Технологическая сущность процесса очистки воды

Вода является основным компонентом напитков, поэтому качество ее должно быть безупречным. Она должна быть чистой, прозрачной, бесцветной, приятной на вкус, без запаха.

Получение высококачественных соков и нектаров из концентратов требует использование воды определенного и стабильного состава.

Содержание солей жесткости, хлоридов, сульфатов, суммарное количество растворенных солей и щелочность воды в первую очередь влияют на качество безалкогольных напитков.

Щелочность воды снижает кислотность напитка, поэтому требуется увеличение количества добавляемой лимонной кислоты. Расход лимонной кислоты также увеличивается при превышении допустимых пределов концентрации солей жесткости, поскольку гидрокарбонаты кальция и магния взаимодействуют с пектиновыми и дубильными веществами соков, образуя комплексные соединения, вызывающие помутнение напитка. Сульфаты и хлориды участвуют в формировании вкуса напитка. Общее количество растворенных солей не только влияет на вкус, но и может обуславливать химическую нестабильность, выпадение осадка, изменение внешнего вида напитка.

Сок, полностью идентичный натуральному, может быть получен только при разбавлении концентрата обессоленной водой. Поскольку ее производство достаточно дорого, допускается применение умягченной воды.

Мутную воду, имеющую отдельные механические взвеси, или воду прозрачную, но не отвечающую санитарным требованиям, необходимо очищать и обезвреживать. Для этого используются следующие способы:

1. отстаивание и коагуляция воды в специальных баках для осветления воды и удаления из нее взвешенных частиц;

2. фильтрование воды через угольные, угольно-песочные, песочные фильтры, силуминовые фильтр-прессы или керамические обеспложивающие фильтры;

3. умягчение воды катионитовым методом;

4. хлорирование воды с последующим дехлорированием и фильтрацией.

Отстаивание и коагуляцию применяют при поступлении на производство мутной воды, не поддающейся фильтрации. Для этого необходимы две емкости: в первой вода отстаивается, вторая служит сборником очищенной воды. Каждая емкость снабжается спускной трубой для слива отстоя и боковым краном для слива чистой воды.

В тех случаях, когда вода отстаивается плохо, проводят одновременно и коагуляцию воды, для чего на 1 т воды задают от 50 до 150 г сернокислого глинозема (сульфата алюминия) в виде 5%-ного раствора или сульфата железа, или железного купороса в сочетании с гашеной известью и аэрированием. Во время отстаивания вследствие реакции с солями карбонатной жесткости, растворенными в воде, образуется гидроксид алюминия в виде хлопьев. При опускании хлопьев на дно в течение 6-8 ч происходит осаждение мелких взвешенных примесей. Отстоявшуюся воду подвергают фильтрованию.

Коагулянт подается в воду двумя способами - в виде раствора или в сухом измельченном виде. Первый способ получил наибольшее распространение. Оборудование для коагуляции воды состоит из затворных и растворных баков, дозаторов коагулянта смесителей (в затворном баке готовят раствор коагулянта, а в растворном его смешивают с водой).

Растворение коагулянта и перемешивание его с водой осуществляется мешалками или сжатым воздухом. Сжатый воздух подается в бак через систему перфорированных труб диаметром 3-4 мм, выполненных из кислотостойких материалов. Скорость воздуха в трубах 10 м/с, скорость на выходе из отверстий 20 м/с.

В качестве дозаторов коагулянта используют бачки с шаровыми кранами и постоянным сечением отверстия, дозаторы поплавкового типа, дозаторы системы Хованского и насосы-дозаторы. Для смешения коагулянта с водой применяют различные конструкции смесителей, в том числе дырчатые, перегородчатые, механические. Продолжительность смешивания 1-2 мин.

Для фильтрования воды используют песочные фильтры, представляющие собой герметически закрытые цилиндрические резервуары, заполненные кварцевым песком или слоем гравия и кварцевого песка, а также керамические фильтры и фильтр-прессы.

Биологическую очистку воду проводят фильтрованием через обеспложивающие фильтры или хлорированием. В качестве обеспложивающих фильтров применяют керамические свечные фильтры, состоящие из нескольких фильтрующих элементов – свечей, размер пор которых не превышает 1,5-1,57 мкм. Каждая свеча пропускает 120 л воды в час при давлении 0,2-0,25 МПа. Фильтр из 39 свечей фильтрует в 1 мин 78 л воды. Ежедневно по окончании работы свечи промывают, пропуская воду в течение 10 мин в направлении, обратном току воды при фильтровании.

Обеспложивающее фильтрование может быть осуществлено и на фильтр-прессе, для чего используется обеспложивающий фильтр-картон марки ФКО-2. При этом сначала вода фильтруется на фильтр-прессе через осветляющий фильтр-картон, а затем направляется на второй фильтр-пресс для фильтрования через обеспложивающий фильтр-картон.

Хлорирование воды с целью улучшения ее биологического состояния производится после фильтрования. Для хлорирования используют газообразный хлор, который дозируется специальными приборами – газодозаторами или хлораторами. Хлорирование может производиться также водным раствором хлорной (белильной) извести. Оборудование для хлорирования воды хлорной известью аналогично оборудованию, применяемому для коагуляции воды.

При хлорировании микроорганизмы уничтожаются не хлором, а кислородом, выделяющимся при распаде хлорноватистой кислоты, образовавшейся при растворении хлора в воде. При этом идет реакция по уравнениям

Н₂О+Cl₂=НClО+НCl; HClO=HCl+O.

При применении хлорной извести, которая представляет собой смесь гипохлорита кальция Ca(OCl)₂, хлорида кальция CaCl₂ и гашенной извести Ca(OH)₂, из гипохлорита кальция при распаде выделяется свободный хлор.

Доза хлора, установленная органами государственной санитарной инспекции, с учетом хлоропоглощаемости воды и общего количества микробов в 1 мл воды, должна быть от 0,33 до 2 мг/л, длительность контакта (соприкосновения) хлора с водой - не менее 1 ч (с уменьшением дозы хлора период контакта может доходить до 2 ч, с увеличением дозы контакт можно уменьшить до 30 мин).

Количество остаточного активного хлора в воде, поступающей на изготовление напитков, должно проверяться лабораторией.

Процесс хлорирования состоит из двух операций: приготовления раствора хлорной извести и добавления его к общей массе воды с последующим перемешиванием и выдерживанием (контакт). Количество остаточного хлора контролируют. При хлорировании воды газообразным хлором последний вводится в необходимом количестве в водопроводную трубу через серебряную трубку, имеющую насадку с мелкими отверстиями. Однако при таком способе введения хлора дозировка его затруднительна. Иногда применяют другой способ дозировки хлора, при котором предварительно насыщают хлором определенное количество воды, а затем эту хлорную воду вносят в воду, подлежащую хлорированию. Для более точной дозировки хлора пользуются хлоратами и газодозаторами.

После очистки вода должна соответствовать требованиям приведенным в таблице 1.

Таблица 1. Требования к воде после очистки