Generadores de ozono > Ozono en bebidas

TRATAMIENTO DE AGUA CON OZONO PARA LA PRODUCCION DE BEBIDAS

INTRODUCCION

El ozono despertó mi interés por primera vez, cuando aprendí sobre su potencial como removedor, usando luz ultravioleta, para erradicar las moléculas de O3, y convertirlas en O2.

Hasta ese momento, solo estaba advertido de sus propiedades fuertemente oxidantes y de su valor como agente bactericida fuerte.

El interés en remover ozono partió del deseo de encontrar un tratamiento químico del agua que fuese bactericida, en el cual el bactericida no permaneciera como subproducto del tratamiento. Uno de los mejores ejemplos de esto, es el uso de cloro, como bactericida; generalmente se requiere de filtración con carbón activado granulado (GAC) para remover el cloro residual. El resultado final puede ser en muchos casos, agua que se vuelve a contaminar con bacterias que son almacenadas dentro del carbón activado.

El valor del ozono está en que puede ser removido por medio de luz ultravioleta, operando a 254 nm (longitud de onda).

Esto no solo remueve el ozono, sino que también hace las veces de "bactericida" en sí mismo, dado que la UV tiene ciertas propiedades bacteriológicas. En suma, la luz UV realmente funciona como un catalizador que agranda la capacidad de reacción oxidante del ozono.

APLICACION EN BEBIDAS SUAVES

Como bactericida, el ozono cumple un rol interesantemente flexible en la industria de la bebida suave.

Puede ser agregado en el momento de tratar el agua, y no es necesaria su remoción hasta el momento del uso.

Esto significa que el agua puede mantenerse en perfecto estado de sanitización a través de todo el proceso, dentro de la planta, reduciendo el crecimiento potencial bacteriológico en aguas no cloradas que se hallan el sistema de distribución. También se reduce la cantidad de CIP (limpieza del lugar) requerida para mantener al proceso libre de bacterias.

El ozono también aporta otros valores. Uno es que sus fuertes propiedades oxidantes, pueden reducir algunos trihalometanos a dióxido de carbono (CO2) y cloruro de hidrógeno (HCI). Otro valor es que el proceso tiene el potencial para eliminar los sistemas de carbón activado de un esquema de tratamiento de agua típico de bebidas blandas, los cuales pueden ser medianamente caros.

Si nos enfocamos especialmente en los trihalometanos, no es suficiente con enfatizar que el ozono puede realmente reducirlos. Más importante, es que el proceso no crea trihalometanos, como si los crean los métodos usualmente practicados de "supercloración".

Mientras que es algo más costoso que el cloro, en una comparación por pesos iguales, el ozono se agrega a un costo más bajo, dado que se necesita solo un décimo (en comparación con la cantidad de cloro necesaria) para obtener el efecto bactericida necesario.

El concepto de introducir ozono en la industria de las bebidas suaves, no es nuevo. Sin embargo en muchas presentaciones pasadas se ha querido que el ozono sea el reemplazante total del cloro, dando a entender que el sistema entero no era necesario tenerlo en cuenta. Desafortunadamente, el simple reemplazo del cloro con ozono u ozono/UV no crea condiciones ventajosas.

Por ejemplo, se cree que el carbón activado debe ir después del tratamiento con ozono para tratar a los compuestos orgánicos pequeños que se crean con la acción de ruptura en contaminantes orgánicos del ozono.

En casos como este, el rol del carbón activado no está limitado a remover al oxidante, sino que también reduce los productos orgánicos de ruptura de bajo peso molecular (conocidos como AOC, carbón orgánico asimilable).
Esto lo logra, permitiendo que la bacteria alojada dentro del carbón activado, asimile estos compuestos orgánicos pequeños, reduciéndolos a CO2 y agua. Resultando, el carbón activado, una especie de planta de tratamiento biológico.

Por otro lado, los AOC sirven como fuente de alimento para el recrecimiento bacterial en líneas posteriores a la remoción del ozono.

En lugar de esto, es mejor aplicar ozono en aguas en las que se han removido los precursores orgánicos, antes de la ozonización. Usando membranas, ósmosis inversa, nanofiltración, o aún algunas formas de ultrafiltración, más del 99% de las materias orgánicas, son removidas antes de la ozonización.

Esto sirve a dos propósitos, uno es reducir la carga del ozonizador, se requieren menores niveles de ozono para conseguir el efecto necesario. Otro es reducir en gran medida el nivel de AOC producido.

Respecto de esto último, el concepto es aplicar UV, tan cerca del punto de uso, como sea posible, logrando el menor tiempo posible para el recrecimiento de las bacterias. Cumpliendo con esto, el potencial de rebrote bacteriano es casi insignificante.

Un caso, es el ozono que se usa en un laboratorio de investigación sobre semiconductores, en Pennsylvania, para control bactericida, en su sistema de alimentación en lazo de agua ultra pura. Ahí, se inyecta 0.5 ppm de ozono en tanques de reserva de agua desionizada, y se lo remueve usando luz ultravioleta (En este caso, no es práctico, remover el ozono en el punto de uso). El agua desionizada es agua de la ciudad, que ha sido tratada con ósmosis inversa.

Los valores de TOC (compuestos orgánicos totales) son de menos de una parte por billón. Dado que AOC representa solo una fracción de los TOC, el número de TOC es el peor caso. Cuando se apaga el sistema ozonizador/UV, el TOC sube a 15 partes por billón, indicando que el sistema es efectivo en la oxidación de toda la contaminación orgánica. Por supuesto, mucho de esto tiene que ver con el hecho de que la ósmosis inversa reduce la carga orgánica antes del tratamiento de ozono.

DISEÑO DEL SISTEMA

Si se usa ósmosis inversa, nanofiltración o ultrafiltración, depende en gran medida de la naturaleza inorgánica del agua respecto a especificaciones deseadas como por ejemplo: alcalinidad, sulfato, cloro TDS, etc.

Si el agua a la entrada contiene cloro, es necesario sacarlo agregando un agente reductor o filtrando el agua con carbón activado. Generalmente, sería deseable permitir que el cloro pase a través del sistema de membranas; sin embargo, esto deja al carbón activado como único medio después de las membranas para remover el cloro.
Uno realmente quisiera no agregar agentes reductores como el bisulfito después de la membrana.

Considerando que uno de lo objetivos puede ser eliminar el carbón activado, agregar bisulfito antes de la membrana parece ser la mejor solución. Sin embargo, otra solución sería considerar el agregado de ácido ascórbico (vitamina C) en el punto de uso, como un medio de reducir cloro. Pero esto es más costoso y más riesgoso.

A medida que el agua deja el sistema de membranas, se la guarda en un tanque de almacenamiento, que también sirve como torre de contacto. Aquí el ozono es burbujeado en el agua dentro del tanque, creando el tiempo de contacto necesario y, coicidentemente, manteniendo el agua estancada libre de bacterias.

Una vez que el agua es bombeada a los diferentes puntos de uso, una luz ultravioleta, es aplicada con una longitud de onda de 254 nanómetros, para el ozono a la forma de oxígeno libre.

RESULTADOS Y DISCUSION

El resultado final es que el agua de suministro típica puede filtrarse con la filtración más fina posible (5 Angstroms), seguida del más efectivo de los bactericidas conocidos; teniendo finalmente agua limpia. Queda libre de suciedad, con un contenido químico inorgánico reducido y muy poca contaminación de THM.

El producto final contiene una cierta cantidad de oxigeno y aire en general. No tanto debido a la degradación del ozono agregado al agua, sino en su mayoría debido al aire agregado junto al ozono en la torre de contacto. Desgraciadamente, el proceso de ozonización tiene una eficiencia del 10%, lo que significa que por cada gramo de ozono agregado al agua, se agregan nueve gramos de aire (en los casos en que se usan ozonizadores con alimentación de aire).

Otros sistemas de ozonización, usan un proceso de electrólisis para crear oxígeno de las moléculas de agua y luego ozonizar al oxígeno. Esto resulta en una disminución del aire introducido en el agua. Desgraciadamente, estos procesos son costosos e incapaces de producir los niveles de ozono necesarios para un tratamiento efectivo para las bacterias y la oxidación de THM.

El ozono siempre fue pensado como un elemento difícil o peligroso de manejar, y en realidad no lo es. Hay alarmas atmosféricas muy confiables para la detección del gas, pero además es detectable olfativamente mucho antes de que la concentración sea perjudicial para la salud.

CONCLUSION

El diseño del sistema resulta en una solución muy limpia, poco laboriosa y relativamente barata para el tratamiento de agua para bebida. Hoy en día, el ozono es usado como un método estándar de desinfección en un tercio de las envasadoras.

* Material extraído de una página técnica de OSMONICS.