CC BY
146
Технология водоподготовки в производстве безалкогольных и слабоалкогольных напитков
1Е.Т. Зуев, В.И. Гурьев, С.А. Караваева, А.Ф. Солотнов
ЗАО «ОСТ-АКВА» (г. Черноголовка, Московская обл.)
Высокое качество напитков может быть обеспечено высоким качеством сырья, чистотой воды в отношении токсикантов и правильно организованной технологией водоподготовки. Поэтому в производстве безалкогольных и слабоалкогольных напитков, изготовляемых из различного сырья, к главному компоненту — воде предъявляются особые требования.
Обычная концентрация ионов в природных водах существенно влияет на качество напитков. Например, ионы гидрокарбонатов связывают кислоты, обеспечивающие регламентированный вкус напитка. Присутствие ионов кальция, магния и железа может способствовать образованию осадка и опалесценции. От конечного состава воды зависит не только качество получаемых напитков, но и количество расходуемого сырья для получения конечного продукта. Так, повышенные остаточные количества гидрокарбонатов взаимодействуют с лимонной кислотой, что приводит либо к ее заметному перерасходу, либо к ухудшению качества напитка из-за снижения кислотности. Кроме того, сдвиг значения рН в сторону уменьшения ионов водорода нарушает равновесие системы, в которой устойчивы легкоокисляемые эфирные масла, присутствующие в цитрусовых напитках.
На качестве напитков также отрицательно сказывается присутствие в воде избыточного количества железа, так как оно ухудшает вкус напитка, а соединяясь с полифенолами растительных экстрактов и соков, применяемых в производстве напитков, образует темноокрашенный комплекс. При наличии кислорода, растворенного в воде, железо окисляется и гидро-лизуется в труднорастворимую гидроокись, образующую коллоидный раствор и тонкодисперсную взвесь. Из вышесказанного следует, что с уменьшением минерализации воды улучшается качество напитка. И тем не менее анализ мирового рынка безалкогольных напитков свидетельствует, что около 80 % продукции производится без осуществления мероприятий по водоподготовке.
В зависимости от источников водоснабжения, состава и других показателей качества вода подвергается обработке по
разнообразным технологическим схемам, предусматривающим различные способы водоподготовки: термический, ионообменный, обратноосмотический, электродиализный, отстаивание и коагуляция, обез-железивание, умягчение, снижение щелочности, обеззараживание, деаэрирование и др.
Оборудование для водоподготовки можно условно разделить на следующие виды: фильтры грубой очистки; осветли-тельно-сорбционные фильтры; установки умягчения; фильтры тонкой очистки; бактерицидные установки; установки корректировки рН среды; установки доочистки воды на основе технологии обратного осмоса.
В литературе достаточно подробно описаны достоинства и недостатки перечисленных видов оборудования. В зависимости от набора вышеперечисленного обо-
рудования, выбор которого, в свою очередь, зависит от результатов анализа исходной воды и требований, предъявляемых к воде, как основному сырью для производства напитков, складываются технологическая схема, схема контроля и стоимость системы водоподготовки. Таким образом, на сегодняшний день, не взирая на предлагаемые типовые схемы водопод-готовки, эта задача остается в большой мере творческой и требует наличия на предприятии специалистов высокой квалификации.
На заводе «ОСТ-АКВА» источниками водоснабжения служат артезианские скважины глубиной 103 и 170 м. Последовательность этапов технологического процесса водоподготовки с указанием критических контрольных точек (КТ) представлена на схеме. На станции водозабора вода подвергается обезжелезиванию аэрированием с последующим фильтрованием через многослойный песочно-уголь-ный фильтр.
При аэрировании воды на начальной стадии водоподготовки происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное с образованием плохо растворимого осадка. Ускорение данного процесса происходит при фильтровании через слой модифицированного песка. Аэрирование воды обеспечивает не только окисление ионов железа, но и устранение возможных привкусов и запахов биологического происхождения. Фильтрация через много-
Г '
Источник водоснабжения
КТ 1
Станция водозабора —V
Аэрирование
Осветление
фильтрованием
Модифи- Активи-
цирован- рованный
ный песок уголь
I________________________
' П
__I
КТ 2
КТ 3 (КТ 4)
Последовательное Фильтр тонкой
фильтрование очистки
Фильтр I ступень II ступень
грубой (до (до
очистки 20 мкм) 10 мкм)
КТ 5
Участок водоподготовки
Обессоливание на обратноосмотической установке
I ступень II ступень
■»■ КТ 6
Хранение очищенной воды
КТ 7
Обеззараживание УФ-облучением
I___________________________I
КТ 8
Подготовка воды для производства безалкогольных и слабоалкогольных напитков
На производство продукции
>
»
>
>
»
»
>
>
ПИВО " НАИИТСИ
2•2003
64
слойный фильтр наряду с удалением нерастворимых комплексов железа и других взвешенных частиц также способствует адсорбции растворенной органики и улучшению органолептических свойств воды (вкуса, запаха, цвета).
Следующий этап очистки воды проходит на участке водоподготовки путем трехступенчатого фильтрования: через сетчатые фильтры грубой очистки, а затем через патронные фильтры, заполненные полимерным фильтрующим материалом, последовательно задерживающие частицы размером до 20 мкм, а затем до 10 мкм.
Далее для доочистки и умягчения вода направляется на двухступенчатую установку обратного осмоса. На этой установке поступающий поток воды разделяется на две составляющие: пермеат, представляющий собой обессоленную воду, и концентрат — воду с повышенным по сравнению с исходным солесодержанием. Доля пермеата обычно составляет 60-80 % от объема исходной воды. При использовании этого метода не образуются агрессивные сточные воды. Все показатели работы установки обратноосмотического обес-соливания (перепады давления на ступенях, производительность, солесодержа-ние потоков) ежедневно фиксируются в рабочем журнале обслуживающего персонала.
На последнем этапе водоподготовки — обеззараживании — используется метод ультрафиолетового обеззараживания. Это безопасный, эффективный в отношении большинства известных бактерий, вирусов, простейших и спор, а также дрожжей и плесневых грибов метод. Для производства напитков данный метод особенно ценен тем, что не изменяет органолептических свойств обрабатываемой воды, т.е. не меняются вкус, цвет, запах, солевой состав и величина рН.
На приведенной схеме водоподготовки указаны критические контрольные точки КТ 1-КТ 8:
КТ 1 — контроль воды из скважины на водозаборной станции. Показатели: температура, запах, привкус, прозрачность, рН, цветность, щелочность, железо, жесткость, аммонийный азот, нитриты, нитраты, хлориды, окисляемость, сульфаты, фториды, медь, марганец, сухой остаток, литий, бактериологический анализ (ОМЧ, БГЧ) — один раз в квартал;
КТ 2 — после фильтров обезжелезива-ния на водозаборной станции. Показатели: железо (каждые 3 ч), МЧ (ОМЧ, ТКБ, ОКБ) — один раз в 10 дней;
КТ 3 — кран в машинном зале отделения водоподготовки (исходная вода). Показатели: температура, запах, привкус, мутность, рН, цветность, железо, щелочность — один раз в сутки; жесткость, аммонийный азот, нитриты, нитраты, хлориды, окисляемость — один раз в неделю;
Показатели Гигиенический норматив Пробы воды
Органолептические и физико-химические показатели
Температура, °С 20 7±0,4
рн > 6...< 9 7,8-7,9
Запах, баллы < 2 0
Привкус, баллы < 2 0
Прозрачность, ЕМФ 2,6 0,08-0,1
Цветность, град < 20 1,0±0,4
Солевой состав
Сухой остаток, мг/л < 1000 30-40
Жесткость, мг-экв/л < 7 < 0,2
Щелочность, мг-экв/л < 6,5 0,3
Сульфаты, мг/л < 500 4,9-5,5
Фториды, мг/л 0,5-1,5 0,17-0,19
Хлориды, мг/л < 350 1,8-2,0
Нитраты, мг/л < 45 0,23-0,27
Показатели органического загрязнения
Аммонийный азот, мг/л < 2 0,03-0,05
Нитриты, мг/л < 3 0,004-0,006
Окисляемость перманганатная, мг О2/л < 5 1,7-1,9
Металлы
Железо, мг/л < 0,3 0,01-0,03
Медь, мг/л < 1 0,02-0,04
Марганец, мг/л < 0,1 0,005-0,007
Литий, мг/л < 0,03 0,003-0,005
Микробиологические показатели
Общее микробное число (ОМЧ), мг/мл < 50 6-10
Количество общих колиформных бактерий (ОКБ) в 100 мл Отсутствуют
Количество термотолерантных бактерий (ТБ) в 100 мл »
сульфаты, фториды, медь, сухой остаток, марганец — один раз в месяц;
КТ 4 — во внешней распределительной сети (в отдельных точках). Показатели и периодичность — по соглашению с санитарно-эпидемиологической станцией;
КТ 5 — перед подачей воды на обрат-ноосмотическую установку. Показатели: содержание свободного хлора (ежедневно); МЧ (ОМЧ, ТКБ, ОКБ) — 2-3 раза в неделю;
КТ 6 — после обратноосмотической установки. Показатели: общая жесткость, щелочность — один раз в неделю; МЧ (ОМЧ, ТКБ, ОКБ) — 2-3 раза в неделю;
КТ 7 — в емкостях после очистки на об-ратноосмотической установке. Показатели и периодичность — как в КТ 6;
КТ 8 — вода, идущая на ополаскивание бутылок перед розливом напитка. Микробиологические показатели (ОМЧ, ОКБ, ТКБ) — 2-3 раза в неделю.
Таким образом, вода из скважин на водозаборной станции, на участке водопод-готовки и на входе в водораспределительную сеть (исходная вода для приготовления напитков) контролируется более чем по 20 показателям: органолептическим, физико-химическим, солевому составу, показателям органического загрязнения, содержанию металлов, микробиологическим показателям. В таблице представлены результаты определения качества очищенной воды, поступающей на производство напитков. Анализ результатов контроля качества воды в течение года позво-
ляет сделать вывод о ее соответствии нормативам по всем показателям.
Периодически пробы воды проходят углубленный анализ по физико-химическим, микробиологическим, паразитологическим показателям, по биотестированию, по показателям радиоактивного загрязнения и суммарной мутагенной активности в лабораториях НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, аккредитованного на проведение исследований Госстандартом РФ и Департаментом Госсанэпиднадзора МЗ РФ.
В связи с внедрением в производство напитков в ЗАО «ОСТ-АКВА» международных правил GMP (надлежащая практика производства) разрабатываются программа и рабочая методика (процедура) валидации оборудования и технологического процесса водоподготовки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аринкина А.И. Водоподготовка в производстве безалкогольных напитков//Пиво и напитки. 1997. № 1. С. 18.
2. Буткова О.Л, Орещенко А.В. Качество минеральных вод,безалкогольных напитков и особенности водоподготовки в их производстве//Пи-щевая промышленность. 1998. № 11. С. 17-18.
3. Зуев Е.Т, Фомин Г.С. Питьевая и минеральная вода. Требования мировых и европейских стандартов к качеству и безопасности. — М.: Изд-во «Протектор», 2003.
4. Орещенко А.В, Рудольф В.В, Берестень Н.Ф. Влияние качества воды на физико-химические и органолептические показатели прохладительных напитков//Хранение и переработка сельхозсы-рья. 1999. № 1. С. 22-24 и др.
2•2003
|ПИ
НАПИТКИ
65
