›

Ứng dụng công nghệ UV, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm và công nghiệp dược phẩm

pdf 45 trang hapham 2140
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Ứng dụng công nghệ UV, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm và công nghiệp dược phẩm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfung_dung_cong_nghe_uv_dac_biet_trong_linh_vuc_san_xuat_thuc.pdf

Nội dung text: Ứng dụng công nghệ UV, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm và công nghiệp dược phẩm

  1. “Your Custom Made – uv-Application” Ứng dụng công nghệ UV, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm và công nghiệp dược phẩm • Khử trùng bằng UV • Phân huỷ ozon thừa • Giảm lượng TOC Liên hệ: TS. Nguyễn Minh Tân | tan@umex.de | +84 (98) 240 4936 | Steffen Johne | johne@umex.de | +49 (351) 8838 31 01 | 1 “Your Custom Made – uv-Application”
  2. UV-EL GmbH & Co. KG UV Applications & Electrodeless UVLamps Moritzburger Weg 67 01109 Dresden - Germany info@uv-el.de www.uv-el.de +49 (351) 8838 3104 “Your Custom Made – uv-Application”
  3. Phổ điện từ và khử trùng bằng UV “Your Custom Made – uv-Application” 3
  4. Khử trùng bằng UV “Your Custom Made – uv-Application” 4
  5. Khử trùng bằng UV – Nguyên tắc hoạt động Nguồn: Khử trùng bằng UV trong linh vực xử lý nước, nhóm nghiên cứu “Xử lý nước bằng uv” Công ty UV-EL là một thành viên hoạt động tích cực trong nhóm nghiên cứu này “Your Custom Made – uv-Application”
  6. Khử trùng bằng tia UV: Giết chết VSV chỉ trong vài giây Chi phí vận Dễ bảo trì hành thấp và xử lý Khử trùng bằng UV Không thay đổi tính chất Độ tin cậy hóa học của cao nhất nước Không sử dụng hóa chất 6 “Your Custom Made – uv-Application”
  7. So sánh các phương pháp khử trùng Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Chi phí thấp Hình thành độc tố gọi là trihalomethanes (THMs) Sử dụng Clo Có hiệu ứng Depot (lưu giữ tác dụng khử Có khả năng hình thành liên kết bromate trùng trong thời gian dài) Cải thiện độ phân huỷ sinh học Có khả năng hình thành bromate Xử lý bằng ozone Là lựa chọn tối ưu trong sản xuất nước tinh Không có hiệu ứng Depot khiết Cần nhiều thiết bị kỹ thuật Không cần hóa chất Phức tạp đối với các dòng lớn Siêu lọc "Khử trùng thực sự", giữa các VSV lại trên Nguy cơ "tắc nghẽn", cần thay màng lọc màng lọc Không có hiệu ứng Depot Khó xử lý các hóa chất độc hại Không hình thành THM Chlorine dioxide Hình thành clorit và clorat Có hiệu ứng Depot Hình thành halogen hữu cơ (hợp chất AOX) Không có hiệu ứng Depot (Tại mật độ năng lượng H Khử trùng bằng UV Không cần sử dụng hóa chất tiêu chuẩn ) Hình thành các nitrite (trong trường hợp trong nước Khử trùng bằng V- Thấp/ không tốn chi phí cho hóa chất có chứa các hợp chất hữu cơ và nitrat),không​ cho UV Kéo dài của khử trùng uv phép ứng dụng để xử lý nước uống Khử trùng dài hạn Các hợp chất muối cần thiết trong nước, ăn mòn Điện hóa Không cần hóa chất bổ sung clorua và bromua do các hợp chất clo 7 “Your Custom Made – uv-Application”
  8. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ khử trùng nước dùng trong công ngiệp bằng UV Ưu điểm Nhược điểm Nước đã được khử trùng bằng UV có thể tái nhiễm sau khi tiếp xúc với ánh sáng 5-8 tiếng. (Phụ thuộc vào loại vi sinh vật, điều kiện môi Trường và liều lượng UV được sử dụng 8 “Your Custom Made – uv-Application”
  9. Các ứng dụng điển hình của khử trùng UV Khử trùng Khử trùng Các ứng dụng Khử trùng nước không khí bề mặt đặc biệt khác 9 “Your Custom Made – uv-Application”
  10. Các ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Làm vườn (thủy Xử lý nước Nước giải khát canh, legionella) “Your Custom Made – uv-Application”
  11. Các ứng dụng khác Nuôi cá Trong phòng Kho lạnh và các cơ (Nuôi cá Koi thương mại) phẫu thuật sở lưu trữ “Your Custom Made – uv-Application”
  12. Các ứng dụng phụ trợ Khử trùng nước hồ bơi Khử trùng nước uống, vi (nước sau khi xử lý bằng clo khuẩn Sản phẩm một thời gian dài) Legionella trong vòi hoa sen (ví dụ: dung dịch đường) nhà tắm “Your Custom Made – uv-Application”
  13. Lựa chọn hệ thống khử trùng UV - thông tin về tính toán? . Số lượng và công suất của đèn? . Kích thước . Cường độ UV . Các ứng dụng? UMEX GmbH Dresden www.umex.de uv-Desinfektion, Nassoxidation und Speziallösungen, Biotechnologische Verfahren und 13 “Your Custom Made – uv-Application” Anlagen
  14. Thiết kế hệ thống UV Các thông số kích thước quan trọng cho việc thiết kế hệ thống UV: . Nguồn gốc của nước (nước đầu vào) . Loại môi trường (nước, syrup ) . Độ truyền dẫn UV-C và độ đục của nước . Nhiệt độ nước . Nồng độ Fe, Mn . pH . Khả năng phân giải calc-spar và các humin Bên cạnh đó, cần phải có các thông tin sau: . Yêu cầu của vật liệu sử dụng . Bức xạ cần thiết (Công nghiêp dược phẩm và thực phẩm đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơn) 14 “Your Custom Made – uv-Application”
  15. Bức xạ UV ( = 254 nm)1) 1 0,8 Nước hoặc chất lỏng được khử trùng 0,6 rel E 0,4 0,2 0 0 10 20 30 40 50 distance from UV LAMP [mm] Bức xạ UVC giảm đi do các chất hoà tan nước chủ yếu là do: • Sắt, mangan • Các axit humic • Hoặc các chất hữu cơ khác (đặc biệt là khử trùng trong công nghiệp thực phẩm, ) 1) Độ suy giảm phụ thuộc nhiều vào bước sóng. Xem xét để khử trùng hiệu quả tại bước sóng 254 nm. 15 “Your Custom Made – uv-Application”
  16. Độ truyền UV 1 Cách 1 cm, cường độ uv còn lại là 76% ()s 0,8 T (%) 100% o 0,6 (s) Bức xạ UV tại vị trí cách xa 0,4 nguôn UV một khoảng s 0 Bức xạ UV 0,2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 distance from UV-Lamp [mm] Các giá trị đặc trưng của truyền dẫn uv Nước có độ tinh khiết cao 99 – 100 %/1 cm Nước uống 85 – 98 %/1 cm (65 – 80 %/ 10 cm) Nước thải 50 – 75 %/1 cm Nước mưa 75 – 85 %/1 cm Ngoài ra độ truyền UV có thể chỉ là 5% / 1 cm (xử lý nước trong nghề làm vườn) 16 “Your Custom Made – uv-Application”
  17. Các khái niệm Được tính bằng năng lượng bức xạ trên một đơn vị diện  Bức xạ E (/W m²) tích Để tính toán chính xác hệ thống UV, góc khối cũng A phải được xem xét. Thời gian lưu của nước Thông số này phụ thuộc lớn vào thể tích của bể (Thể tích trong thiết bị xử lý t (s) hiệu quả của thiết bị phản ứng nhỏ hơn thể tích tổng) (trường bức xạ của đèn uv) Tiếp xúc với bức xạ (cường độ cực tím, dòng H được gọi là “liều lượng bức xạ UV”. chiếu) 17 “Your Custom Made – uv-Application”
  18. Tiêu chí cho thiết kế và tính toán kích thước Cường độ bức xạ trên thành thiết bị phải cao hơn giá trị tối thiểu. Phải có một dòng chảy rối dưới dòng tránh đoản mạch và không gian chết trong thiết bị xử lý. Tốt nhất là đảm bảo cho các phần tử nước hưởng Hệ số truyền của bức xạ UV dùng cho cùng một mật độ chiếu UV đèn áp suất thấp tại bước sóng 254 nm trong môi trường (từ nước cho tới xi-rô) phải đủ cao. (Đo bằng độ truyền dẫn UV) Thời gian lưu trong thiết bị phản ứng phải đủ dài,sao cho lớn hơn thời gian chiếu xạ tối thiểu là giá trị công nghệ được xác định cho các ứng dụng khác nhau Nguyên tắc kinh nghiệm: Giảm một nửa của tốc độ dòng chảy tăng gấp đôi sự ảnh hưởng. 18 “Your Custom Made – uv-Application”
  19. Cường độ UV cần thiết H [J/m²] cho các ứng dụng khử trùng khác nhau (giá trị Min/Max) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Khử trùng nước Công nghiệp thực Dược phẩm/Vi điện tử Công nghiệp mỹ Nước thải phẩm phẩm Mức độ bức xạ đặc biệt để loại bỏ TOC và phân hủy ozone còn lại có thể cao hơn nhiều. 19 “Your Custom Made – uv-Application”
  20. Độ nhạy UV của các loại vi khuẩn có trong nước uống Cường độ UV cần thiết để khử trùng (99,99%) 500 450 400 350 300 250 200 150 Hoạt quang 100 Không hoạt quang 50 0 [1] Nghiên cứu liên quan đến sự an toàn của việc sử dụng kỹ thuật đèn UV để khử trùng nước uống, báo cáo năm 1994, dự án nghiên cứu được tài trợ bởi Bộ liên bang về Nghiên cứu và Công nghệ 02 • WT 9078 20 “Your Custom Made – uv-Application”
  21. Nước uống và nước trong sản xuất công nghiệp Nước sau xử lý không bị đục là yêu cầu khi sử dụng UV để khử trùng Nhằm đạt được các kết quả có ý nghĩa về mặt kinh tế khi sử dụng năng lượng bức xạ và chu trình làm sạch, ít nhất giới hạn sau phải thoả mãn: Thông số Giá trị giới hạn Ghi chú Độ đục 70 %/1 cm trong trồng trọt thì độ truyền UV lên đến 10%/ 1 cm hay thậm chí thấp hơn nhiều với đường không tan và nhũ tương dầu. Sắt < 20 µg/l Hàm lượng cao hơn là có thể với một phức hợp liên kết với các axit humic. mangan < 50 µg/l Hàm lượng cao hơn là có thể với một phức hợp liên kết với các axit humic. Khả năng phân giải < 10 mg/l CaCO Nếu hệ thống liên tục chảy, giá trị có thể cao hơn. calc-spar 3 Để lựa chọn hệ thống, phương pháp hoạt động (biến động dòng chảy) và nhiệt độ nước phải được được xem xét. 21 “Your Custom Made – uv-Application”
  22. Cảm biến và thiết bị kiểm soát UV để giám sát việc khử trùng Sử dụng bộ cảm biến tia cục tím đặc biệt là để theo dõi việc ghi nhận lại các lỗi của hệ thống • Giảm năng lượng dầu ra của đèn UV • Sự hình thành cặn trên ống thạch anh • Sự giảm của độ truyền UV bằng cách giảm chất lượng nước • Lỗi của đèn UV • Bề mặt cảm biến bị bẩn 22 “Your Custom Made – uv-Application”
  23. Đặc tính kỹ thuật cơ bản của đèn UV Công suất một đèn từ 4 W đến 30.000 W Các đèn thấp áp và trung áp có dải phát xạ khác nhau Chiều dài một đèn từ 2 cm đến 200 cm (1 200 W trên 1 cm ) Tuổi thọ từ 4.000 giờ đến 16.000 giờ • Phụ thuộc loại từng loại đèn, thông thường > 8.000 10.000 giờ • Tuổi thọ đèn tăng lên nếu mật độ chiếu UV được điều khiển bằng Sensor UV “Your Custom Made – uv-Application”
  24. Đặc tính kỹ thuật cơ bản của đèn UV Đèn đặc biệt dùng xử lý nước có nhiệt độ cao Có thể làm việc với nước tại nhiệt độ gần 100°C được gọi là “ đèn amalgam” Tần suất bật/tắt sẽ giảm tuổi thọ của đèn • tần suất thông thường 2 lần bật/tắt một ngày • hoặc phải dùng bộ nguồn và đèn đặc biệt Đèn đặc biệt với phổ phát xạ UV chân không (185 and 254 nm) • Dùng phân huỷ TOC (Dùng cho các ứng dụng đặc biệt sản xuất nước siêu sạch) “Your Custom Made – uv-Application”
  25. Các loại đèn UV đặc biệt Đèn không điện cực Đèn cuốn Đèn chữ U “Your Custom Made – uv-Application”
  26. Mức tiêu thụ năng lượng thông thường P [W/[m³/h]] tối thiểu Khử trùng UV nước uống và nước sản xuất [400 J/m²] 10 50 Khử trùng UV nước thải [400 J/m²] 40 80 Khử trùng UV nước dùng trong công nghiệp dược phẩm [1200 J/m²] 18 25 UV dùng trong các quá trình Oxy hoá tiên tiến (ứng dụng đặc biệt) 500 10000 Tiêu thụ năng lượng phụ thuộc vào: Chất lượng nước Đường kính thiết bị phản ứng Loại đèn UV được sử dụng Chúng tôi có hơn 100 loại thiết bị phản ứng phù hợp với yêu cầu của bạn “Your Custom Made – uv-Application”
  27. UV-EL GmbH & Co. KG uv Applications & Electrodeless uv Lamps Moritzburger Weg 67 01109 Dresden - Germany info@uv-el.de www.uv-el.de +49 (351) 8838 3104 “Your Custom Made – uv-Application”
  28. Các ví dụ về TOC trong nước siêu tinh khiết 30 30 25 20 10 15 TOC (ppb) TOC 10 1 5 0 sau khi thẩm thấu ngược sau khi ion hoá điện tử sau khi giảm TOC với tia và trao đổi ion cực tím 28 “Your Custom Made – uv-Application”
  29. Đèn UV tạo ozone dùng cho phân hủy TOC 100 254 nm 80 Sử dụng thêm bước sóng 60 185 nm 40 Cường độ(%) Cường 20 185 nm 0 180 190 200 210 220 230 240 250 260 Bước sóng [nm] 29 “Your Custom Made – uv-Application”
  30. UV-EL GmbH & Co. KG UV Applications & Electrodeless uv Lamps Moritzburger Weg 67 01109 Dresden - Germany info@uv-el.de www.uv-el.de +49 (351) 8838 3104 “Your Custom Made – uv-Application”
  31. Loại bỏ Ozon dư trong công nghiệp dược phẩm Cấp vào Vị trí cấp cho sử dụng Hệ thống loại bỏ ozon dưbằng tia UV Thiết bị điện sản xuất ozone Bình chứa Thiết bị đo nồng độ ozone “Your Custom Made – uv-Application” 31
  32. UV-EL GmbH & Co. KG UVApplications & Electrodeless uv Lamps Moritzburger Weg 67 01109 Dresden - Germany info@uv-el.de www.uv-el.de “Your Custom Made – uv -Application” +49 (351) 8838 3104
  33. Các hệ thống khử trùng UV dùng xử lý nước dùng cho công nghiệp EL – LE / EL- PH / MIP P - series VAP P - series UXP P - series UXP LE / UXP PH – series Lưu lượng lên đến 1,4 m³/h Lưu lượng > 1,4 – 50 m³/h Lưu lượng > 50 m³/h Lưu lượng từ 67 m³/h per reaktor (Phụ thuộc vào độ tác động cần thiết ) Hệ thống đèn đơn Các hệ thống đặc biệt cho công nghiệp thực Hệ thống đèn đơn hệ thống đa đèn với đèn áp suất thấp phẩm và dược phẩm là hệ thống đèn đơn và với đèn áp suất thấp và đèn hỗn hợp với các đèn hỗn hợp đèn đa (Đặc biệt là các hệ thống với đèn để phân hủy (Đặc biệt là các hệ thống với đèn để phân hủy TOC) (Đặc biệt là các hệ thống với đèn để phân hủy TOC)) Các hệ thống EL-PH và UXP-PH Series được TOC) chứng nhận theo GOST-R Công suất đến 25 W Công suất đến 400 W Công suất đến 6,000 W Công suất đến 1,600 W Hệ thống thiết kế riêng theo yêu cầu của khách hàng với lưu lượng dòng chảy lên đến 550 m³/h trên mỗi thiết bị phản ứng! 33 “Your Custom Made – uv-Application”
  34. Hệ thống UV theo yêu cầu khách hàng khử trùng nước dùng trong công nghiệp Tốc độ dòng chảy lên đến 550 m³/h trên mỗi thiết bị phản ứng (Phụ thuộc vào độ truyền UV và tác động cần thiêt) 34 “Your Custom Made – uv-Application”
  35. Các hệ thống khử trùng UV cho nước thải MIP P - series VAP AW s series UXP AW - series UXPM AW - series Lưu lượng đến 1,4 m³/h Lưu lượng đến 11 m³/h Lưu lượng > 11 m³/h Lưu lượng đến 150 m³/h (Phụ thuộc vào độ tác động cần thiết ) Hệ thống đèn đơn với các đèn áp suất Hệ thống đèn đơn với các đèn áp suất hệ thống đa đèn Hệ thống đèn đơn với các đèn áp suất trung thấp thấp và hỗn hợp với các đèn hỗn hợp bình Công suất đến 25 W Công suất đến 400 W Công suất đến 2,800 W Công suất đến 7,000 W 35 “Your Custom Made – uv-Application”
  36. Hệ thống bức xạ UV xử lý nước hồ bơi VAP – Series UltraDis® pico UltraDis® Q-Series UltraDis® E-Series Khử trùng khử trùng uv và giảm lượng chloramine Q > 1,4 – 50 m³/h Q to 7,3 m³/h Q to 240 m³/h Q to 155 m³/h Hệ thống UV với đèn trung áp Hệ thống UV với đèn trung áp bố trí Đèn đơn áp suất thấp Hệ thống đèn UV trung áp bố trí chéo dòng trong thiết bị dọc theo hướng dòng chảy phản ứng Công suât tới 400 W Công suất400 W Công suất tới 6,000 W Công suất tới 3,500 W 36 “Your Custom Made – uv-Application”
  37. Hệ thống bức xạ UV cho quá trình AOP UXPM OX Mobil UXPM OX Series UltraDis40Lab Công suất đến 7,000 W*) (điều chỉnh Công suất 11,500 W*) Công suất đến 400 W được) Hệ thống tia UV với đèn áp lực trung hệ thống di động với đèn uv áp lực Hệ thống UV với các đèn áp suất trung bình và vỏ thiết bị để kiểm soát nhiệt trung bình bình độ của môi trường *) Có thể chế tạo thiết bị với các công suất cao hơn tuỳ theo yêu cầu của khách hàng 37 “Your Custom Made – uv-Application”
  38. Các hệ thống uv cho nước siêu tinh khiết EL – LE / EL- PH / MIP P - series VAP P - series UXP P - series UXP LE / UXP PH – series Lưu lượng lên đến 1,4 m³/h Lưu lượng > 1,4 – 50 m³/h Lưu lượng > 50 m³/h Lưu lượng từ 67 m³/h per reaktor (Phụ thuộc vào độ tác động cần thiết ) Hệ thống đèn đơn Các hệ thống đặc biệt cho công nghiệp thực Hệ thống đèn đơn hệ thống đa đèn với đèn áp suất thấp phẩm và dược phẩm là hệ thống đèn đơn và với đèn áp suất thấp và đèn hỗn hợp với các đèn hỗn hợp đèn đa (Đặc biệt là các hệ thống với đèn để phân hủy (Đặc biệt là các hệ thống với đèn để phân hủy TOC) (Đặc biệt là các hệ thống với đèn để phân hủy TOC)) Các hệ thống EL-PH và UXP-PH Series được TOC) chứng nhận theo GOST-R Công suất đến 25 W Công suất đến 400 W Công suất đến 6,000 W Công suất đến 1,600 W 38 “Your Custom Made – uv-Application”
  39. EL-LE / EL-PH và UXP-LE / UXP-PH Series Đặc điểm LE / PH series Chế tạo L-Form reactor Rector với đáy torispherical và kẹp bao phủ Xử lý bề mặt Đánh bóng tĩnh điện bên trong và bên ngoài Độ nhám Đánh bóng để Ra <0.8 µm/ Ra <0.4 µm tùy chọn (chỉ với PH series) Có lò xo để giữ ống thạch Lò xo có thể tháo lắp dễ dàng, thiết bị có thể được tháo anh nước triệt để và không có không gian chết Vật liệu cho thiết bị phản 1.4404 or 1.4435 ứng Hộp điều khiển thép không gỉ 39 “Your Custom Made – uv-Application”
  40. PH-Series với Giấy chứng nhận GOST-R Tất cả các hệ thống UVcủa series EL-PH và UXP-PH đều được chứng nhận theo GOST-R. Tại Liên bang Nga giấy chứng nhận GOST-R là yêu cầu bắt buộc. Một số quốc gia khác, chứng nhận GOST-R được xem là yếu tố quan trọng: • Kazakhstan • Belarus • Azerbaijan • Armenia • Kyrgyzstan • Uzbekistan • Tajikistan • Georgia • Turkmenistan “Your Custom Made – uv-Application”
  41. Tuỳ chỉnh làm hệ thống cho công nghiệp dược phẩm Hệ thống uv của PH – series Hệ thống tủ điều khiển thiết kế theo yêu cầu chuyên biệt của khách hàng 41 “Your Custom Made – uv-Application”
  42. Hệ thống ống thạch anh được xem như là thành phần thiết bị gốc của nhà sản xuất (OEM) • Để khử trùng không khí và container (hộp kín) • Các đèn áp suất thấp đến 64 W • Đèn hỗn hợp lên đến 300 W • Đèn áp suất trung bình đến 7 kW • Ứng dụng của hệ thống ống thạch anh • Khử trùng container (hộp kín) • Khử trùng không khí • Khử trùng bề mặt • Là một OEM - phiên bản có nhiều ứng dụng khác 42 “Your Custom Made – uv-Application”
  43. Hệ thống khử trùng UV – Thiết bị cho Ex-Zone Hệ thống khử trùng bằng tia uv cho nước uống EL-TW 155 (thiết bị cho Ex-zone 1) EEx p II T4 theo 94/9/EG; TÜV 03 ATEX 2264 43 “Your Custom Made – uv-Application”
  44. Thiết bị phản ứng có bề mặt phủ đặc biệt • Phủ lớp bảo vệ chống ăn mòn cho: • Phần thân thiết bị • Nắp thiết bị • Phần đính ống thạch anh • (các phần bên ngoài) • Các ứng dụng: • nước mặn • và các môi trường có tính ăn mòn khác 44 “Your Custom Made – uv-Application”
  45. “Your Custom Made – uv-Application” uv-EL GmbH & Co. KG Moritzburger Weg 67 Thank you for your interest 01109 Dresden Tel. +49 351 883831-04 Cảm ơn bạn đã quan tâm Fax +49 351 883831-00 info@umex.de www.umex.de Liên hệ: TS. Nguyễn Minh Tân | tan@umex.de | +84 (98) 240 4936 | Steffen Johne | johne@umex.de | +49 (351) 8838 31 01 | “Your Custom Made – uv-Application”