O Sistema Aria™ da Pall evita que fabricante de água mineral engarrafada tenha que fechar fábrica
Visão geral
Água mineral é um recurso natural valioso, que exige um bom tratamento de purificação antes de aparecer nas prateleiras dos supermercados como um produto engarrafado de alta pureza e visualmente agradável. A filtração é uma etapa fundamental do processo necessária para obter produtos de alta qualidade e de forma consistente. Os custos associados à filtração podem ser substanciais, dependendo da qualidade da água da fonte. Filtros descartáveis são uma solução tecnicamente viável, mas seu uso pode se tornar economicamente insustentável em face de água da fonte de qualidade baixa ou variável. Quando os custos operacionais relativos a filtros descartáveis, tempo de parada do processo e gastos com mão de obra se tornam altos demais, um sistema de purificação de água que pode ser retrolavado, com um custo de propriedade substancialmente menor, para o tratamento de água se torna muito atraente. O sistema Pall Aria FB para a indústria de alimentos e bebidas é uma solução excepcional para o fornecimento de água de alta pureza, e tem sido implementado em todo o mundo para reduzir os custos de filtração de água e obter proteção da marca.
O desafio
Uma empresa de água engarrafada comercializa uma variedade de produtos de água para o consumidor, incluindo água de nascente. Eles compravam a água de nascente por muitos anos de um fornecedor terceirizado, que a retira de um aquífero e transporta em caminhões tanque.1 O negócio do produtor de água de nascente depende em alto grau do relacionamento contínuo e do fornecimento para a empresa engarrafadora, seu maior cliente. Depois de recebida na fábrica de água engarrafada, a água de nascente requer tratamento de purificação, incluindo filtração extensiva.
Como os requisitos de qualidade da água engarrafada têm aumentado continuamente ao longo dos anos em um ambiente muito competitivo, a empresa de água engarrafada concluiu que seus gastos com filtração aumentaram até níveis insustentáveis. Além disso, a qualidade variável da água de nascente recebida resultava em bloqueios frequentes do filtro e em altos custos de limpeza, trocas frequentes de filtro, custos substanciais de água associados à retrolavagem do leito de carvão ativado e custos com mão de obra, tempo de parada do processo e ineficiência operacional. Um gasto anual com filtro descartável de US$ 2,16/m3 de água de nascente engarrafada não era incomum, e esse valor não incluía todos os custos adicionais relativos ao processo. A situação econômica era tão difícil que havia risco real de fechamento da fábrica, com transferência das operações para outras fábricas irmãs, o que teria também impactado diretamente a viabilidade do fornecedor de água de nascente.
A solução: sistema de filtração de água de nascente
Um sistema Pall Aria FB-4 forneceu a solução vitoriosa para o problema. O fornecedor de água de nascente, que anteriormente havia instituído apenas filtração de água mínima, viu a oportunidade de fornecer valor agregado aos seus clientes melhorando a qualidade da água na origem da água de nascente. Ele alugou o sistema Pall para uma experiência. Em um resultado excepcionalmente positivo, a qualidade do filtrado de água foi tão melhorada que a decisão de compra foi tomada com um mês de experiência. Para permitir uma implementação rápida da solução aprimorada, a unidade de locação foi deixada no lugar até que um novo sistema fosse entregue. O Suporte de Aplicação da Pall Advanced Separations Systems (PASS) ajudou com a configuração e instalação do sistema de locação Application Bulletin Pall Aria FB-4 Water Filtration System, treinamento do operador e comissionamento final do sistema. Ao longo do período de locação, foi fornecida orientação para garantir a operação apropriada e uma compreensão da capacidade do sistema com base na aplicação.
A unidade Pall Aria FB é um sistema automatizado que pode ser retrolavado, projetado para atender aos requisitos estritos da indústria de alimentos e bebidas. No coração do sistema estão robustas membranas de microfiltração (MF) de fibra ocade PVDF (fluoreto de polivinilideno). A vantagem exclusiva dessas membranas é a sua construção homogênea, o que significa que toda a sua espessura tem a mesma porosidade e permeabilidade, garantindo assim um desempenho consistente de remoção. Essas membranas de 0,1 micron fornecem excelente remoção de particulados, material orgânico (coloides) e outros contaminantes, independente da qualidade e de picos de turbidez da água do suprimento (dentro dos limites especificados, que cobrem a maioria das aplicações típicas de tratamento de água.
O sistema fornece qualidade de água muito superior ao tratamento convencional, com valores típicos de filtrado de turbidez < 0.1 NTU, sólidos suspensos totais (TSS) de 0,1 mg/litro, e índice de densidade de silte (SDI, um preditor de incrustação coloidal) de < 3. Um teste de falha pode ser executado em bases diárias para garantir um desempenho consistente e confiável da membranas.
A água e seus componentes solúveis passa através das membranas como filtrado, em uma configuração de fluxo "de dentro para fora". O sólidos retidos são excluídos e concentrados na superfície da membrana durante a filtração direta ("sem saída"), e são descarregados do sistema em um fluxo de resíduos de baixo volume. Adicionalmente, a alta segurança microbiana é obtida devido ao design higiênico do sistema em aço inoxidável com desinfecção automática quando o sistema fica fora de operação por mais de 24 horas. A alta recuperação (rendimento de água) de 95 a 98% foi possível devido à aplicação de um enfoque exclusivo em três etapas nesse sistema totalmente automatizado:
- jateamento de ar periódico e automatizado e retrolavagem mecânica de fluxo reverso (AS/RF) programados para 2 a 3 minutos entre ciclos de filtração de 45 minutos.
- processo curto de manutenção de fluxo aprimorada (EFM) com cáustico, ácido e sanitização, a cada 7 dias
- regime de limpeza sem remoção (CIP) com cáustico, ácido e sanitização, a cada mês. Esse enfoque garante o fluxo constante durante a operação e longa vida útil da membrana, tipicamente mais de três anos.
Muitos usuários finais informaram uma vida útil da membrana, isenta de problemas, de 5 a 10 anos, dependendo da operação e manutenção apropriadas do sistema. Durante a vida da membrana, os únicos custos de consumíveis são os custos de energia para alimentar a bomba no sistema e para ar comprimido para jateamento de ar, e os custos de produtos químicos para limpeza e sanitização do equipamento. Os dois consumíveis são despesas mínimas. Os custos totais de energia e produtos de limpeza do produtos de água de nascente, mais o custo esperado de reposição da membrana nesta aplicação são estimados em US$ 0,03/m3.² O sistema Pall Aria FB-4 no produtor de água de nascente agora fornece aos usuários finais até 22,7 m³/hora de água de nascente consistente e de alta qualidade.³ Com uma ocupação do sistema de aproximadamente 22 m², o sistema é compacto e independente. Ele inclui 4 módulos de filtração, um painel de controle, peneira de pré-filtro, bomba, tubulação, válvulas, transmissores de vazão, pressão e temperatura, e uma estação de limpeza sem remoção (CIP). Cada módulo de fibra oca apresenta 50 m² de área de filtração, num total de 200 m². Nesta aplicação, não havia nenhum tratamento de água significativo aplicado anteriormente na origem da água de nascente.
Em outras aplicações, onde são usados enfoques de tratamento de água convencionais, como filtros de areia e de vários materiais, os sistemas Pall Aria fornecem qualidade superior de filtrado e provaram ser econômicos, com retorno do investimento obtido em aproximadamente 1 a 2,5 anos, dependendo do tamanho e do tipo. A tabela 1 fornece uma comparação. O resultado imediato no principal cliente do produtor de água de nascente, a fábrica de água engarrafada, foi um aprimoramento substancial do processo e redução do custo de filtração, uma vez que a água de entrada na instalação agora tem uma qualidade superior e mais consistente.
O gasto da fábrica com filtro descartável foi reduzido à metade. Além disso, enquanto a cama de carvão ativado anteriormente requeria retrolavagem 4 vezes por semana, com gasto de 34 a 38 m³ por retrolavagem, a frequência de retrolavagem foi reduzida a apenas uma a cada 2 semanas, resultando em uma redução de 87,5%, ou US$ 54.600/ano de economia de custo de água relativo a esta operação. Finalmente, a economia geral de custo, incluindo mão de obra produtos químicos de limpeza e operações relacionadas alteraram a equação econômica para permitir que a fábrica continue as operações. De fato, o valor obtido pela fábrica de água engarrafada devido à instalação do sistema Pall Aria FB-4 no fornecedor de água de nascente representou um retorno do custo do sistema em menos de 1,5 anos.
Os benefícios
O sistema Pall Aria FB-4 tornou possível que o produtor de água de nascente e a fábrica de água engarrafada mantivessem e continuassem as operações no futuro.
O produtor de água de nascente experimenta esses benefícios:
- Novo valor agregado para os seus clientes devido à produção de água de nascente consistente e de alta qualidade, independente da variabilidade e dos picos de turbidez da água da fonte
- Baixos custos operacionais (energia, consumo de produtos químicos de limpeza) do sistema Pall Aria • Operação eficiente com alta taxa de funcionamento • Operação simples e fácil devido a total automação do sistema, garantindo fluxo consistente e confiável, desempenho previsível, manutenção mínima e custo de mão de obra insignificante
- Confirmação de desempenho de filtração com um teste de falha simples
- Instalação fácil e de pouca ocupação de espaço devido à ocupação compacta de 22 m² do sistema Pall Aria
A fábrica de água engarrafada experimenta esses benefícios:
- Aprimoramento da economia operacional, com corte pela metade nos custos de filtro descartável e realização de economias de custos substanciais em água, produtos químicos de limpeza e mão de obra
- Impacto positivo no meio ambiente devido a redução de 87,5% no uso de água para limpeza do leito de carvão.
- Aumento da lucratividade, permitindo que a fábrica possa continuar as suas operações e manter os empregos atuais
Em centenas de aplicações adicionais em fábricas de alimentos e bebidas em todo o mundo, os sistemas Pall Aria são usados para purificar vários tipos de água da fonte (nascente, superfície, poço, municipal), permitir reciclagem de água no processo e fornecer filtração direta de água engarrafada, água de mistura ou água base na produção de alimentos e bebidas. Esses sistemas são excepcionais devido ao baixo risco de contaminação do produto e de perdas associadas, baixo custo de propriedade para tratamento de água e requisito mínimo de intervenção de operador.
Notas de rodapé
- Os regulamentos em diferentes geografias variam em relação aos métodos usados para coleta, transporte e produção de água de nascente engarrafada. As etapas mostradas no fluxograma do processo representam o enfoque de um fabricante para o tratamento de água.
- Com base em um custo de energia de US$ 0,11/kWh.
- A capacidade varia com base na qualidade da água não tratada.
- O valor é baseado em limpeza sem remoção mensal. A manutenção de fluxo aprimorada (EFM), geralmente uma em aplicações de tratamento de efluentes secundários, exigiria 0,1 kWh/m³.
- O valor é baseado no tratamento Pall Aria FB da água de fontes típicas, custo de energia de US$ 0,11/kWh e vida útil típica da membrana com base na aplicação.
Sobre a Pall Corporation
A Pall Corporation é líder global em filtração, separação e purificação, oferecendo soluções para suprir as necessidades fundamentais de gerenciamento de fluidos dos clientes, no amplo espectro das ciências da vida e do mercado. Trabalhamos com nossos clientes para obter um avanço em tecnologias responsáveis no âmbito ambiental, da saúde e da segurança. A Pall Food and Beverage oferece produtos e serviços para garantir a qualidade dos produtos e manter a confiabilidade nos processos ligados à produção de bebidas e alimentos. Nossas soluções também auxiliam na proteção ao consumidor, na minimização de desperdícios e na redução de custos operacionais.
