Качество воды в пищевом производстве: напитки и технологическая вода

Тот же рецепт, то же сырьё, те же параметры процесса — и всё же между партиями появляется разница во вкусе и внешнем виде. После мойки на поверхностях остаётся налёт, на оборудовании появляются неожиданные отложения. Служба качества проверяет сырьё, изучает записи процесса — но входной ресурс, который расходуется в наибольшем объёме, чаще всего остаётся за скобками. Между тем именно качество воды в пищевом производстве — та переменная, которая стоит за подобными расхождениями.

В этом руководстве мы рассматриваем три разные роли воды на производственной площадке: вода-ингредиент, которая входит в состав продукта; вода для обработки, которая используется в процессе; и вода для мойки и получения пара. Требования к каждой роли различаются; это разделение определяет и правильную схему очистки, и правильный масштаб инвестиций.

Почему качество воды в пищевом производстве критически важно?

В производстве продуктов питания и напитков вода — одновременно и компонент продукта, и средство обработки и мойки. Из-за этой двойной роли качество воды напрямую влияет на стабильность продукта, срок службы оборудования и управление гигиеной. Целевые показатели качества определяются системой качества предприятия и применимым законодательством.

Именно двойная роль отличает воду от других производственных ресурсов. На пищевом предприятии для сырья задают спецификацию, поставщиков проверяют, записи ведут по каждой партии. Вода же на большинстве предприятий считается чем-то «и так имеющимся», и спецификацию на неё не составляют.

Однако содержащиеся в воде вещества и попадают в продукт, и оставляют след на каждой поверхности, с которой вода соприкасается. В продукте они могут влиять на органолептические свойства, в оборудовании — вызывать отложения и потерю эффективности.

Поэтому качество воды в пищевом производстве — не деталь инфраструктуры, а прямой параметр качества. Предполагается, что в системе качества предприятия для воды тоже определены спецификация и план контроля.

В качестве международного ориентира можно изучить руководство Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) об использовании воды производителями пищевых продуктов. Этот источник даёт общую рамку; он не заменяет законодательство Турции, а оценку на местном уровне проводят уполномоченные органы.

Три разные роли воды на производстве

На пищевом предприятии вода выполняет три отдельные задачи: вода-ингредиент входит в состав продукта; вода для обработки используется в таких процессах, как бланширование и охлаждение; вода для мойки и пара охватывает моечные линии и питание котла. Требования к качеству у каждой роли свои, и одной схемой их не закрыть.

Это разделение — основа статьи и фундамент правильного проектирования. Если подходить ко всем трём ролям с одним стандартом, это приведёт либо к недостаточному качеству на некоторых линиях, либо к лишним инвестициям по всему предприятию.

Поскольку требования трёх ролей не совпадают, целевые показатели качества тоже задаются отдельно для каждой линии. Благодаря такому подходу качество воды в пищевом производстве становится не только технической, но и экономической темой.

Общее понятие промышленной технологической воды — включая темы котлов, охлаждения и коррозии — мы разобрали в отдельном материале; для общей картины вы можете прочитать нашу статью о технологической воде. В центре этой статьи — производство продуктов питания и напитков.

Вода-ингредиент: определяет вкус и стабильность продукта

Вода-ингредиент — это вода, которая входит в состав продукта, и именно на этой линии самые высокие требования к качеству. Минеральный состав воды и профиль растворённых веществ могут влиять на органолептические свойства продукта. Поэтому при поиске причин различий между партиями нужно оценивать и воду.

В производстве напитков эта связь проявляется сильнее всего, ведь большая часть продукта — вода. Когда меняется характер воды, та же рецептура может дать другой результат.

То же справедливо и для других категорий продуктов. В производстве супов и соусов, мучных изделий, в заливке для консервов и в молочных продуктах вода — один из компонентов рецептуры, и её состав отражается на результате.

Ключевое понятие здесь — воспроизводимость. Производство обязано получать одинаковый результат по одному и тому же рецепту. Если один из входных ресурсов меняется в течение дня или по сезонам, эта изменчивость может отразиться на продукте.

Профиль водопроводной воды может различаться в зависимости от региона и сезона. Поэтому на линии воды-ингредиента добиваются контролируемого и предсказуемого качества; как правило, для этого проектируют ступени глубокой очистки.

Изображение 1: три разные роли воды в пищевом производстве

Вода для обработки и защита оборудования

Вода для обработки используется на этапах бланширования, охлаждения, транспортировки и предварительной мойки. Осадок и жёсткость воды могут образовывать отложения внутри линии, в форсунках и на нагреваемых поверхностях. Такие отложения увеличивают и время простоя, и объём работ по мойке.

На этой линии сочетаются два воздействия: контакт с продуктом и контакт с оборудованием. Качество воды важно для обеих сторон.

Со стороны оборудования сильнее всего страдают следующие узлы:

Для эксплуатации смысл этой картины очевиден: каждый внеплановый простой — это и потеря выпуска, и дополнительные трудозатраты на мойку. Поэтому контроль осадка и жёсткости — одна из приоритетных задач на линии воды для обработки.

Качество воды в сфере общественного питания — для кухни, посудомоечного оборудования и оборудования для напитков — мы рассмотрели в отдельном материале; если вам это интересно, прочитайте нашу статью об очистке воды на кухнях ресторанов и отелей. Предмет этой статьи — производственные линии.

Качество воды для CIP и мойки

Жёсткость воды на моечных линиях может снижать эффективность моющих химических средств и оставлять на поверхностях минеральный налёт. Особенно важно качество воды для финального ополаскивания: высыхая, вода не должна оставлять налёта. Это неотъемлемая часть управления гигиеной.

Моечные линии — одна из самых ответственных операций на пищевом предприятии, и они напрямую зависят от качества воды. Здесь проявляются два отдельных эффекта.

Первый эффект — эффективность химических средств. Ионы жёсткости в воде связывают часть активных компонентов моющих средств. Связанная часть уже не участвует в мойке, и для ожидаемого результата может потребоваться увеличение дозировки.

Второй эффект — налёт. Когда вода, оставшаяся на поверхности после мойки, высыхает, содержащиеся в ней минералы остаются. Такой налёт образует видимый след и может влиять на состояние поверхности.

Поэтому финальное ополаскивание — отдельная тема. Качество воды для финального ополаскивания поверхностей, контактирующих с продуктом, определяет результат всей мойки. На многих предприятиях для этой линии задают отдельный целевой показатель качества.

Выбор химических средств и дозировка выходят за рамки этого материала; такую оценку следует проводить по данным производителей используемых средств и в соответствии с системой качества предприятия. Здесь рассматривается только аспект качества воды в пищевом производстве.

Пар и питательная вода котла

Жёсткость питательной воды котла приводит к образованию накипи на теплообменных поверхностях. Поскольку вода полностью испаряется, минералы остаются в котле, и отложения нарастают быстро. Качество пара может косвенно влиять на процессы, где есть контакт с продуктом, поэтому эту линию оценивают отдельно.

Паровое хозяйство — самая чувствительная к качеству воды часть пищевого предприятия. На других линиях вода проходит насквозь и частично покидает систему; в котле же вода испаряется, а минералы остаются.

Этот механизм заметно ускоряет рост отложений. По мере нарастания накипи теплопередача снижается, расход топлива растёт, а обслуживание требуется чаще.

Второй аспект — сам пар. Там, где пар напрямую контактирует с продуктом, качество пара может отражаться и на продукте. Поэтому спецификация питательной воды задаётся в системе качества предприятия.

Химический контроль накипеобразования — отдельная тема, особенно актуальная для мембранных систем. Механизм и условия применения мы разобрали в нашем материале об антискалантах — ингибиторах накипи.

Как понять, что нестабильность продукта связана с водой?

Типичные признаки проблемы, связанной с водой: колебания вкуса и цвета между партиями, разные результаты по одному рецепту, отложения на оборудовании и налёт после мойки. Если эти признаки проявляются вместе, нужно повторить анализ воды и оценить источник водоснабжения.

Именно этот сценарий вызывает у служб качества больше всего затруднений: записи процесса в норме, сырьё соответствует спецификации, а результат нестабилен. В такой ситуации одним из входных ресурсов, которые нужно проверить, является вода.

В таблице ниже наблюдаемые признаки сопоставлены с возможными причинами, связанными с водой:

Эта таблица — не диагноз, а предварительный ориентир. Точный ответ даёт только анализ; признаки лишь показывают, куда смотреть.

Как отбирать пробу, какие параметры заказывать и как читать протокол, мы разобрали в нашем руководстве по анализу воды. На производстве анализ, выполненный отдельно по каждой линии, даёт гораздо более точный результат.

Важный момент: анализ — не разовая процедура. У водопроводных и скважинных источников профиль может меняться по сезонам, поэтому качество воды в пищевом производстве нужно контролировать регулярно.

Ступени очистки воды в пищевом производстве

Типичная схема включает следующие ступени: фильтрацию от осадка или песчаную фильтрацию, активированный уголь, умягчение воды и обратный осмос. Для задач, требующих более высокой чистоты, добавляют деионизацию, а при микробиологических рисках — УФ (ультрафиолетовую) обработку. Ступени подбирают по результатам анализа и целевым показателям каждой линии.

В таблице ниже каждая задача сопоставлена с подходящей ступенью:

Первое звено цепочки — предварительная очистка; она защищает последующие ступени от частиц и хлора. Используемые для этого высокопроизводительные установки с активированным углём выполняют особенно важную задачу перед мембраной.

Для борьбы с жёсткостью применяют промышленные системы умягчения. На линиях воды-ингредиента и других линиях с высокими требованиями к качеству используют высокопроизводительные системы обратного осмоса.

Для специальных задач, требующих ещё более высокой чистоты, можно выбрать системы получения деионизированной особо чистой воды. В каких отраслях и зачем используют особо чистую воду, мы отдельно рассказали в материале об областях применения особо чистой воды.

Изображение 2: целевые показатели качества по линиям и ступенчатая схема очистки

Не каждой линии нужно одинаковое качество

Снабжать всё предприятие водой по единому целевому показателю качества чаще всего означает лишние инвестиции. Воде-ингредиенту нужно самое высокое качество, а для предварительной мойки и некоторых этапов обработки достаточно более низкого уровня. Схема по линиям снижает и инвестиции, и эксплуатационные расходы.

Это самый практичный и дающий наибольшую экономию аспект проектирования. Тем не менее его часто упускают: всё предприятие снабжают водой по самому высокому стандарту и вкладываются в лишнюю производительность.

Требования линий к качеству в общих чертах располагаются так:

Такой порядок — не правило, а логика планирования. На каждом предприятии набор линий и требования к ним различаются; точные целевые показатели задаются в соответствии с системой качества предприятия.

На практике это обычно устроено так: поступающая на предприятие вода проходит общую предварительную очистку, а затем для линий с высокими требованиями к качеству подключаются дополнительные ступени. Так глубокая очистка работает только с тем расходом, который действительно нужен.

Важен и эксплуатационный эффект такого подхода: меньшая производительность узла глубокой очистки, меньшее потребление расходных материалов и более низкие затраты на энергию. Поэтому планирование качества воды в пищевом производстве — это по сути оптимизация затрат.

Как проектируется система?

Проектирование опирается на пять групп данных: результат анализа воды, целевые показатели качества по линиям, профиль расхода и пикового потребления, место для монтажа и условия инфраструктуры, а также автоматизацию и план обслуживания. Пока эти вопросы не прояснены, производительность и схему ступеней определить нельзя.

Грамотный проектный процесс идёт в таком порядке:

1. Закажите анализ воды

   Профиль входящей воды определяют в аккредитованной лаборатории. Если источник нестабилен, анализ рекомендуется повторять в разные периоды.

2. Классифицируйте линии

   Точки водопотребления группируют по ролям: вода-ингредиент, вода для обработки, вода для мойки и пара. Для каждой группы задают целевой показатель качества.

3. Определите профиль расхода и пиков

   Определяют суточное потребление и одновременный расход в час пиковой нагрузки. Параметры системы рассчитывают не по среднему, а по пиковому спросу.

4. Выстройте ступени

   По результатам анализа определяют, какие ступени и в каком порядке монтировать. Планируют общую предварительную очистку и дополнительные ступени глубокой очистки для отдельных линий.

5. Проверьте место и инфраструктуру

   Заранее уточняют размещение оборудования, подключение к канализации, электропитание, доступ для загрузки соли и пространство для обслуживания.

6. Составьте план обслуживания и контроля

   Замену расходных материалов, отслеживание работы системы и повторные анализы включают в единый план. В системе качества ведутся записи контроля.

Общую логику расчёта производительности и то, на что обращать внимание в масштабе предприятия, мы разобрали в отдельном материале; с подходом можно ознакомиться в нашем руководстве по выбору промышленных систем. Точная производительность всегда определяется по анализу воды и загрузке предприятия.

Компания «Water Point Технологии очистки воды» под руководством основателя Али Генча ведёт деятельность с центром в районе Эсеньюрт / Стамбул, опираясь на более чем 20-летний опыт в отрасли.

Частые вопросы