Главным компонентом в пищевой отрасли является вода. От её качества зависит качество продукции. При производстве напитков к воде предъявляются особые требования. Обычная концентрация ионов в природных водах оказывает существенное влияние на качество напитков. Например, ионы гидрокарбонатов связывают кислоты, обеспечивающие регламентированный вкус напитков. Содержание ионов магния, железа, кальция может привести к образованию осадка и опалесценции.

Конечный состав воды влияет не только на качество полученного напитка, но и на количество сырья, которое требуется для получения конечного продукта. Например, повышенные остаточные количества гидрокарбонатов взаимодействуют с лимонной кислотой, что приводит к её перерасходу или ухудшению качества напитков, потому что снижается кислотность. А изменение рН в сторону уменьшения ионов водорода может нарушить равновесие системы, в которой устойчивы легкоокисляемые эфирные масла, присутствующие в цитрусовых напитках.

При избыточном количестве железа можно заметить ухудшение вкуса, а при добавлении растительных экстрактов, которые используются для производства напитка, образуется темноокрашенный компонент.

При наличии кислорода, растворенного в воде, железо окисляется и гидролизуется в труднорастворимую гидроокись, образующую коллоидный раствор и тонкодисперсную взвесь. Из вышесказанного следует, что с уменьшением минерализации воды улучшается качествонапитка. И тем не менее анализ мировогорынка безалкогольных напитков свидетельствует, что около 80 % продукции производится без осуществления мероприятий по водоподготовке.[5]

Для алкогольных напитков требования иные, так как содержание спирта меняет состав, тем самым изменяя взаимодействие с различными элементами. Так, например, жёсткость является основным показателем для ликероводочных изделий. Это связано с тем, что растворимость солей в спиртосодержащих напитках ниже, если сравнить с обычной водой. При смешении спирта с жесткой водой получается перенасыщенный раствор, соли жесткости в котором выпадут в осадок.

При повышении температуры и снижении давления концентрация угольной кислоты в растворе становится меньше, вследствие чего распадается бикарбонат кальция с образованием угольной кислоты и карбоната кальция, который практически не способен растворятся в спиртовом растворе.[6] Карбона кальция оставляет белый налёт на горлышке, либо оседает на дне бутылки.

Если говорить о промывке стеклянной тары, то соли жесткости оставляют на бутылке множественные разводы, что негативно сказывается как на внешнем виде тары, так и на самом продукте из-за попадания этих солей в напиток. По действующим нормам жесткость воды не должна быть больше 1 мг-экв/л, желательно ее понижать до уровня 0,2 мг-экв/л.

Присутствие минеральных элементов в воде способствует изменению внешнего вида и вкуса напитка. Сульфаты натрия и магния дают горечь напитку, железо или медь могут придать так называемый металлический привкус. Солёность говорит о содержании хлорида натрия, а терпкость напитка о сульфате кальция.

Цветность и мутность в производстве алкогольных напитков, как и в любых других приводит к неэстетичному виду, что негативно скажется на продаже напитка, так как первое что привлекает покупателя – внешний вид продукта.

Схемы очистки напрямую связаны с источниками водоснабжения, потому что от этого зависит состав воды. Также стоит учитывать какое именно производство, так как нормы разнятся для каждого из видов.

Для обеспечения предприятия водой должного качества требуется многоступенчатая система водоподготовки. Оборудование для водоподготовки можно разделить на следующиевиды: фильтры грубой очистки; осветлительно-сорбционные фильтры; установкиумягчения; фильтры тонкой очистки; бактерицидные установки; установки корректировки рН среды; установки доочистки воды на основе технологии обратного осмоса.[5] Проблемы не всегда решаются должным образом, так как предприятия используют старое оборудование, которое не может обеспечить водой должного качества.

К составу воды, используемой для производств безалкогольных напитков, восстановленных соков, бутилированной воды, пива, водки и ликероводочных изделий, выдвигаются различные требования, что сказывается на различиях в методах очистки.

Документами, регламентирующими качество воды для производства алкогольной и безалкогольной продукции в РФ, являются ТИ-10-04-03-09-88 и ТИ-10-5031536-73-10. Некоторые показатели приведены в Таблице 1 в качестве примера.

Таблица 1. Требования к воде при разном виде производства

Также повышенные требования могут выдвигать технологи на производствах, разрабатывая оригинальные рецептуры новых напитков.

Для системы водоподготовки при производстве питьевой бутилированной воды выдвигается общее требование – бактериальная чистота. Такую воду можно разделить на питьевую, минеральную и дистиллированную. При производстве вышеуказанных видов воды применяются различные технологические особенности очистки, но общей стадией является обеззараживание ультрафиолетом, озонированием либо хлорированием.

Особое требование для системы водоподготовки при производстве соков – соблюдение бактериальной чистоты. Актуальность получило использование фильтров обратного осмоса, благодаря своей  способности удалять более 99% всех микроорганизмов с одновременным снижением показателей щелочности, жесткости, а также окисляемости воды. Такие фильтры используют также для очистки воды в производствах восстановленных соков и других напитков на основе жидких концентратов и порошков.

При производстве пива и пивной продукции важно уделять особое внимание показателям бактериальной чистоты, значениям рН, щелочности, жесткости, окисляемости. Для нормализации молекулярно-ионного состава воды, используется способ смешивания потока пермеата с обратноосмотической мембранной установки и потока с обеззараженной и подготовленной тем или иным методом исходной водой. [8]

При организации водоподготовки для ликероводочной промышленности общими требованиями являются поддержание следующих показателей: бактериальная чистота, ограничение значений рН, щелочности, жесткости и окисляемости. Для получения воды в производстве крепких алкогольных напитков требуется снизить солесодержание, что обеспечивается применением установок нанофильтрационной или обратноосмотической очистки воды. Для защиты и долгой надежной работы мембранных элементов установок нанофильтрации и обратного осмоса требуется система предочистки воды, в которую чаще всего входят фильтры механической очистки воды, ионообменные и сорбционные фильтры. [8]

Безусловно, компании с мировым именем уделяют особое внимание качеству воды как поступающей на предприятие, так и выходящей после него. Это подтверждает пример компании «Coca-Cola Россия», которая разливает не только газированные напитки, но и чистую питьевую воду под брендом BonAqua. В нашей стране 10 заводов, которые разливают воду этой компании. Когда мы говорим о крупных компаниях, то качество воды на каждом заводе должно быть идентичным и соответствовать всем нормам, вне зависимости от города или даже страны.

Вода забирается насосами из скважин, глубина которых от 130 до 240 метров. Первый этап очистки воды –добавление флокулянта для удаления примесей. После чего вода проходит очистку песочными фильтрами, благодаря которым удаляются флокулы, а также излишки железа. Затем обратным осмосом удаляют избыток солей. После него получают чистую воду и концентрированную. В первую добавляют воду из песчаных фильтров, чтобы привести в норму содержание микро- и макроэлементов. А вторую используют на технические нужды. Далее угольный фильтр убирает запахи и примеси, которые остались в воде. Фильтр тонкой очистки извлекает частички активированного угля. А вода в танках с УФ-лампами защищена от роста микроорганизмов. В конце воду насыщают озоном для дополнительной очистки от микроорганизмов, а также для усиления вкуса. Для получения газированной воды добавляют диоксид углерода.

На каждом из этапов водоподготовки берутся пробы воды для установления соответствия с нормами. Отбор производится каждые 15 минут. Это показывает насколько трепетно относятся к своему продукту большие компании. Но не только BonAqua проходит такой длинный путь от источника до разлива в тару.

Водоподготовка различных известных компаний кратко представлена в Таблице 2.

Таблица 2. Водоподготовка крупных компаний по производству безалкогольных напитков.

Так же кратко представлена водоподготовка компаний, которые производят алкогольную продукцию.

Таблица 3. Водоподготовка крупных компаний по производству алкогольных напитков.

Кюберис Э.А., доцент, кандидат технических наук

Песок был основным фильтрующим материалом, используемым при быстрой гравитационной фильтрации с момента их появления в 19 веке. Это доминирование обусловлено его низкой стоимостью, доступностью и обширным опытом, который привел к надежной и предсказуемой производительности. В последние годы мультимедийные фильтры стали типичным устройством фильтрации. Песок по-прежнему остается предпочтительной фильтрующей средой в нижнем слое, а в верхнем слое обычно используется антрацит. Ограничением для соответствия предыдущей работе был акцент на общую производительность, но механистический анализ причин различий по сравнению с песком проводился редко. Фундаментальное влияние размера частиц и уплотнения на эффективность фильтрации и потери напора известно, но в отчетных исследованиях оно часто не учитывалось. При средних очистных сооружениях самые высокие затраты связаны с использованием химикатов (30 %) и электроэнергии (60 %), необходимой в основном для перекачки. Быстрые гравитационные фильтры являются одной из наименее энергозатратных ступеней в этой системе, требующей откачки только для обратной промывки и очистки воздуха, при условии, что в конструкцию была включена гравитационная подача. Энергоэффективность очистки воды становится все более важной, и было проведено исследование, чтобы определить, можно ли использовать новые среды для улучшения характеристик фильтров в отношении мутности и потери напора. Например, результат, представленный в этой статье, демонстрирует, что благодаря использованию угловых сред улучшена производительность, что способствует как мутности, так и потере высоты. Это было получено из сланца, имеющего сферичность 0,49 по сравнению с песком при 0,88. Кроме того, использование новых материалов с различными физическими свойствами позволило расширить анализ производительности с использованием фундаментальных механизмов фильтрации. Больший диапазон свойств, доступных у новых сред, используемых в этом тезисе, по сравнению с песком, предложил дополнения к этой теории. Использование поверхностно-активных материалов, включая известняк, показало удаление дополнительных загрязняющих веществ, таких как фосфор, железо, алюминий и марганец, которые обычно не связаны с быстрой гравитационной фильтрацией. Оценка влияния этих реакций на типичные критерии эффективности фильтров, например мутность, затухание и ожидаемый срок службы. Результаты показали удаление железа из известняка на 97% по сравнению с 13% для песка. Это было вызвано осаждением гидроксида, коагуляцией, изменением рН и последующим совместным осаждением. В случае удаления железа и алюминия это вызванное изменением рН как наиболее вероятная причина коагуляции в самом слое фильтра, приводящая к улучшению эффективности удаления мутности. Например, фильтралит обладает высокой площадью поверхности, известняк – более активной поверхностью, а сланец – пластинчатой формой частиц. Стекло имеет очень гладкую текстуру поверхности и, как переработанный материал, обладало большей экологичностью. Показатели мутности могут быть улучшены за счет изменений в спецификации среды. Размер частиц и угловатость среды была наиболее важным фактором, влияющим на мутность и производительность. Больший угол наклона приводит к улучшению времени работы фильтра, например, удвоению времени работы фильтра со сланцем по сравнению с песком для того же удаления мутности. Улучшение связано с различной насадкой фильтрующего слоя и связанными с этими изменениями пористости по всему фильтру. Цели исследования состоит в том, чтобы обеспечить понимание факторов масштабирования и скорректировать эти теории с учетом реальной переменной осветленной воды. Реальный химический состав воды слишком сложен для моделирования, и это позволило провести эксперименты, более типичные для вариаций, с которыми столкнулся бы быстрый гравитационный фильтр. Таким образом, общий вывод из работы заключается в том, что комплексный подход к проектированию фильтров, учитывающий тип осветлителя, вероятность переноса хлопьев и ожидаемую степень очищения воды, может быть дополнительно изучен.