Технология производства минеральных вод на современном этапе Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 663.64

Технология производства минеральных вод на современном этапе

Е. М. Севостьянова,

канд. биол. наук

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

Е

а последние годы, с развитием баз технологического оборудования, существенно изменились технологические процессы обработки и розлива минеральных питьевых вод. Технологические особенности розлива минеральных вод различного состава, сохраняющие все свойства сырьевой базы, требуют проведения специальных научных исследований, посвященных сравнению характеристик современного оборудования, предлагаемого как российскими, так и зарубежными производителями, выбору оптимального, учитывающего особенности розлива вод сложного состава, требующего сохранения легко деградирующих компонентов [1-3]. Обеспечение безопасности продукции в соответствии с положениями, сформулированными в документах Единого таможенного союза, также требует новых подходов и современного оборудования.

Промышленный розлив минеральных вод в бутылки начался в России с 90-х годов XIX века, с выпуска кис-ловодской воды «Нарзан» и грузинской «Боржоми».

В конце ХХ в. потребление минеральной воды в мире резко возросло. Всплеск активности был вызван и появлением на российском рынке пластиковой тары (ПЭТ-бутылки), которая удовлетворяла конкретные специфические нужды компаний-производителей, желающих иметь свой конечный продукт достаточно уникальным с точки зрения дизайна, формы упаковки, а также легкости в транспортировке и эксплуатации.

Рынок минеральной и питьевой воды остается одним из самых динамично развивающихся потребительских рын-

ков в России. Особенность российского рынка минеральной и питьевой воды — активность региональных производителей: каждый регион имеет свою марку минеральной воды, пользующуюся популярностью в данной местности, но малоизвестную на других территориях.

Современная классификация минеральных природных питьевых вод дана в ГОСТ Р 54316-2011 [4].

К водам минеральным природным питьевым относят подземные воды, добытые из водоносных горизонтов или водоносных комплексов, защищенных от антропогенного воздействия, сохраняющие естественный химический состав и разливаемые без его изменения.

К природным минеральным водам не относят смеси:

• подземных вод из водоносных горизонтов с разными условиями формирования их гидрохимических типов;

• подземных вод разных гидрохимических типов;

• природной минеральной воды с питьевой водой или искусственно минерализованной водой. Минеральные воды по назначению

подразделяют на столовые, лечебно-столовые и лечебные.

Минеральные столовые воды — воды минеральные с суммарным содержанием всех компонентов — минерализацией—до 1 г/дм3 включительно. Эти воды можно употреблять без ограничений.

Минеральные лечебно-столовые воды — воды минеральные с минерализацией от 1 до 10 г/дм3 включительно или с меньшей минерализацией при наличии в них биологически активных компонентов, массовая концентрация которых не ниже бальнеологических

24 ПИВО и НАПИТКИ

2 • 2014

СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИ

норм (определенные количества биологически активных компонентов, содержащихся в минеральной воде, при достижении или превышении которых минеральная вода оказывает лечебно-профилактическое воздействие на организм человека) и оказывающих воздействие на организм человека, установленное в бальнеологическом заключении.

Минеральные лечебные воды — воды минеральные с минерализацией от 10 до 15 г/дм3 (редко большей) или минерализацией менее 10 г/дм3 при наличии в них биологически активных компонентов, массовая концентрация которых превышает бальнеологические нормы и оказывающих воздействие на организм человека, установленное в бальнеологическом заключении.

Минеральные столовые воды выпускают двух типов — газированные и негазированные, минеральные лечебно-столовые и лечебные — газированные. Вместе с тем на российском рынке встречаются негазированные минеральные лечебно-столовые воды с низкой минерализацией (примерно до 2 г/дм3).

Особенности технологии розлива вод различных технологических групп заключаются в их стабилизационной обработке для сохранения полезных

компонентов химического состава или очистке от соединений, ухудшающих их органолептические свойства.

Технологический процесс, обеспечивающий выпуск минеральных вод, включает следующие основные этапы: каптирование (т. е. добыча); транспортировка воды от каптажного сооружения (источника) до завода (цеха) розлива; резервирование воды; ее обработка (фильтрование, охлаждение, стабилизация состава, насыщение двуокисью углерода — для газированных вод); обеззараживание; производство ПЭТ-тары (при использовании); розлив минеральной воды в бутылки; укупорка; бракераж; этикетирование; упаковка; хранение готовой продукции; контроль качества сырья и материалов. Принципиальная технологическая схема производства минеральных вод представлена на рисунке.

Вода перед розливом подвергается следующей технологической обработке: фильтрование, охлаждение, насыщение двуокисью углерода, обеззараживание.

Для обработки минеральных вод разрешается применять следующие способы:

• отделение соединений железа, марганца и серы, а также мышьяка путем обработки воздухом и (или) кислородом;

Транспортировка воды

Резервирование

Дегазация* V

Каптирование Обеззараживание***

и

Фильтрование ■ Резервирование_|

Охлаждение

Резервирование

Насыщение двуокисью углерода

Стабилизирующие добавки*

Обеззараживание

Розлив

Потребительская тара

Укупорка

!->' Бракераж - Транспортная _ Хранение

упаковка

* Для розлива железистых вод по III технологической схеме; ** Для розлива сульфидных вод по IV технологической схеме;

*** Для розлива вод, содержащих сульфатвосстанавливающие бактерии по V технологической схеме

Принципиальная технологическая схема производства минеральных вод

• отделение нерастворимых элементов, таких как соединения железа и серы, путем фильтрации или декантирования;

• полное или частичное освобождение от свободной двуокиси углерода;

• насыщение двуокисью углерода;

• использование лимонной и (или) аскорбиновой кислоты;

• обработка сернокислым серебром. Для обработки минеральных вод,

кроме способов, предусмотренных выше, разрешается применять также иные способы, которые не изменяют содержание и соотношение катионов — кальция, магния, натрия и калия, анионов — гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, а также биологически активных компонентов в обрабатываемых минеральных водах.

Практически все воды перед розливом освобождают от взвешенных частиц. Взвешенные вещества, содержащиеся в минеральных водах, вызывают их помутнение и снижают эффективность бактерицидной обработки воды. Для полного удаления взвешенных веществ минеральные воды подвергают фильтрованию, как правило, в напорных фильтрах, использующих инертные фильтрующие материалы, например кварц, сорбент, микропористую керамику, полимерные материалы (полиэтилен, полипропилен, фторопласт и др.), фильтр-картон марки Т и другие материалы. Полимерные фильтрующие материалы применяют для фильтрации минеральных вод различной минерализации и ионно-солевого состава. Фильтры из микропористой керамики широко используют для финишной (полировочной) фильтрации. Они позволяют не только удалить из воды все взвешенные вещества, но и частично обесплодить воду. Для улучшения органолептиче-ских показателей минеральных вод применяют сорбционные фильтры. В качестве загрузки используют активированный уголь, что позволяет снизить цветность воды, улучшить ее вкус и удалить запах, а также сорбировать значительную часть органических веществ. Активированный уголь применяют в водоподготовке как основной материал для улучшения органолептических показателей воды (устранения цветности, постороннего запаха, привкуса). В настоящее время для увеличения ресурса работы угольных фильтров используют активированный уголь из скорлупы кокосового ореха, адсорбционная способность

0

1 <

§

ш I-

2 • 2014 ПИВО и НАПИТКИ

25

СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИИ

0

1 <

S ш h

которого в 4 раза выше, чем у угля, полученного традиционными методами (например, из древесины березы). Для борьбы с биологическим зарастанием активированного угля применяют специальные угли с бактериостати-ческими присадками (например, уголь с серебром). Требования к качеству зернистых фильтрующих материалов отражены в ГОСТ Р 51641-2000. Выбор фильтрующей загрузки зависит от количества примесей и условий эксплуатации фильтра. В некоторых случаях используют несколько фильтрующих слоев засыпки, обладающих достаточной химической стойкостью и механической прочностью (мультимедийные фильтры).

Для обезжелезивания воды в настоящее время применяют несколько видов фильтров. В зависимости от состава воды можно использовать безреагентные и реагентные обезжелезиватели воды. В качестве фильтрующих материалов в безреагентных фильтрах применяют Birm, Pyrolox, в реагентных фильтрах-обезжелезивателях — Manganese Greensand, Greensand Plus, MTM. Помимо фильтров-обезжелезивателей производители широко используют метод аэрации.

Следующий важнейший этап водо-подготовки — обеззараживание. Бактериальному загрязнению подвержены все минеральные воды, однако в большей степени — воды неглубокого залегания. Кроме естественного инфицирования они могут загрязняться при перекачке, транспортировании, хранении, обработке и розливе в бутылки.

Эффективные способы обеззараживания воды: обработка ультрафиолето-

выми лучами, раствором сернокислого серебра, озоном.

Ультрафиолетовую обработку проводят для вод, содержащих соединения железа (II) в концентрации до 0,5мг/дм3. Эффективность обеззараживающего облучения определяется рядом факторов: биологическими особенностями микроорганизмов, степенью обсемененности воды, прозрачностью и бесцветностью, интенсивностью облучения и поглотительной способностью минеральной воды.

Метод серебрения рекомендован для обработки вод, содержащих хлорид-ионов не более 0,289 г/дм3, сульфат-ионов — не более 0,854 г/дм3, гидрокарбонат-ионов — не более 1,306 г/дм3.

Озонирование может быть рекомендовано для вод неуглекислых, не содержащих легкоокисляемые компоненты, в том числе бромиды в концентрации не более 0,1 мг/дм3. Озонированием воды достигаются следующие цели: снижение цветности и увеличение прозрачности воды; удаление привкусов и запаха (сероводорода), обусловленных присутствием соединений минерального и органического происхождения; удаление железа, марганца и других металлов (окисление до нерастворимых соединений, подверженных фильтрации). Процесс окисления озоном проходит намного быстрее, чем аэрация. Практически не известны микроорганизмы (бактерии, споры и вирусы), стойкие к озону. Дозы озона в зависимости от состава обрабатываемой воды составляют от 0,5 до 5мг/дм3, время контакта озоно-воз-душной смеси с водой для эффектив-

ного окисления примесей — от 1-2 до 10-15 мин.

Воду минеральную разливают в потребительскую тару (стекло, ПЭТФ, ПК) различной вместимости, разрешенную к применению с данным видом продукции и соответствующую ТР ТС 005/2011 [5].

Предприятие-изготовитель осуществляет контроль питьевых минеральных вод в соответствии с требованиями, предусмотренными действующей в отрасли нормативно-технической документацией.

На всех стадиях технологического процесса производства проводят контроль соблюдения технологических параметров, режимов производственных помещений, качества используемого сырья и материалов, контроля качества готовой продукции в соответствии с требованиями ТР ТС 021/2011 [6].

ЛИТЕРАТУРА

1. WHO (2011) Guidelines for drinking-water quality. — 4th ed. Geneva, World Health Organization.

2. Фрог, Б. Н. Водоподготовка: учебн. пособие для вузов/Б. Н. Фрог, А. П. Левченко. — М.: Издательство МГУ, 1996, 680 с.

3. Севостьянова, Е.М. Технология розлива минеральных вод, предназначенных для детского питания/Е.М. Севостьянова//Пиво и напитки. — 2012. — № 6. — С. 32-33.

4. ГОСТ Р 54316-2011 «Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия». — М.: Стандартинформ, 2011. — С. 41.

5. ТР ТС 005/2011 «Технический регламент Таможенного союза. О безопасности упаковки».

6. ТР ТС 021/2011 «Технический регламент Таможенного союза. О безопасности пищевой продукции». <S

Технология производства минеральных вод на современном этапе

Ключевые слова

минеральная вода; обеззараживание; обработка; технологический процесс; фильтрование.

Реферат

Показано обеспечение безопасности продукции, а также технологические особенности розлива минеральных вод различного состава. Проведены специальные научные исследования, посвященные сравнению методов обработки и характеристик современного оборудования. Особенности технологии розлива вод различных технологических групп заключаются в стабилизационной обработке их для сохранения полезных компонентов химического состава или очистке от соединений, ухудшающих их органолептические свойства.

Автор

Севостьянова Елена Михайловна, канд. биол. наук

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности,

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7., waterlena@list.ru

Technology of Production of Mineral Waters at the Present Stage

Key words

mineral water; disinfection; treatment; process; filtration.

Abstract

Product safety, as well as technological features mineral water bottling different composition of special scientific trials comparing treatments and characteristics of modern equipment.

Technology features water bottling various technological groups is stabilizing treatment to save their valuable components of the chemical composition or cleaning compounds from worsening their organoleptic properties.

Author

Sevostyanova Elena Mihaylovna, Candidate of Biological Science All-Russian Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industries, 7 Rossolimo St., Moscow, 119021, waterlena@list.ru

26 ПИВО и НАПИТКИ 2 • 2014