Вода как сырье для напитков

Водоподготовка для производства безалкогольных напитков

Для производства напитков, не содержащих алкоголя, может использоваться вода, соответствующая требованиям, изложенным в ТИ-10-5031536-73-10.

При изготовлении напитков высокого качества, а также если требуется приготовить соки из фруктовых или овощных концентратов, следует использовать воду со стабильным составом, соответствующим нормативам. На качество питья влияют такие характеристики используемой для его приготовления воды, как концентрация солей жесткости, сульфатов, хлоридов, общее количество растворенных солей, кроме того, щелочность.

Чем выше щелочность, тем ниже кислотность напитка, поэтому если она большая, придется больше расходовать лимонной кислоты. Также расход этого ингредиента возрастает при повышенном содержании в воде солей жесткости. Поскольку гидрокарбонаты магния и кальция вступают во взаимодействие с дубильными и пектиновыми элементами соков, в результате образуются комплексные вещества, из-за которых напиток приобретает мутность.

Вкус напитков зависит и от хлоридов с сульфатами. Суммарное количество растворенных в воде солей может привести к химической нестабильности, образованию осадка, ухудшению внешнего вида продукции.

Чтобы сок, полученный из концентрата, был абсолютно таким же по вкусовым качествам, как и натуральный, при его изготовлении необходимо использовать воду, не содержащую солей. Получение такого сырья – дорогой и сложный процесс, поэтому чаще используется умягченная вода. Ее химический состав регламентируется ТИ 10-5031536-73-10. В этих требованиях подробно указано, чего и сколько может содержаться в воде для изготовления безалкогольной питьевой продукции.

Оптимальное решение для создания системы очистки и подготовки воды для производства напитков без алкоголя – использование сочетания обратного осмоса с сорбцией на активированных углях. Комбинированная технология позволит нормализовать минеральный состав воды в соответствии с напитками, которые планируется производить, а также улучшить органолептические показатели.

Для изготовления безалкогольных напитков допускается использовать воду из разных источников. Это могут быть поверхностные и грунтовые воды, а также сырье может поступать из муниципального водопровода. Худший вариант – поверхностные источники, так как подготовка воды, поступающей оттуда, требует наибольших затрат. Чаще применяются подземные источники и коммунальные системы водоснабжения, хотя и в воде, полученной из них, содержатся минеральные соли, железо, соли жесткости, органические соединения.

Не допускается использование для приготовления безалкогольных напитков неподготовленной воды, велика вероятность, что полученный продукт не только будет обладать плохим вкусом, но и может быть вредным для потребителей.

Проектирование систем очищения и подготовки воды для использования ее в производстве безалкогольных напитков проводится с учетом источника водоснабжения, который может быть поверхностным, подземным или же вода будет браться из системы центрального водоснабжения. При совершении расчетов обязательно использование сведений, полученных при исследовании исходной воды.

Основные задачи, стоящие перед специалистами, занимающимися подготовкой воды для приготовления напитков, не содержащих алкоголя:

• оптимизация органолептических показателей: уменьшение цветности, ликвидация мутности и запаха, осветление;
• исправление минерального состава: деминерализация полная или частичная;
• уменьшение щелочности воды и ее жесткости;
• обезжелезивание и деманганация;
• уничтожение вредоносных микроорганизмов;
• выведение из воды органических соединений, коррекция перманганатной окисляемости;
• удаление солей тяжелых металлов, радона, других радиоактивных веществ;
• нормализация параметра рН.

Подготовка воды для производства безалкогольного питья может включать в себя следующие технологии:

• введение в воду гипохлорита кальция и натрия;
• деманганацию и обезжелезивание посредством использования каталитических или нейтральных наполнителей;
• осветление;
• сорбция с применением активированных углей;
• смягчение воды методом натрий-катионирования;
• озонирование;
• фильтрация с помощью ультрафильтрационного оборудования;
• деминерализация и смягчение методом обратного осмоса;
• аэрация разных видов (напорная, безнапорная);
• обработка ультрафиолетом с целью уничтожения микробов и бактерий.

Добиться эффективного результата с минимальными затратами удается при использовании комбинированного метода, состоящего из сорбционного очищения воды активированными углями и обратным осмосом. По завершении этих процедур корректируется минеральный состав воды, а также ее кислотно-щелочной баланс. При использовании такого подхода удается получить воду высокого качества, содержащую минеральные соли в небольшом количестве. Соли жесткости в ней тоже будут соответствовать норме. После обработки вода будет прозрачной, после нее не будут оставаться разводы на стеклянной таре и другой посуде. Такая вода оптимально подходит для изготовления из нее безалкогольных напитков.

При проектировании схем подготовки воды для нужд предприятий, занимающихся изготовлением безалкогольных напитков, учитываются особенности производства, качество исходной воды, а также источник, откуда она будет поступать. Как правило, мы используем оборудование собственного производства в различных сочетаниях:

• озонирующие комплексы AZOx;
• напорные фильтры для удаления из воды железа с применением алюмосиликатных сорбентов вида «Сорбент-АС», а также активных наполнителей BIRM, MGS и прочих;
• напорные фильтры для проведения сорбции с применением активированного угля;
• мембранное оборудование, оснащенное автоматизированным управлением, с мембранными элементами, обладающими большим ресурсом сравнительно с обычным оборудованием обратного осмоса;
• ультрафильтрационное оборудование серии ULTRA с половолоконными мембранными ультрафильтрационными модулями брендов: HORIMEM (КНР), INGE (Германия), FILMTEC (США).

НПП «Национальный центр водных технологий» отлично справляется с разработкой проектов по очищению воды и ее подготовке для нужд предприятий, занимающихся производством безалкогольных напитков. Вода, обработанная по нашим схемам, соответствует всем действующим нормативам, обладает стабильными показателями по ионному составу, отличными органолептическими свойствами. Наши специалисты заботятся не только о подготовке воды надлежащего качества, но и о снижении затрат на ее обработку и обслуживание оборудования.

Сотрудники компании готовы предоставить подробные консультации в сфере очистки воды и ее подготовки. Они помогут разработать действенные решения, оптимальные для вашего производства. Позвоните нам или воспользуйтесь для связи электронной почтой.

Справочная информация

Требования к качеству воды для производства водки по ТИ-10-5031536-73-10

Источник

Основные виды сырья при производстве безалкогольных напитков

Для выработки напитков используется большой ассортимент сырья. Количество его на единицу продукции определяется действующей рецептурой.

Основным сырьем для напитков является вода, которой содержится в напитке до 90%, поэтому качество напитков во многом зависит от качества воды. Для напитков вода применяется питьевая в соответствии с ГОСТ 2874—51.

Для приготовления безалкогольных напитков желательно использовать мягкую воду. Жесткую воду умягчают ионообменным способом.

Сахар является одним из основных видов сырья при производстве безалкогольных напитков, сиропов, сухих напитков и кваса. Он придает напиткам не только сладкий вкус, но и питательность.

При приготовлении напитков для диабетиков вместо сахара используется сорбит или ксилит.

Наилучшими вкусовыми качествами и наибольшей пищевой ценностью обладают напитки, приготовленные на плодово-ягодных соках или экстрактах.

В безалкогольной промышленности в основном используют спиртованные до 16% об. соки, из которых перед использованием спирт удаляется дистилляцией. Спиртование соков позволяет освобождать их от пектиновых веществ и улучшать сохранность.

При производстве соков для безалкогольных напитков используются культурные и дикорастущие зрелые плоды и ягоды, переработка которых осуществляется так же, как при производстве вин. Из некоторых соков предварительно приготовляют экстракты на вакуум-аппаратах.

Для придания напиткам приятного кисловатого вкуса в них добавляют пищевые кислоты — лимонную, виннокаменную, молочную.

Для придания напиткам освежающих свойств и приятного вкуса, их насыщают углекислым газом. Углекислый газ является хорошим консервантом напитка, не имеет запаха и цвета, придает напитку кисловатый вкус.

В состав многих безалкогольных напитков . входят ароматические настои и эссенции, обусловливающие характерный вкус и аромат напитка. Ароматические настои и эссенции представляют собой спиртовые или водно-спиртовые растворы с явно выраженным ароматом соответствующего плода — лимона, апельсина, мандарина и т. д.

Цитрусовые настои изготовляют путем экстрагирования эфирного масла спирто-водным раствором из кожуры цитрусовых плодов.

Для придания искусственным минеральным водам характерного им вкуса в них вносят химически чистые щелочные и нейтральные соли натрия, кальция и магния.

Источник

Требования к воде, используемой в безалкогольных напитках

Совершенствование технологии и улучшения качества безалкогольных напитков

Безалкогольные напитки, с медицинской точки зрения, выделены в особую оптимальную форму пищевых продуктов, используемых для обогащения организма человека биологически активными веществами, которая приемлема для любого контингента потребителей.

Понятие безалкогольные напитки подразумевает, что массовая доля спирта в них не должна превышать 0,5 %масс, для напитков с использованием виноматериалов и спиртованных соков, допускается содержание спирта не более 1,2% масс.

Требования к воде, используемой в безалкогольных напитках

Основным сырьем для получения безалкогольных (б/а) напитков является вода. От ее вкуса, прозрачности зависят вкус напитка и его стойкость. Поэтому качеству воды уделяется особое внимание. Это связано с тем, что примеси, содержащиеся в воде могут активно вступать во взаимодействие с компонентами ароматического сырья, используемого для приготовления купажного сиропа.

Например, соли кальция и магния, обуславливающие жесткость воды, могут активно взаимодействовать с лимонной или винной кислотой с образованием лимонно или виннокислого кальция, который выпадает в осадок или вызывает опалесценцию напитка. При этом одновременно происходит понижение кислотности напитка, что может спровоцировать развитие микроорганизмов, жизнедеятельность которых до этого блокировалась высокой кислотностью.

Кроме того, помутнения и осадки могут образовываться при взаимодействии солей железа, которые могут также присутствовать в исходной воде, с дубильными веществами соков или составными веществами колера.

Таким образом, химическое и биологическое качество воды прямо пропорционально качеству готовых напитков.

Вода, используемая для производства б/а напитков, должна соответствовать требованиям СТБ 1188-99 и Санитарных правил и норм 10-124 РБ 99, предусматривающих гигиенические требования к качеству воды.

Однако, учитывая специфическое воздействие некоторых растворенных в воде солей на физико-химические и биохимические процессы, протекающие при производстве б/а напитков, к воде предъявляются дополнительные требования.

Вода, используемая для технологических целей производства напитков, должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу, прозрачной, бесцветной, не иметь посторонних привкусов и запахов и соответствовать следующим требованиям.

Таблица 1 — Физико-химические и биологические показатели подготовленной воды

Физико-химические и биологические показатели	Норма
Для отечественных напитков	Для напитков «Пепси-Кола», «Кока-Кола» и «Фанта»
Сухой остаток, мг/дм 3 , не более
Общая жесткость, мг .. экв/дм 3 , не более	2,0	0,2 — 0,7
Общая щелочность, мг .. экв/дм 3 , не более	1,5	1,7
Содержание активного хлора, мг/ дм 3 , не менее после хлорирования после дехлорирования	6,0 отсутствует	6,0 отсутствует
Железо (II), мг/ дм 3 , не более	0,1
Марганец (II), мг/ дм 3 , не более	0,1	0,1
Алюминий (III), мг/ дм 3 , не более	0,1	0,1
Общее количество микроорганизмов в одном миллилитре неразбавленной воды, не более
БГКП, в 100 см 3 образца

Технологическая схема водоподготовки предусматривает следующие способы:

Выбор способа водоподготовки зависит от качества исходной воды, принятой технологии производства, мощности предприятия и определяется индивидуально для каждого завода с учетом присущих ему особенностей.

Для удаления из воды грубых взвешенных примесей неорганической и органической природы применяют отстаивание, коагуляцию и фильтрацию.

Отстаивание – медленный (6-12 часов) и несовершенный способ отделения твердых частиц (песка) от воды. Этот способ основан на способности грубодисперсных взвешенных частиц осаждаться под действием собственной силы тяжести (если взвеси тяжелее воды) или подниматься на поверхность (если они легче воды). Скорость осаждения или всплытия на поверхность зависит от плотности и степени дисперсности взвесей. Чем больше размеры частиц и чем больше разность между их плотностью и плотностью воды, тем быстрее они оседают, и наоборот.

Если вода содержит коллоидно-дисперсные частицы – гумминовые вещества, кремниевую кислоту, ее соли, то в этом случае применяют коагуляцию.

Коагуляция – это нейтрализация электрически заря­женных частиц, находящихся, в воде, в результате чего они слипаются между собой и образуют более крупные частицы, которые оседают под действием собственной силы тяжести. В качестве коагулирующих веществ используют 5 %-й раствор глинозема (сульфат алюминия Аl₂(S0₄)₃ . 18Н₂0) в дозе от 50 до 150 г на тонну воды. Применяют также сульфат железа Fe₂(S0₄)₃ . 9Н₂0 или железный купорос FeS0₄ . 7H₂0 в сочетании с гашеной известью и аэрированием воды. Самый плотный осадок слипшихся коллоидов дают сульфаты железа.

При растворении в воде сульфат алюминия гидролизуется с образованием малорастворимого гидроксида алюминия в виде геля. Гидроксид алюминия представляет собой положительно заряженные частицы с большой поверхностной активностью, которые при взаимодействии с отрицательно заряженными частицами взвесей образуют крупные хлопья, которые оседают на дно. Образующиеся крупные агрегаты при осаждении захватывают другие взвешенные вещества, способствуя тем самым дополнительному осветлению воды.

Серная кислота, образующаяся при гидролизе сульфата алюминия, взаимодействует с бикарбонатами, содержащимися в воде, образуя сульфаты, воду и диоксид углерода. Таким образом, при коагуляции часть временной жесткости переходит в постоянную.

Процесс коагуляции продолжаемся от 1,5 до 2 ч. Количество коагулянта определяет лаборатория в зависимости от качества коагулянта, обрабатываемой воды и требований стандарта. Более точно оптимальную дозу коагу­лянта определяют методом пробного коагулирования. Отстоявшуюся воду необходимо профильтровать. Коагуляция производится в так называемых реакторах, в которых вода смешивается с коагулян­том.

При правильно выбранной дозе коагулянта в воде не должно оставаться ионов алюминия и железа. При обработке воды коагулянтами необходимо учитывать влияние рН. Гидроксид алюминия при рН ниже 4 имеет вид мелких хлопьев, выше 4 – крупных. Изоэлектрическая точка Аl(ОН)₃ находится при рН 5,5, но соли воды могутее смещать в сторону более высоких значений рН, а при рН более 8 образуется уже не гидроксид, а алюминат, и осветления воды не происходит. В природных водах коагуляция происходит при рН 7,5 – 7,8. Использование в качестве коагулянта сульфата железа ускоряет процесс осветления, особенно при рН 8,2 – 8,5.

В практике водоочистки используют контактную коагуляцию. При контактной коагуляции воду, смешанную с коагулянтом, пропускают через контактный осветлитель, в котором совмещаются процессы хлопьеобразования и фильтрации. Контактный осветлитель — это резервуар, загруженный послойно песком и гравием с разной крупностью зерен. Воду пропускают через слои песка и гравия в направлении убывающей крупности зерен. Хлопья коагулянта оседают на насадке из песка и гравия и создают дополнительный фильтрующий слой, задерживающий даже тонкодисперсные частицы.

Фильтрацию применяют для очистки воды от взвешенных веществ, остающихся после очистки ме­тодами отстаивания и коагуляции. Вода, поступаю­щая на фильтры, не должка содержать более 8 – 12 мг/дм 3 взвешенных веществ.

Сущность фильтрации состоит в распределении и осаждении взвешенных частиц в порах зернистого фильтрующего материала. Взвеси в слое фильтрую­щего материала задерживаются по двум причинам: в связи с адгезией на поверхности зернистого слоя (силами межмолекулярного притяжения) и механи­ческим отсеиванием.

Фильтрующий материал должен обладать опре­деленной механической прочностью, быть химически стойким по отношению к фильтруемой воде и зерна его должны быть однородными по размеру. В ка­честве фильтрующего материала используют квар­цевый песок, гравий и дробленый антрацит. Эффект фильтрации зависит от размера взвешенных частиц в воде, величины зерна фильтрующего слоя и ско­рости фильтрации.

Так, для улучшения физико-химического состава воды используются песочно-угольные или угольно-гравийные фильтры. Такие фильтры служат для одновременного удаления мути, свободного хлора, образующегося при хлорировании питьевой воды, хлорфенола, а также красителей и озона.

Песочно-угольные фильтры состоят из сосуда с сетчатой тарелкой в качестве под­дона, на которой размещается несколько слоев гравия или кварцевого песка, между которыми находится фильтрующий уголь. Нижний слой гравия сдерживает частицы угля, которые в противном случае могли бы попасть в находящийся под сетчатой та­релкой водосток. Верхний слой гравия покрывает фильтрующий уголь, поскольку ина­че он мог бы всплыть в нефильтрованной воде, и, кроме того, обеспечивает равномер­ное просачивание воды.

Существует несколько типов угля. Для удаления ароматических и вкусовых ве­ществ пригоден уголь слегка уплотненной слоистой древесины, древесный уголь из липы и ели (от 2 до 2,5 кг/100 дм 3 ). Для обесцвечивания рекомендуется использовать животный и костяной уголь (от 100 до 200 г/100 дм 3 ), а для одновременного обесцвечи­вания и улучшения вкуса следует пользоваться фильтрами с активированным углем.

Принцип действияактивированного угля основывается на его большой поверх­ности (площадь одного грамма активированного угля составляет 500 м 2 ), результатом чего ста­новится каталитическое разложение гипохлоритов и снижение их содержания. С течением времени действенность угля снижается, что вызывает необходимость повторного заполнения, которое, как правило, дешевле, чем достаточно хлопотная реактивация.

Угольные фильтры поглощают большое количество органических веществ (напри­мер, гуминовых кислот), поэтому, если фильтрованию будет подвергаться загрязнен­ная вода, следует опасаться образования питательной среды для размножения микро­организмов, а также многих других крайне неприятных сопутствующих обстоятельств.

Весьма широкое распространение в промышленности безалкогольных напитков полу­чили фильтры сверхтонкой очистки. При сверхтонкой очистке вода проходит через пористые фильтровальные свечииз обожженного кизельгура или же сквозь особые фильтрующие слои,состоящие преимущественно из хлопка. За счет выбора фильтровальных слоев возможно усовершенствование степени фильтрации, вплоть до бактерицидного фильтрования.

Для фильтрации воды используют пластинчатые фильтры или фильтр — прессы. Вода фильтруется через фильтр-картон, который закладывают между рифлеными плитами. Процесс фильтрации прекращают при повыше­нии давления в фильтр-прессе свыше 0,25 МПа.

Фильтрация воды через керамические фильтры обеспечивает бактериологическую чистоту воды. Каждая свеча пропускает 120 дм 3 /ч воды при давлении 0,2 — 0,25 МПа.

При применении обеспложивающей фильтрации используются самые различные системы фильтрования, например, керамические фильтры, фильтрующими элементами которых являются кера­мические свечи с размером пор 1,5 — 1,57 мкм,фильтры из обожженного кизельгура или металлического порошка.

Существуют также свечные (патронные) фильтры с добавлением ионов серебра и мембранные фильтры (размер пор составляет 0,2 мкм), изготовленные из ацетата целлюлозы или фильтр-картона, опорная ткань которых выполнена из полиэфира. Они состоят из изготовленной из полипропилена сердцевины, а также опорной внешней трубы и концевых колпачков. В мембранных фильтрах применяется фильтрующий материал из полиэфира, а цилинд­рические (патронные) фильтры оборудуются мембранами из целлюлозного волокна или нейлона. В качестве других фильтрующих материалов может выступать порис­тая инструментальная сталь.

Обезжелезивание воды. При содержании в воде железа в количестве, превышающем 0,1 мг/ дм 3 , не­обходимо ее обезжелезить. В природной воде желе­зо может содержаться в виде ионов закисного же­леза (Fe 2 +), коллоидов и взвесей соединений окисного железа, а также коллоидно-органических сое­динений гумматов железа. В зависимости от того, в каком виде содержится железо в используемой воде, выбирают и метод ее обезжелезивания.

Удалить железо из воды можно следующими способами: аэрированием, коагулированием, катионированием.

Если в воде содержится закисное (железо) в ионной форме, то в этом случае применяют аэрирование. При этом способе двухвалентное железо переходит в трехвалентное, которое выпадает в осадок. Для улучшения этого про­цесса применяют и коагулирование, что дает возможность осадить не только гидроксид железа, но и гидроксид алюминия. При использовании подзем­ных вод следует применять аэрирование, что позво­ляет устранить посторонние привкусы и запахи в воде.

Коагулированне применяют и тогда, ког­да железо находится в коллоидно-дисперсной форме. Для разрушения органических соединений желе­за перед обезжелезиванием воду необходимо хлориро­вать. В результате гумминовые вещества разрушаются с освобождением ионов закисного железа (железо двухвалентное), которое затем переходит в окисное. Затем воду необходимо обработать коагулянтами. Для этой цели применяют сернокислый алюминий или смесь алюмината натрия и хлорида железа в соотношении 1: 1. В результате интенсивной адсорбции ионов железа на хлопьях гидрата окиси обеспечивается более полное удаление из воды железа. При этом наиболее лучшими условиями адсорбции ионов железа является рН воды в пределах 5,7–5,5.

Согласно последним исследованиям, хлорирование является наиболее эф­фективным методом удаления из воды железа и марганца по сравнению с аэрированием и катионированием.

Также можно обезжелезивать воду фильтрованием через песочный фильтр, в котором песок предварительно модифицирован. Модификация песка заключается в нанесении на его поверхность пленки из гидроксида железа и диоксида марганца. Для этого кварцевый песок обрабатывают однопроцентным раствором сульфата железа (II) в течение 2 – 3 часов. Затем раствор сливают и заливают песок 0,5% раствором перманганата калия. Затем песок промывают водой до прозрачной промывной воды. Данный способ рекомендуется применять для вод с содержанием железа до 10 мг/дм 3 . В результате обработки воды на песочных фильтрах достигается 80% снижение содержания железа.

Обеззараживание воды. На заводах по производству безалкоголь­ных напитков биологическая очистка воды может производиться двумя способами:

— реагентным (или с помощью добавок, например, хлора, озона, ионов серебра);

— безреагентным способом, т.е. без добавок за счет применения физических методов (обеспложивающей фильтрации, ультрафиолетового облучения, стерилизации).

При обеспложивающем фильтровании микроорганизмы, содержащиеся в воде, задерживаются фильтровальными материалами (фильтр — картон, керамические свечи) с порами диаметром 1,5–1,57 мкм. Перед обеспложиванием во избежание быстрого засорения обеспложивающего фильтра воду пропускают через песочный фильтр или другой фильтр грубой очистки. Дезинфекцию свечей производят не менее 2 раз в месяц.

Хлорирование — широко распространенный способ биологической очистки воды. Биологическое действие хлора заклю­чается в угнетении обмена веществ и окислении со­ставных веществ клеток микроорганизмов, в резуль­тате чего они гибнут. Это действие обусловли­вается наличием в хлорируемой воде хлорноватистой кислоты и иона СlО — , непосредственно взаимодей­ствующими с веществами клетки. Однако полной стериль­ности воды при хлорировании достигнуть нельзя, так как бактерицидное действие хлор оказывает только на вегетативные формы бактерий, но не на споровые формы. Помимо этого существуют некоторые микроорганизмы, которые проявляют стой­кость к хлору.

Бактерицидный эффект хлора в зна­чительной степени зависит от его начальной дозы и продолжительности контакта с водой.

Процесс хлорирования заключается в насыщении воды хлором, источником которого является жидкий хлор из баллонов или хлорная известь, представляющая собой смесь гипохлорида кальция Са(ОСl)₂, хлорида кальция СаСl₂ и гашеной извести Са(ОН)₂. При распаде гипохлорида кальция выделяется свободный хлор.

При растворении хлора в воде образуется хлорноватистая и соляная кислота (Н₂О +Сl₂ = НСlО + НCl), а при распаде хлорноватистой кислоты отщепляется атом кислорода (НСlО = НCl + О). Соляная кислота взаимодействует с бикарбонатами, образуя нейтральные соли, в результате возрастает постоянная жесткость воды.

Растворяясь, хлор взаимодей­ствует с водой и образует хлорную воду, являющуюся сильным окислителем. Степень гидролиза хлора обусловливается рН среды. При рН 5 активный хлор находится в воде в молекулярной форме, в интервале рН 5 — 9,2 в воде преобладает хлорноватая кислота, а при рН больше 9,2 только ионы СlО — .

Дозировка хлора, устанавливаемая органами государ­ственной санитарной инспекции с учетом хлорпоглощаемости воды, определяется в каждом случае опытном путем, в зависимости от качества исходной воды, т.е. характера и состава ее органических и минеральных примесей и общего количества микробов в одном см 3 воды. Обычно доза хлора колеблется от 0,2 до 2,0 мг на один литр воды. Продолжительность контакта хлора и воды до 2 часов. Чем больше дозировка хлора, тем менее продолжителен может быть контакт.

На разрушение клеток микроорганизмов расходуется незначительная часть хлора, большая его часть взаимодействует с различными органическими и минеральными примесями воды, которые сорбируют на своей поверхности хлор, снижая его бактерицидный эффект. Это обстоятельство обусловливает необходимость предварительной фильтрации воды на песочных фильтрах для освобождения воды от взвешенных примесей, главным образом коллоидного характера. Благодаря этому происходит более глубокая очистка воды.

Вслед­ствие окислительного действия хлора снижается цветность воды, исчезают привкусы и запахи. Хло­рирование способствует также удалению из воды железа и марганца. Органические соединения железа под действием хлора разрушаются, двухвалент­ное железо переходит в трехвалентное и вследствие гидролиза выпадает в осадок в виде гидроокиси же­леза. Марганец окисляется и выпадает в осадок.

В производстве безалкогольных напитков хлори­рование воды должно сопровождаться дехлорированием, так как остаточный хлор придает ей неприят­ный вкус и запах. Кроме того, под влиянием хлора могут окисляться вносимые в напитки эфирные мас­ла с образова­нием фенольного запаха.

Дехлорируют воду введением в нее тиосульфата натрия от 0,6 до 7,1 мг на один дм 3 воды, а также в результате пропуска воды через активированный уголь (C + 2Сl₂ + Н₂О = СО₂ + 4 НCl). После дехлорирования в воде не должно содержаться активного хлора.

В процессе хлорирования проявляются следующие недостатки, к которым можно отнести:

• реакции с ингредиентами воды (неорганическими и органическими);

• способность поглощения хлора в водопроводной системе;

• образование хлорфенола в случае наличия фенола;

• образование хлорорганических соединений (канцерогенных веществ) при

соот­ветствующей концентрации органических веществ в воде;

• образование устойчивых штаммов микроорганизмов;

• снижение качества обеззараживания из-за защитных действий;

• коррозия алюминия в случае очень мягкой воды;

• необходимость удаления хлора с помощью фильтров на

активированном угле для обеспечения качества напитков и пр.

Преимуществом такого метода являются его дешевизна и длительное действие.

При использовании методов озонирования необходимо обратить внимание на сле­дующую особенность: окислительные продукты расщепления содержащихся в воде органических веществ за счет озона представляют собой, как правило, благоприятную питательную среду для микроорганизмов и таким образом способствуют повторному заражению воды. Следовательно, на выходе фильтров из активированного угля, в ко­торых дезактивируется озон, появляется большое количество бактерий вследствие их размножения. Кроме того, озон образует хлор- и бромоорганические соединения. За счет реакции пятиокиси азота с органическими составляющими воды при образова­нии озона из воздуха формируется трихлорнитрометан.

Преимуществом использования озона является не столько обеззараживание, сколько очистка воды за счет окисления и обесцвечивания, а также удаление из воды железа, марганца, фенола, гумминовых веществ.

Недостатками озонирования являются относительно высокие затраты и образование нежелательных продуктов реакции (тригалометан), а также возможность повторного заражения микроорганизмами. Кроме того, повышенное содержание кислорода в воде является причиной коррозии оборудования и вкусовых проблем в сладких освежающих напитках.

При озонировании осуществляется дополнительное хлорирование, выполняемое в целях устранения повторного заражения микроорганизмами и достижения пролонгированного действия, однако при этом необходимо предварительно использовать фильтр из активированного угля.

Для обеззараживання воды получил распростра­нение способ обработки ее ионами серебра. Водные растворы серебра, получаемые анодным растворе­нием металла, превосходят по надежности, эконо­мичности и простоте технологии все известные кон­серванты.

Бактерицидные свойства серебра объясняются способностью его ионов разрушать и денатуриро­вать плазму микроорганизмов, серебро убивает грамположительные и грамотрицательные бакте­рии, а также вирусы. Антимикробное действие серебра тем больше, чем выше концентрация ионов серебра в воде, и чем продолжительнее контакт их с водой. Тормозит бактерицидное действие наличие в воде хлоридов, которые приводят к образованию на поверхности электродов пленки AgCl, затрудняю­щей растворение серебра.

Серебро дозируется за счет электролитического анодного растворения или же возможно использование серебра в керамических фильтровальных свечах.

Доза составляет 0,03 – 0,5 мг/дм 3 , продолжительность обработки около 2 часов. Преимуществом использования серебра является длительность его действия и отсутствие влияния его на вкус напитка.

К недостаткам относится быстрое поверхностное поглощение серебра в ржавых трубопроводах, а также повышенное содержание органических примесей в воде, которое способно существенно снизить бактерицидный эффект серебра. Этот эффект снижается также при наличии в воде сульфитов, йодидов и хлора.

Биологическая очистка воды ультрафиолетовы­ми лучами основана на свойстве лучей с длиной волн 2000 – 3000 А 0 уничтожать все виды бактерий и спор за несколько минут облучения. Бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей объясняют фото­химическим действием их на белковые коллоиды протоплазмы клеток, вызывающие изменение их структуры и дисперсности, в результате чего клетки погибают.

Эффективность бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей зависит от продолжительности и интенсивности облучения, а также от наличия взве­сей и коллоидных примесей в воде.

Прозрачная и бесцветная вода в меньшей степени поглощает лучи, и поэтому облучение такой воды происходит с большим бактерицидным эффектом. Из бактерий наибольшей сопротивляемостью бактерицидному облучению обладают бактерии кишечной палочки. Поэтому наличие или отсутствие кишечной палочки может служить показателем эффекта обеззараживания воды, загрязненной патогенными неспорообразующими бактериями.

Преимуществом данного мето­да является занимающее всего несколько секунд обеззараживание без использования добавок, а также предотвращение изменений вкуса и запаха. Кроме того, как положи­тельную сторону можно отметить отсутствие коррозии и последующих реакций с на­питками.

Умягчение воды —это снижение общего содержания солей в воде (т.е. обессоливание) и прежде всего для уменьшения концентрации солей жесткости. Процесс умягчения характеризуется снижением следующих показателей: жесткости, щелочности воды, содержания ионов Са 2+ и Мg 2+ , сухого остатка.

Жесткая вода снижает стойкость напитков, что объясняется интенсивным развитием дрожжевого осадка вследствие понижения активной кислотности напитка из-за нейтрализации части кислоты солями жесткой воды. Кроме того, использование жесткой воды вызывает перерасход кислоты, часть которой связывается солями жесткости воды.

Для умягчения воды используют термический, известковый, содово-известковый. Наиболее прогрессивными и современными способами умягчения воды является ионообменный, электродиализный и мембранный способ.

По ионообменному способу для умяг­чения воды используют высокоэффек­тивные синтетические ионообменные смолы, которые представляют собой высокополимерные, нерастворимые в воде органические вещества. Они со­стоят из трехмерной пространствен­ной сетки (матрицы), содержащей ионогенные группы. В воде активные группы ионитов диссоциируют на не­подвижные, связанные с матрицей ионы и подвижные противоионы.

В зависимости от знака заряда противоиона иониты подразделяются на катиониты, аниониты и амфолиты. В катионитах обменивающимся ионом служит катион, в анионитах — анион, в амфолитах — ионы обоих знаков за­рядов. Катиониты применяют в основ­ном для умягчения воды и удаления других катионов, которые содержатся в небольших количествах, а анионита-ми удаляют из воды кислоты и кис­лотные остатки.

Для умягчения воды используют Н- и Na-катиониты, в которых катионы на­трия и водорода обмениваются на ка­тионы кальция и магния солей жес­ткости. В результате Н-катионирования соли карбонатной жесткости раз­рушаются. При этом выделяется свободный диоксид углерода, а вместо солей некарбонатной жесткости обра­зуются соответствующие анионам кис­лоты и повышается кислотность умяг­ченной воды. При умягчении Na-кати-онированием в воде накапливаются гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды натрия. Вследствие образования би­карбонатов натрия возрастает щелоч­ность воды.

Ионообменный способ целесооб­разно использовать при содержании солей до 1,5 г/дм 3 воды, а при концен­трации 1,5-10 г/дм 3 экономически оп­равдан электродиализный способ.

Электродиализный способ. Элект­родиализ представляет собой пере­нос ионов через ионитовые мембра­ны под действием приложенного к ним электрического поля. Ионитовые мем­браны изготовляют из смеси измель­ченного ионита и связующего матери­ала (полиэтилена, полистирола).

Ионитовые мембраны из-за нали­чия в них ионогенных групп являются электрохимически активными и обла­дают ионной селективностью. Ионогенные группы основного характера позволяют рассматривать мембрану как неподвижный поликатион, диф­фузный слой которого насыщен под­вижными анионами. Такая мембрана будет анионопроницаемой. И наобо­рот, если группы кислотного характе­ра, то мембрана представляет собой полианион и является катионопроницаемой. В электродиализном аппара­те катионитовые и анионитовые мем­браны чередуются, образуя обессоли­вающие (дилюатные) и концентриру­ющие (рассольные) камеры.

Мембранный способ – основан на принципе обратного осмоса и может быть использован для обработки вод любого солесодержания.

Источник