CC BY
10
УДК 628.1(075); (§75,8)
€Х Широкий, О.М. Кул1ш ВОДА» МК СМРОВИНА ДЛЯ ХАРЧОВИХ ЗМРОБНИЦТВ
Наведено результаты досл1джеиъ лтературних джерел щодо нетрадщтнкх способ1в подготовки води для харчових шдприемств гз застосуванняы фгзичних г епектрохт1чнт методгв з метою тдвищення ефективност1 виробництва, а також якостг г безпечносгга продукци.
Ветуп. Одним з основних компонент багатьох харчових продукт е вода. У датй робот! ми розглядаемо воду, яка вноситься в ход! технолопчного процесу ! залишаеться в готовому продукт! повшспо або якась и частика. До таких продуктгв можна взднести: хл!бобулочш вироби, пиво, мщт алкогольн! ! безалкогольн! напог, консерви, кондитерськ!, м'ясш вироби та шш! продукти харчування. Отже, для харчових шдприемств необхщна знаЧна ктьюсть питяоТ води високо! якост!.
Постановка проблеми. Джерела водопостачання харчових шдприемств шдроздшяються на води п!дземних родовищ (артез!анськ! та грунтов!) ! поверхнев! води (р!ки, озера, канали, водосхозища). (Рис.1):
Артез!анськ! води - шдземш (пластов!) води, що залягають у кадрах Земл! на значшй глибин! м!ж водотривкими похклими шарами ! утворюють у межах западин (прогишв) водонашрний басейн. При пробурюваюи шартв з артез!анською водою свердловинами, так ззаними артез!анськими трубчастими колодязями, артез!ансьм води шдшмаються вище покр!вл! водоносного шару, та при достатньому напор!, виливаються на поверхню, або фонтанують. Так! води не гаддаються впливам зовюшнього середозища та поверхневих сток!в, не м!стять оргашчних речовин, бюлопчно чист!! мають постшний сольовий склад.
Грунтов! або фреатичш води - гадземн! води першого в!д поверхш Земл! постойного водоносного горизонту. Щ води утворюються, головним чином, у результат! шф!льтрацн атмосферних опад!в ! зод вщкритих водойм. Вони мають менш постшний ! менш стШкий сольовий склад, у пор!знянн! з артез!анськими водами. Мшерашзащя !х коливаеться в межах 100...200 мг/дм3, а вм!ст оргашчних дом!шок - до 8 мг/ дм3.
Грунтовою водою з береговою фшьтращею називаеться вода, що складаеться !з сум!ш! справжньо: грунта всУ води з береговим фшьтратом, розташованим поблизу вщкритого водоймища (р!ки, озера, водосховища). Внаслщок цього можлиз! коливання температуря, а також х!м!чних ! бактерюлопчних властивостей тако!' води.
До поверхневих джерел водопостачання вщносяться в!дкрит! водойми — р!чки, озера, водосховища. Це найпоширенши джерела промислового водопостачання не тшьки харчових шдприемств.
Сольовий склад поверхнево? води ! характер дом!шок, як правило, непоспйний ! протягом року мшяегься залежно в;д атмосферних опад!в ! паводкових вод. Вм1ст солей у бшыност! ргчкових вод - 40...700 мг/дм", хоча вода окремих рж характеризуеться високою мшерашзащею. Вмют оргашчних домшюк у водах в!дкритих водойм досить великий - 2...150 мг/дм3. Воду вадкритих бсдойм, з метою економп питкоУ води, теля вщповщно! подготовки використовують на технолопчн! потреби (охолоджеиня, иостачання парокотельних установок та ш.).
До водозаб1рних пристроив, що нaйбiльш часто використовують на харчових шдпришетвах для постачання питно! води, вщносяться артез!анськ! свердловини, як! дозволяють:
- освоювати водоносш шари питюн' води на глибинах, вщдшених в!л поверхн! непроникними шарами, що перешкоджають жньому забрудненню;
- зд!йснюватк дешевий \ прибутковий видобуток велико? кшькосп води.
Для виробництва харчових продугпв може використовуватися -ильки така вода, яка не представляв небезпеки здоров'ю людини, 1 вщповщае вимогам, що стазляться до якост! питноТ води, як з мшробюлопчноГ, так ! з х!м!чжн точок зору. Якщо вода не вщповщае таким вимогам, зона повинна бути вщповщним чином подготовлена.
Основними технелопчними прийомами водопщготовки для досягненкя кеобх!дно! якост; та безпеки е:
1) очищения води в!д зважених часток фгдьтращею через ф!дьтри, наприклад, гравшш, вупльн!;
2) пом'якшення води (видалення солей тзердост!);
3) знезаражування реагентними (хлором, озоном, юнами ср!бла та ш.) I безреагектними (УФ-опром!нюзанням) методами;
4) видалення оргашчних забруднень (знебарвлення ! дезодоращя);
5) знесолення (дистилящя, зиморожування, юнний обмш, зворотний осмос, електрод!ал!з);
6) корекщя складу води по рН, юнному складу (наприклад, введения Р, I).
Ц! прийоми використовують послцювно або комбшуючи в одюй операцп. Так, наприклад, при фшьтращ! води через гравшш фшьтри з!д зважених часток одночасно видаляютъ ]'они Ре2% Мп т, пропускании повпря через пот!к води.
Перерахован! прийоми водопщготовки можна вщнести до традицШних методш. Але ве! вони мають досить суттез! недолжи. Так, наприклад, з останшй час ка деяких консервних заводах, у тому числ! I в Херсонськш облает!, широкого впровадження водопщготовки набув зворотний осмос. Для цього використовують звороткьоосмотичну машину ИО/НТ 8,0 В¥/ 2,0 потужшетю по перм!ату 2,0 м3/год (15 °С). Для роботи у нормальному режим! потреба у вихщшй вод! для одшеТ машини складае не менше 4 м7год. Як бачимо, на кожен 1 м7год знесолено!' зоди еколопчне навантаження складае 2 м3/год концентрованого ретентату, що не шддаеться утил!зацп, окр!м скидання у зодойми.
Окр!м вище перерахованих способге водошдготовки, !снують нетрадицшш, як! ще недостатньо широко застосевуються в харчовШ промисловостз, але в багатьсх лабораториях св!ту !нтенсивно вивчаються властивс-ет! отримано! зоди та облает! и застосування. До них вщносяться:
1) мапптна обробка води;
2) електрюх!м!чна активащя води.
Коротко розглянемо щ два метода.
Магштна обробка води - полягае в пропускана! потоку води через магштне поле, що створюеться постШним магнатом або електромагштом. Максимальний ефект впливу магштноге поля досягаеться, коли пот!к води, або водного розницу, чи суспензп рухаеться в ламшарному режим!, (див. рис. 2).
Напрямок руху води^55
Рис. 2. Схема магштнсТ обробки води в потощ пост!йним магштом
Под!бна обробка води вперше була запатентована в 1945 род! для зменшення утворення накину в парових котлах. При цьому кристал!зац!я накипуутворювач!в вщбуваеться не на ст!нках теплообмшно; апаратури, а у вод!. Крш того, п!д д!ею омагшченоГ води в!дбуваетьея руйнування накипу, що утворився рашше. Це, мабуть, едине широке промислове застосування омагн!чено! води, що використовуеться ка багатьох пщприемствах у наш час.
У виробничому цикл! одержання хл!бобулочних виробзв процес броддння т!ста е самим тривалим. Хоча в багатьох лаборатерних дослщженнях було показано, що омагшчена вода не ттьки прискорюе процес бродшня иста, але й полшшуе органояептичш властивоеп хл!бобулочних вироб!в, про широка промислове застосування з хлзбопеченш омагшчено? води нам не в!домо. Обробка сусла перед бродшням
такеж скорочуе у два рази строк бродшня останнього. Але це явище також не використовуеться у виноробств! i виробництв! спирту.
Вздомо також, що обробка омагшченою водою зерна прискорюе прэцес його пророщення. Це явище застосовуеться на деяких тдприемстаах при одержана! солоду.
Полив 0B04ÍB i фруктзв гад час вирощування шдвшцуе врожайшсть останшх на 15-30 %, полшшуе структуру грунту, особливо хаштанових, суглинних, KpiM того, дозволяе вирощуватЕ гарн! врожаз овоч!в на засолених грунтах. Останне, на наш погляд, особливо актуально для швденних репон!в Укразни (А? Крим, Херсонськоз, Микола'з'вськоз, Запор!жськоз, Одеськоз областей). Про íhiiií обласп застосування омагшченоз води, а також про !снуюч! гшотези мехашзму дн магя!тних полш на водш системи можна ознайомитися з [I].
Еяектрох!м!чну активацзю (ЕХА) води проводять в електрол!зер!, роздшеному нашвпрониккою перегородкою при пропусками! пост!йного електричного струму. Склад електрод!в такий, що вони можуть о5м!нюватися тшьки електронами.
Надходження електронш в!д катода у воду, а пот!м до аноду супровсджуетъся цшсю сер!ею елгктрох!м'Чних реакщй на поверхш електрод!в. Основы! електрох!м!чк! реакзш мають наступний вигляд:
Вода, що перебувае в катодному простор! називаеться «католзт», а вода анодного простору, вздповщно, «анолзт».
Вода в результат! анодноз електрох!м!чно1 обрсбки (анолзт) мае кислу реакцио (до рН = 2), с кис л ювал ьно-з: дне з в и й потенцзал (ОВП у шкалз вдикаторного платинового електрода вщносно хлорср!бного електрода порзвняння) зростае в!д +3G0 мВ (для вихщноз води) до +1400 мВ, за рахунок утзорення стгбшьних г метастабзльних кислот: с!рчано'(, соляноз, хлорноз (НС104), хлористог (НСЮ2), хлорноватисто! (НСЮ), хлорновато;' (НСЮ3), пероксо^рчаних (H2S05, H2S208), перекису водню, пероксокарбонат!з, пероксосульфатзз та шщих промзжних сполук, що вкникають у процес! взаемодГз i розкладання названих сполук. Анолзт мае яскраво виражену антибазстерзальну дзею. Завдякк цим властивостям вш одержав другу назву - «мертво; води».
Вода в результат! хагодно" електрох!м!чноз обробки (катол!т) здобувае лужку реакщю (до рН = 12), ОВП ззчижуеться з +300 мВ до -800 мВ, зростае концентрахця пдроксильних !он!в, утворюються важкорозчинн! пдрокенди важких меташв, зал!за, знижуеться концентрация розчинених кисню, хлору. Катит мае антиоксидантш, ¿муностимулююч! та миюч; властивост:. Завдяки цьому в!н одержав другу назву - «живоз води» [2].
За неповж 40 рок!в, що пройшли пзеля публкацй' перших роб!т з електрох!м!чного методу регулювання властивостей води i водних рэзчинзв, було опублшовано corai патента на установки для одержаны« ЕХА води. Класифзкащя цих установок наведена в [3].
Завдяки езозм ункалыгам властивостям ЕХА вода знаходить найр!зноман!тн!ше застосування, у тому числз,! у харчовШ промисловост! [2, 4].
В першу чергу, варто вказати на застосування анол!та для дезшфекцп устаткування, !нструмент!в, тари, спецодягу i нав!ть деяких харчових продукт!«. Так було зстанозлеко, що анол!т знищуе бахтерп групи кишковоз палички протягом 30-40 хвилин.
Сл!д чекати, що обробка плод!в i овочзв анолзтом перед закладкою на зберзгання подовжуе строки збер!гання на 1-3 мзсяц! у результат! зниження заражекост! фзтопатогенними мжроорганззмами. Так, на приклад! моркви нами було показано, що обробка коренеплод!в перед закладанням на довгострошве зберзгання значно пс-лшшуе товарн! якост! продукту протягом 6 мзеящв [5].
Рис. 3. Схема установки для електрох!м!чноз активацп водк
2Н,0 + 2е Н2 + 2ОН" (на катод!) Н20 - 2е —> 2Н" + О (на анода)
Застоеування католпу для миття технолопчного устаткування дозволяе знижувати витрата ПАР, що важливо не т1яьки з економ!чно! точки зору, але й з еколопчноь
У пор!внянш з питною водою, каташт шдвищуе водоутримуючу, водопоглинальну здатшсть бшоквм!сних систем, що дуже важливо при виготовлевн! м'ясних фарпив.
Замочування зерна в хатолт скорочуе час проростання зерна з 10-12 годин до 8, а замочування зерна в анол!т! перед помелом на борошно, знижуе к!льк!сть м!крооргашзм!в в одержаному хл!б! до р1вня слабо зараженого [7].
Пропускания молока через хатодш камери електрол!зера, в анодному npocTopi якого знаходиться водний розчин з 1 % NaCi i 0,05% NaHC03, дозволяе не тшьки зкизити кислотн!сть молока до свгжоздоенего, але й покращати його мкробюлопчш показники [6, 8].
Висновки, Наведен! приклади застосування активовано!" води магштним полем або електрох!м!чною обробкою, дозволяе отримати значш позитивн! результата в р!зномаштних галузях без значних матер!альних витрат i дають широке коло дн не ильки для молодих допитливих ум!в.
Л1ТЕРАТУРА:
1. Классен В.И. Омагничивание водных систем. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: «Химия», 1982. -296 с.
2. Леонов Б.И. // Электрохимическая активация воды и водных растворов. Прошлое, настоящее, будущее, //http://www.ecatech.nl.
3. Борисенко A.A., Шаманаева Е.А. Классификация установок для электрохимической активации жидкостей //http://www.ncstu.ru.
4. Бывальцев А.И., Магомедов Г.О., Бывальцев В.А. Свойства активированной воды и ее использование в пищевой технологии // Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. - № 7. С. 49-53.
5. Широкий СЛ., Короленко В.О., Стоянова О.В., Кулш О.М. Рацук М.С. Технслопчш аспекта сучасних метод1в зберзгання кореиеплодш (на приклад! моркви) /У Вестник ХНТУ. -2010.
6. Иванова Т.К., Тарасова М.А., Мартынова О.В. Электрохимическая активация для регулирования кислотности молока // Пищевая промышленность. 2008. -№11С. 46-48.
7. Санина Т.В., Шуваева ГЛ., Алехина H.H. Интенсификация процесса биоактивации зерна и снижение его микробиологической обсемененности в технологии зернового хлеба // Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. - Лг2 7. - С. 49-53.
8. Шумилова И.Ш., Руденок В.А. Раскисление молока-сырца// Пищевая промышленность. 2010. №4.-С. 39-41.
ШИРОКИЙ Свген 1ванович - к.х.н., доцент кафедри харчових технолспй Херсонського нащонального техшчного уншерсктету.
Hay ков! гнтереск:
- харчов! технолог!'";
- ф!зико-х!м!чн! процеси при збер!ганн! рослинноТ сировини, Hosi способк збер!гання.
КУЛ1Ш Олександра Миколашна - асшрантка Херсонського нащонального техшчного ушверсйтету.
Науков! штереси:
- харчов! технолога;
- ф!зико-х!м!чн! процеси при збер!ганн! рослинно!' сировини.
