فرآیند تولید آب معدنی طعم دار

روشهای مختلف در تولید آب معدنی

تکنیک های مورد استفاده در تولید آب معدنی در سه مرحله عمده قابل طبقه بندی هستند:

1. جداسازی ذرات معلق و حذف کدورت، رنگ، بو و …
2. استاندارد نمودن یونهای موجود در آب و نرم نمودن آب
3. حذف عوامل بیماری زا

تکنولوژی و مراحل تولید آب معدنی

تکنولوژی و مراحل تولید آبمعدنی را می توان به دو بخش عمده تقسیم نمود:

• مرحله اول : آماده سازی، سالم سازی، تمیز کردن و پر کردن آبمعدنی
• مرحله دوم : تهیه یا تولید ظروف مورد نیاز جهت بسته بندی آبمعدنی

در زیر به شرح مختصر روش تولید هر یک از دو بخش فوق اشاره می گردد.

• مرحله اول: آماده سازی و سالم سازی و تمیز و پر کردن آب معدنی
  • آماده سازی و سالم سازی آبمعدنی :
    در این قسمت آبمعدنی هدایت شده از منابع آبمعدنی ، طی مراحل زیر جهت انتقال به خط پرکن اماده می گردد. از انجائی که بر اساس تعاریف انجام شده – محصول ابمعدنی – اب طبیعی خارج شده از منابع آب (چشمه یا چاه) می باشد که بدون هیچگونه تغییری در ترکیبات شیمیایی آن پر شده باشد، لذا جهت آماده سازی صرفاً از مراحل زیر استفاده می گردد:
    1. انتقال آب از منابع آب: در این مرحله با توجه به محل استقرار چشمه و یا آب زیرزمینی ، آب از منابع مذکور بصورت کاملاً بهداشتی به منابع ذخیره آب هوایی یا زیرزمینی واحد منتقل می گردد. طی این مرحله ضمن ته نشینی مواد خارجی سنگین ، سعی می گردد از هرگونه آلودگی جنبی آب جلوگیری بعمل آید.
    2. مخازن ذخیره آب : جهت هدایت آب به داخل واحد از منابع هوایی یا زیر زمینی ، باید با توجه به ظرفیت خط تولید استفاده گردد و این منابع از هرگونه آلودگی شیمیائی و میکروبیولوژیک به دور باشند.
    3. فیلتراسیون آب : جهت حذف مواد معلق و شناور در آب ، از فیلترهای شنی مناسب در این مرحله استفاده می شود. این فیلترها طوری طراحی می شوند که آب با فشار معینی از یک بستر شنی با سایزهای متفاوت عبور داده شود و مواد معلق در آن حذف گردد. این فیلترها با مکانیسم یکسان به صور مختلفی ساخته می شوند که صرفنظر از نوع آلودگی، همگی دارای مکانیسم یکسان و مشابه هستند.
    4. تعدیل طعم، رنگ و بوی آب (puriffication) : جهت حذف هرگونه بوی احتمالی در آب و همچنین حذف رنگهای احتمالی آن، در این مرحله آب را از یک بستر کربن اکتیو عبور می دهند که طی آن از هر گونه بو و رنگ غیر طبیعی ، عاری گردد.
    5. مرحله فیلتراسیون نهایی آب (polishing) : طی این مرحله آب از یک فیلتر کارتریجی به نام پولیشر عبور داده می شود. با توجه به اینکه این فیلترها بسیار ریزند (در حدود ۱۳۰ تا ۱۴۰ میکرون)، آب از هرگونه مواد معلق که با چشم غیر مسلح قابل رویت نمی باشد، عاری می گردد. این فیلترها با مکانیسم یکسان ولی به اشکال مختلف ساخته می شوند.
    6. مرحله استریلیزاسیون آب : جهت حذف هرگونه آلودگی احتمالی میکروبی در آب و بهداشتی کردن آن، از یک سیستم uv استفاده می گردد. در این مرحله آب با دبی و فشار معینی از یک بستر نور uv عبور داده می شود که طی زمان مذکور هرگونه آلودگی میکروبیولوژیکی آن از بین رفته و آب ۱۰۰٪ استریل و آماده پر کردن می گردد.
  • تصفیه آب
    • شفاف کردن آب (clariification):
      ساده ترین راه برای جدا کردن مواد معلق آب، وارد کردن آن در حوضچه های بزرگ می باشد که به این حوضچه ها اصطلاحاً شفاف کننده (clariifier) می گویند.
      این حوضچه ها به دو دسته تقسیم می شوند :
      1. حوضچه های ته نشین کننده ساکن : آب وارد شده به این حوضچه ها چندین ساعت راکد می ماند تا مواد معلق آن ته نشین شوند.
      2. حوضچه های ته نشین کننده مداوم : این ته نشین کننده ها که به فرمهای مختلف ساخته می شوند، آب را دائما تصفیه و شفاف می سازند. ته نشین کننده های ساکن از نظر اقتصادی مقرون بصرفه نیستند و بیشتر ته نشین کننده های با جریان مداوم مورد مصرف قرار می گیرند.
    • مراحل شفاف سازی :
      1. برای خنثی کردن کاتیونهایی مثل AI و Fe که جذب یونهای منفی ذرات سطحی می شوند ، از یونهای ساده یا کمپکس های هیدراته قوی استفاده می شود.
      2. استفاده از ماده عالی محلول درآب که یونیزه شده و تولید یون مثبت نماید. این کاتیونها بار منفی ذرات آب را جذب کرده و مانع دفع بارهای هم نام ذرات آب می شود.
      3. استفاده از کاتیونهای معدنی که پس از جذب کدورت آبها هیدرولیز شده تا رسوب نامحلول بوجود آورند که در حین رسوب کردن ، سایز ذرات را با خود ته نشین نمایند. بعنوان نمونه می توان از املاح Al یا آهن نام برد که بصورت هیدروکسید رسوب می کنند.
    • جداسازی مواد معلق :
      جداسازی مواد معلق در سه مرحله انعقاد ، لخته شدن و ته نشین سازی انجام می شود.
      1. انعقاد (Cogaulation)
         انعقاد عملی است که طی آن با خنثی سازی بار ذرات، آنها را به حالت ناپایدار و فاقد بار کرده و مانع دفع ذرات شده و در نتیجه ذرات در کنار هم مجتمع می شوند.
      2. لخته شدن (Flocculation)
         لخته شدن ذرات مرحله ای است که طی آن ذرات ناپایدار به یکدیگر متصل شده و لخته ایجاد می نماید.
      3. ته نشین سازی (Sedaimentation)
         مرحله ای است که مواد معلق لخته شده ته نشین می شود. در سالهای اخیر روشهای ته نشین مداوم بر پایه روشهای بالا متداول گردیده و بمنظور بالا بردن راندمان شفاف سازی آب، به آن مواد شیمیایی یا پلمیری بعنوان مواد منعقد کننده اضافه می کنند.
    • کلاریفایر (Clariifier):
      معمولا ۴ عمل بطور همزمان در دستگاه کلاریفایر صورت می گیرد :
      1. منعقد کردن مواد معلق کلوئیدی
      2. لخته کردن مواد منعقد شده
      3. ته نشینی لخته تشکیل شده
      4. سرازیر شدن آب از حوضچه ته نشینی
    • فیلتراسیون (Filteration):
      با انجام عمل انعقاد ، ته نشین سازی مواد معلق آب برای اکثر مصارف صنعتی مناسب می شود. چنانچه آب برای آشامیدن، استفاده در دیگهای بخار و یا برج های خنک کننده مصرف شود، باید مواد معلق آن را جدا کرد. می توان این مواد معلق را با عبور دادن آب از فیلترهایی با درجه تخلخل متوسط فیلتر شنی عبور داد.شن کواترز – شن سیلیسی – زغال آنتراسیت – کلسیت – مگنتیت یا سایر مواد ممکن است برای فیلترها مورد استفاده قرار گیرد. معمولاً در صنایع، شنی، سیلیس و انتراسیت بیشتر مصرف دارد.
      انواع فیلتر ها :
      فیلتر ها به دو دسته گراویتی و فشاری تفسیم می شوند:
      1. فیلترهای گراویتی : جریان آب در این فیلتر با وزن (سنگین) آن انجام می شود. در فیلتر های شنی یا زغالی، آب با استفاده از وزن خود و با سرعت نسبتاً بالا که حد و ۴-۲ GPM است عبور می نماید.
         قسمتهای اساسی این فیلترها عبارتند از:
         1. پوسته فیلتر که ممکن است از جنس سیمان – استیل یا چوب و به شکل مربع – مستطیل یا کروی باشد. نوع مستطیل شکل که با بتون مسلح ساخته شده رایج تر است.
         2. ته بستر را قلوه سنگ های درشت تشکیل می دهد و مانع از این می شود که شن و آنتراسیت از بستر بگذرد و در عین حال پخش کننده مناسبی برای اب است.
         3. محفظه پایین فیلتر که به دو منظور در نظر گرفته می شود. جمع آوری آب تصفیه شده و توزیع آب شستشوی معکوس.
         4. قسمتی (trough) به منظور فرآوری و جمع آوری آب شستشوی معکوس که معمولاً از جنس استیل – چدن و یا سیمان می باشد.
         5. از وسایل کنترل کننده جریان آب که روی فیلتر نصب می شود، نیز می توان استفاده کرد.
      2. فیلتر فشاری : نسبت به نوع قبلی کاربرد وسیعتری دارد. یکی از مزایای این فیلترها این است که می توان انرا مستقیما در مسیر تولید و ارسال به واحدهای فرایند قرار داد و از پمپاژ مجدد جلوگیری نمود. فیلترهای فشاری ممکن است عمودی یا افقی باشد و پوسته آن از جنسی استیل به شکل استوانه ای باشد. محدودیت روش فیلتراسیون در این است که فقط ذرات درشت را جدا می کند.
    • کلر زنی (Cloronization) :
      کلر از مهمترین عناصری است که در میکروب زدایی آبها به کار می رود. ترکیبات کلر همانند هیپوکلریت سدیم و کلسیم و کلر آمین ها، نقش میکرب زدایی را ایفا می کنند. چناچه کلر به آبهای طبیعی اضافه نمایند ، ایجاد واکنش شیمیایی می کند. برخی از کاربردهای مهم کلر به شرح زیر است :
      1. میکرب زدایی
      2. جداسازی آمونیاک و دیگر ترکیبات عالی ازت دار
      3. کنترل بو و طعم
      4. جداسازی هیدروژن سولفوره
      5. جداسازی آهن و منگنز
      6. تخریب تجمع های آلی
      7. برطرف نمودن جلبک
      8. از بین بردن رنگ
      9. کنترل آهن، منگنز و باکتریهای احیا کننده سولفات و….
      10. کمک به انعقاد اب
    • استفاده از اشعه ماورابنفش :
      گرایش به کاربرد اشعه ماورابنفش بعنوان گندزدا در تصفیه آب و فاضلاب را می توان به این دلیل نسبت داد که کاربرد کلر و ترکیبات آن در آب ، تولید محصولات جانبی (DBPS) بخصوص تری هالو متان ها (THMIS) می کنند که با توجه به مطالعات انجام گرفته، خواص سرطان زائی برخی از آنها مورد بحث است. برای تولید اشعه uV می توان از لامپهای بخار جیوه، با فشار کم که بطور تجارتی در بازار است، استفاده کرد. برای گندزدایی آب و فاضلاب این لامپها را در یک پوشش شیشه ای از جنس کوارتز قرار می دهند. (جهت محافظت و جلوگیری از صدمه) و آنها را در آب غوطه ور کرده یا در بالای محل عبور جریان آب نصب می کنند.
      مزایای استفاده از اشعه ماوراء بنفش :
      1. عدم نیاز به مصرف مواد شیمیایی و در نتیجه کاهش هزینه های خرید و جابجائی ، حمل و نقل و ذخیره سازی مواد شیمیائی.
      2. زمان تماس کوتاه باعث می شود که به گندزدائی نیازی نباشد و نتیجه آن کاهش مساحت لازم برای تأسیسات است.
      3. عدم تولید محصولات جانبی مضر مثل (THMIS)
      4. بالا بودن ضریب اطمینان سیستم
      5. کم بودن مصرف انرژی

      معایب این روش :
      از ایرادات اساسی وارد به این سیستم، عدم تولید باقی یون پایدار در آب است. در مورد بهره برداری از سیستم گندزدائی با اشعه ماوراء بنفش، همیشه نیروی برق باید در دسترس باشد.

    • استفاده از ازن در تصفیه آب :
      تصفیه آب و فاضلاب با گاز ازن در CIP X طی بیست سال اخیر عمومیت یافته و بتدریج جایگزین کلر می شود. علت آن است که ازن عامل اکسید کننده ای است که از کلر قوی تر و ایمن تر است. خصوصیت ناپایداری ازن این گاز را برای عملیات مربوطه به تصفیه ضایعات مناسب ساخته است. پایین بودن درجه حرارت تجزیه اجازه می دهد تا ازن در محیط هم بتواند تجزیه شود. دلیل دیگر استفاده عام از ازن آن است که از کلر ایمن تر است. معمولاً کلر مایع در مخازن فشار بالا نگهداری می شود (۳۰atm و بالاتر). بدلیل سمی و فرار بودن کلر، نشت کردن آن از محل آب بندی ، خطرناک است. ازن به دلیل عمر کوتاهش بلافاصله پس از تولید مصرف می شود. لذا اگر نشتی در دستگاههای سازنده باشد، مقدار آن بسیار کم است. فشار عملیاتی ساخت ازن بین ۱ الی ۲ atm است. بوی ازن باعث شناخته شدن سریع می شود. تنفس آن نیز تا محدوده خاصی زیان آور نیست. ازن بر خلاف کلر می تواند MIo های فاضلاب را بکشد. همچنین مواد عالی و غیرآلی را اکسید و بی رنگ و بو کند. بار سطحی مواد جامد معلق را نیز خنثی می کند.
  • پر کردن آبمعدنی در بطری :
    در این بخش آب طی مراحل زیر در بطری پر می گردد.
    1. مرحله ردیف کردن بطری
    2. شستشوی بطری
    3. مرحله پر کردن بطری
    4. مرحله درب زنی بطری
    5. مرحله برچسب زنی
    6. مرحله چاپ مشخصات تولید
    7. مرحله SHIRINK WRAPPER

    در این قسمت بطری ها بصورت مرتب و منظم وارد دستگاه شستشو می شوند و با آب گرم تحت فشار شسته می شوند و عاری از هرگونه آلودگی و ناخالصی می شوند. پس از طی این مرحله ، بطریها وارد قسمت پرکن می شوند و از آب معدنی پر می شوند. در شکل زیر نحوه پر کردن و همچنین یک دستگاه پرکن نشان داده شده است.

    

    پس از این مرحله بطری ها سریعاً وارد قسمت درب بندی می شوند و درب آنها بسته می شود. سپس بمنظور نصب برچسب و بسته بندی نهایی ، وارد مرحله بعد می شوند. لازم بذکر است که برچسبها انواع گوناگونی دارند. یکی از جدیدترین انواع برچسب ها، برچسبهای شیرینک می باشد.
    برچسبهای شیرینک :
    این برچسب ها به دو دسته تقسیم می شوند.

    1. برچسب های معمول پوششی warparoand
    2. برچسب های تمام سطح یا آستین شکل Sleeve

    این برچسبها که بطور کامل ظرف بسته بندی را می پوشانند به روش اکستروژن قالبگیری و با جهت یافتگی در جهت عرضی (Transvers-Direction orientation (TDO تولید می شوند که پس از تولید ، طرح مورد نظر روی آن چاپ می شود و پس از سیل شدن استفاده می شود. استفاده کننده های انتهایی این برچسبها، آنها را از تونل های شیرینک عبور می دهند که در آن حرارت تولید شده توسط بخار یا اشعه های مادون قرمز موجب جمع شدن و چسبیدن برچسب به جداره های بیرونی ظرف می شود.

    تمام فیلم های تولید شده برای شیرینک از نوع پوششی تمام سطوح ، دارای شیرینک عرضی بیشتری نسبت به شیرینک طولی هستند. میزان جمع شدگی این فیلم ها بین ۵ تا ۲۵٪ می باشد. برچسب های شیرینک تمام سطح ، بر خلاف برچسبهای معمولی برای ظروف بسته بندی با اشکال هندسی پیچیده هم مناسب می باشند و به همین علت مزایای زیادی برای استفاده کنندگان دارند. حفاظت محصول ، فضای زیاد جهت طرحهای گرافیکی و تبلیغاتی ، چاپ هولوگرام ها از جمله مزایای برچسب شیرینک است.

    دانلود طرح توجیهی کارخانه آب معدنی

    PVC به عنوان پر مصرف ترین ماده در تولید برچسبهای شیرینک مطرح می باشد. اما دو ماده دیگر به نامهای پلی اتیلن ترفتالات اصلاح شده با گلیکول (PETG) و پلی استایرن جهت یافته (OPS) به علت خاصیت جمع شدگی بهتر، مصرف این ماده را تحت تأثیر قرار داده است. البته هنوز هم PVC به عنوان فیلم انتخابی شناخته می شود که علت اصلی ، قیمت پایین آن می باشد.
    ماخذ: صنعت بسته بندی شماره ۶۳ ، سال هفتم

    در نهایت پس از برچسب خوردن ، بطری ها بصورت ۶ تایی بسته بندی می شوند. در بسته بندی نهایی هر بسته با استفاده از فیلم شیرینک بسته بندی می شود. فیلم شیرینک فیلمی از جنس پلاستیک با جهت یافتگی معین است که پس از عملیات چاپ به صورت تیوپ در آمده و بر روی بسته بندیها قرار گرفته و پس از ورود به داخل تونل شیرینک، با کمی حرارت جمع می شود و تمام محیط آنرا می پوشاند. در بسته بندی مقدار فیلم شیرینک باید همیشه ۱۰٪ بزرگتر از اندازه ظرف مورد نظر باشد.

• مرحله دوم : تهیه یا تولید ظروف مورد نیاز جهت بسته بندی آب
  در واحدهایی که بطری مورد نیاز توسط خود واحد تولید می گردد، این بخش نیز جزئی از خط تولید واحد محسوب می گردد. تولید بطری می تواند به صورت تک مرحله ای و یا دو مرحله ای انجام گیرد. در واحدهایی که تولید بطری در یک مرحله انجام می گیرد، پس از تزریق مواد اولیه (گرانول PET ) بطری ساخته شده تحویل می گردد. در واحدهایی که تولید بطری در دو مرحله انجام می گیرد ، ابتدا توسط ماشین تزریق ، گرانول PET تبدیل به پریفرم می گردد.سپس پریفرم تولید شده وارد دستگاه Blower شده و بطری شکل نهایی خود را بدست می آورد. در بخش تولید بطری اخیراً در ظرفیتهای پایین ماشین آلات تولید PET بطری ساخته شده است و الزاماً این بخشی از ماشین آلات در ظرفیتهای بالا در کشورهای مختلفی ساخته می شود. از مهمترین سازندگان این نوع ماشین آلات می توان آلمان، فرانسه، ژاپن، چین و ایتالیا را نام برد که سطح تکنولوژی و میزان اتوماسیون آنها متفاوت می باشد.بیشترین ماشین آلات وارده شده به کشور تاکنون از ایتالیا، ژاپن و فرانسه وارد شده است که اغلب از نوع ماشین آلات تک مرحله ای تولید بطری می باشد. معمولاً تولید بطری PET اولیه برای واحدهایی توجیه دارد که ظرفیت بیش از ۱۵۰ میلیون لیتر در سال را داشته باشند و برای واحدهای با ظرفیت کمتر از آن ، خط تولید پس از تصفیه آب به مراحل Blower (بطری ساز) و دستگاههای پرکن و دستگاههای بسته بندی منتهی می گردد.

  تولید قالبگیری دمشی تزریقی (Injection Blow Molding):
  PET استحکام مذاب پایینی دارد (در دمای ذوب بسیار روان می باشد). لذا قالبگیری دمشی اکستروژنی آن امکانپذیر نمی باشد. در قالبگیری دمشی تزریقی با دو مرحله ای کردن فرآیند، این مشکل حل شده است. بدین نحو که ابتدا قالب مورد نظر تزریق و شکل دهی می شود که همان پریفرم خواهد بود و پس از این مرحله ، عملیات دمش و قالبگیری جداگانه انجام می شود.
  در شکل زیر دستگاه تزریق نشان داده شده است. از محفظه ورودی (Hopper) گرانولهای PET وارد می شود، با نصب قالب مورد نظر به دستگاه، پلیمر مذاب به داخل آن تزریق می شود و شکل پریفرم مورد نظر را به خود می گیرد. با نصب انواع قالب ها می توان پریفرم های متنوعی را تولید کرد و به قسمت بعد، یعنی قسمت دمش ارسال کرد.

  

  پس از مرحله تزریق پریفرم ، در حالیکه هنوز گرمی قالب در داخل پریفرم قرار دارد، به ایستگاه دمش منتقل می شود و مطابق شکل، عملیات دمش صورت می گیرد تا به شکل بطری در آید.لوله های آب سرد در اطراف قالب تعبیه شده است که موجب خنک شدن قالب پس از تولید پریفرم می شود.
  
  بطری ها در دو اندازه ۵۰۰ و ۱۵۰۰ میلی لیتر تولید می شوند.

شماتیک فرآیند تولید آب معدنی

در شکل زیر به صورت تصویری شاهد فرآیند کلی تولید آبهای معدنی هستید:

لازم به ذکر است جهت تولید آب معدنی طعم دار که موضوع این مقاله ماست، در مرحله اختلاط، اسانس ها و دیگر مواد افزودنی به آن اضافه خواهد شد.

معرفی سازنده ماشین آلات

آبمعدنی طعم دار که موضوع ماست، را می توان با استفاده از ماشین آلات و تجهیزات پیشرفته و تمام اتوماتیک، منطبق با آخرین تکنولوژی روز دنیا که در کشورهای صنعتی مانند آلمان ، فرانسه، ژاپن و ایتالیا ساخته می شوند، تولید نمود که حجم سرمایه سرمایه گذاری بسیار بالایی را در حد ۱۸ میلیون یورو طلب می نماید و یا اینکه اگر محدودیت منابع مالی وجود داشته باشد از ماشین آلات و تجهیزات ساخت شرکتها و سازندگان ایرانی استفاده نمود.