa dẫn dịch lọc vào khung 4. Khung 5. Vải lọc 6. Bơm 7. Tay quay 8. Thanh đỡ khung bản 9. Tai đỡ 10. Van dẫn dịch trong 11. Máng hứng dịch trong 12. Van thu hồi sản phẩm Hình 2.5. Thiết bị lọc khung bản Thiết bị lọc khung bản gồm 2 bộ phận chính là khung và bản được làm bằng thép không gỉ, có hình vuông hoặc hình chữ nhật. Tiết diện lọc có thể là có thể là hình vuông hoặc hình tròn. Thường một máy có từ 5 - 25 khung, chiều dày khoảng 2 - 10cm, chiều rộng khoảng 20 - 50cm. Trên khung có rãnh thông với ống (1) để dẫn dung dịch cần lọc vào khung. Bản là một tấm phẳng trên bề mặt có những đường gợn sóng đển nước chảy xuống phía dưới và ra ngoài qua van thu nước lọc bên dưới bản. - Nguyên tắc hoạt động: Dung dịch cần lọc được bơm vào thiết bị với áp suất 3 - 4at đi qua các khe và chứa đầy khoảng trống, bên trong của tất cả các khung. Nhờ áp lực bơm vào mạnh nên nước lọc thấm qua các lỗ nhỏ của vải lọc, chảy theo các rãnh trên bề mặt bơm xuống dưới và được thải ra ngoài qua van. Nước lọc được tập trung tại máng hứng và chuyển sang công đoạn khác, còn bã được giữ lại trên bề mặt vải lọc và được tháo ra ngoài theo chu kì. 2.4.5. Biến đổi của nước Nước sản phẩm sau khi lọc đa lớp, lọc khung bản  không còn chứa các tạp chất có kích thước lớn hơn 10 μ. 2.5. Thẩm thấu ngược [18], [27] Thẩm thấu là một hiện tượng tự nhiên. Nước bao giờ cũng chuyển dịch từ nơi có nồng độ muối/ khoáng thấp đến nơi có nồng độ cao hơn. Quá trình diễn ra cho đến khi nồng độ muối khoáng từ 2 nơi này cân bằng.  2.5.1. Mục đích Loại bỏ các chất tẩy rửa, phóng xạ, muối, phụ gia với thực phẩm, các chất độc hại, vi khuẩn các loại hóa chất, cyanogens, nitrat, cacbornat… 2.5.2. Thiết bị Cấu tạo: Là một màng mỏng làm từ vật liệu Cellulose Acetate, Polyamide hoặc màng TFC có những lỗ nhỏ tới 0,001 micron. Tất cả các màng này đều chịu áp suất cao nhưng khả năng chịu pH và chlorine không giống nhau. . Hình 2.6. Cấu tạo màng thẩm thấu ngược Nguyên lý hoạt động: Theo một cơ chế ngược lại với các cơ chế lọc thẩm thấu thông thường, nhờ lực hấp dẫn của trái đất để tạo ra sự thẩm thấu của các phân tử nước qua các mao mạch của lõi lọc (chẳng hạn như lõi lọc dạng gốm Ceramic). Màng lọc RO hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phần tử nước nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh (đây có thể gọi là quá trình phân ly trong chính dòng nước ở môi trường bình thường nhờ áp lực) đẩy các thành phần hóa học, các kim loại, tạp chất..có trong nước chuyển động mạnh, văng ra vùng có áp lực thấp hay trôi theo dòng nước ra ngoài theo đường thải (giống như nguyên lý hoạt động của thận người). Trong khí ấy các phân tử nước thì lọt qua các mắt lọc cỡ kích cỡ 0,001μm nhờ áp lực dư, với kích cỡ mắt lọc này thì hầu hết các thành phần hóa chất kim loại, các loại vi khuẩn đều không thể lọt qua. Hình 2.7. Mô tả quá trình lọc thẩm thấu ngược Quá trình: Với tốc độ và áp lực cực lớn, dòng nước chảy liên tục trên bề mặt của màng RO. Một phần trong số những phân tử nước “chui” qua được những lỗ lọc. Các tạp chất bị dòng nước cuốn trôi và “Thải” bỏ ra ngoài. 2.5.3. Phạm vi ứng dụng Vào sản xuất như sản xuất nước uống cung cấp cho sản xuất thực phẩm, dược phẩm hay phòng thí nghiệm. 2.5.4. Biến đổi của nước Đã loại bỏ được 90 - 95% các tạp chất bẩn tan trong nước. 2.6. Lắng [28] 2.6.1. Mục đích Loại bỏ những tạp chất rắn lơ lửng có nồng độ cao trong nước. Nhằm làm cho nước có độ trong gần như hoàn toàn, để an toàn cho người sử dụng và thuận lợi cho quá trình tiếp theo. Hình 2.8. Thiết bị lắng hình côn 2.6.2. Cấu tạo Nguyên tắc hoạt động: Nước thải trước khi xử lý được pha trộn hóa chất để keo tụ trong môi trường thích hợp sau đó được bơm từ đáy bể theo hướng ly tâm tại chân bể lắng để tạo dòng xoáy lên trên bể. Nước di chuyển từ dưới lên trên qua lớp chất rắn lơ lửng (gọi là vùng tiếp xúc) có vận tốc giảm dần khi lên đến miệng bể. Bông cặn tạo ra do quá trình tạo bông nhờ lực xoáy gom tụ tại trung tâm bể lắng và được bơm hút ra để tuần hoàn lại hệ thống. Bùn tuần hoàn được bơm ở dưới chân bể theo hướng đối diện nhằm tạo dòng xoáy cho bể, ở giai đọan này, nước đầu vào cũng được pha trộn với bùn lắng tại đáy bể làm chất xúc tác cho quá trình hình thành bông cặn được tốt hơn. Bùn tự tuần hoàn trong bể lắng có chức năng như một lớp lọc giúp cho tốc độ lắng nhanh hơn các bể lắng thông thường. Nước sau khi xử lý ở phần trên bể lắng được thu gom qua máng thu nước bề mặt và chảy đến công trình tiếp theo. 2.6.3. Ưu điểm của thiết bị Bể lắng xoáy tách cặn theo cả hai nguyên lý dòng xoáy và lắng trong có tầng cặn lơ lửng. Phần dưới bể lắng là vùng phản ứng để cho các bông cặn hình thành. Chính vì những yếu tố trên, kết hợp bởi nhiều nguyên lý và giai đoạn trong một công trình làm cho bể lắng xoáy có hiệu quả xử lý rất cao và tiết kiệm được chi phí đầu tư công trình cũng như mặt bằng sử dụng. Với hình dáng thiết kế theo hình côn đáy lớn hướng lên trên đã mang lại rất nhiều lợi ích như sau: - Tiết kiệm diện tích mặt bằng sử dụng tại khoảng không phía dưới bể, có thể tận dụng để bố trí các công trình đơn vị xử lý khác. - Có thế nâng cao tạo điều kiện dễ dàng cho nước sau xử lý đến các công trình tiếp theo mà không cần sử dụng bơm. - Hệ thống thải bùn thuận tiện, có thể tận dụng áp lực nước trong bồn, không cần dùng bơm. - Thiết kế mang kiểu dáng công nghiệp có thẩm mỹ cao. 2.6.4. Biến đổi của nước Nước đã loại bỏ được hoàn toàn các chất rắn lơ lửng, không màu, không mùi, không vị, thích hợp cho sử dụng nước uống. 2.7. Chiết chai, ghép nắp [5], [29] 2.7.1. Mục đích Đưa nước đã làm sạch vào chai nhằm tránh sự xâm nhiễm của các tạp chất lạ. Ghép nắp nhằm cách ly hoàn toàn sản phẩm với môi trường bên ngoài. Kéo dài thời gian bảo quản. Đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Hình 2.9. Dây chuyền thiết bị ghép nắp, đóng chai nước uống tự động 2.7.2. Các dạng bao bì và yêu cầu của bao bì đóng chai - Các dạng bao bì gồm: + Nhựa tổng hợp + Thủy tinh Hình 2.10 . Các dạng bao bì - Yêu cầu: + Không gây độc cho sản phẩm, không làm cho thực phẩm biến đổi chất lượng, không mùi vị, màu sắc lạ cho sản phẩm. + Bền đối với tác dụng của thực phẩm. + Dễ gia công, rẻ tiền + Hình thức hấp dẫn, thích hợp với sản phẩm. + Sử dụng vận chuyển, bảo quản tiện lợi. 2.7.3. Cấu tạo và cách tiến hành Dây chuyền được sử dụng chính trong công nghệ đóng chai các loại đồ uống. Có 3 công đoạn chính: - Rửa chai. - Chiết. - Đóng nắp chai được hoàn thành ngay trên một máy. Tất cả các quá trình đều được tự động hoá. Máy được sử dụng để đóng các loại nước quả, nước khoáng, nước tinh khiết trong các loại chai được làm từ nhựa tổng hợp và thuỷ tinh. Dây chuyền có thể chiết được cả nước nóng nếu có trang bị thiết bị điều khiển nhiệt độ. Bộ phận điều khiển bằng tay có thể sử dụng rất đơn giản và rất tiện lợi để điều chỉnh máy đóng nước vào các loại chai khác nhau sao cho thích hợp. Công đoạn chiết nước bằng phương thức mới (công đoạn chiết với áp suất nén nhỏ) nhanh hơn và ổn định hơn. Lượng sản phẩm được tạo ra và lợi ích từ máy thì cao hơn các loại máy khác cùng loại. Máy sử dụng chương trình điều khiển tiên tiến OMRON (PLC) trong bộ điều khiển của máy để điểu khiển máy chạy tự động trong khi sự vận hành của các băng chuyền đưa chai vào máy với tốc độ điều chỉnh được và khoảng cách các chai đều nhau với việc vận hành của máy chủ làm việc đưa chai tiến tới chắc chắn và chính xác hơn. Ðấy là một sự thuận lợi lớn trong việc điều khiển với sự tự động hoá cao bởi vì mọi phần của máy đều được kiểm tra và xem xét bằng mắt. Phần nền tảng máy, bộ phận chiết của máy có thể thay đổi trong việc chiết ở điều kiện áp suất thấp. Việc chiết ở các điều kiện của áp suất nhỏ có thể được áp dụng với các loại chai thuỷ tinh, chiết cồn, chiết các loại tương và các loại vật chất hữu hình khác. Phương thức đóng nắp chai có thể sử dụng các loại nắp nhôm chống trộm, nắp nhựa. - Máy sử dụng hai đầu nước vào và một đầu nước đi ra, đầu nước vào một dùng để phun rửa chai, một dùng để chiết chai. Chai nước sau khi được đưa vào băng tải của máy thì sẻ đi qua bộ phận rửa chai, sau khi được rửa chai nước được chuyển qua phần chiết nước với định lượng đã được đặt trước rồi được chuyển qua phần xoắn nắp. 2.7.4. Biến đổi của nước Nước sau khi được đóng chai và ghép nắp là loại nước sạch không có tạp chất hay mùi vị lạ, đạt tiêu chuẩn của nước uống. 2.8. Thanh trùng [19], [21] 2.8.1. Mục đích Nhằm tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và nha bào của chúng tồn tại trong sản phẩm để đảm bảo chất lượng của sản phẩm tốt nhất về giá trị cảm quan và dinh