CC BY
19
ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 663.64
Влияние технологических процессов на стабильность
микрокомпонентного состава минеральных вод
Е. В. Хорошева; И. В. Абрашина,
канд. хим. наук;
И. Ю. Михайлова; Г. А. Ремнева; Е. М. Севостьянова,
канд. биол. наук
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности
Ключевые слова:
аэрация; идентификация; микрокомпонентный состав; минеральные воды; фильтрация. Keywords:
aeration; identification; micro component composition; mineral water; filtration.
Реферат
Для идентификации минеральных вод необходима информация как о макро-, так и о микрокомпонентном составе воды, а также о наличии и концентрации биологически активных компонентов. Поэтому количественная оценка возможных потерь микрокомпонентов в процессе технологической обработки вод очень важна. В статье рассмотрено влияние на микрокомпонентный состав минеральных вод двух технологических приемов обработки — фильтрации и аэрации.
Abstracts
For identification of the mineral water is needed both macro- and microcomponent composition of the water and the concentration of biologically active components. Therefore, quantitative estimate of possible losses microcomponents in the process of technological processing of water is very important. The paper considers the impact on microcomponent composition of mineral waters of two technological methods of processing — filtration and aeration.
Вопросы идентификации минеральных вод изложены в работах [1, 2]. С введением в действие ГОСТ Р 54316-2011 [3] впервые в официальный документ включен раздел, посвященный идентификации минеральных вод. Идентификацию рекомендуют осуществлять, сравнивая содержание макрокомпонентов готовой продукции с их содержанием в скважине, из которой ее разливают.
Однако, как следует из работ [1-2], идентификация минеральных вод, основанная только на подтверждении соответствия макро-компонентного состава технологическим диапазонам, указанным в [3] или в технических условиях, особенно для низкоминерализованных вод, некорректна. Необходима информация о микрокомпонентном составе, а также о наличии и концентрации биологически активных компонентов в готовой продукции. Поэтому важна количественная оценка возможных потерь микрокомпонентов в процессе технологической обработки вод.
Данные об изменении концентраций микрокомпонентов в минеральных водах при разрешенной технологической обработке отсутствуют.
Для решения этой задачи нами было исследовано влияние на микрокомпонентный состав минеральных вод двух разрешенных [3] технологических приемов обработки — фильтрации и аэрации. Выбор этих технологических приемов обусловлен возможным изменением микрокомпонентного со-
става, связанным с окислительно-восстановительными процессами, протекающими при аэрации и с адсорбцией при фильтрации.
Для полного удаления взвешенных веществ минеральные воды фильтруют, как правило, в напорных фильтрах с использованием инертных фильтрующих материалов.
Для фильтрации применяют картриджные или насыпные фильтры. В качестве фильтрующих материалов в картриджных фильтрах используют капроновые, металлические, керамические сетки, ткани из волокон целлюлозы, полипропилена и других полимеров. Эти материалы обладают низкой сорбци-онной способностью. В фильтрах насыпного типа проводят практически все основные водоочистные процессы: механическую очистку, обезжелезивание, ионообменные процессы, адсорбцию и пр. Конкретное назначение того или иного насыпного фильтра, устанавливаемого в системе очистки воды, зависит от вида фильтрующей загрузки.
На первом этапе работы нами было изучено влияние безреа-гентного фильтра насыпного типа на микрокомпонентный состав минеральных вод. В качестве фильтрующего материала использовали обезвоженный диоксид кремния — Filter Ag кварц зернистый (кварцевый песок зернистостью 0,3-0,9 мм).
Для проведения эксперимента приготавливали три модельных раствора, имитирующих матрицы
44 ПИВО и НАПИТКИ 4 • 2013
минеральных вод различных групп: гидрокарбонатных натриевых, хлоридных натриево-кальциево-магниевых и сульфатных натриевых. Растворы готовили путем растворения в дистиллированной воде солей: гидрокарбоната натрия, хлорида кальция, хлорида магния, хлорида натрия и сульфата натрия. В каждый раствор добавляли комплекс микроэлементов в концентрациях, встречающихся в минеральных водах. В качестве исследуемых микроэлементов и биологически активных компонентов были выбраны используемые для идентификации вод ком-поненты:бромиды,йодиды, литий,
стронций, бораты (в пересчете на бор) и силикаты (в пересчете на кремний). Состав модельных растворов указан в табл. 1.
Для оценки возможных максимальных потерь модельные растворы фильтровали на лабораторной установке, имитирующей работу промышленного фильтра, производительностью 1дм3 /ч. Объем засыпки — 1 л.
Концентрацию микрокомпонентов в модельных растворах измеряли до и после фильтрации. Технологические потери (Дт) рассчитывали в относительных процентах (отношение изменения концентрации до и после обработ-
Таблица 1
Компоненты Концентрация компонентов в модельных растворах, мг/дм3 Раствор № 1 Раствор № 2 Раствор № 3
Натрий N8+ 547,6 275,2 647,9
Кальций Са2+ - 252,3 —
Магний Мд2+ - 178,5 —
Хлориды а- - 1394,0 —
Сульфаты Б042- - — 1352,1
Гидрокарбонаты НС03- 1452,4 — —
Бромиды Вг- 6,0 6,0 6,0
Йодиды I- 4,0 4,0 4,0
Литий и+ 0,1 0,1 0,1
Фториды F- 2,0 2,0 2,0
Бор В 10,0 10,0 10,0
Кремний Б1 10,0 10,0 10,0
Таблица 2
Концентрация микроэлементов в модельных растворах, мг/дм3
Микроэлементы Раствор № 1 Раствор № 2 Раствор № 3
до после Дт, % до после Дт, % до после Дт, %
Бромиды 6,0 5,0 16,7 6,0 4,9 15,0 6,0 5,1 15,0
Йодиды 4,0 3,7 7,5 4,0 3,8 5,0 4,0 3,6 10,0
Бор 10,0 8,5 15,0 10,0 8,4 16,0 10,0 8,7 13,0
Литий 0,1 0,1 0 0,1 0,1 0 0,1 0,1 0
Фториды 2,0 2,0 0 2,0 2,0 0 2,0 2,0 0
Кремний 10,0 9,6 4,0 10,0 9,8 2,0 10,0 9,7 3,0
рН 8,1 8,0 — 7,8 7,9 — 7,6 7,5 —
Таблица 3
Концентрация микроэлементов в модельных растворах, мг/дм3
Микроэлементы Раствор № 1 Раствор № 2 Раствор № 3
до после Дт, % до после Дт, % до после Дт, %
Бромиды 6,0 5,3 11,7 6,0 5,4 10 6,0 5,6 6,7
Йодиды 4,0 4,0 0 4,0 4,0 0 4,0 4,0 0
Бор 10,0 10,0 0 10,0 10,0 0 10,0 10,0 0
Литий 0,1 0,1 0 0,1 0,1 0 0,1 0,1 0
Фториды 2,0 2,0 0 2,0 2,0 0 2,0 2,0 0
Кремний 10,0 9,8 2 10,0 9,8 2 10,0 9,7 3
рН 8,1 8,4 — 7,8 8,3 — 7,7 8,2 —
ТЕХНОЛОГИЯ Г
ки к исходной концентрации). Результаты испытаний представлены в табл. 2.
В результате проведенного эксперимента установили, что содержание лития и фторидов после фильтрации не изменилось. Содержание бромидов, йодидов, бора и кремния снизилось. Технологические потери в процессе фильтрации составили (%): бромидов — 17; йодидов — 10; бора — 6; кремния — 4.
Можно предположить, что технологические потери бромидов и йодидов связаны с их окислением кислородом воздуха до молекулярной формы и дальнейшим удалением их из раствора; потери кремния и бора — с образованием плохо растворимых в воде солей поликремниевых и полиборных кислот и их дальнейшей адсорбцией на фильтрующей загрузке.
На следующем этапе работы исследовали влияние процесса аэрации на микрокомпонентный состав минеральных вод. Для этого модельные растворы барботировали атмосферным воздухом с помощью микрокомпрессора производительностью 40 л/ч в течение 60 мин. Время обработки выбрали на основе рекомендаций ТИ-18-6-57-84 [4]. Результаты измерения концентраций микроэлементов после аэрации представлены в табл. 3.
В процессе аэрации при выбранных условиях технологические потери бромидов составили 12%, кремния — 3 %. Концентрации остальных определяемых микрокомпонентов не изменились.
Можно предположить, что технологические потери бромидов при аэрации связаны с их окислением, так же как и при фильтрации. Отсутствие потерь йодидов в процессе аэрации, возможно, вызвано снижением скорости окислительно-восстановительных реакций соединений йода при повышении значения рН (см. табл. 3). Технологические потери кремния, как и в процессе фильтрации, могут быть связаны с образованием плохо растворимых в воде солей поликремниевых кислот, которые оседают на твердых поверхностях.
Анализ полученных данных показал, что макрокомпонентная матрица минеральных вод не ока-
4 • 2013 ПИВО и НАПИТКИ 45
1 ТЕХНОЛОГИЯ
зывает существенного влияния на изменение их микросостава при об-рабработке исследованными технологическими приемами.
Однако при идентификации вод кроме технологических потерь необходимо также учесть погрешности определения концентраций микрокомпонентов.
Максимально допустимые отклонения содержания микрокомпонентов в воде можно рассчитать по формуле:
Д = X Ат + Ас,
1 = 1 1
где Д — максимально допустимое относительное отклонение содержания микрокомпонента, %; Ат. — экспериментально полученная величина технологических потерь для конкретного технологического процесса, %; Ас — погрешность метода определения компонента, %; п — количество технологических процессов.
В результате проведенной работы установлено, что технологические процессы обработки минеральных вод, изученные на модельных растворах, а именно фильтрация и аэрация, влияют на их микрокомпонентный состав. Предложен метод оценки максимально возможных потерь микрокомпонентов после применения выбранных технологических процессов обработки для целей идентификации. Для установления технологических потерь в процессе иных видов обработки минеральных вод необходимо проведение дальнейших исследований по оценке влияния различных фильтрующих загрузок и разрешенных технологических процессов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Буткова, О. Л. Проблемы идентификации различных минеральных вод/ О. Л. Буткова, Е. В. Хорошева // Пиво и напитки. — 2004. — № 2. — С. 68-69.
2. Буткова, О. Л. Критерии оценки качества и идентификации минеральных питьевых столовых вод /О. Л. Буткова, Е. В. Хорошева // Пиво и напитки. — 2006. — № 5. — С. 52-54.
3. ГОСТ Р 54316-2011 «Воды минеральные природные питьевые. ОТУ». — М.: Стандартинформ, 2011.
4. ТИ-18-6-57-84 «Технологическая инструкция по обработке и розливу питьевых минеральных вод». <®
Пиво:
плюсы и минусы напитка
е!
(д:
В наше время многих интересуют вопросы, насколько пиво вредно или полезно для здоровья, стоит ли употреблять этот напиток, как часто и в каком количестве.
В древние времена пиво считалось полезным напитком, им поили даже малых детей. Во времена Средневековья европейские врачи применяли пиво для лечения различных болезней, прописывали при истощении, заболеваниях почек и мочевого пузыря, при бронхиальной астме, бессоннице и проблемах с кожей.
Во время эпидемии холеры пиво было основным профилактическим средством.
Но сегодняшнее пиво сильно отличается от того продукта, который пили люди Древнего мира и Средневековья. Постараемся разобраться в плюсах и минусах этого напитка. Плюсы:
• в пиве много калия и мало натрия, поэтому в умеренном количестве его можно пить тем, кто страдает гипертонической болезнью и вынужден ограничивать потребление соли;
• по содержанию калия, магния, фосфора, железа, меди, цинка пиво схоже с апельсиновым соком, стакан которого, выпитый за завтраком, является символом здорового образа жизни;
• в пиве много витаминов В, и В2, причем в пиве они присутствуют в той форме, которая хорошо усваивается: 1 л этого напитка обеспечит 40-60% суточной потребности в тиамине (В,) и рибофлавине (В2);
• пиво богато аскорбиновой кислотой, которую добавляют для предотвращения процессов окисления: 1 л даст человеку 70% суточной дозы витамина С;
• для суточной потребности в никотиновой и фолиевой кислотах — достаточно выпить лишь полстакана;
• лимонная кислота, входящая в состав пива, стимулирует образование мочи в организме и тем самым предупреждает появление камней в почках;
• фенольные соединения — наиболее ценные компоненты пива, они предупреждают образование тромбов, нормализуют липидный обмен и защищают нас от инфарктов и инсультов;
• углекислый газ, содержащийся в пиве, стимулирует желудочную секрецию и кровоток в мышцах, печени, легких и почках, к тому же он не позволяет нам пить пиво залпом и этим удерживает от быстрого опьянения;
• экстрактивные вещества хмеля оказывают успокоительное и снотворное действия и обладают бактерицидными свойствами.
Минусы:
• пиво нагружает венозное русло и сердце, которое у страстного любителя этого напитка будет вынуждено работать в усиленном режиме с перенапряжением. В результате активного потребления пива сердце увеличивается в размере и развивается так называемое «пивное сердце». Рентгенологи называют это явление синдромом «капронового чулка»: сердце «провисает», становится дряблым, с трудом справляется со своими функциями. Из-за этого развиваются сердечные нарушения и начинают страдать и другие органы;
• после пары кружек пива в мужском организме выделяется вещество, которое подавляет выработку основного мужского полового гормона — тестостерона. На этом фоне женские половые гормоны продуцируются активнее. Плюс из хмеля в организм попадают растительные аналоги женских гормонов — фитоэстрогены. Если мужчина пьет пиво много лет, то его фигура разительно меняется — таз становится шире и увеличиваются грудные железы;
• из-за злоупотребления пивом у женщин увеличивается вероятность заболевания раком молочной железы;
• миф о том, что пиво увеличивает лактацию, возник во времена, когда пили домашнее слабоалкогольное пиво, не намного отличающееся от кваса. Но если молодая мама, вскармливающая ребенка грудью, пьет современное фабричное пиво, она может нанести непоправимый вред здоровью своего малыша;
• другой миф гласит, что пиво — очень калорийно. На самом деле—это не так. Оно менее калорийно, чем, например, молоко, газированные напитки или фруктовый сок. Истинная причина полноты любителей пива в том, что оно стимулирует аппетит и заставляет человека есть больше, чем нужно;
• успокаивающее действие пива имеет оборотную сторону: человек привыкает к такому «отдыху» и «расслаблению», от чего через какое-то время без бутылочки уже не может ни расслабиться, ни отдохнуть. Если взвесить все плюсы и минусы,
то можно сказать, что пить пиво можно, но очень осторожно. Главное—знать во всем меру, которая составляет 1 л некрепкого пива в день максимум. Еще лучше, если уж вы решили выпить пива, то ограничиться дозой в 0,5 л в день.
Пресс-служба Национального союза производителей ячменя, солода, хмеля и пиво-безалкогольной продукции (ВМВи)
46 ПИВО и НАПИТКИ
4 • 2013
