Trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống, nước không chỉ là một nguyên liệu đơn thuần mà còn là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Hệ thống xử lý nước cấp đóng vai trò then chốt, đảm bảo nguồn nước đầu vào đạt chuẩn an toàn và chất lượng cao. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết về các hệ thống xử lý nước cấp trong ngành chế biến thực phẩm và đồ uống, từ tầm quan trọng, tiêu chuẩn đến công nghệ hiện đại và xu hướng phát triển.

1. Tầm quan trọng của hệ thống xử lý nước cấp trong chế biến thực phẩm và đồ uống

1.1. Nước – Thành phần không thể thiếu trong quy trình sản xuất

Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống có nhu cầu sử dụng nước sạch rất lớn, từ khâu rửa nguyên liệu, chế biến đến đóng gói. Nước xuất hiện trong mọi hoạt động của quá trình sản xuất, chế biến thực phẩm. Từ việc rửa nguyên liệu, dùng trong chế biến cho đến việc vệ sinh cá nhân hay vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng. Do đó, chất lượng nước nhất định phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.

1.2. Ảnh hưởng của nước đến chất lượng sản phẩm

Chất lượng nước có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm, chẳng hạn như: màu sắc, hương vị và độ an toàn. Nước không đạt chuẩn có thể chứa tạp chất hữu cơ, kim loại nặng như sắt, mangan, chì… hoặc Clo tồn dư. Những chất này khi dùng rửa nguyên liệu cũng như chế biến thực phẩm rất dễ làm mất màu, mùi vị làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.

Ngoài ra, thành phần canxi, magie có trong nước còn dễ gây ra tình trạng tắc nghẽn các đường ống, thiết bị trong dây chuyền sản xuất, làm giảm hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.

1.3. Đảm bảo an toàn thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng

An toàn thực phẩm là vấn đề đặt ra hàng đầu của cả người tiêu dùng và các cơ sở, đơn vị sản xuất thực phẩm. Việc kiểm soát vi sinh trước khi tạo thành sản phẩm là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn khi sử dụng. Nước nhiễm khuẩn có thể dẫn đến sản phẩm nhiễm khuẩn, gây nguy hiểm cho sức khỏe người tiêu dùng và ảnh hưởng đến uy tín doanh nghiệp.

2. Tiêu chuẩn nước dùng trong ngành chế biến thực phẩm

2.1. Quy chuẩn QCVN 6-1:2018/BYT

Nước trong sản xuất thực phẩm phải đạt tiêu chuẩn QCVN 6-1:2018/BYT (tiêu chuẩn nước tinh khiết uống trực tiếp không cần đun sôi). Tiêu chuẩn này bao gồm các quy định nghiêm ngặt về chỉ tiêu vật lý, hóa học và vi sinh đối với nước uống trực tiếp và nước dùng trong sản xuất thực phẩm, đồ uống.

2.2. Các chỉ tiêu về chất lượng nước

Theo tiêu chuẩn, nước sử dụng trong chế biến thực phẩm cần đảm bảo:

• Chỉ tiêu cảm quan: Nước phải sạch, không có mùi, vị lạ, không màu, không đục.
• Chỉ tiêu hóa lý: Đảm bảo giới hạn về pH, độ cứng, hàm lượng kim loại nặng, chất hữu cơ…
• Chỉ tiêu vi sinh: Không chứa vi khuẩn E.coli, coliform và các vi sinh vật gây bệnh khác.

Cụ thể, quy chuẩn QCVN 6-1:2018/BYT kiểm soát 21 chỉ tiêu hóa lý và 5 chỉ tiêu vi sinh vật quan trọng, đảm bảo nước đạt tiêu chuẩn an toàn tuyệt đối.

2.3. Đáp ứng tiêu chuẩn ISO 22000/HACCP

Ngoài các tiêu chuẩn quốc gia, các doanh nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống còn cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 22000 (Hệ thống quản lý an toàn thực phẩm) và HACCP (Hệ thống phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn). Những tiêu chuẩn này đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt mọi khía cạnh của quy trình sản xuất, bao gồm cả nguồn nước sử dụng.

3. Công nghệ hiện đại trong xử lý nước cấp cho chế biến thực phẩm và đồ uống

3.1. Hệ thống xử lý đầu nguồn

3.1.1. Xử lý thô

Xử lý thô là đơn vị xử lý đầu tiên trong dây truyền lọc nước, có khả năng giữ lại các huyền phù lơ lửng trong nước cấp. Vật liệu trong bộ lọc thô thường sử dụng chủ đạo là Sỏi, cát và vật liệu lọc CMS giúp xử lý hiệu quả các ion trong nước như Fe, Mn, As…

3.1.2. Xử lý than hoạt tính

Xử lý than hoạt tính là đơn vị xử lý tiếp theo, có khả năng loại bỏ các độc tố và các chất hữu cơ tồn dư trong nước nguồn. Bộ lọc than hoạt tính sử dụng than hoạt tính cao cấp được hoạt hóa cao giúp tuổi thọ của than hoạt tính tăng cao. Khả năng xử lý của bộ lọc phụ thuộc lớn vào chất lượng của loại than hoạt tính được lựa chọn.

3.1.3. Xử lý làm mềm nước

Làm mềm nước cũng là quá trình xử lý tiếp theo sau quá trình lọc thô, có nhiệm vụ giữ lại các hạt ion canxi và magie trong nước. Kỹ thuật lọc sử dụng là áp lực dòng nước lọc đi từ trên xuống dưới, có nhiều lớp vật liệu lọc là các hạt lọc cationit.

Nước sau khi lọc sẽ giảm đáng kể hàm lượng canxi có trong nước nguồn. Khi đun nước sôi sẽ không còn hiện tượng kết tủa của CaCO3 trong các siêu đun nước.

3.2. Công nghệ màng lọc hiện đại

3.2.1. Màng siêu lọc (UF)

Công nghệ lọc UF là quá trình sử dụng màng loại bỏ các hạt và cặn bẩn trong nước. UF hiệu quả hơn RO trong việc loại bỏ các hạt lớn hơn và thường được sử dụng kết hợp với RO để đạt kết quả tối ưu.

Màng lọc UF cấu tạo từ màng sợi rỗng có kích cỡ lỗ từ 0.01 – 0.1 μm hình ống trống (nhỏ gần bằng 1/5000 kích cỡ của sợi tóc có dày từ 50 – 70 μm) khi nước đi từ ngoài vào trong dưới áp lực từ màng lọc các bụi từ, tạp chất, chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, virus sẽ được giữ lại trong khi nước sạch sẽ đi sâu trong màng lọc, cho nước sau lọc sạch trong, tinh khiết hơn.

3.2.2. Công nghệ thẩm thấu ngược (RO)

Công nghệ RO là phương pháp được sử dụng rộng rãi xử lý nước nguồn trong ngành chế biến thực phẩm và đồ uống. Màng lọc RO có các lỗ lọc có kích cỡ siêu nhỏ: 0.0001 μm giúp cho máy không chỉ lọc sạch các tạp chất, chất tan trong nước, kim loại nặng mà còn có thể loại bỏ đến 99.99% vi khuẩn. Nước được đẩy qua màng, các chất có hại và cặn bẩn được giữ lại, nước đầu ra đạt chất lượng nước tinh khiết.

Quy trình vận hành của hệ thống xử lý nước cấp bằng công nghệ RO:

• Đầu tiên nước sẽ đi qua hệ thống lọc thô (chứa hạt lọc đa năng, than hoạt tính, hạt Cation…): tại đây nước sẽ được loại bỏ các kim loại nặng, loại bỏ mùi hữu cơ và quá trình trao đổi ion làm mềm nước cứng.
• Sau khi nước trải qua quá trình tiền lọc, nước sạch được chuyển qua hệ thống màng lọc RO. Màng lọc RO có kích thước 0,0001 micromet sẽ giữ lại mọi tạp chất, vi khuẩn viruss còn sót lại, chỉ có nguồn nước tinh khiết và một số khoáng chất có lợi đi qua được màng RO.
• Cuối cùng, nước tinh khiết được đưa đến bể chứa, bình chứa và được khử khuẩn bằng đèn UV trước khi dùng với dây chuyền tiệt trùng cao tránh nguồn nước bị tái nhiễm khuẩn.

3.3. Phương pháp khử trùng

3.3.1. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)

Tia UV được sử dụng tiêu diệt vi khuẩn, virus và các loại vi sinh vật khác trong nước. Nước được dẫn qua đường ống tiếp xúc với tia UV, làm hư hại ADN của vi sinh vật và ngăn chặn chúng phát triển. Khử trùng bằng tia UV hiệu quả trong việc tiêu diệt một loạt các vi sinh vật và thường được sử dụng như là bước xử lý nước cuối cùng.

3.3.2. Khử trùng bằng Chlorine

Dung dịch Chlorine được châm vào nước để tiêu diệt vi khuẩn và các vi sinh vật khác. Chlorine hiệu quả trong việc tiêu diệt một loạt các vi sinh vật và thường được sử dụng như là chất khử trùng trong quá trình xử lý nước. Tuy nhiên lượng Chlorine cần được kiểm soát liều lượng 0.3-0.5mg/l – mức an toàn đối với sức khỏe con người.

3.3.3. Khử trùng bằng Ozone

Phương pháp khử trùng bằng Ozone được sử dụng loại bỏ các vi khuẩn, vi sinh vật và các chất hóa học có hại khác có trong nước. Khí Ozone (O3) có khả năng phá hủy tế bào vi khuẩn và các chất hữu cơ khác bằng cách tạo ra các phản ứng oxy hóa mạnh mẽ. Ozone hiệu quả trong việc tiêu diệt một loạt các tác nhân gây bệnh và có thể loại bỏ màu sắc, vị và mùi từ nước.

4. Insight khách hàng trong ngành xử lý nước cấp chế biến thực phẩm

4.1. Nhu cầu về an toàn và chất lượng

Doanh nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống ngày càng quan tâm đến chất lượng nguồn nước đầu vào. Theo nghiên cứu về hành vi khách hàng, các doanh nghiệp có xu hướng đầu tư vào hệ thống xử lý nước cấp hiện đại để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt chất lượng cao nhất, đáp ứng nhu cầu ngày càng khắt khe của người tiêu dùng.

Người tiêu dùng cũng ngày càng có xu hướng chọn các sản phẩm nước giải khát có lợi cho sức khỏe, có thành phần tự nhiên và ít đường hóa học. Điều này tạo áp lực cho các nhà sản xuất phải đảm bảo quy trình sản xuất sạch từ nguồn nước đầu vào.

4.2. Mối quan tâm về hiệu quả kinh tế

Doanh nghiệp cần hệ thống xử lý nước vừa đạt chuẩn chất lượng, vừa tối ưu chi phí vận hành. Hệ thống xử lý nước RO đáp ứng được nhu cầu này với những ưu điểm:

• Vận hành đơn giản, tiết kiệm điện năng
• Thiết kế nhỏ gọn, giúp tối ưu diện tích
• Vật liệu lọc có tuổi thọ lên đến 3 – 4 năm với cơ chế tự động hoàn nguyên
• Công nghệ thẩm thấu ngược RO sử dụng công nghệ xử lý nước hiện đại, hoàn toàn không cần sử dụng thêm hóa chất

Những yếu tố này giúp doanh nghiệp tối ưu chi phí trong sản xuất.

4.3. Yêu cầu về tuân thủ tiêu chuẩn và quy định

Các doanh nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm, bao gồm cả tiêu chuẩn về nguồn nước sử dụng. Công nghệ xử lý nước hiện đại giúp doanh nghiệp dễ dàng đáp ứng các tiêu chuẩn này, tránh rủi ro pháp lý và bảo vệ thương hiệu.

5. Xu hướng phát triển trong lĩnh vực xử lý nước cấp chế biến thực phẩm và đồ uống

5.1. Công nghệ tiết kiệm năng lượng và nguồn tài nguyên

Theo báo cáo thị trường xử lý nước, ngành công nghệ xử lý nước và nước thải dự kiến sẽ đạt 61,46 tỷ USD vào năm 2024 và tăng trưởng với tốc độ CAGR lớn hơn 6% để đạt 85,28 tỷ USD trong những năm tới. Một trong những xu hướng phát triển chính là các giải pháp xử lý nước tiết kiệm năng lượng và tài nguyên.

5.2. Tái sử dụng nước thải trong sản xuất

Các doanh nghiệp trong ngành F&B ngày càng quan tâm đến việc tái sử dụng nước thải sau xử lý, góp phần vào chiến lược phát triển bền vững và tiết kiệm chi phí. Công nghệ áp dụng cho việc tái sử dụng nước thải bao gồm:

• MBR (Màng lọc sinh học): Xử lý nước thải bằng vi sinh kết hợp với màng lọc, loại bỏ hiệu quả các tạp chất.
• RO (Thẩm thấu ngược): Giúp loại bỏ các ion, tạp chất còn sót lại sau quá trình xử lý sinh học.

5.3. Tự động hóa và số hóa trong quản lý hệ thống

Xu hướng tự động hóa và số hóa trong quản lý hệ thống xử lý nước cấp đang ngày càng phát triển. Các hệ thống tự động có thể theo dõi và điều chỉnh các thông số vận hành trong thời gian thực, đảm bảo chất lượng nước đầu ra ổn định và giảm chi phí nhân công.

5.4. Sự phát triển của công nghệ màng

Công nghệ màng lọc tiếp tục được cải tiến, tăng hiệu suất và tuổi thọ, giảm chi phí vận hành. Các công nghệ mới như tế bào pin nhiên liệu sinh học (MFC) đang được nghiên cứu và phát triển, mở ra hướng đi mới cho ngành xử lý nước cấp.

6. Lựa chọn hệ thống xử lý nước cấp phù hợp cho doanh nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống

6.1. Đánh giá nhu cầu và điều kiện cụ thể

Trước khi lựa chọn hệ thống xử lý nước cấp, doanh nghiệp cần đánh giá các yếu tố sau:

• Công suất nước cần thiết
• Chất lượng nguồn nước đầu vào
• Yêu cầu chất lượng nước đầu ra
• Không gian lắp đặt
• Ngân sách đầu tư

6.2. Lựa chọn công nghệ phù hợp

Dựa trên kết quả đánh giá, doanh nghiệp có thể lựa chọn công nghệ xử lý nước phù hợp:

• Đối với nguồn nước có hàm lượng kim loại nặng cao, cần ưu tiên hệ thống có khả năng loại bỏ kim loại nặng hiệu quả
• Đối với nguồn nước cứng, cần ưu tiên hệ thống làm mềm nước
• Đối với yêu cầu nước tinh khiết cao, công nghệ RO là lựa chọn phù hợp

6.3. Đảm bảo bảo trì và vận hành hiệu quả

Để đảm bảo hệ thống xử lý nước cấp hoạt động hiệu quả và ổn định lâu dài, doanh nghiệp cần:

• Tuân thủ lịch bảo trì định kỳ
• Đào tạo nhân viên vận hành
• Thường xuyên kiểm tra chất lượng nước đầu ra
• Cập nhật công nghệ khi cần thiết

Kết luận

Hệ thống xử lý nước cấp đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng và sức khỏe người tiêu dùng. Với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt và công nghệ hiện đại như UF, RO, và các phương pháp khử trùng tiên tiến, doanh nghiệp có thể đảm bảo nguồn nước đầu vào đạt chuẩn QCVN 6-1:2018/BYT, đáp ứng yêu cầu an toàn thực phẩm và tối ưu chi phí sản xuất.

Xu hướng phát triển trong lĩnh vực xử lý nước cấp như tiết kiệm năng lượng, tái sử dụng nước thải, tự động hóa và cải tiến công nghệ màng lọc hứa hẹn mang lại nhiều cơ hội và thách thức mới cho ngành công nghiệp này trong tương lai. Doanh nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống cần cập nhật những xu hướng này để duy trì tính cạnh tranh và phát triển bền vững.

Lựa chọn và vận hành hiệu quả hệ thống xử lý nước cấp phù hợp không chỉ giúp doanh nghiệp đáp ứng các tiêu chuẩn và quy định nghiêm ngặt về an toàn thực phẩm mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng cường uy tín thương hiệu và tối ưu chi phí sản xuất. Đây là một khoản đầu tư thông minh và cần thiết cho sự phát triển lâu dài của doanh nghiệp trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống.