Инновационная водоподготовка для фармацевтических, пищевых и косметических производств.

on Вторник, 09 Декабрь 2014. Posted in Публикации KPHT

Вода – самое распространённое соединение на планете. Вода – суть жизни. Существование всех форм жизни на планете связано с потреблением воды. 

«Ценность воды мы познаем, когда пересыхают колодцы», - говорил Бенджамин Франклин. Политический деятель, дипломат, гроссмейстер масонской ложи, блестящий учёный и изобретатель, известный журналист, издатель, один из лидеров революционной войны (1775 – 1783) за независимость колониальных штатов. Он так же является создателем дизайна Большой Государственной Печати США, которую называют ещё Великой печатью. Франклин стал иностранным членом Российской академии наук - первым среди американцев. Слова, произнесённые более 250 лет назад, когда никто не задумывался о недостатке пресной воды в реках и озёрах, становятся очень актуальными в наше время. Пресной воды не хватает в промышленности, особенно в крупных промышленных центрах.

Many manufacturers aim at organizing the production of purified water to meet the standards and demands to produce the pharmaceuticals, cosmetics and food products. Furthermore, it is possible to take the clean water out of the air. For this purpose, there was created a mobile multimodal system for obtaining water from the air.

Вода – самое распространённое соединение на планете. Вода – суть жизни. Существование всех форм жизни на планете связано с потреблением воды. 

«Ценность воды мы познаем, когда пересыхают колодцы», - говорил Бенджамин Франклин. Политический деятель, дипломат, гроссмейстер масонской ложи, блестящий учёный и изобретатель, известный журналист, издатель, один из лидеров революционной войны (1775 – 1783) за независимость колониальных штатов. Он так же является создателем дизайна Большой Государственной Печати США, которую называют ещё Великой печатью. Франклин стал иностранным членом Российской академии наук - первым среди американцев. Слова, произнесённые более 250 лет назад, когда никто не задумывался о недостатке пресной воды в реках и озёрах, становятся очень актуальными в наше время. Пресной воды не хватает в промышленности, особенно в крупных промышленных центрах.

Рис. 1 По капельке, добро и жизнь, человек превращает в пустыню.

Рис. 1 По капельке, добро и жизнь, 
человек превращает в пустыню.

И хотя мы живем на голубой планете, две трети которой покрыты водой, сейчас человечество столкнулось с проблемой не только получения воды, но и с проблемой получения безопасной воды для здоровья. Проблема стоит не в общем количестве имеющихся водных ресурсов – воды во всём мире практически столько же, сколько было и 250 и 1 000 000 лет назад. Проблема в том, что более 97% мировых запасов – это солёная вода, вода морей и океанов, а так же вода, содержащаяся в атмосфере. А оставшиеся 3% пресной воды, это: 2% - вода, которая находится в виде льда, 1% - интенсивно эксплуатируемая человеком вода, растворяющая загрязнения, которые делает человек. Чистой воды, пригодной для использования как в быту, так и в промышленности, становится всё меньше. Это стало международной проблемой. Тенденция увеличения дефицита питьевой воды не просто сохраняется, она катастрофически усиливается с каждым годом. Многие аналитики полагают, что к 2025 году около двух миллиардов человек будут жить в регионах, испытывающих острую нехватку воды. 

Рис 2. Бенджамин Франклин (англ. Benjamin Franklin) (17.01.1706 - 17 04. 1790)

Рис 2. Бенджамин Франклин 
(англ. Benjamin Franklin) 
(
17.01.1706 - 17 04. 1790)

Основная причина - антропогенное вмешательство в планетарном масштабное в природу и в различные экосистемы. Во всех регионах планеты наблюдается увеличение водопотребления в долинах рек и озёр, которое сопровождается не только в безвозвратном изъятии воды и нарушением гидрологического баланса, но и внесением в окружающую среду огромного количества разного рода химических веществ.
Вода является важнейшим и наиболее широко используемым соединением практически во всех технологических процессах связанных с жизнедеятельностью человека, в том числе в энергетике, химической промышленности, в агропромышленной индустрии. Косвенное потребление воды, необходимое для производственного цикла, превышает в разы, в десятки, а зачастую, и в сотни раз объём или вес готового продукта. Во многих лекарственных формах и косметических средствах вода занимает от 80 до 97% объёма или состава рецептуры. Учитывая темпы развития рынка, потребление воды растёт не по дням, а по часам, и вода становится всё более дорогим компонентом рецептур. 
Чтобы соответствовать стандартам и требованиям, которые предъявляются к выпуску лекарственных средств в фармацевтической отрасли, к выпуску косметической и пищевой продукции, многие производители стремятся организовать свое производство очищенной воды из имеющихся источников: скважина или существующий водопровод. Это целые комплексы систем подготовки воды, имеющих следующие опции:


• автоматизированные фильтры механической очистки; 
• фильтры умягчения воды;
• фильтры дехлорирования воды; 
• фильтры для удаления марганца;
• фильтры для удаления железа; 
• установки обратного осмоса (одно- и двухступенчатые); 
• установки электродеионизации воды.

 

Рис. 3. Китай, 21. 03. 2010 года. Некогда полноводная Великая китайская река Янцзы. На мели плавучий ресторан.

Рис. 3. Китай, 21. 03. 2010 года. 
Некогда полноводная Великая 
китайская река Янцзы. 
На мели плавучий ресторан.

Как правило, все системы имеют определённый, достаточно ограниченный ресурс. Необходимо производить постоянную процедуру регенерации фильтров, а это противоток солевого раствора, равный объёму воды, который вы пропустили через фильтры и направили в технологическую цепь. Уточняем! Если система произвела 30 тонн воды в сутки для технологических и производственных нужд, то необходимо 30 тонн воды для солевого раствора, которым будут промыты фильтры, а затем этот раствор будет сброшен в канализацию. Технология далеко не сберегающая водные ресурсы. Необходимо так же производить регулярную перезасыпку угольных фильтров и колонн с ионообменными смолами и т.п. 
Все эти мероприятия требуют временного, финансового и человеческого ресурсов, которые в совокупности занимают не малый объём в расчёте себестоимости продукции. А ведь мы помним, что эти мероприятия направлены только на один компонент рецептуры – воду. Нужно не забывать и о том, что компании применяют для приготовления эмульсионных форм в большинстве своем реакторы с водяными рубашками, в которых крайне желательно использование воды очищенной. Для помывки оборудования так же используется вода очищенная. И для парогенерации, если в технологическом цикле используется острый пар, лучше использовать воду подготовленную 
Естественно и то, что вся система водоподготовки, при использовании воды с высокой степенью минерализации, очень быстро исчерпывает свой ресурс. Это означает, что при значительном водоразборе, необходимо увеличивать мощности оборудования, а это снова и опять деньги. И понятно всем, что если использовать слабоминерализованную воду, т. е. в которой минимальное количество примеси, то мощность оборудования водоподготовки снижается в разы, и регенерацию фильтров потребуется производить значительно реже. Это то же деньги, но уже сэкономленные и оставшиеся в компании. 
И, как всегда, возникает вопрос: «Что же делать?» Ответ подкупает своей простотой и очевидностью – использовать чистую воду, т. е. с минимальным содержанием примесей. Итак, ответ есть, но он не решает проблему, так как за ним возникает вопрос следующий: «Где взять эту чистую воду?». Ведь водоподготовка и предназначена для получения чистой воды. Соединять вход и выход бессмысленное занятие. Perpetuum Mobile таким способом не изготовить, даже если очень хочется.
Так где или откуда взять чистую воду? Из…. Воздуха! Да, да, из атмосферного воздуха. Пятый океан имеет огромные запасы воды. Он окружает нас всюду и везде, а значит и получить воду можно всюду и везде, имея даже небольшой по мощности источник электроэнергии.
Компанией ООО «КоролёвФармТех» разработана и с успехом применена мобильная многомодульная установка для получения воды из атмосферного воздуха. 
Вот некоторые технические характеристики одного модуля: 
• Стандартные габаритные размеры 220х120х120 см.
• Потребляемая мощность – 2,5 КВт/час от постоянного источника. Работа установки возможна и от аккумулятора напряжением 8 – 12 В. 
• Производительность – 60 - 70 л/час. 
• Вес установки – 25 – 35 кг, в зависимости от применения материалов по согласованному техническому заданию. 
Производительность установки наращивается за счёт увеличения количества модулей, установленных последовательно или параллельно. 
Учитывая тариф на электроэнергию, дифференцированный по зонам суток, можно сказать, что стоимость 1 КВт электроэнергии составляет 4 - 5 руб. Соответственно, себестоимость 1 литра очищенной! воды составляет 0,16 – 0,20 руб.
Установка проходила производственные испытания на контрактном производстве ООО «КоролёвФарм». Поскольку для использования в производстве биологически активных добавок к пище и косметической продукции очень важны физико-химические показатели, нами постоянно проводился мониторинг используемой воды. Результаты измерения одного из показателей (электрической проводимости) приведены в сравнительной таблице №1.

Таблица №1

Вода очищенная, деминерализованная. Источник: мобильная многомодульная установка по производству воды

Вода питьевая. Источник: городской водопровод

Вода полученная из скважины. Глубина залегания водоносного слоя 150 м.

30 – 33 мкСм (µS)

300 мкСм (µS)

600 – 700 мкСм (µS)


См - Сименс - единица измерения электрической проводимости в Международной системе единиц (СИ). Не трудно понять, что электрическая проводимость воды свидетельствует о растворенных в ней минералах и газах, и чем больше проводимость, тем больше примесей содержится в воде. Электропроводность воды дистиллированной, как правило, составляет менее 5 мкСм/см. В случае необходимости применения более очищенной воды используют деионизированную воду, удельная электропроводность которой может быть менее 0,05 мкСм/см. Дальнейшее всё очевидно, см таблицу №1. ЧТД! (Что и Требовалось Доказать).
Подача очищенной воды в водоподготовку такой степени «минерализации», производимой многомодульной установкой производства воды из атмосферного воздуха, в десятки раз увеличивает ресурс всех систем комплекса водоподготовки. 
Необходимо сказать, что вода, полученная на мобильной многомодульной установке, практически исключает установку каскада фильтров: грубых и тонких фильтров для механической очистки, фильтров дехлорирования и умягчения воды, удаления марганца и обезжелезивания
Технологические решения по установке комплекса систем водоподготовки каждое предприятие определяет в зависимости от стоящих перед ним производственных задач: производство косметики, жидких форм БАД или фармацевтических субстанций, и исходя из проведённых испытаний источника воды.
Мобильная многомодульная установка по производству воды из атмосферного воздуха обладает множеством производственных, экономических синергетических эффектов. 
При подключении производства к водопроводной сети необходимо провести процедуру приобретения, согласования и установки счётчика воды. С постоянной периодичностью возникающие ремонтные работы в водопроводной сети ведут к гидроударам, резко повышающим количество взвешенных частиц в потребляемом потоке воды, а это, в свою очередь, очень скоро приводит к выходу из рабочего состояния фильтров и необходимости проведения процедуры их регенерации
При подключении производства к автономному источнику, т. е. при обеспечении предприятия водой из скважины, необходимо провести процедуру получения лицензии на скважину, разрешения бурения и разрешения на эксплуатацию скважины, а уж потом провести бурение, установку оборудования и прокладку водопровода.
И в том и в другом случае использование таких источников воды, как уже отмечалось, это использование высокоминерализованной воды, особенно воды из скважины, что в дальнейшем ведёт к применению комплексов систем водоподготовки, дорогих в приобретении и эксплуатации. 
Естественно, что установка для получения воды из атмосферного воздуха избавляет производителя от общения со всякого рода разрешительными и контролирующими эти процессы органами, а это время, а время, как известно – деньги. Модульная установка позволяет так же исключить применение дорогих мощных комплексов систем водоподготовки и увеличить ресурс имеющихся комплексов
Далее, место расположения установки - любое. Но мы говорим о синергизме, значит, установка должна давать дополнительный экономический и производственный эффект. 
Все предприятия, в том или ином виде, имеют воздухоподготовку. В чистых помещениях класса D (это самый низкий класс чистоты) относительная влажность должна поддерживаться на уровне 20 – 35%. Среднегодовой уровень влажности воздуха средней полосы России составляет 76%. При условии эксплуатации чистых помещений площадью 1000м² и при высоте потолков 3м необходимо обеспечить подачу 35000 – 45000м³ воздуха в час при 10-15 кратном обмене. Воздух необходимо предварительно осушить до требуемой для данного класса чистоты влажности. 
Установив мобильную многомодульную установку по производству воды из атмосферного воздуха на входе в систему воздухоподготовки, мы осушаем воздух, подаваемый в производственные помещения, и одновременно получаем очищенную воду и, таким образом, существенно снижаем стоимость осушительного модуля для воздухоподготовки.
На контрактном производстве ООО «КоролёвФарм» установка применялась и в технологии производства мягких желатиновых капсул. При сушке капсул в сушильных камерах необходимо постоянно выдерживать следующие показатели: влажность воздуха - 24%, температура воздуха постоянного ламинарного потока - 20О С, что технически достаточно сложно осуществимо из – за необходимости установки осушителей воздуха. В соответствии с технологией применяется силикогельная система осушения воздуха, что требует постоянных мероприятий для обслуживания системы и регенерации компонента и перезасыпки барабанов. После применения установки мероприятия по обслуживанию системы осушения воздуха проводились в значительно сокращённом графике.

Рис. 4. Пустыня на месте Аральского моря. Современность.

Рис. 4. Пустыня на месте 
Аральского моря. Современность.

В эпоху бурного развития научно-технического прогресса, которое сопровождается активным антропогенным воздействием на природу, рациональное и бережное использование всех природных ресурсов и охрана окружающей среды являются самыми важными проблемами современного технократического общества. Применение экологических принципов рационального использования и применения природных ресурсов является одним из самых важных аспектов деятельности бизнеса в целом и каждого ответственного и добросовестного производителя в отдельности. 
На рис. 4, 5 экологическая катастрофа Аральского моря, совсем рядом от нас, 2400 км. Расчётное время в пути до Аральска, с учётом пробок, 1 день, 15 часов, 12 минут. До 1960 года Аральское море - это четвертый по площади среди крупнейших внутриконтинентальных замкнутых водоемов планеты Земля. Из озера испарялось и поступало постоянно в атмосферу около 60 куб. километров воды.
Хищническая экстенсивная эксплуатация сельхозресурсов и бесконтрольный расход водных ресурсов повлекли за собой все более возрастающее и безвозвратное изъятие вод из водных артерий, которые питали Аральское море. Антропогенный фактор изменил стоки рек и очертания самого моря. Особенно заметно это проявляется в наше время. Даже несмотря на то, что сейчас происходит интенсивное повсеместное таяние ледников, уровень зеркала Аральского моря катастрофически уменьшается. Мощный природный фактор не оправдал возлагаемых надежд. Высыхание Аральского моря повлекло за собой целый ряд негативных последствий. Нарушилась экосистема, что привело к формированию огромных солончаковых пустынь, ставших генераторами различных солей и пылевой взвеси в атмосферу. Пастбища постоянно подвергаются процессу антропогенного опустынивания, что приводит их к всё возрастающей деградации и уничтожению ценного кормового растительного покрова, в


Рис. 4. Пустыня на месте Аральского моря. Современность.

Рис. 5. Современные метаморфозы. 
Дно Аральского моря. 
Корабли пустыни укрываются 
от палящего солнца в тени 
кораблей морских. 

результате чего очень быстро происходит процесс формирования перевиваемых песков. И это всего лишь 2500 км от Москвы. 
Представьте только на минуту реки Клязьму, Яузу, Москву-реку без воды.
Отмечается весьма заметные изменения климатических условий Приаралья и прилегающих регионов. Ранее Аральское море выступало в роли природного кондиционера, осенью и зимой смягчая холодные ветры, которые приходили из Сибири, а летом уменьшая силу жары. Сейчас климат стал более суровым: лето в Аральском регионе стало более засушливым и коротким, зима - более длинной и холодной. Вегетативный период сократился до 170 дней. Наполовину уменьшилась продуктивность пастбищ, а в результате массовой гибели пойменной растительности в 10 раз снизилась продуктивность самой поймы. 
Сегодня Аральское море и прилегающие к нему территории стали не просто всемирно известным из-за происходящей трагедии, а и символом антропогенной экологической катастрофы
Может показаться странным, что в статье об оборудовании по получению воды мы затронули тему экологической катастрофы Арала. Но это только на первый взгляд. Среднее предприятие по производству БАД и косметики в сутки безвозвратно потребляет около 60 тонн воды, в год более 16000 тонн (при этом арифметическом действии учитывается, что 25% времени от общегогодового предприятие не потребляет воду). Много это или мало? Если одно предприятие, то, наверное, не очень много, всего лишь бассейн длинною 100 м, шириной 16 м и глубиной 10 метров. Но подобных предприятий десятки, а может и сотни тысяч!

Мальчик бежит через выжженное солнцем поле, Индия, 22 марта. (Biswaranjan Rout / AP)

Мальчик бежит через выжженное 
солнцем поле, Индия, 22 марта. 
(Biswaranjan Rout / AP)

Теперь представьте себе это… море, и это уже далеко не бассейн. Поэтому можно сказать, что от нас с вами зависит, оставим ли мы нашим внукам выжженную пустыню или цветущую планету, рачительно используя водные ресурсы. Выход есть всегда и он рядом. Бережное отношение к использованию водных ресурсов и, пусть даже частичное, удовлетворение нужд предприятий при помощи инновационных мобильных многомодульных установок по получению воды из атмосферного воздуха.
Учитывая, что существуют нулевые и пиковые нагрузки на водоразбор от мобильной многомодульной установки для получения воды из атмосферного воздуха, компания ООО «КоролёвФармТех» предлагает технологические решения, связанные с поставкой, монтажом, наладкой и запуском в эксплуатацию емкостного накопительного оборудования, которое изготовлено из нержавеющей стали соответствующих марок, разрешённых к применению в фармацевтическом, косметическом и пищевом производстве: AISI 316L, 304 и др

В настоящее время ненадёжная и устаревшая инфраструктура водоснабжения остаётся основной причиной огромных расходов и безвозвратных потерь для всех городов и регионов. Исследования, проведёнными многими научными институтами, говорят о том, что за последующие десять лет глобальный рынок технологий по обработке и сбережению воды увеличится как минимум в четыре раза. Какова будет роль предлагаемой технологии в решении общемировой проблемы нехватки пресной воды и какие появятся новые технологии, которые помогут улучшить имеющиеся инфраструктуры и воспроизводство водных ресурсов – покажет будущее. Но, как известно, будущее имеет одно свойство – неотвратимо наступать. Когда оно наступит, лучше быть к нему готовым.

Список используемой литературы
Фомин Г. С. ВОДА. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник. - 4-е изд. перераб и доп. – М., Издательство «Протектор», 2010 – 1008 с.,ил.