Технология обработки и производства минеральной воды

Оренбургский государственный  университет

Уфимский филиал

 

 

 

 

 

Курсовой проект

Технология  брожения и спирта

Технология обработки и производства минеральной воды

 

 

 

 

Выполнил: Ахтямов Р.Д.

Группа ТБС-4

Проверил: Чеснокова Т.А.

 

 

 

 

 

 

 

Уфа 2011

 

 

Содержание

 

 

Введение

В данной курсовой работе рассмотрена технология обработки и производства минеральной воды. Рассмотрены характеристика минеральных вод, добыча и транспортировка, классификация, технология обработки и фасовка питьевых минеральных вод. В курсовой работе также приведено описание и расчёт технологического оборудования и технологической схемы производства.

 

1 Характеристика минеральных вод

Воды природных источников (подземные воды), характеризуемые повышенным содержанием газов, химических элементов и соединений, а также радиоактивностью, называют минеральными водами. Минеральные воды по внешнему виду прозрачные, без посторонних включений, с незначительным естественным осадком минеральных солей, бесцветные или с оттенками – от желтоватого до зеленоватого. Вкус и запах у вод характерны для комплекса растворенных в воде веществ. В зависимости от минерализации (суммарное содержание растворенных в воде химических соединений, г/дм³), химического (ионносолевого и газового) состава, содержания биологически активных компонентов и специфических свойств (радиоактивность, температура, реакция среды) минеральные воды оказывают на организм человека различное физиологическое действие. Природные воды с общей минерализацией выше 1 г/дм³ или менее 1 г/дм³ , но содержащие биологически активные микроэлементы в количестве, не ниже принятых в России бальнеологических норм (таблица 1.1), относят к минеральным питьевым.

Таблица 1.1

Минеральная вода	Биологически  активный компонент	Массовая  концентрация компонента, мг/дм', не менее
Углекислая	Свободный (растворенный) диоксид углерода	500
Железистая	Железо	10
Мышьяковистая	Мышьяк	0,7
Борная	Ортоборная  кислота (Н3ВО3)	35
Кремнистая	Метакремниевая  кислота (H3SiO3)	50
Бромная	Бром	25
Йодная	Иод (металлический)	5
Содержащая  органические вещества	Органические  вещества (в пересчете на углерод)	5

 

Воды с минерализацией от 1 до 10 г/дм³ (или ниже, но содержащие биологически активные микроэлементы (таблица 1.1) относятся к питьевым лечебно-столовым. Воды с минерализацией от 10 до 15 г/дм³ или при меньшей минерализации при наличии в них повышенных количеств биологически активных микроэлементов относят питьевым лечебным водам.

Природные воды содержат практически  все известные химические элементы в виде ионов, молекул, коллоидных систем и комплексных соединений. В водах компоненты находятся преимущественно в ионной форме. Наиболее часто встречаются катионы и анионы: Са²⁺, Mg³⁺, Na⁺, НСО₃, SO₄^2–, С1^–. В водах высокой минерализации преобладают Na⁺, Са²⁺, С1^–; средней минерализации – Mg²⁺, SO₄^2–; невысокой – Ca²⁺, НСO₃. Минеральные воды, помимо неорганических содержат небольшое число органических веществ.

В минеральных водах в больших  количествах содержатся газы: CH₄, СО₂, N₂; в меньших – H₂S, O₂, Н₂ и другие. Температура минеральных вод колеблется в широких пределах: более 100 °С в районах вулканической деятельности и ниже 0 °С – в зоне вечной мерзлоты.

В зависимости от химического состава  минеральные воды делят на группы (по преимущественному содержанию ионов), которые, в свою очередь, по степени минерализации делят на типы. К каждому типу относят несколько вод.

Известна всего 31 группа минеральных  вод, которые перечислены ниже.

I. Гидрокарбонатная натриевая, включает типы: Горячеключевский №1, Майкопский, Дилижанский, Боржомский. Например, к Боржомскому типу, у которого минерализация 5…8,5 г/дм³, относят воды Боржоми с минерализацией 5,5…6,5; Набеглави – 6,5…7,5; Багиати – 7,5…8,5 г/дм³.

I-а. Гидрокарбонатная натриевая, борная (типы: Нелепинский, Уцерский, Поляно-Квасовский);

I-б. Гидрокарбонатная натриевая, борная, мышьяковистая (типы Бжинский, Авадхарский); П. Гидрокарбонатная калъциево-натриевая и натриево-кальциевая (типы Арашанский, Саирме, Терсинский);

II-а. Гидрокарбонатная кальциево-натриевая и натриево-кальциевая, борная (тип Сахалинский);

III. Гидрокарбонатная магниево-натриево-кальциевая и магниево-кальциево-натриевая (типы Сирабский №12, Ласточкинский);

III-а. Гидрокарбонатная магниево-кальциево-натриевая, железистая (тип Турш-Су);

IV. Гидрокарбонатная магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая (тип Шмаковский);

IV-a. Гидрокарбонатная магниево-кальциевая, железистая (тип Дарасунский);

V. Гидрокарбонатно-сульфатная (сульфатно-гидрокарбонатная) магниево-натриево-кальциевая (тип Кишиневкий);

VI. Гидрокарбонатно-сульфатная (сульфатно-гидрокарбонатная) натриевая (тип Ача-лукский);

VII. Гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатная натриевая (тип Махачкалинский); V. Сульфатно-гидрокарбонатная натриевая (тип Исти-Су Нижний);

VIII-a. Сульфатно-гидрокарбонатная натриевая, мышьяковистая (тип Джермукский);

IX. Сульфатно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая (магниево-натриевая) (типы Варницкий, Железноводский, Болниси);

X. Сульфатно-гидрокарбонатная магниево-натриевая, магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая (тип Кисловодский);

Х-а. Сульфатно-гидрокарбонатная магниево-кальциевая и натриево-магниево-кальциевая, железистая (тип Аршанский);

XI. Сульфатная кальциевая (тип Краинский);

XII. Сульфатная магниево-кальциевая (типы Казанский, Смоленский);

XIII. Сульфатная натриево-кальциево-магниевая (натриево-магние-во-кальциевая) (типы Кашинский, Московский);

XIV. Хлорно-суль-фатная натриевая (типы Феодосийский, Нижне- Ивкинский №1, Буйский);

XV. Хлоридно-сульфатная кальциево-натриевая (тип Угличский);

XVI. Хлоридно-сульфатная магниево-натриевая (тип Лысогорский);

XVII. Хлоридно-сульфатная магниево-кальциево-натриевая (тип Ижевский);

XVIII. Сульфатно-хлоридная кальциево-натриевая и натриево-кальциевая (типы Алма-Атинский, Ергенинский);

ХН. Сульфатно-хлоридная натриевая (типы Чартакский, Каспийский);

Х1Х-а. Сульфатно-хлоридная натриевая, борная (типы Ново-Ижевский);

XX. Сульфатно-хлоридная магниево-кальциево-натриевая (тип Хиловский);

XXI. Сульфатно-гидрокар-бонатно-хлоридная кальциево-натриевая и магниево-натриево-кальциевая (типы Луганский, Машук №1, Машук №19);

XXII. Хлоридно-гидрокарбонатная (гидрокарбонатно-хлоридная) натриевая (типы Крымский, Рычал-Су, Джавский, Ессентукский №4, Ессентукский № 17);

ХХП-а. Хлоридно-гидрокарбонатная и гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, йодная (тип Семигорский);

XXII-б. Хлоридно-гидрокарбонатная и гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, борная (типы Лазаревский, Анкаванский);

ХХН-в. Хлоридно-гидрокарбонатная натриевая, борная, йодная (тип Семигорский №6);

XXII-F. Хлоридно-гидрокарбонатная натриевая, борная, мышьяковистая (типы Исти-Су, Верхний, Вардзинский);

ХХП1. Гидрокарбонатно-хлоридная натриевая (типы Айвазовский, Обухове -кий);

ХХШ-а. Гидрокарбонатно-хлоридная (хлоридно-гидрокарбонатная) натриевая, йодная (типы Азовский, Сочинский);

ХХШ-б. Гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, борная (тип Кар-мадонский);

ХХШ-в. Гидрокарбонатно-хлоридная натриевая, йодная, мышьяковистая (тип Синегорский);

XXIV. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая (типы Казбеги, Зваре);

XXTV-a. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая, борная, железистая (тип Малкинский); XXTV-б. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-натриевая, мышьяковистая (тип Вайхирский);

XXV. Хлоридно-гидрокарбонатная магниево-натриевая (тип Севанский);

XXVI. Хлоридно-гидрокарбонатная кальциево-магниево-натриевая (тип Личский);

XXVII. Хлоридная натриевая (типы Миргородский, Минский, Нижне-Сергинский);

XXVII-a. Хлоридная натриевая, бромная (тип Талицкий);

XXVII-б. Хлоридная натриевая, йодная (тип Ходыженский);

XXVII-в. Хлоридная натриевая, борная (тип Урс-Донской); XXVII-г. Хлоридная натриевая йодная, борная (тип Анивский);

XXVIII. Хлоридная кальциево-натриевая (тип Друскининкайский);

XXIX. Хлоридная кальциевая, бромная (тип Лугельский);

XXX. Слабоминерализованная железистая (типы Полюстровский, Марциальный);

XXXI. Слабоминерализованная с высоким содержанием органических веществ (тип Нафтуся).

Массовая концентрация перечисленных  ниже компонентов во всех водах не должна превышать (мг/дм³): нитратов (по NO₃) 50; нитритов (по NO₂) 2; свинца 0,1; селена 0,05; мышьяка в лечебных водах 2, а в лечебно-столовых 1,5; стронция 25; фтора в лечебных водах 15, а в лечебно-столовых водах 10; фенолов 0,001; других органических веществ (в пересчете на углерод): в лечебных водах 15, в лечебно-столовых водах 10. Радионуклидов (Бк/дм³): урана 66...44, радия 18,5.

Окисляемости минеральных вод  должна быть 0,5...5, в исключительных случаях до 10 мг/дм³. Расхождения между значениями окисляемости в источнике и в готовой продукции не должны превышать 15 %.

Согласно гигиеническим требованиям к качеству и безопасности пищевых продуктов, токсичных элементов должно быть не выше (мг/кг): свинца 0,1; мышьяка 0,1; кадмия 0,01; ртути 0,005; радионуклидов (цезия-137 и стронция-90) не более 8 Бк/дм³. По количеству мезофильных аэробных, факультативно-анаэробных микроорганизмов (сокращенно КМАФАнМ), колониеобразующих единиц (сокращенно КОЕ) на 1 г воды должно быть не более 100. Масса воды (г), в которой не допускается наличие бактерий группы кишечных палочек (сокращенно БГКП) – 333; патогенных, в том числе сальмонелл – 100.

Массовая доли диоксида углерода в  минеральных водах, разлитых в бутылки, должна быть не менее 0,3%, в железистых 0,4%, а в некоторых водах (Нижне-Ивкинская, Новоижевская, Талицкая, Шаамбры №2) – не более 0,2%. Минеральная вода «Лугела» диоксидом углерода не насыщается.

Химический состав минеральных  вод представляют формулой в виде псевдодроби, где в числителе представлены анионы, а в знаменателе – катионы, содержание которых в воде выше 20 мг-экв-%. Ионы записывают слева направо в убывающей последовательности. Слева от псевдодроби указывают общую минерализацию воды и количество содержащегося в ней газа (г/дм³) и микроэлементы (мг/дм³), имеющие бальнеологическое значение; справа – температуру и дебит воды. Отнесение воды к определенному типу ведется от иона, играющего подчиненную роль. Поэтому основные ионы именуют полностью, а второстепенные – кратко.

Воду состава

Mg45-Ca4Q-{Na+K)30

называют холодная сульфатная натриево-кальциево-магниевая. Это формула Московской лечебно-столовой минеральной воды.

На этикетке бутылки с водой  должно быть написано: наименование, тип (газированная, не газированная); группа воды, номер скважины или название источника, наименование и адрес изготовителя, объем, (л или дм³), товарный знак изготовителя, назначение воды (лечебно-столовая, лечебная), минерализация (г/л); условия хранения, срок годности, обозначение нормативного документа, в соответствии с которым изготовлена вода; информация о сертификации, химический состав воды, показания по лечебному применению. Дополнительно могут быть нанесены надписи информационного и рекламного характера.

 

2 Добыча и транспортирование минеральных вод

Каптирование – это заключение в трубу природной воды, добываемой из недр посредством скважин.

Минеральные воды формируются на разной глубине недр, их добывают, используя гидротехническое водозаборное сооружение, называемое каптажем, для захвата воды на глубине и вывода ее на поверхность с необходимым дебитом (дебит – количество воды, даваемое источником в единицу времени) и напором при сохранении химического состава и физических свойств.

Современный каптаж – это буровая скважина, обеспечивающая захват воды с глубины при надежной изоляции от других подземных вод. Менее распространены шахтные колодцы и горизонтальные или наклонные горные выработки, служащие водосбором (штольни). С помощью шахтных колодцев выводят на поверхность минеральные воды с небольших глубин. В штольнях осуществляют неглубокий захват большого количества рассредоточенных потоков воды небольшой мощности.

Каптаж состоит из подземной и наземной частей (рисунок 2.1). Основные части каптажного сооружения – водозабор и распределительная часть. Водозабор – это ствол горной выработки, в нем основными частями являются водоприемник, через который в скважину поступает вода; эксплуатационная (рабочая) часть и устьевая часть с оголовком. Подъем воды осуществляют двумя способами; самоизливом и принудительным отбором с помощью насосов. Выше уровня земли находится устьевая часть водозабора, имеющая оголовок, и расположенная в специальных камерах или надкаптажном павильоне. В павильоне устанавливают: пульт управления насосами, контрольно-измерительные приборы и др.

Транспортирование минеральных вод. Воду от скважины до предприятия транспортируют по трубопроводам, либо в автомобильных или железнодорожных цистернах.

По трубопроводам  воду подают на расстояние до 50 км под небольшим избыточным давлением диоксида углерода, используя трубы из коррозиестойкой стали, чугуна, стекла, пищевого полиэтилена. Трубопроводы укладывают в бетонные или кирпичные коллекторы, а выполненные из коррозионностойкой стали и сваренные в атмосфере аргона – непосредственно в грунт.