Luz UV é eficiente em desinfecção e tratamento de águas para indústrias

Por ABEQ – Associação Brasileira de Engenharia Química

 As indústrias farmacêuticas e de alimentos e bebidas são únicas porque seus produtos são consumidos diretamente ou usados em formulações. Em um mercado que vem sendo cada vez mais regulado e altamente consciente de fatores de segurança, essas indústrias têm que cumprir mais regras sobre qualidade de água e biossegurança.

É vital tratar toda a água utilizada no processo de manufatura para remover toxinas, materiais de risco biológico e qualquer tipo indesejável de material orgânico, enquanto, ao mesmo tempo, evitar gostos residuais, cores ou reagentes que possam afetar outra parte da produção. Nessas indústrias, a água potável “crua” captada no início dos procedimentos pode não ser completamente livre de resíduo, resultando em crescimento de micro-organismos em níveis prejudiciais.

A luz ultravioleta (UV) é ideal para essas aplicações por ser eficaz e livre de químicos. Ela elimina todos os patogênicos conhecidos e micro-organismos danosos, incluindo bactérias, vírus, fungos e bolores (e seus esporos), além de ser de baixa manutenção e ecológica.

A importância da biossegurança

É importante entender a questão da biossegurança sob os pontos de vista tanto do fornecedor quanto do consumidor. É um equilíbrio exato entre prover um sistema de tratamento apropriado, enquanto assegura um custo viável.

Quando um sistema UV tem como alvo bactéria, vírus ou outro material biológico específico, a dose mínima exata para atingir a redução necessária desse material tem de ser bem especificada e monitorada na entrega.

Os três tipos de sistema que podem ser usados para essa tarefa são:

* sistemas com ótima relação custo-benefício monitorados para uma intensidade mínima de lâmpada que atinja a dose mínima (não definida) a ser entregue;

* sistemas com boa relação custo-benefício referenciados e validados e, portanto, oferecem biossegurança, mas sem o custo total de uma validação completa;

* sistemas caros completamente validados para monitorar a dose precisa a ser entregue e a energia desse sistema para controlar a entrega contínua da dose.

Como funciona a desinfecção por UV

A luz UV é parte do espectro eletromagnético situada entre a luz visível e raio-X. A porção específica desse espectro situada entre 185-400nm (conhecida como UV-C) tem um efeito germicida forte, com pico de efetividade em 265nm. Nesses comprimentos de ondas, a luz UV elimina micro-organismos penetrando nas membranas de suas células e danificando o DNA, tornando-os incapazes de se reproduzirem e matando-os.

Um sistema de desinfecção por luz ultravioleta típico para água processada ou ingrediente líquido consiste de uma lâmpada UV colocada em um tubo protetor de quartzo e montada dentro de uma câmara cilíndrica de aço inoxidável. O líquido a ser tratado entra e passa por toda a extensão da câmara antes de sair pelo outro lado. Virtualmente, qualquer líquido pode ser efetivamente tratado com luz UV, incluindo água de encanamento, água processada e filtrada, xaropes de glicose viscosos, bebidas e efluentes.

Não existem micro-organismos conhecidos resistentes à luz UV, incluindo bactérias patogênicas, como Listeria, Legionella e Cryptosporidium (e seus esporos, que resistem à ação do cloro).

Dose de UV

A dose de UV necessária para desativação microbial varia de uma espécie para outra e é mensurada em millijoules por centímetro quadrado (mJ/cm2). Valores para micro-organismos específicos foram experimentalmente estabelecidos e são usados para determinar o tipo e tamanho do sistema UV necessários.

A dose recebida por um organismo em um sistema de tratamento UV depende de quatro fatores principais:

* a potência de energia da fonte de UV;

* a taxa de fluidez da substância na câmara de tratamento;

* o valor de transmissão (habilidade de transmitir luz UV) do fluido sendo tratado;

* a geometria da câmara de tratamento.

Ao aperfeiçoar esses critérios, um sistema UV pode ser delineado para efetivamente tratar de grandes ou pequenos fluxos, bem como de fluidos viscosos ou aqueles contendo sólidos dissolvidos e altos níveis de amido ou compostos de açúcar.

Tecnologias UV

Existem dois tipos de tecnologias com lâmpadas UV em emprego, a de baixa e  de média pressão. Lâmpadas de baixa pressão têm uma potência de UV “monocromática” (limitada a um comprimento de onda único de 254nm), enquanto as lâmpadas de pressão média têm uma potência “policromática” (entre 185-400nm).

Como a luz UV não possui efeito residual, a melhor posição para um sistema de tratamento é imediatamente anterior ao ponto de uso. Isso assegura a destruição de micro-organismos, com mínima chance de contaminação pós-tratamento.

Aplicações de UV nas indústrias farmacêuticas e de alimentos e bebidas

Água de contato direto

Embora os suprimentos de água municipais sejam normalmente livres de micro organismos danosos ou patogênicos, isso não deve ser presumido. Além disso, a água de locais privados, como fontes naturais, também pode estar contaminadas. Qualquer água utilizada como ingrediente ou que vem em contato direto com o produto, pode ser um foco de contaminação. A luz UV desinfeta a água sem químicos ou pasteurização. Também permite o reúso de água processada, economizando dinheiro e melhorando a produtividade sem arriscar a qualidade do produto.

Água de enxague CIP (Clean-in-Place)

É essencial que a água CIP final usada para eliminar materiais estranhos e desinfetar soluções seja microbiologicamente limpa. Sistemas de desinfecção totalmente automatizados podem ser integrados com ciclos de enxague CIP para assegurar que a água final não reintroduza contaminantes microbiológicos.

Desinfecção de filtro

Osmose reversa e carbono ativo granulado são quase sempre utilizados para filtrar água processada, mas podem ser criadouros de bactérias. A luz ultravioleta é um meio eficaz para desinfetar águas que utilizam esses dois tipos de filtragem, sendo utilizado por indústrias há muitos anos.

Filtros de carbono também quase sempre são usados para o processo de retirada de cloro da água, removendo sabores associados com a substância. Utilizando sistemas UV antes dessa filtragem, melhora a performance do procedimento e resulta em duração maior do carbono, diminuindo custos de operação.

Como a dose normal para remover cloro é de 15 a 30 vezes maior que a dose normal de desinfecção, um benefício adicional importante de se usar UV é um alto nível de desinfecção, redução do carbono orgânico total e melhora da qualidade da água no ponto de uso.

Redução de Carbono Orgânico Total

Baixos comprimentos de onda UV (abaixo de 200nm) são altamente eficazes em quebrar moléculas orgânicas presentes na água, comumente conhecidos como carbonos orgânicos totais, especialmente contaminantes de baixo peso molecular. Isso funciona de duas maneiras: o primeiro método ocorre por fotólise direta, quando a energia de luz UV quebra ligações químicas dentro dos compostos orgânicos; o segundo método se dá por fotólise de moléculas de água, dividindo-as para criar radicais OH, que atacam material orgânico.

Meio de resfriamento

Algumas de carnes e laticínios são sujeitos a contaminação depois de tratamento de calor ou cozimento. A luz ultravioleta fornece um método excelente para proteger comida de contaminação por contato com fluidos de resfriamentos.

Xarope de açúcar

Xarope de açúcar pode ser um forte criadouro para micro-organismos. Embora xaropes com conteúdo alto de açúcar não suportam crescimento microbial, qualquer esporo dormente pode se tornar ativo depois do xarope ser diluído. Ao tratar o xarope e a água de diluição com UV antes do uso irá comprovar que os micro-organismos estejam mortos.

Adoçantes Líquidos

Adoçantes de sacarose também podem ser criadouros de micro-organismos. Sistemas UV podem ser usados especificamente para tratar esses xaropes.

Licor sem ar

Licores sem ar são adicionados como parte de um processo de fermentação de alta gravidade, quase sempre no processo de embalagem. Esse licor é adicionado diretamente à cerveja, o que requer que seja mantido livre de contaminação por bactérias, que pode causar mudanças no sabor e acidez.

Preparação de levedura

Os problemas associados com a preparação de leveduras em cervejarias são conhecidos e incluem líquidos turvos, fermentação alterada e membranas de superfície em cervejas embaladas. Uma única célula de Sacchoromyces em 16 milhões de células de leveduras pode causar turvação. A UV destrói todos os tipos conhecidos de fungos e seus esporos.

Água efluente

Efluentes de indústrias farmacêuticas e de alimentos e bebidas podem ser tratados sem o uso de químicos prejudiciais ao meio ambiente. Isso faz com que todo o desperdício passe por regulação ambiental. Como já mencionado, a água processada pode ser tratada e reutilizada com UV, o que leva também a uma redução significativa na quantidade de água a ser desperdiçada.

Conclusões de ordem prática

Conciliar os rigorosos padrões de higiene requeridos na produção de farmacêuticos, bebidas e alimentícios é um grande desafio. Se atualizações precisam ser feitas em fábricas e equipamentos, elas devem trazer retorno rápido no investimento e melhorias mensuráveis na qualidade dos produtos.

Para empresas procurando melhorar a qualidade do produto final e garantia de biossegurança de seus processos, a luz ultravioleta é uma opção econômica e realista. Já é um método estabelecido para desinfetar água potável pelo mundo e altamente usada para aplicações de alta pureza onde água da mais alta qualidade seja essencial.

Sistemas de desinfecção via UV são fáceis de instalar, com mínima interferência na fábrica.  Precisam de pouca manutenção, apenas requerendo a substituição das lâmpadas a cada 9 a 12 meses, dependendo do uso. Essa é uma operação simples que leva apenas alguns minutos e pode ser realizada pela equipe geral de manutenção. (Filtration + Separation)

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