Технология подготовки воды, используемой для приготовления БА напитков. Обратноосмотический способ подготовки воды. Обеззараживание воды.

Метод обратного осмоса

Достаточно перспективный. Исходную воду нагнетают через полунепроницаемые мембраны, которые пропускают воду, но задерживают растворенные вещества (гидратированные ионы солей и молекулы органических соединений).

Принцип действия: исходная вода под давлением, превышающим осмотическое, подается в аппарат. Из него выходит два потока: фильтрат, очищенный от растворенных веществ, и концентрат с увеличенным по сравнению с исходной водой содержанием солей.

Полунепроницаемые мембраны изготавливают из пористого стекла, графита, полиамида, ацетилцеллюлозы, полиакрилонитрила. По форме мембраны делятся на листовые, трубчатые, и в виде полых волокон.

Этим способом жесткость воды снижается в 10 – 12 раз. Для воды с содержанием солей до 0,5 г/дм³ предварительная подготовка не требуется. А при большем содержании солей необходимо, в зависимости от качества воды, проводить дополнительное фильтрование, подкисление, Na-катионитовое умягчение и другие методы.

Достоинства последних двух способов: безреагентные, а следовательно экологически чистые.

Способы обеззараживания воды

Технологическую воду для производства пива и безалкогольных напитков обеззараживают для удаления болезнетворных бактерий, содержащихся в ней. Обеззараживают воду чаще фильтрованием через керамические обеспложивающие фильтры, хлорированием, гораздо реже – озонированием, воздействием ультрафиолетовых лучей, обработкой ионами серебра.

Фильтрование воды через
керамические обеспложивающие фильтры

Керамический фильтр представляет собой цилиндрический сосуд со сферическим днищем и крышкой.

Керамический фильтр:
1 – решетка; 2 – фильтрующие патроны

Между корпусом и крышкой закреплена решетка 1, в которой установлены фильтрующие патроны 2 из пористой керамики с размерами пор не более 1,57 мкм. Фильтрующие элементы ежедневно очищают обратным током воды при избыточном давлении 0,03 МПа и через 2 недели проводят дезинфекцию раствором перманганата калия. Дезинфицирующий раствор выдерживают в фильтре 10 – 12 ч.

Хлорирование воды

Этот химический способ обеззараживания воды основан на бактерицидном действии кислорода. Для хлорирования используют газообразный хлор или водный раствор хлорной (белильной) извести, представляющий собой смесь гипохлорита кальция Са(ОС1)₂, хлорида кальция СаС1₂ и гашеной извести Са(ОН)₂. При распаде гипохлорита кальция выделяется свободный хлор.

При растворении хлора в воде образуются хлорноватистая и соляная кислоты по уравнению (Н₂О + С1₂ = НС1О + НС1), а при распаде хлорноватистой кислоты отщепляется атом кислорода (НClO = НС1 + O).

Соляная кислота взаимодействует с бикарбонатами, образуя нейтральные соли, в результате возрастает постоянная жесткость воды.

Доза хлора зависит от количества микроорганизмов, а также от рН, жесткости воды и содержания в ней органических веществ и колеблется от 0,33 до 2 мг хлора на 1 дм³ воды. Продолжительность контакта хлора с обеззараживаемой водой должна быть не менее 1 ч. При наличии микроорганизмов, образующих споры, дозу хлора и продолжительность обработки воды увеличивают.

Хлорирование воды газообразным хлором осуществляют дозированием его с помощью газодозаторов и последующего введения в водопроводную трубу. При использовании хлорной извести ее вначале растворяют в небольшом количестве воды, затем полученный раствор добавляют ко всей массе воды, перемешивают и выдерживают.

Преимуществом хлорирования воды являются быстрое действие хлора и простота оборудования, недостатком, то что остаточный хлор придает воде характерный привкус, а продукты его реакции с веществами типа фенолов – хлорфенольный запах. Кроме того, воду с высоким содержанием хлора нельзя использовать для обработки пивных дрожжей. Для полного удаления остаточного хлора воду подвергают дехлорированию, пропуская ее через фильтр с активным углем. При этом протекает следующая реакция

В результате адсорбции активным углем из воды ряда веществ одновременно улучшаются цвет и вкус воды, устраняется запах. Аналогичное бактерицидное действие оказывает озон.

Обеззараживание с помощью ионов серебра
и ультрафиолетовых лучей

В качестве источника ультрафиолетовых лучей используют ртутно-кварцевые и аргонортутные лампы, которые устанавливают в аппаратах для облучения по пути движения воды. Различают аппараты с погруженными и непогруженными источниками излучения ультрафиолетовых лучей. Ионы серебра обладают бактерицидным действием. Серебро в ничтожных концентрациях (сотые доли миллиграмма на 1 дм³) обладает способностью уничтожать микроорганизмы. Для этого используют ионаторы с серебряными электродами.

Технологическая схема подготовки воды

На рисунке представлена прогрессивная технологическая схема подготовки воды, используемой на технологические цели, обеспечивающая получение напитков высокого качества и стабильность их при длительном хранении.

Вода из водопровода направляется на песочный фильтр 1, затем на микрофильтр 2 “АКВА-электроника”. С помощью этих фильтров вода освобождается от взвесей и солей железа. После предварительной обработки вода поступает в сборник 11. В него в случае необходимости с помощью насосов-дозаторов 8 и 10 подают стабилизирующие добавки – разбавленные растворы серной кислоты из бака 7 и полифосфатов из бака 9. Для удобства эксплуатации растворы реагентов готовят 1 раз в сутки. Далее вода обрабатывается в бактерицидной установке 12 и направляется в накопительный сборник 13, откуда через систему гидроаккумулятора 14 с помощью трехплунжерного насоса высокого давления 15 нагнетается в каскад обратноосмотических аппаратов 16.

Технологическая схема подготовки воды обратноосмотическим способом:
1 – песочный фильтр; 2 – микрофильтр “АКВА-электроника; 3 – солерастворитель; 4 – Na-катионитовый фильтр; 5 – сборник; 6 – насос; 7 – бак для серной кислоты; 8, 10 – насосы-дозаторы; 9 – бак для полифосфатов; 11 – сборник; 12 – бактерицидная установка; 13 – накопительный сборник; 14 – система гидроаккумуляторов; 15 – трехплунжерный насос высокого давления; 16 – каскад обратноосмотических аппаратов; 17 – расходомер; 18 – солемер

Качество очищенной воды контролируется солемером 18, а количество – с помощью расходомера 17. С помощью насоса 6 умягченная вода направляется в напорный бак. Вода, полученная вышеописанным методом, имеет следующие показатели: общая жесткость 0,02 – 0,22 мг•экв/дм³, щелочность 0,16 – 0,3 моль/дм³, окисляемость 0,2 – 1,5 мг О₂/дм³, низкое содержание микроэлементов.

Обратноосмотическая установка работает на воде с содержанием солей до 0,5 г/дм³. При использовании установки предварительной подготовки воды не требуется. При содержании солей от 0,5 до 30 г/дм³ и выше, а также при мутности воды более 1,5 мг/дм³ перед обратноосмотической обработкой воды необходимо вводить микрофильтрование, ультрафильтрование и Nа-катионирование.

Более простой способ для предварительной подготовки воды – Nа-катионирование. При высокой общей жесткости воды ее подрабатывают, пропуская через фильтры 1, 2 и Na-катионитовый фильтр 4. Регенерация Nа-катионитового фильтра осуществляется раствором соли, подаваемой из солерастворителя 3. Умягченную воду собирают в сборнике 5, после чего ее направляют в сборник 11, а затем подрабатывают по ранее описанному способу.

Для предотвращения выпадения на мембранах осадка, содержащего гидроксид железа (III), карбонаты кальция и магния, что приводит к снижению селективности мембран и ухудшению процесса очистки воды, целесообразно ее подкислять до рН 5 – 6. С целью предупреждения образования на мембранах сульфата кальция вводят триполифосфат натрия концентрацией 1,5 – 2,0 мг/дм³. При этом предпочтительно использовать непрерывный режим работы установки.

При остановке более чем на 48 ч установку необходимо подвергать консервации, которую проводят путем закачивания без давления в гидравлическую систему установки 0,5%-го раствора сульфата меди или формалина. При длительной остановке закачивание консерванта необходимо повторить через 7 сут. Отмывку гидросистемы установки при ее расконсервации осуществляют прокачиванием исходной воды без давления в течение 1 ч на сброс.