El Uso Efectivo del Ozono en la Producción de Agua Embotellada

El Uso Efectivo del Ozonoen la Producción de Agua EmbotelladaPor John SwancarraEl tratamiento por ozono del agua embotellada ha sidoutilizado en la industria de embotellado para el consumidorpor más de 30 años. La ozonización del agua de productoprovee un método eficiente, seguro para desinfectar contramicroorganismos patogénicos propagados a través del agua ycontrolar otras bacterias. Además el proceso contribuye a aguade buen sabor.Estas bacterias pueden estar presentes en el agua deproducto final, el equipo de embotellamiento y las botellas yallenas y sus tapaderas, sin este tipo desinfección. Sin embargo,es muy importante inyectar cuidadosamente y precisamente elozono en el agua para obtener una máxima efectividad.¿Qué hace el ozono?El ozono (O 3 ), un gas inestable e incoloro, es un oxidantepotente y un germicida muy efectivo. De hecho, el ozono es másefectivo que el cloro.Poco tiempo después de que el ozono es generado en el agua,éste se desglosa y forma varias especies oxidantes distintas, laprincipal de las cuales es el radical libre OH. Mientras ocurre esteproceso, el átomo libre de oxígeno busca toda partícula foráneapresente en el agua (incluyendo microorganismos y moléculasorgánicas) y reacciona químicamente con ellas.Estas reacciones crean un medio en el que las bacterias yotra materia orgánica se desglosan al ponerse en contacto conlos radicales libres. Esto protege al agua de la contaminaciónbacteriana propagada a través del agua. Además, el tratamientopor ozono provee una mayor vida de estante sin la presencia delos sabores ni olores desagradables asociados con las aguas notratadas o con las aguas tratadas con cloro.El ozono se descompone al oxidar lasmoléculas orgánicas (asumiendo que se estáproduciendo suficiente ozono) y ataca la estructuracelular de los microbios. Sin embargo, como no hayresiduos, existe la probabilidad de que las bacteriasvuelvan a crecer en el agua al ser almacenada.Como consecuencia en esta aplicación, esimportante que el agua tratada con ozono seaembotellada rápidamente.Las variables que determinan la efectividaddel ozono para eliminar bacterias son el tiempode contacto y la concentración de ozono residualque se logra en el agua de producto. Este residualde concentración de ozono depende primero de lacantidad de ozono que es inyectado en el agua deproducto y luego la cantidad de demanda de ozonoen el agua.A esto nos referimos como un valor CT,aunque el ozono no es necesariamente residual, sino que laconcentración introducida después de la generación.El ozono deberá ser inyectado correctamente para que seseguro y efectivo. Por ejemplo, la súper ozonización del aguapuede ocasionar problemas de sabor debido al alto nivel de ozono(0.40 ppm o más) y reacciones con el plástico de las tuberías dela planta y aun con la botella en sí.En la preparación de agua embotellada ultra pura, el ozonodesactiva organismos y hace estéril el recipiente. Pero estaprotección desaparece en 20 a 30 minutos y al abrir la botella,la desinfección es posible.Algunas veces, en el mercado no retornable, demasiadoozono u ozono que no es inyectado apropiadamente, puedepermitir la fuga de ozono hacia la capa de aire entre el aire yla tapadera. Si esta botella es abierta poco tiempo después delembotellamiento, el consumidor podría notar un sabor metálicoen el agua causado por el olor del ozono.La presencia de bromuro en algunas aguas, especialmenteel agua de manantial y el agua de pozo, ha llegado a de granpreocupación en años recientes. El bromato, que se sospechaes un cancerígeno a niveles tan bajos como 10 ppb, se forma porla oxidación del ión bromuro durante el proceso de desinfeccióndel ozono.Los trihalometanos (THMs) son sub-productos en las aguasmunicipales causados por el proceso de cloración. Pueden sereliminados si el proceso de ósmosis inversa incluye carbón:además, algunos tipos de ósmosis inversa requieren la remociónpre-carbón del cloro y de productos derivados de la desinfección(DBPs, en inglés).Contacto atmosférico en línea

El tratamiento por ozono oxida y elimina THMs utilizandoel ozono y disminuyendo los niveles de residuos en el agua deproducto final. El análisis de THMs en el agua de alimentación yla remoción a través de filtración con carbón antes o después delproceso de ósmosis inversa, prevendrá el problema y eliminarála necesidad de un sistema de ozono de mayor tamaño.Procesamiento por lotespuede funcionar continuamente sin tener que esperar que selogre el nivel adecuado de concentración de ozono.Muchas compañías de agua embotellada de gran tamañoutilizan actualmente esta forma de ozonización. Es importantetener el tamaño apropiado de tanque de contacto, especialmentesi se burbujea el ozono al tanque. El diseño de las cámaras decontacto es un estudio complejo que requiere conocimientos deflujos hidráulicos y tasas de solución de gas de ozono.Este proceso puede también requerir una afinaciónconsiderable para equilibrar las bombas. Estesistema requiere por lo general una unidad demonitoreo/control de ozono para asegurar nivelesapropiados de ozono.Muchos, si no todos estos beneficios y deficiencias asociadoscon la ozonización están directamente relacionados con la calidaddel equipo de ozonización y el método utilizado.El proceso de ozonizaciónLa industria del agua embotellada utiliza variosmétodos de introducir ozono al agua de productofinal antes de su embotellamiento. En general, lostres principales métodos utilizados son el contactoatmosférico en línea, procesamiento por lotes ycontacto de presión en línea. Cada uno de estostipos tiene sus cualidades y defectos.Escogerel método adecuado puede prevenir muchosproblemas. (Nota del editor: los siguientes títulosde métodos son las descripciones del autor y noson una designación oficial de la industria.)Procesamiento por lotesEl método de procesamiento por lotes empieza con laozonización de un tanque de almacenamiento hasta que sealcanza el nivel deseado de ozono. Dos posibles métodos deozonización del tanque de almacenamiento incluyen la circulacióny el burbujeo.La circulación utiliza una pequeña bomba de circulación, unpequeño generador de ozono y un inyector Venturi para crear yatrapar gas de ozono en la corriente de agua que circula haciael tanque. Al circular el agua, se presume que todo el tanqueestá expuesto por el volumen de agua que pasa a través dela bomba y el sistema Venturi. El burbujeo utiliza un pequeñogenerador de ozono y una bomba de aire para crear gas deozono y empujarlo a través de una piedra de difusión al tanquede almacenamiento.Contacto de presión en líneaContacto atmosférico en líneaEste método de ozonización involucraextraer el agua de producto de los tanques dealmacenamiento con una bomba y distribuir elagua a un tanque atmosférico de contacto de aceroinoxidable. El ozono es luego introducido al agua ya sea a travésde inyección Venturi en línea con el flujo del agua, o burbujeandoal tanque de contacto con una piedra de difusión.En el tanque de contacto, el agua requiere un tiempo decontacto específico con el ozono para ser tratada efectivamentey luego es distribuida directamente al llenador de botellas por otrabomba. Este es considerado un proceso de tiempo real ya que,tan pronto como se llena el tanque de contacto y ambas bombasestán distribuyendo agua al mismo caudal, el llenador de botellasCuando se alcanza el nivel deseado de ozono, unabomba separada distribuye agua ozonizada del tanque dealmacenamiento a la operación de llenado. El tanque esozonizado de manera continua a través de cualquier método deprocesamiento por lotes que sea utilizado.Esto se hace para mantener un nivel aceptable de ozono. Elprocesamiento por lotes es por lo general bueno para pequeñasoperaciones de embotellado que no requieren grandes cantidadesde agua procesada.

Contacto de presión en líneaEste método de ozonización es considerado un sistema detiempo real y puede ser manipulado en una de dos maneras.El primer método utiliza una bomba para distribuir aguade los tanques de almacenamiento a través de un arreglo deinyección Venturi con una gran cantidad de desvío a un tanquede contacto presurizado, y luego hacia afuera al llenador debotellas. Esto requiere una línea de retorno del llenador a lostanques de almacenamiento. Esta técnica es ideal para pequeñasoperaciones de embotellado y para llenadoras pequeñas queno requieren altas presiones para llenar. Al escoger el tamañocorrecto, podría no ser necesario tener una unidad de monitoreo/control.El segundo método utiliza dos bombas. Una bomba principales utilizada para extraer agua de producto del los tanquesde almacenamiento y para empujarla a través del tanque decontacto y hacia la llenadora. Una bomba de menor tamaño esutilizada para impulsar parte de esta agua presurizada a travésdel inyector Venturi para llevar la cantidad correcta de ozono ala corriente de agua.Las dos corrientes de agua se unen y se mezclan en eltanque de contacto presurizado, en su camino hacia la llenadora.Este método también se conoce como ozonización de corrientelateral.Al escoger el tamaño correcto, una unidad de monitoreo/control de ozono podría no ser necesaria; sin embargo, es mejorcontar con una para asegurarse de que el nivel correcto de ozonosea suministrado a la llenadora. Este es un buen método para lasoperaciones de embotellado de tamaño intermedio.Equipo y métodos de ozonoEl factor principal en el proceso de ozonización es el equipoy el método utilizado para introducir ozono en el agua. Equipocomo el que se menciona enseguida, es recomendado para crearozono e inyectar ozono en el agua de producto:Concentrador de oxígenoUn buen sistema de adsorción de cambios de presión esaltamente recomendado. Este equipo elimina el nitrógeno y lahumedad de la corriente de aire y distribuye un 90 por ciento omás de corriente de oxígeno seco al generador de ozono paramayores concentraciones de ozono.Generador de ozonoSe recomienda una buena unidad de descarga de coronade alta frecuencia. Estas unidades son capaces de producirconcentraciones de ozono en la corriente de aire de cuatroa seis por ciento por peso. El ozono es creado mientras lacorriente de oxígeno viaja a través de la celda dieléctrica dedescarga de corona del generador de ozono. La carga eléctricaapropiada con la frecuencia correcta creará una concentraciónde ozono de alta calidad. Generalmente los generadores sonclasificados en gramos por hora o libras de O 3 por día, lo cualle permite a un diseñador especificar el generador correcto parauna aplicación. Algunos fabricantes de equipo no clasifican susgeneradores de manera precisa y no hay verdaderos estándaresde unidad de ozono en la industria que puedan ser utilizadosde manera confiable para juzgar la producción de una unidad.NSF ha emitido una declaración revisada de estándares paralos generadores de ozono. Para obtener más información, favorde ponerse en contacto con dicha organización para obtener eldocumento NSF/ANSI 222—2066e.Inyector VenturiUn inyector de tipo Venturi, bueno y del tamaño apropiado esabsolutamente necesario para asegurar la formación de pequeñasburbujas de micro-tamaño cuando la corriente ozonizada de airees succionada en la corriente del agua de producto. Un arreglobien diseñado es capaz de atrapar ozono en el agua con unaeficiencia del 95 por ciento o más.Tanque de contactoUn tanque de contacto de tamaño adecuado es necesariopara permitir más gas en la solución. Además permite un tiempode contacto adecuado para el agua con el ozono para oxidar loscontaminantes, o para desinfectar el agua y soltar todo excesode gas que no entró en la solución.ResumenEl tratamiento por ozono es un desinfectante efectivopara el agua que está siendo utilizado en las operaciones deembotellamiento del agua. Este proceso requiere una operaciónprecisa y cuidadosa, y equipo de alta calidad para asegurar queel agua embotellada sea adecuadamente desinfectada y tengaun buen sabor a lo largo de su vida de estante.El mejor sistema para introducir ozono a los productosfinales de agua embotellada depende de muchos factores. Estosincluyen el tamaño de la operación, el tipo de agua a ser tratada,el nivel de ozono requerido, y el equipo de embotellamientoactual o propuesto.Para obtener la mejor calidad de agua embotelladaozonizada, lo mejor es consultar a una compañía que trabajecon sistemas completos de planta de agua embotellada y queprovea sistemas integrados completos.Acerca del autorJohn Swancarra es ingeniero con Norland International, Inc. yha trabajado en la industria de agua embotellada por más de20 años.Acerca de la compañíaNorland International es uno de los principales productores deequipo ultra-moderno para la industria de agua embotellada.Con oficinas centrales en Lincoln, Nebraska, Norland seespecializa en diseñar y fabricar una amplia variedad deequipo de agua embotellada para operaciones de embotelladode pequeña a mediana escala. Fundada en 1993, el equipode la compañía está siendo utilizado de manera rentablea lo largo de los Estados Unidos y alrededor del mundo.Nota de la editora: Este artículo apareció por primera vez en laedición del mes de octubre de 2008 de la revista WC&P y aúnprovee información oportuna y útil.