乳制品生產(chǎn)軟水處理系統(tǒng)及其運行控制

文/楊國棟 尤亮亮 張 微

（1 四川新華西乳業(yè)有限公司；2 青島新希望琴牌乳業(yè)有限公司）

水在乳制品加工過程中起著關(guān)鍵作用，必須加強質(zhì)量控制。本文從軟水處理的系統(tǒng)配置、運行控制兩方面進行闡述，保證軟水水質(zhì)穩(wěn)定，滿足乳制品生產(chǎn)的要求。

圖1 軟水處理系統(tǒng)工作流程圖

1 軟水系統(tǒng)配置要求

軟水處理系統(tǒng)包括過濾器、樹脂罐、儲水罐、泵等功能部件，工作流程圖見圖1。其中多介質(zhì)過濾器主要填裝不同粒徑的石英砂，用于過濾原水中的懸浮雜質(zhì)；活性炭過濾器主要吸附余氯，同時還吸附小分子有機物等污染性物質(zhì)，對水中異味、膠體及色素、重金屬離子等有較明顯的吸附去除作用；樹脂罐采用鈉離子交換樹脂，主要用于去除原水中鈣鎂離子，降低出水硬度，兩個并聯(lián)，一個再生時一個可以產(chǎn)水，保證后段連續(xù)用水的要求；紫外燈殺菌器主要用于殺滅原水中的微生物；保安過濾器主要用于過濾破損流出的樹脂。

2 關(guān)鍵控制過程

2.1 多介質(zhì)、活性炭過濾器

多介質(zhì)、活性炭過濾器必須配置有正洗、反洗功能，產(chǎn)水達到一定時間后必須進行清洗，清洗時間間隔根據(jù)原水水質(zhì)而定，一般自來水作為原水時清洗周期為3～5天。清洗流量要求為：多介質(zhì)過濾器正洗流量不低于產(chǎn)水流量，反洗流量為產(chǎn)水流量的1.25～1.50 倍；活性炭過濾器清洗正洗流量不低于產(chǎn)水流量，反洗流量為產(chǎn)水流量的1.00～1.25 倍。清洗時長根據(jù)出水水質(zhì)（是否清澈透明）而定，一般5～10 min。

2.2 樹脂罐

鈉離子交換樹脂主要用于去除原水中鈣鎂離子，是軟水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，主要控制再生鹽溶液的濃度，保證樹脂再生效果，可用8%～10%[1]的食鹽溶液進行再生，濃度過低影響再生效果，鈣鎂離子洗脫不完全，濃度過高可能導致產(chǎn)水中含鹽量過高。

樹脂再生鹽一般使用水處理再生劑鹽，但是該產(chǎn)品沒有明確界定可用于食品生產(chǎn)，所以食品生產(chǎn)水處理再生鹽一般使用《食用鹽》（GB/T 5461-2016）中的未加碘食鹽。

表1 乳品生產(chǎn)軟水水質(zhì)指標及監(jiān)控頻率表[3]

2.3 軟水儲罐

軟水儲罐主要用于儲存軟水，在樹脂罐再生、產(chǎn)水流量減少或故障時可保證一段時間的車間用水。關(guān)鍵控制過程為儲罐的衛(wèi)生和食品安全方面的防護。

儲罐衛(wèi)生主要考慮罐內(nèi)的微生物膜，特別是長時間使用后影響較大，新建系統(tǒng)可考慮將原位清洗（CIP，Cleaning-in-place）系統(tǒng)管道接入，對儲罐進行清洗，主要進行堿洗去除微生物膜。若公司不具備CIP系統(tǒng)，可在最近位置安裝簡易清洗系統(tǒng)。清洗時間間隔一般為3 個月。控制堿濃度為1.5%～2%，清洗完成后用軟水沖洗罐壁直至出水pH值成中性。

食品安全防護主要考慮上鎖管理和視頻監(jiān)控。將人孔蓋以及上儲罐爬梯上鎖，安裝實時監(jiān)控系統(tǒng)，并按時間間隔（一般1 周左右）進行視頻抽查。

2.4 紫外燈殺菌器

主要控制紫外燈的強度，保證其強度不低于3×104μW/cm2，接觸時間不低于1 s[2]。一般2 000 h更換一次可保證該強度。接觸時間方面，需要根據(jù)水流量大小來設(shè)計紫外燈殺菌器的尺寸，從而滿足殺菌時間的要求。

2.5 保安過濾器

主要用來過濾破損流出的樹脂，其濾芯的更換周期視樹脂罐的運行情況而定，一般每半年更換一次濾芯即可滿足要求。

3 關(guān)鍵控制參數(shù)

乳制品生產(chǎn)軟水水質(zhì)主要關(guān)注3 個指標（即軟水處理系統(tǒng)主要控制的指標），分別為硬度、細菌總數(shù)和大腸菌群（表1）。

其它指標參照《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）[3]執(zhí)行。若軟水處理系統(tǒng)原水為自來水，其它指標必須符合國家標準要求；若是其它水源，需要按照國家標準進行檢測，必要時增加設(shè)備進行處理。

按照關(guān)鍵控制過程運行可有效保證軟水水質(zhì)的硬度以及微生物指標。若系統(tǒng)異常，微生物超標，可將系統(tǒng)停運排盡存水后，在系統(tǒng)內(nèi)充入臭氧進行滅菌。一般保持系統(tǒng)內(nèi)臭氧壓力50 kPa、滅菌時間60 min，可有效殺滅微生物。而且臭氧在水中的半衰期約20 min（20 ℃），多余的臭氧分解為氧氣，不存在二次污染[4]。

4 效果及收益分析

4.1 紫外燈殺菌器和保安過濾器

本系統(tǒng)與一般的軟水處理系統(tǒng)相比，在軟水儲罐到車間用水點之間增加紫外燈殺菌器和保安過濾器，可殺滅軟水內(nèi)未去除的微生物，控制軟水的微生物指標；過濾掉破損流出的樹脂以及軟水儲罐內(nèi)可能產(chǎn)生的雜質(zhì)，保證車間用水水質(zhì)。

4.2 自清洗系統(tǒng)

針對一般水處理系統(tǒng)存在的忽略對軟水儲罐清洗的問題，本系統(tǒng)增加就地清洗系統(tǒng)，可實現(xiàn)對軟水儲罐的清洗、消毒，已申請實用新型專利（申請?zhí)朇N 201621196492.7）。此方案一方面能節(jié)約人工清洗成本（4 000 元/年左右），另一方面可降低安全風險，自動清洗避免了人工進罐、接觸清洗液的過程，也避免人員接觸儲罐帶來的微生物污染風險。

表2 食用鹽與工業(yè)鹽理化指標對照表

4.3 食用鹽的使用

一般水處理系統(tǒng)使用的樹脂再生鹽為再生劑鹽，該類鹽為工業(yè)用鹽，雜質(zhì)度偏高、溶解性較差，最主要的是工業(yè)用鹽未明確是否可用于食品生產(chǎn)。本系統(tǒng)采用未加碘食用鹽作為再生劑鹽，雜質(zhì)度低、溶解性好，且明確可用于食品生產(chǎn)。食用鹽與工業(yè)鹽的理化指標對照表[5，6]見表2。

未加碘食用鹽優(yōu)級540 元/噸，工業(yè)鹽一級785 元/噸，即使用食用鹽后可節(jié)約245 元/噸。產(chǎn)水量80噸/h的軟水處理系統(tǒng)每年耗用再生劑鹽350 噸左右，調(diào)整鹽品類后每年可節(jié)約8.5 萬元。

5 小結(jié)

關(guān)于乳制品生產(chǎn)軟水處理的相關(guān)論述較少，本文從生產(chǎn)角度，對乳制品生產(chǎn)用軟水處理系統(tǒng)及其運行控制進行全面闡述。此外，著重分析相關(guān)關(guān)鍵控制點及其應(yīng)用過程，提出了控制過程處理方法的效果及收益分析。以期給相關(guān)從業(yè)人員提供參考，優(yōu)化軟水處理成本。C