Технология обработки и производства минеральной воды

В автомобильных цистернах  воду перевозят на расстояние 50...200 км. Для исключения дегазации заполнение цистерн ведут в герметичных условиях через нижние или боковые штуцеры со скоростью 0,8 м/с при давлении 0,05 МПа, обеспечивая микробиологическую чистоту процесса. Если цистерны наполняют водой, содержащей двухвалентное железо, то из нее удаляют воздух, вытесняя его диоксидом углерода со скоростью 300…360 дм³/мин. Термальные воды предварительно охлаждают до 20 °С.

В железнодорожных цистернах  воду перевозят на значительные расстояния. По сравнению с транспортированием бутылок (заполненных водой) навалом, при перевозке в цистернах сокращаются затраты, обусловленные боем бутылок и погрузо-разгрузочными операциями. Так транспортируют воды: Боржоми, Нарзан, Бжни, Арзни, Нагутская, Бадамлы, Миргородская, Карачинская.

Станцию наполнения железнодорожных  цистерн организуют при заводе минеральных вод или рядом с надкаптажным сооружением. На станции наполнения есть отделение промывания железнодорожных цистерн и первичной обработки воды. Первичная обработка заключается в фильтровании, охлаждении, обеззараживании воды сульфатом серебра или УФ-лучами и частичном насыщении диоксидом углерода до 0,05…0,1% масс.

Станцию слива минеральной воды из железнодорожных цистерн организуют на заводах, где есть отделение по розливу минеральных вод. На станции слива устанавливают емкости для сбора и хранения минеральной воды, а также аппаратуру для поддержания давления СO₂ в емкостях.

Хранение минеральных вод. Углекислые (содержащие свободный диоксид углерода) и железистые минеральные воды хранят в герметичных резервуарах под  избыточным давлением до 0,05 МПа. Во избежание значительной дегазации резервуары заполняют снизу под слой воды со скоростью 0,6…0,8 м/с. Неуглекислые воды можно хранить в негерметичных, но закрытых резервуарах. Срок хранения воды, поступившей на предприятие железнодорожным транспортом, не должен превышать 5 часов.

 

3 Классификация, технология обработки и фасовка питьевых минеральных вод

3.1 Классификация минеральных вод

На рисунке 3.1 представлена классификация минеральных вод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Обработка минеральных вод

Перед розливом воду обрабатывают, подвергая  ее фильтрованию, обеззараживанию, охлаждению и насыщению диоксидом углерода. Фильтрование минеральных вод проводят для освобождения их от взвешенных частиц. Воды минерализацией до 7…8 г/дм³ фильтруют на фильтрах из микропористой керамики, минерализацией выше 8 г/дм³ – на рамных фильтрах через фильтр-картон марки Т.

Минеральные воды неглубокого  залегания, в которых высока вероятность микробиологического загрязнения, рекомендуется фильтровать на керамических свечных фильтрах с размером пор менее 1 мкм. Размер клеток патогенных и условно-патогенных микроорганизмов 1…2 мкм и это позволяет эффективно их задерживать на свечных фильтрах.

Фильтрование воды проводят под давлением, обеспечивающем преодоление сопротивления в трубопроводе и фильтрующего материала без дополнительной перекачки насосами.

Отстаивание минеральных углекислых вод вместо фильтрования недопустимо, так как при этом происходят дегазация и окисление их воздухом.

Обеззараживанию не подвергают воды с содержанием БГКП не более 1 единиц в 500 см³.

Для обеззараживания используют безреагентный способ, заключающийся в обработке воды ультрафиолетовыми лучами длиной волны 225…300 нм. Наиболее эффективны лучи при 260 нм. При этом не изменяются органолептические показатели воды. Эффективность такой обработки снижается при содержании в воде коллоидных и тонкодисперсных взвешенных частиц, а также соединений железа. Воды с содержанием железа более 0,3 мг/дм³ УФ-лучами не обрабатывают.

Кроме этого способа, применяют реагентные способы – серебрение и хлорирование. При серебрении воду обрабатывают дозой серебра 0,2 мг/дм³. При этом уничтожаются не только патогенные микроорганизмы, но и сапрофитная микрофлора, которые могут вызывать посторонние запахи.

Для обеззараживания вод, не содержащих легко окисляющихся компонентов, используют гипохлорит натрия.

Минеральные воды, в зависимости  от температуры, обусловленной тепловым режимом недр, относят к холодным температурой до 20 °С, теплым (слаботермальным, субтермальным) температурой 20…35 °С, горячим (термальным) температурой 35...42 °С и очень горячим (высокотермальным, гипертермальным) температурой выше 42 °С.

Перед насыщением диоксидом углерода воду охлаждают до 4…10 °С в противоточных холодильных установках. Термальные воды подвергают двухстадийному охлаждению, первую стадию проводят у скважины.

Все минеральные воды насыщают диоксидом углерода, так как он препятствует нарушению карбонатного равновесия и тем самым способствует сохранению в растворе углекислых солей кальция, магния, железа, а также подавляет развитие микроорганизмов, увеличивает срок годности воды и улучшает вкус. При подготовке воды к розливу углекислые воды теряют часть диоксида углерода, поэтому их дополнительно насыщают диоксидом углерода. Насыщение проводят при температуре воды 4…7 °С и избыточном давлении в сатураторе 0,2 МПа или при температуре воды 8…10 °С и давлении 0,25 МПа.

Неуглекислые воды карбонизируют.

Деаэрацию воды не проводят, так как  это приводит к декарбонизации воды, нарушению карбонатного равновесия и выпадению в осадок солей.

В зависимости от химического состава газовой и жидкой фаз минеральной воды разработано пять вариантов их технологической обработки и фасовки.

3.2.1 Технология обработки и фасовки неуглекислых вод

Около 44% питьевых минеральных вод  относится к неуглекислым. Их химический состав стабилен, поэтому отпадает необходимость в специальных технологических режимах для переработки таких вод, за исключением обработки неуглекислых сульфатсодержащих вод. На рисунке 3.2 показана технологическая схема для розлива неуглекислых вод, которая включает только общепринятые технологические приемы их обработки.

Минеральная вода из скважины 1 поступает  в сборник минеральной воды 3, установленный в прикаптажном помещении 2. Насосом 4 минеральную воду перекачивают в сборник-мерник 5. Для удаления взвешенных веществ и частичного обеспложивания минеральную воду фильтруют на керамических свечных фильтрах 6 (для вод с минерализацией более 8 г/дм³ используют фильтры, в которых фильтрующим материалом является фильтр-картон). Осветленная минеральная вода охлаждается до 4…10 °С в противоточном теплообменнике 7 и подается в промежуточный сборник 8. Все минеральные воды (кроме воды Лугела) насыщают диоксидом углерода для улучшения вкусовых свойств и подавления жизнедеятельности микроорганизмов. Для сохранения солевого состава минеральные воды перед сатурацией не деаэрируют. В сатураторе 9 поддерживают давление 0,2…0,25 МПа, что обеспечивает содержание СO₂ в разлитых в бутылку лечебных минеральных водах 0,15…0,20 %, в лечебно-столовых – не менее 0,30 %, а в железистых – не менее 0,4 %.

Минеральные воды с коли-титром менее 500 поступают далее на обеззараживающую установку 10 (бактерицидная установка с использованием ультрафиолетовых лучей или установка для обработки воды сульфатом серебра) и в резервуар разливочной машины. Бутылки из пакетов 12 укладывают в яшики 11 и подают по ленточному транспортеру 13 к автомату 14 для выемки бутылок из ящиков.

Бутылки ленточным транспортером 15 перемещаются перед инспекционным устройством 16 и подаются в бутылкомоечную машину 17. Чистота бутылок после их отмывания еще раз проверяют на инспекционном устройстве 16.

Далее бутылки наполняют минеральной  водой на разливочной машине 18, укупоривают  на машине 19, инспектируют устройством 20, наклеивают этикетки машиной 21, с помощью машины 22 укладывают бутылки в ящики 23 и подают их в склад готовой продукции.

3.2.2 Технология обработки и фасовки углекислых вод

Технологический режим организован так, чтобы свести до минимума дегазацию воды. Химический состав воды, в составе которых преобладают кальций и магний, наиболее изменяется при дегазации. Технологические операции для углекислых вод такие же, как для неуглекислых, но все стадии проводят в условиях, исключающих или сводящих к минимальной дегазации. Все резервуары, установки для охлаждения и обеззараживания герметизируют.

3.2.3 Технология обработки и фасовки минеральных вод, содержащих железо

Для минеральных вод, содержащих более 5 мг/дм³ двухвалентного железа, во избежание выпадения осадка, предусмотрены технологические приемы, направленные на исключение дегазации и окисления. Для сохранения в растворе железа, обладающего биологическим действием на организм, в воду вводят аскорбиновую или лимонную кислоты. Стабилизирующие добавки вводят в автоцистерну перед вытеснением из нее воздуха или в промежуточную емкость при подаче ее по трубопроводу.

3.2.4 Технология обработки и фасовки гидросульфидных и гидросульфидно-сероводородных минеральных вод

Минеральные воды с содержанием сероводорода до 20 мг/дм³ и гидросульфид-ионов до 30 мг/дм³ обрабатывают с выведением сернистых соединений из состава воды. Сернистые соединения окисляются с образованием коллоидной серы, придающей воде опалесценцию. Сероводород также ухудшает органолептические показатели. Поэтому после накопительного резервуара воду для окисления подают в барботажный дегазатор, куда поступает диоксид углерода. При барботировании СО₂ гидросульфид-ионы превращаются в сероводород, который уносится из воды током диоксида углерода. Остатки сероводорода удаляют при деаэрации перед сатурированием.

3.2.5 Технология обработки и фасовки минеральных вод, содержащих сульфатвосстанавливающие бактерии

Обработку и фасовка таких вод проводят по технологическим схемам, аналогичным схемам для углекислых и неуглекислых вод. Но дополнительно устанавливают оборудование для введения активного хлора и подавления жизнедеятельности бактерий. Для этого в трубопровод перед фильтром вводят раствор, содержащий активный хлор. Остаточное содержание активного хлора в воде через 30 мин после хлорирования должно быть 0,3 мг/дм³.

3.3 Выбор технологической схемы

В зависимости от состава минеральной воды выбирают технологическую схему ее обработки и фасовки. Для неуглекислых вод, за исключением железистых азотных, например, марциальных, используют схему 1, по схеме 2 разливают углекислые воды, не содержащие легко окисляемых компонентов, а по схеме 3 – углекислые и азотные воды, содержащие легко окисляемые соединения двухвалентного железа. Схему 4 применяют для воды, содержащей сероводород и его связанные формы (гидросульфид- и сульфид-ионы), а по схеме 5 фасуют воды, содержащие сульфатвосстанавливающие бактерии.

Минеральную воду фасуют в чистые стеклянные и полимерные бутылки  на разливочных машинах аналогично розливу пива и безалкогольных напитков (без дозирующих устройств). Укупоривают бутылки кронен-пробками (лучше с полимерными материалами) или завинчивающимися колпачками.

Инспектирование и этикетировку осуществляют также аналогично пиву и напиткам.

3.4 Производственная санитария и безопасные приемы труда

Водозаборное устройство (каптаж) должно быть оборудовано закрытым помещением с освещением и вентиляцией, вокруг него устанавливается охранная санитарная зона.

Трубопроводы для транспортирования  минеральных вод должны быть водонепроницаемыми и работать с заполненным сечением. Проверку технического состояния трубопроводов и коллекторов проводят не реже раза в квартал, а проверку трубопроводов на водонепроницаемость – раз в год, подвергая гидравлическому давлению.

Автомобильные и железнодорожные цистерны должны использоваться только для перевозки минеральных вод и иметь маркировку «Минвода». Для наполнения цистерн используют только стационарные трубопроводы, а гибкие шланги применяют только для соединения стационарного трубопровода с цистерной.

Раз в месяц производят обработку автоцистерн моющими веществами. Новые или загрязненные цистерны моют следующим образом: вначале полностью заполняют 1…1,5 %-ным раствором кальцинированной или каустической соды и оставляют на 2…4 ч для отмачивания, затем внутреннюю поверхность очищают щетками, промывают водой, дезинфицируют острым паром или заполняют на 1 час дезинфицирующим раствором. После этого емкость промывают питьевой водой.

Железнодорожные цистерны дезинфицируют  перед каждым заполнением. Резервуары для приема воды из каптажа дезинфицируют не реже 1 раза в год.

Резервуары для хранения минеральных  вод оборудуют водомерными стеклами и кранами для отбора проб, а люки резервуаров должны иметь уплотнительные прокладки.

Резервуары для минеральной  воды, доставленной железнодорожными цистернами, дезинфицируют после каждого освобождения, а резервуары для хранения минеральных вод, доставленных автоцистернами, – не реже 1 раза в квартал. Санитарная обработка этих резервуаров заключается в механической очистке их от осадков, промывания и дезинфекции в течение 1 часа и снова промывания водой.

Все оборудование по обработке и  фасовке минеральных вод передают следующей смене работающих чистым. Дезинфицируют оборудование следующим образом: дезраствор заливают в главный коллектор трубопровода перед фильтрами и насосами и под давлением 0,12…0,15 МПа подают в фильтры, установки для обеззараживания воды, цеховые резервуары, сатураторы, фасовочные машины и выдерживают в течение 1 часа. Затем тщательно промывают водой.

Керамические свечные фильтры  обрабатывают в течение 1 часа осветленным раствором хлорной извести или раствором гипохлорита, содержащим не менее 0,1 г/дм³ активного хлора. После дезинфекции фильтры промывают питьевой водой под давлением 0,13…0,15 МПа и ополаскивают минеральной водой. Протравливание керамических свечей фильтров соляной кислотой, марганцовокислым калием и другими химическими веществами выполняют в специально отведенном для этой цели помещении.