Підготовка технологічної води для виробництва алкогольних напоїв

В. М. ПОПОВА, кандидат технічних наук, доцент кафедри хлібопекарського, кондитерського та бродильних виробництв Інституту післядипломної освіти НУХТ;
М. Г. ЧЕХУН, старший викладач кафедри хлібопекарського, кондитерського та бродильних виробництв Інституту післядипломної освіти НУХТ;
А. С. СВИРИДОВ, головний технолог ТОВ «Стронгдрінк»;
В. В. СЕМЕНОВ, заступник директора ТОВ «Стронгдрінк»

Наведено теоретичний і практичний матеріал із підготовки технологічної води для приготування алкогольних напоїв під час навчання й підвищення кваліфікації технологів виробництв алкогольної продукції.

ДЖЕРЕЛА ВОДОПОСТАЧАННЯ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА АЛКОГОЛЬНИХ НАПОЇВ

На підприємствах виробництва алкогольних напоїв може використовуватись лише (дивись Технологічну інструкцію по лікеро-горілчаному виробництву ТІ У 18.4466, Технологічний регламент на виробництво горілок і лікеро-горілчаних напоїв ТР У 18.5084) вода питна підготовлена.

Основними джерелами водопостачання є:
• джерельна вода,
• вода з артезіанської свердловини,
• вода з річки, озера та інших наземних водойм,
• вода з основного водопостачання міста.
Розберемо всі основні джерела.

ДЖЕРЕЛЬНА ВОДА

Цей вид води можна використовувати, якщо швидкість її витікання відповідає потужностям виробництва напоїв. За результатами аналізу мінерального складу вихідна вода повинна відповідати показникам чинних нормативних документів та санітарним вимогам до води питної.

ВОДА З АРТЕЗІАНСЬКОЇ СВЕРДЛОВИНИ

Цей вид водопостачання може використовуватись, якщо дебіт однієї або кількох свердловин відповідає потужностям конкретного виробництва алкогольних напоїв. За результатами аналізу мінерального складу вихідна вода повинна відповідати показникам чинних нормативних документів та санітарним вимогам до води питної.

ВОДА З РІЧКИ, ОЗЕРА ТА ІНШИХ НАЗЕМНИХ ВОДОЙМ

Вода з річки, озера чи інших наземних водойм за результатами аналізу мінерального складу повинна відповідати показникам чинних нормативних документів та санітарним вимогам до води питної.

ВОДА З ОСНОВНОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ МІСТА

Вода може використовуватись при приготуванні алкогольних напоїв, бо вона використовується як питна вода і відповідає всім вимогам санітарної служби.

ВОДОПІДГОТОВКА

Основними джерелами водопостачання на підприємстві є перелічені вище джерела питної води. Необхідно мати аварійне водопостачання, яке підключене до міського водогону. На підприємстві необхідно мати декілька свердловин, одна з яких законсервована.

Схему водопідготовки наведено на рисунку 1.

ФІЛЬТРУВАННЯ ВОДИ НА МЕХАНІЧНОМУ ФІЛЬТРІ

Механічні фільтри встановлюють після напірної місткості для вихідної води. Під час робочого циклу неочищена вода проходить через фільтрувальні шари у низхідному напрямку, при цьому затримуються сторонні частки.

Автоматичні фільтри застосовують для видалення:
• мутності та заліза,
• забарвленості, для поліпшення запаху і смаку,
• надлишкової кислотності,
• заліза та марганцю.

В автоматичних фільтрах як фільтрувальне завантаження застосовують два шари мінеральних гранул з різними розмірами, які розташовані таким чином, що крупніші гранули розміщені зверху. Необроблена вода проходить через фільтрувальний шар у низхідному напрямку, і різні механічні або зважені домішки поступово затримуються фільтрувальними шарами. Принцип фільтрації оснований на фізичному та хімічному явищах контактної флокуляції, яка викликана електрохімічним впливом фільтрувального мінералу та дестабілізацією відштовхувальних сил, які перешкоджають накопиченню дисперсних твердих речовин.

Швидкість потоку для стандартного циклу роботи встановлюють на основі якості вхідної води. Продуктивність фільтра і концентрація зважених часток перебувають у зворотно пропорційній залежності. При збільшенні концентрації зважених твердих часток швидкість фільтрування зменшується. Фільтри функціонують безперервно.

Для поліпшення якості відфільтрованої води використовують більш високу концентрацію реагенту при зворотній промивці. Якщо вода має високу твердість і містить від 10 до 30 мг/дм3 зважених часток, які включають інертні частки значного розміру неколоїдного типу, то попередню обробку води флокулянтами проводять у випадках, коли необхідно поліпшити якість води або у ній є колоїдні речовини.

Читайте також:
SIMEI 2022: хроніки 29-ї виставки технологій виноробства та виготовлення інших напоїв

У автоматичних фільтрах як фільтрувальне завантаження застосовують активоване вугілля – сорбент, який має значну питому поверхню за рахунок мікропор. Активоване вугілля має здатність видаляти з води хлор, який є причиною неприємного запаху та смаку води. Для підтримування вугілля в робочому стані концентрація хлору у воді не повинна бути більшою ніж 4 мг/дм3. За наявності складних сполук хлору необхідно підтримувати мінімальну швидкість потоку. Робота в такому режимі можлива за умови, якщо масова концентрація вільного хлору не перевищує 1 мг/дм3. Активоване вугілля також адсорбує органічні молекули, які є причиною небажаної забарвленості та смаку води. Додатковий прошарок із кварцового піску затримує зважені частки і запобігає помутнінню води після циклу зворотної промивки активованого вугілля.

Як фільтрувальне завантаження в автоматичних фільтрах використовують гранульоване активоване вугілля та кварцовий пісок.

Термін експлуатації гранульованого активованого вугілля збільшується, якщо речовини, які знижують поверхневу активність води (зважені частки, жири, масла), а також забруднюючі речовини (значні концентрації органічних речовин та бактеріальної мікрофлори) видаляються на попередній стадії.

В автоматичних фільтрах застосовується фільтрація. Якщо у воді є в розчинному стані залізо і марганець, то їх переводять у нерозчинні сполуки методом окислення. Однак ця хімічна реакція потребує тривалого часу, особливо для марганцю. В автоматичних фільтрах застосовується мінерал, який є каталізатором та прискорює реакцію окислення.

Попереднє хлорування та інші спеціальні види оброблення обов’язкові, якщо у воді є сульфід водню, метан, масла, жири, вільний двооксид вуглецю, високі концентрації органічних сполук, а також при значенні рН води менше ніж 7.

Застосовують дві швидкості потоку:
• максимальна швидкість – коли у воді міститься тільки марганець і залізо в концентраціях, при яких загальний об’єм необхідної дози перманганату калію становить не більш як 2 мг/дм3 або вода на початку містила забруднюючі речовини й зазнавала попередньої обробки;
• мінімальна швидкість – коли відсутнє попереднє хлорування води, вода не містить інших домішок, потребує додавання перманганату калію у концентрації, вищій ніж 2 мг/дм3.

Зворотна промивка здійснюється автоматично або в ручному режимі. Фільтр автоматично відновлює роботу після закінчення циклу зворотної промивки. Як фільтрувальне завантаження в автоматичних фільтрах використовують спеціальний вид антрациту та мінерал-каталізатор, що активується перманганатом калію. Після закінчення циклу фільтрування включається цикл промивання, під час якого використовують неочищену воду.

Читайте також:
Як у Шампані і ще краще. Завдяки сучасному обладнанню продукція виноробів з Одещини успішно конкурує на українському ринку

ВОДОНАПІРНА МІСТКІСТЬ

Водонапірна місткість являє собою вертикальний резервуар великого вмісту.

ЗНЕЗАРАЖЕННЯ ВОДИ УЛЬТРАФІОЛЕТОМ

Питну воду знезаражують від бактерій і вірусів ультрафіолетовими променями протягом відносно короткого часу на апаратах знезараження води та установці для знезараження, яку встановлюють перед зворотноосмотичною установкою.

ФІЛЬТРУВАННЯ ПИТНОЇ ВОДИ НА КАРТРИДЖНОМУ МУЛЬТИМЕДІЙНОМУ ФІЛЬТРІ

Установка мультимедійного картриджного фільтрування призначена для очищення питної води від механічних часток розміром більше ніж 0,5 мкм та знезараження води від бактерій. Очищення досягається за рахунок застосування фільтрів глибинного типу, які виготовлені методом пневмоекструзії без застосування смол і клеїв. Перемінна щільність по перерізу фільтрувального шару забезпечує високий ступінь очищення, значну гряземісткість та ресурс фільтрування. Застосування як поглиначів сорбційно-активних та іоногенних матеріалів у конструкції фільтра зменшує у питній воді кількість хлору, солей важких металів, радіонуклідів, вірусів, фенолів й інших токсичних забруднювачів. Пористість фільтрування становить від 1 до 5 мкм. Установка включає чотири фільтрувальні елементи (картриджі).

Не допускається зберігання фільтрувальних елементів на відстані 1 м від нагрівальних приладів та одночасно з речовинами, які виділяють у повітря духмяні й токсичні пари і гази.

ПОМ’ЯКШЕННЯ ВОДИ

Пом’якшення питної води здійснюють на натрій-катіонітовій установці шляхом її фільтрування крізь шар сильнокислотного катіоніту в натрієвій формі, який має іони натрію, здатні до обміну на іони кальцію і магнію.

Процес пом’якшення питної води має циклічний режим та складається з таких послідовних операцій:

• підпушування шару катіоніту потоком вихідної води;
• регенерація катіоніту фільтруванням через нього розчину хлориду натрію;
• швидке відмивання катіоніту;
• фільтрування води крізь шар сильнокислотного катіоніту в Na+- формі до досягнення граничнодопустимої твердості води;
• заповнення солерозчинника.

Установка повинна бути розташована на відстані від нагрівальних пристроїв. Сольові місткості розташовують біля установки.

Читайте також:
Форум «Міцний крафт»: зустріч українських виробників, загартованих війною

ЗНЕСОЛЕННЯ ВОДИ НА ЗВОРОТНООСМОТИЧНІЙ МЕМБРАННІЙ УСТАНОВЦІ

Знесолення пом’якшеної води здійснюють на установці мембранній зворотноосмотичній (УМЗО). Принцип роботи УМЗО оснований на явищі зворотного осмосу – примусового переходу рідини з малої концентрації розчинних речовин під дією надлишкового гідростатичного тиску через мембрани зворотноосмотичних елементів.

При переході через мембрани вода, звільнена від розчинних домішок, потрапляє в колектори пермеату і відводиться в збірник води підготовленої. Частину води, що не пройшла через мембрани, і збагачену домішками, збирають у колекторі концентрату і відводять з установки. Відношення потоків пермеату і концентрату – значення регульоване. Його підтримують у діапазоні від 50 до 70%.

Пом’якшену воду подають насосом високого тиску в мембранний елемент. Пермеат, продавлений крізь пори мембрани розміром у 0,1 нм, збирають у колекторі води підготовленої, розташованому по вісі мембранного елемента. Концентрат проходить по поверхні мембрани і скидається з іншого кінця елемента в зливний трубопровід.

Експлуатування установки здійснюють у закритому приміщенні за відносної вологості повітря не більше ніж 80% та за температури від мінус 2 °С до плюс 45 °С. Обслуговування УМЗО здійснюють за інструкцією до конкретної установки.

КУПАЖУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ВОДИ

За необхідності підготовлену питну воду купажують. Купажування проводять у співвідношенні: 30:70, або 40:60, або 50:50 % зворотноосмотичної та пом’якшеної води.

Необхідне співвідношення визначається лабораторними випробовуваннями при встановленні органолептичних показників якості продукції. Купажування проводять у місткості, яка має механізм перемішування.

Більше читайте в журналі «Напої. Технології та Інновації» №1 (2021). Замовити друкований примірник журналу можна за контактами:
Лариса Товкач, менеджер, +38 (097) 968 95 16, sad.nti@ukr.net.
Анна Панкратенкова, +38 097 759 25 83, +38 095 607 09 04, reklama.nti@gmail.com
Ірина Петронюк, +38 096 49 16 692, oksana.buh.ti@gmail.com

Читайте також:
В Одесі відкрили винний бар крафтових українських вин My Wine Bar
Виноградарство і виноробство України в умовах воєнного стану: вчимося перемагати! Результати Міжнародної благодійної конференції для виноградарів та виноробів