Удосконалення технології підготовки води у виробництві безалкогольних напоїв з використанням нових фільтраційних матеріалів

Пустомітенко, Ірина Ігорівна

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7604

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Бондарчук, Зоя Вікторівна	-
dc.contributor.author	Пустомітенко, Ірина Ігорівна	-
dc.date.accessioned	2026-03-10T19:44:07Z	-
dc.date.available	2026-03-10T19:44:07Z	-
dc.date.issued	2021-12-30	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7604	-
dc.description.abstract	Магістерська робота на здобуття освітнього ступеня магістр за спеціальністю 181– Харчові технології, освітня програма «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2021. Магістерська робота присвячена удосконаленню технології безалкогольних напоїв з використанням шунгіту, активного вугілля у підготовці води. Встановлено, що використання шунгіту та активованого вугілля на стадії підготовки води забезпечує покращення показників якості готових напоїв. Розроблено технологічну схему на виробництво напою «Смородина базилік» за удосконаленою технологією. Визначено соціально-економічну ефективність роботи. Соціальне значення полягає у підвищенні біологічної цінності напою та покращенні органолептичних показників. Економічний ефект обумовлений зниженням собівартості готової продукції. Прибуток збільшується на 5,79 грн./дал при рентабельності 15,7 %	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	безалкогольний напій	uk_UA
dc.subject	водопідготовка	uk_UA
dc.subject	шунгіт	uk_UA
dc.subject	активне вугілля	uk_UA
dc.title	Удосконалення технології підготовки води у виробництві безалкогольних напоїв з використанням нових фільтраційних матеріалів	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	181 Харчові технології (Харчові технології)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРМ Пустомітенко.pdf Restricted Access	Магістерська робота на здобуття освітнього ступеня магістр за спеціальністю 181– Харчові технології, освітня програма «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2021. Магістерська робота присвячена удосконаленню технології безалкогольних напоїв з використанням шунгіту, активного вугілля у підготовці води. Встановлено, що використання шунгіту та активованого вугілля на стадії підготовки води забезпечує покращення показників якості готових напоїв. Розроблено технологічну схему на виробництво напою «Смородина базилік» за удосконаленою технологією. Визначено соціально-економічну ефективність роботи. Соціальне значення полягає у підвищенні біологічної цінності напою та покращенні органолептичних показників. Економічний ефект обумовлений зниженням собівартості готової продукції. Прибуток збільшується на 5,79 грн./дал при рентабельності 15,7 %	2.8 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

АНОТАЦІЯ
Пустомітенко І.І. Удосконалення технології підготовки води у
виробництві безалкогольних напоїв з використанням нових
фільтраційних матеріалів
Магістерська робота на здобуття освітнього ступеня магістр за
спеціальністю 181 – Харчові технології, освітня програма «Технології
продуктів бродіння і виноробства» – Черкаський державний технологічний
університет, Черкаси, 2021.
Магістерська робота присвячена удосконаленню технології
безалкогольних напоїв з використанням шунгіту, активного вугілля у
підготовці води.
Встановлено, що використання шунгіту та активованого вугілля на
стадії підготовки води забезпечує покращення показників якості готових
напоїв.
Розроблено технологічну схему на виробництво напою «Смородина-
базилік» за удосконаленою технологією. Визначено соціально-економічну
ефективність роботи. Соціальне значення полягає у підвищенні біологічної
цінності напою та покращенні органолептичних показників. Економічний
ефект обумовлений зниженням собівартості готової продукції. Прибуток
збільшується на 5,79 грн./дал при рентабельності 15,7 %.
Ключові слова: безалкогольний напій, вода, водопідготовка, шунгіт,
активне вугілля, органолептичні показники.
ANNOTATION
Pustomitenko I. Research and improvement of process water
preparation in the production of soft drinks.
Master’s thesis for Degree Master in spatiality 181 – Food Technologies,
Educational Program «Technology of Fermentation and Wine Production» –
Cherkasy State Technological University, Cherkasy, 2020.
The master’s thesis is devoted to improving the technology of beverages
using shungite, activated charbon in the preparation of water.
The technological scheme for the production of “Currant-basil” drink with
advanced technology has been developed. The socio-economic efficiency of work
is determined. The social value is to increase the biological value of the drink and
to improve organoleptic characteristics. The economic effect is caused by a
decrease in the cost price of the finished product. Profit increases by 5.79 UAH /
USD at a profitability of 15.7%.
It has been established that the use of shungite and activated carbon during
the water preparation stage improves the quality of finished beverages.
Keywords: non-alcohol beverages, water, water treatment, shungite,
activated carbon, organoleptic characteristics.
ЗМІСТ
АННОТАЦІЯ ………………………………………………………. 2
ВСТУП……………………………………………………………… 6
РОЗДІЛ 1. УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ПІДГОТОВКИ ВОДИ
У ВИРОБНИЦТВІ БЕЗАЛКОГОЛЬНИХ НАПОЇВ З
ВИКОРИСТАННЯМ НОВИХ ФІЛЬТРАЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
(АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ) ………………… 10
1.1 Сучасні способи підготовки води технологічного
призначення ………………………………………………………….
1.2 Нормативні вимоги до води у виробництві безалкогольних
напоїв ………………………………………………………………..
1.3 Характеристика безалкогольних напоїв
РОЗДІЛ 2. ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ…………………
2.1 Об’єкт та предмет дослідження ………………………………
2.2 Методика досліджень …………………………………………
2.3Методи досліджень ………………………………………………
РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ФІЛЬТРАЦІЙНИХ
МАТЕРІАЛІВ
3.1 Обґрунтування фільтраційних матеріалів
3.2 Дослідження показників якості підготовленої води …………
3.3 Обґрунтування способу водопідготовки ………………………
3.4 Математично-статистичне оброблення результатів
досліджень …………………………………………………………..
РОЗДІЛ 4. УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ПІДГОТОВКИ ВОДИ
У ВИРОБНИЦТВІ БЕЗАЛКОГОЛЬНИХ НАПОЇВ
4.1 Дослідження впливу води на показники якості
безалкогольного напою ……………………………………………
4.2 Принципова технологічна схема виробництва
безалкогольного напою за удосконаленою технологією …………
4.3 Апаратурно-технологічна схема виробництва
безалкогольного напою за удосконаленою технологією …………
4.4Розрахунок соціально-економічної ефективності
удосконаленої технології ……………………………………………
5. ОХОРОНА ПРАЦІ …………………………………………………
6. ЗАХОДИ З ЦИВІЛЬНОЇ ОБОРОНИ……………………………..
ВИСНОВКИ………………………………………………………..
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ……………………..
ВСТУП
Актуальність теми. Напої людина споживає впродовж усього життя,
який саме – залежить від вподобань, відношення до здоров’я, національних
традицій, сучасних тенденцій. Усі безалкогольні напої розрізняються за
смаком і складом, але мають й такі загальні якості, як поживність та
здатність втамувати спрагу.
Високу якість напоїв може бути забезпечено високою якістю сировини,
чистотою води у відношенні токсикантів і правильною технологією
водопідготовки. Крім того суттєвим є склад води, оскільки від її домішок
залежить якість і користь напоїв. Тому у виробництві безалкогольних та
слабоалкогольних напоїв, що виготовляються з різної сировини, до головного
компоненту – води висуваються особливі вимоги.
Для приведення складу води до відповідності вимогам виробництва
безалкогольних напоїв використовують різні способи додаткового
оброблення. Огляд літератури показав, що перспективним у цьому напрямку
може бути сорбційний спосіб з використанням природних мінералів, поклади
та розмаїття яких в Україні дуже великі.
Виходячи з цього, актуальним є проведення комплексу теоретичних та
експериментальних досліджень з метою наукового обґрунтування та
удосконалення підготовки технологічної води природними адсорбентами у
виробництві безалкогольних напоїв.
Мета роботи. Удосконалення та дослідження підготовки технологічної
води у виробництві безалкогольних напоїв.
Для досягнення поставленої мети було вирішено наступні завдання:
- обґрунтувати застосування природніх адсорбентів у підготовці
технологічної води;
- дослідити влив сорбенту та активованого вугілля на показники якості
технологічної води;
- удосконалити спосіб водопідготовки у виробництві безалкогольного
напою;
- дослідити вплив підготовленої води на показники якості
безалкогольного напою.
Об’єкт дослідження: технологія водопідготовки, технологія
безалкогольного напою.
Предмет дослідження: технологічна вода, природні мінерали, активне
вугілля, напій безалкогольний.
Методи дослідження: стандартизовані та спеціальні фізико-хімічні,
органолептичні, аналітичні, експериментально-статистичні методи аналізу
сировини, матеріалів, готового напою.
Наукова новизна роботи. Науково обґрунтовано технологію
безалкогольного напою з використанням води, підготовленої із
застосуванням сорбенту та активованого вугілля.
Оброблення води у послідовності сорбент, активоване вугілля,
забезпечує зменшення в середньому: жорсткості, перманганатної
окислюваності, залишковий хлор і залізо видаляються повністю,
покращуються органолептичні показники води.
Встановлено, що розроблений спосіб підготовки води забезпечує
покращення органолептичних показників готового продукту.
Апробація результатів роботи. Основні результати досліджень
доповідались і обговорювались на: IV Міжнародній науково-практичній
конференції «Інтеграційні та інноваційні напрями розвитку харчової
промисловості» (Черкаси, 2020 рр.).
РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАСТОСУВАННЯ СОРБЦІЙНИХ
МАТЕРІАЛІВ
Загальноприйнятий спосіб водопідготовки у виробництві
безалкогольних напоїв, передбачає механічне фільтрування крізь кварцовий
пісок та поліпропіленовий фільтр, пом'якшення катіонуванням, абсорбційне
очищення активним вугіллям, бактерицидне оброблення ультрафіолетовим
випромінюванням. Після цього жорсткість води не перевищує 1 моль/дм3.
Недоліками цього способу є низька ефективність, складність,
багатостадійність та висока вартість водопідготовки. [3]
3.1. Обґрунтування сорбційних матеріалів
У загальноприйнятій технології підготовки води в основному
застосовується фільтрування крізь механічні фільтри із фільтрувальним
завантаженням кварцового піску та подрібнений антрацит, який не дає
необхідного очищення. Отже, актуальним є використання нетрадиційних
природних сорбентів, які не тільки вливають на органолептичні та фізико-
хімічні показники води, а й забезпечують високі показники якості готового
напою.
Для підготовки води у виробництві безалкогольних напоїв
фільтрування є обов’язковою операцією. При цьому видаляються завислі
частинки, органічні сполуки, знижується жорсткість, кінцевий вміст заліза,
міді, хлору. При застосуванні нових фільтрувальних матеріалів необхідно
дослідити їх хімічну стійкість, здатність до регенерації, а також вартість та
доступність.
Для удосконалення та дослідження способу підготовки води у
виробництві безалкогольних напоїв було обрано сорбент комплексної дії
BioZEOLITE, кокосове активоване вугілля ECOCARB.
Встановлено основні фізико-механічні характеристики досліджуваних
зразків, які наведено в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Основні фізико-механічні показники досліджуваних
зразків фільтрувальних матеріалів
Найменування Показники
матеріалу Вологість, % Механіч Насипна Зольність, %
на густина,
міцність, % г/дм3
Кварцовий 7 95 1300 3
пісок
(контроль)
BioZEOLITE 4 97 274 1
Активоване 3 96 510 2
вугілля
ECOCARB
Наведені результати дослідження свідчать про те, що у порівнянні з
кварцовим піском BioZEOLITE та активоване вугілля мали у 2-3 рази меншу
зольність та на 1-2 % вищу міцність, не суттєво відрізнялось за цими
показниками.
Гранулометричний склад сорбенту BioZEOLITE та активованого
вугілля впливає на їх адсорбційні властивості. Відомо, що за нормальних
умов максимальна адсорбційна здатність щодо домішок мають середні
фракції. Розчинні у воді солі здатні адсорбуватися природніми сорбентами як
за механізмом хімічної сорбції так і за механізмом фізичної адсорбції
окремих молекул. BioZEOLITE є не лиш е фільтрувальним матеріалом, а й
сорбційним та іонообмінним. У подальших дослідженнях використовували
BioZEOLITE гранулометричного складу 3-5 мм. Така фракція є
оптимальною, щоб не спричиняти гідравлічного опору і давати можливість
ефективно регулювати швидкість процесу.
Оброблення води проводили в лабораторних умовах на змодельованій
установці. Воду фільтрували крізь шар відповідного сорбенту. Результати
дослідження фільтрування води крізь сорбент наведено в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 – Технологічні параметри фільтрування
Назва Лінійна Відносний об’єм, об./об. матеріалів
швидкість, Кварцовий BioZEOLITE Активоване
пісок вугілля
Підготування матер:
– обробляння - 5 2 -
розчином соляної
кислоти 0,5%
– відмивання - 25 7 5
Обробляння води 10 1000 1800 1500
Регенерування:
– підпушування 10 8 4 5
– швидке 15 6 4 4
промивання
Встановлено, що у порівнянні з контрольним зразком кварцового піску:
— досліджувані матеріали потребують для підготування меншої
кількості розчину соляної кислоти та води на відмивання у 2,5-3 рази;
— під час регенерації досліджуваних матеріалів на стадіях
підпушування та швидкого промивання витрати води зменшуються у 1,2-1,5
рази. Застосування досліджуваних дає змогу збільшити питомий об’єм
підготовленої води в 1,5-1,8 рази.
Це свідчить про можливість досліджуваних матеріалів збільшити
термін експлуатації, збільшенню кількості їх регенерацій і зменшенню
пускового періоду та витрат води та реагентів на промивання.
Отже, результати досліджень підтверджують перспективність
використання сорбенту BioZEOLITE та активованого вугілля, про що
свідчать фізико-механічні показники, технологічні параметри та
ефективність використання.
3.2. Дослідження показників якості підготовленої води
Для дослідження впливу технології водопідготовки на хімічний склад
води і якість напою були складені технологічні схеми водопідготовки. При
цьому враховувалися знання про сучасні методи очищення води, ефекти,
яких вони дозволяють досягти, а також про підходи до проектування
технологій водопідготовки для виробництва напоїв.
Воду обробляли активним вугіллям та сорбентом на основі природного
мінералу – шунгіту. В дослідженнях використано такі зразки води: 1 – вода
підготовлена (контроль); 2 – вода, оброблена сорбентом BioZEOLITE; 3 –
оброблена в послідовності сорбент, активоване вугілля. Результати
дослідження органолептичних та фізико-хімічних показників наведено на
рис. 3.1, табл. 3.3.
Рис. 3.1 – Органолептичні показники обробленої води
Встановлено, що у разі оброблення в послідовності сорбент, активне
вугілля води у порівнянні з традиційним обробленням (контрольний зразок)
забезпечуються кондиціювання води за органолептичними показниками, при
цьому значення смаку, запаху та мутності зменшувались на 100 %; показник
колірності зменшувався на 90 %.
Таблиця 3.3 – Фізико-хімічні показники обробленої води
Показники Оброблена вода
контроль дослід 2 дослід 3
Сухий залишок, мг/дм3 423 357 281
Загальна жорсткість, мг-екв/дм3 3,7 1,5 0,8
Загальна лужність, мг-екв/дм3 3,95 3,4 3,3
Залізо, мг/дм3 0,05 0,02 0
Окислюваність перманганат-
4,0 2,0 1,0
на, мг О2/дм3
За фізико-хімічними показниками встановлено, що сухий залишок
зменшувався на 34 %, загальна жорсткість та загальна лужність
зменшувались відповідно на 97 % та 16,5 %, залізо видалялось практично
повністю, перманганатна окиснюваність зменшується на 75 %.
Отже дослідження фільтрувальних природних матеріалів для
фільтрування води довело перспективність використання сорбенту
комплексної дії на основі шунгіту та кокосового активованого вугілля у
водопідготовці для виробництва напоїв.
3.3. Обґрунтування способу водопідготовки
Існує кілька методів водопідготовки, використовуваних в харчовій
промисловості. Найбільш перспективними, з технологічної точки зору, є
застосування для обробки води із застосуванням специфічних сорбентів,
таких як шунгіт та активоване вугілля. Шунгіт, завдяки високій активності
шунгітового вуглецю в окисно-відновних процесах, наявності процесів
сорбції і обміну катіонів, використовується для підготовки вод господарсько-
питного призначення. Шунгіт ефективно використовується для видалення з
водопровідної води хлорорганічних речовин, що мають канцерогенні
властивості. Також він здатний корегувати іонний склад металів, в тому числі
і важких (заліза, марганцю, кобальту, свинцю, цинку, міді, кадмію), у воді,
яка пройшла підготовку на центральній станції водопідготовки.
Основним показником якості води є тимчасова жорсткість, хлориди і
рН.
В ході експериментів було досліджено 4 типи води: вода з водогону,
артезіанська, вода з водогону та артезіанська оброблена сорбентом
BioZEOLITE і активованим вугіллям ECOCARB.
В ході експерименту було проведено оброблення води з водогону та
артезіанської води через шунгіт та активоване вугілля. Для дослідження
використовували експериментальну установку в лабораторних умовах.
В таблиці 3.4 наведено показники вихідної води перед обробленням.
Таблиця 3.4 – Показники вихідної води перед обробленням
Показник Вода з водогону Артезіанська вода
Сухий залишок 800 750
Cl-, мг /дм3 350 100
Fe2+; Fe3+,(загальн.)мг/ дм3 0,5 0,42
pH 8,0 7,0
Нітрити, мг/ дм3 0,7 0,8
Mn2+, мг/ дм3 0,1 0,07
Загальна жорсткість, мг·екв/дм3 7 5,4
Показники вихідної води дещо відрізнялися, зокрема артезіанська вода
мала менший вміст сухого залишку меншу загальну жорсткість, вміст
нітритів був більшим.
Показники якості обробленої води з водогону залежно від швидкості
фільтрації наведено відповідно на рис. 3.2, 3.3, 3.4.
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5 00,,00,10
68
0.4
0.3
0.2
0.1
0
мг/ дм3
Рис. 3.2 – Залежність оброблення води з водогону від нітритів,
загального заліза та марганцю
Рис. 3.3 – Залежність оброблення води з водогону від рН та загальної
жорсткості
Рис. 3.3 – Залежність оброблення води з водогону від хлору
Найкращі результати були отриманні при швидкості 0,06 м/с вміст
хлоридів зменшився на 83%, загальна твердість на 72%, нітрити на 65%,
залізо на 56%.
Показники якості обробленої артезіанської води залежно від
швидкості фільтрації наведено відповідно на рис. 3.5, 3.6, 3.7.
Рис. 3.5 – Залежність оброблення артезіанської води від нітритів та
загального заліза
Рис. 3.6 – Залежність оброблення артезіанської води від рН та
загальної жорсткості
Рис. 3.7 – Залежність оброблення артезіанської води з водогону від хлору
Встановлено, що вміст хлоридів зменшився на 65 %, загальна
жорсткість на 46,4%, нітрити на 50 %, залізо на 60 %.
Рис. 3.8 – Ефект оброблення з води водогону та артезіанської
З графіка який зображений на рис. 3.8 можна зробити висновок, що
оброблення сорбентом та активованим вугіллям доцільно проводити як на
воді з водогону та і на артезіанській воді.
3.4 Математично-статистичне оброблення результатів досліджень
Математико-статистична обробка результатів досліджень здійснена
методом регресійно-кореляційного аналізу.
Було визначено вхідні параметри, що регулюють швидкість фільтрацій
водопровідної води через шунгіт від хлоридів.
Вхідні параметри процесу:
- hш– висота шару шунгіту;
- ω – швидкість фільтрації.
Вихідна функція:
- CCI – кількість хлору.
У загальному вигляді функцію можна представити так:
CCI= f (hш, ω)
Загальна схема математичної моделі зображено на рис. 3.9.
x1 (hш)
у (CCI)
х2 (ω) ОХТ
Рис. 3.9 Загальна схема математично-статистичної моделі
Побудова плану повного факторного експерименту
Для проведення дослідів складають план з відповідними матрицями
планування експерименту із вказуванням кількості дослідів та межі зміни
факторів.
Матриця являє собою перелік варіантів, взятих в даній серії дослідів. В
матриці повного факторного експерименту (ПФЕ) досліджувані фактори
змінюються лише на двох рівнях: верхньому та нижньому.
Кількість дослідів повного факторного експерименту:
,
де n=2 - кількість вхідних факторів.
Кількість дублюючих дослідів m=2.
Нормалізація вихідного рівняння регресії, тобто перетворення змінних
хі в безрозмірні нормалізовані zi:
,
де хі - значення фактора на «+»-рівні;
х0 - значення фактора на 0-рівні;
Δхі - крок варіювання.
Рівняння регресії матиме наступний вигляд:
.
Визначивши, які фактори впливають на процес, визначаються їх рівні
варіювання та крок варіювання:
Таблиця 3.11 – Вихідні дані
Фактор Одиниці
вимірювання 0-рівень Крок Верхній Нижній
варіювання рівень «+» рівень «-»
х1 (hш) мм 20 20 100 20
х2 (ω) м/с 0,06 0,02 0,1 0,06
Матриця повного двофакторного експерименту наведена у табл. 3.31 :
Таблиця 3.12 – Матриця повного двофакторного експерименту
№
досліду. z0 z1 z2 z1·z2
1 + + + +
2 + + - -
3 + - + -
4 + - - +
Результати експериментів і розрахунків наведено в табл.3.32.
Таблиця 3.13– Результати досліджень
Розрахунки
№ досліду
у1 у2 Відхилення,%
1 320 300 310 200 310 0
2 280 270 275 50 278 0,005
3 220 216 218 8 218 0
4 120 114 117 18 117 0
Перевірка однорідності дисперсій
Дисперсія паралельних дослідів кожного рядка матриці плану
розраховується за рівнянням:
,
де m=2 – кількість паралельних дослідів.
;
;
;
Найбільше значення max з усіх розрахованих складає:
;
Сума дисперсій розраховуємо за формулою:
Розраховуємо критерій Кохрена:
Примітка: табличне значення критерію Кохрена Gкр, для значень
ступеня свободи f1=N=4 та f2=m-1=2-1=1, рівня значущості α=5% становить
0,9065.
Отже, дисперсії вихідного параметру в паралельних дослідах є
однорідними, тобто отримане рівняння регресії є відтворюваним.
Загальна похибка дослідів становить:
Розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії
;
;
;
Перевірка значущості коефіцієнтів регресії
Дисперсія коефіцієнтів регресії складає:
,
Відхилення будь-якого коефіцієнту розраховуємо за формулою:
,
де tT=2,78—табличне значення критерія Стьюдента для ступеню
свободи f1= N(m-1) = 4(2-1) = 4 та рівня значущості α=5% [ ].
Розрахунок значення критерію Стьюдента для кожного коефіцієнту
регресії:
;
;
;
.
Примітка: tbi > tT, виконання цієї умови дає підставу констатувати
значущість відповідного і-го коефіцієнту. В нашому випадку значущими є
коефіцієнти b0, b1, b2, b12.
Записуємо в остаточному вигляді отримане рівняння регресії першого
порядку:
Підставляючи значення кожного фактора в отримане рівняння регресії,
отримаємо розрахункові значення функції та порівнюємо їх із
дослідними значеннями:
Перевірка рівняння регресії на адекватність
Підставляючи значення кожного фактора в отримане рівняння регресії,
отримано розрахункові значення функції, які порівнюються з дослідними
значеннями.
Перевірка отриманого рівняння регресії на адекватність дійсному
процесу:
S2зал = 1/2 [(310-310)2 +(275-278)2+(218-218)2+(117-117)2]=4,5
Розрахунок значення критерію Фішера:
Примітка: за таблицями для ступеня свободи f1 = N - l = 4-3 = 1 та
f2 = N (m -1) = 4 , рівня значущості α=5%;
де l=2—кількість коефіцієнтів в рівнянні регресії, які стоять перед
основними факторами, табличне значення критерію Фішера: FT=224,6.
Перевірка умови адекватності:
Fp < FT= 6,5· 10-2 < 224,6.
Отже, отримане рівняння регресії є адекватним дослідженому процесу,
що також доводиться порівнянням дисперсій.
РОЗДІЛ 4. УДОСКОНАЛЕННЯ ПІДГОТОВКИ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ
ВОДИ У ВИРОБНИЦТВІ БЕЗАЛКОГОЛЬНИХ НАПОЇВ
У виробництві безалкогольних напоїв важливим технологічним етапом
є технологія водопідготовки, оскільки вода – це основний рецептурний
компонент напою. Хімічний склад води унікальний і складний. Її компоненти
при певних умовах взаємодіють зі складовими напою, повністю або частково
нейтралізуючи їх, сприяючи погіршенню органолептичних показників,
випаданню осаду, помутнінню. Очевидно, що якість води також впливає і на
якість напоїв.
4.1. Дослідження впливу води на показники якості безалкогольного
напою
Для дослідження було розроблено рецептуру безалкогольного напою
«Смородина-базилік» з використанням концентрованих соків яблука та
чорної смородини з екстрактом базиліку (Табл. 4.1).
Таблиця 4.1. Рецептура безалкогольного напою «Смородина-базилік»
Компоненти,г Вміст
Яблучний сік 15
Сік смородини 15
Екстракт базиліку 5
Вода 55
Цукор 10
Вихід, мл 100
До складу безалкогольного напою з соком входить: яблучний сік
концентрований, смородиновий сік, цукор, екстракт базиліку.
Застосування води різних способів підготовки у виробництві напоїв не
позначилось на їх фізико-хімічних показниках (Рис. 4.1).
Рис. 4.1 – Фізико-хімічні показники напою
Органолептичні показники та смако-ароматичний профіль напою
виготовлений на підготовленій воді різними способами наведено на рис. 4.2
та 4.3.
Рис. 4.2 – Органолептичні показники зразків напоїв
Застосування різних способів водопідготовки не позначилось на
зовнішньому вигляді напоїв. Зразки, приготовлені на воді підготовленій
традиційним способом поступились за смаковими властивостями зразку,
приготовленому досліджуваним способом.
Всі досліджувані зразки напоїв були однаково світлими і прозорими,
найвищий бал за кольором, запахом та смаком отримали напої, для
приготування яких використовувалася вода, що пройшла оброблення
досліджуваними матеріалами.
Рис. 4.3 – Смако-ароматичний профіль напою
Встановлено, що використання досліджених матеріалів при підготовці
води для приготування безалкогольного напою дало змогу суттєво
покращити органолептичні показники.
4.2. Принципова технологічна схема виробництва безалкогольного
напою за удосконаленою технологією
У результаті проведених досліджень встановлено перспективність
використання шунгіту та активованого вугілля на стадії підготовки води для
покращення фізико-хімічних та органолептичних показників, а також
встановлені оптимальні показники хімічного складу технологічної води
(Табл.4.2) для виробництва безалкогольних напоїв.
На рис. 4.4 наведено принципову технологічну схему виробництва
безалкогольних напоїв з використанням удосконаленої схеми підготовки
технологічної води з використанням шунгіту та кокосового активованого
вугілля.
Таблиця 4.2. – Оптимальний склад технологічної води для
виробництва безалкогольних напоїв
Показники Значення
Сухий залишок, мг/дм3 100-300
Загальна жорсткість, мг-екв/дм3, не біьше 2
Залізо, мг/дм3 0,05
Окислюваність перманганат-
2
на, мг О2/дм3, не більше
Вода Цукор
Оброблення сорбентом Вода Приготування
підготовлена цукрового сиропу (СР
60%)
Оброблення активованим
вугіллям Пара Кип’ятіння цукрового Конденсат
сиропу (30 хв.)
Фільтрування Осад
Холодна вода Охолодження (30-35 оС) Відпрацьована вода
Сік яблучний Приготування купаного сиропу
Сік смородиновий
Екстракт базиліку
Фільтрування купаного сиропу Осад
Охолодження купаного сиропу
Приготування напою
Рис. 4.4 – Принципова технологічна схема виробництва
безалкогольного напою за удосконаленою технологією
4.3. Апаратурно-технологічна схема виробництва безалкогольного
напою за удосконаленою технологією
Апаратурно-технологічну схему виробництва безалкогольного напою
за удосконаленою технологією наведено на рис. 4.5. Вихідну питну воду
подають на механічний фільтр з шунгітом, далі – у верхню частину
вугільного фільтра, заповненого кокосовим активним вугіллям марки
DESOTEC. Після оброблення підготовлену воду насосом 8 подають у збірник
підготовленої води 12.
Рис. 4.5 – Апаратурно-технологічна схема виробництва безалкогольного напою за удосконаленою технологією
Цукор зі складу за допомогою підйомника 14 подають на автоматичні
ваги 15. Після зважування цукор через бункер 16 надходить у
сироповарильний апарат 17, куди попередньо подають підготовлену воду.
Цукровий сироп готують гарячим способом за постійного перемішування.
Готовий цукровий сироп через фільтр-вловлювач 18 насосом 19 подають у
збірник 20. Перед надходженням у купажне відділення цукровий сироп
насосом 21 через фільтр 22 подають у першу секцію двосекційного
теплообмінника 23, звідки через рукавний і свічковий фільтри 24, 25 – у
збірник 26. Потім для охолодження цукровий сироп подають насосом 27 у
другу секцію двосекційного теплообмінника 23, звідки він надходить у
купажний апарат 28.
Для приготування купажного сиропу концентрати яблучного та
смородинового соку, екстракт базиліку готують у збірниках 29, 30, 31. Для
отримання однорідної суміші купажний сироп ретельно перемішують.
Готовий купажний сироп насосом 32 подають у збірник 33, куди
насосом 36 подають охолоджену у теплообміннику 37 підготовлену воду.
Суміш води та купажного сиропу карбонізують і подають у цех розливу.
4.4. Розрахунок соціально-економічної ефективності удосконаленої
технології
Характеристика повної собівартості, прибутку та рентабельності
безалкогольного напою виготовленого на воді послідовно обробленої
шунгітом та активованим вугіллям.
1. Добова продуктивність фільтраційної установки складає:
(дал/добу).
2. Продуктивність установки за зміну:
(дал/зміну).
3. Масові витрати шунгіту для очищення 104,2 дал/зміну сортівки:
(кг/добу),
де 0,3 – кількість шунгіту, яка витрачається на очищення 3 дал води
при забезпеченні її ефективних показників і відповідності нормативній
документації.
4. Об’єм установки при d= 0,7 м, h=4 м складає:
(м3).
5. При заповненні установки на 80% (з урахуванням проскоку) об’єм
адсорбенту складає:
Vадс. = 1,54·0,8 = 1,2 (м3).
6. Маса адсорбенту при його насипні масі обчислюємо:
mадс. = 1150 х 1,2 = 1380 (кг),
де 1150 кг/м3 – насипна маса шунгіту.
7. Кількість змін роботи установки з шунгітом до регенерації
адсорбенту:
зміни.
8. Річні масові витрати шунгіту для очищення води:
1380 кг → 132 змін;
mшунг→ 288 змін;
.
9. Річна вартість адсорбенту :
В = 2500·3=7500 грн,
де 2500 грн – вартість 1 т шунгіту.
10. Масові витрати активованого вугілля на рік:
,
де 350 – маса активованого вугілля, який витрачається на очищення;
240000 – річна потужність заводу.
11. Річна вартість активованого вугілля складає:
25000·4,2 = 105000 грн,
де, 25000 – вартість 1 т активованого вугілля.
12. Річна економічна ефективність від заміни шунгітом та активованого
вугілля при очищенні води складає:
105000-7500 = 97500 грн.
13. При використанні регенерації хоча би двічі на рік витрати шунгіту
скоротяться до 2000 кг. Витрати пари при цьому будуть незначними.
14. Річна економічна ефективність при очищенні води регенерованим
адсорбентом (двічі на рік) при потужності заводу 240 тис.дал/рік складає:
105000-(2500·2,0)=100000 грн.
ВИСНОВКИ
На підставі теоретичних та експериментальних досліджень
удосконалено та досліджено підготовку технологічної води з використанням
шунгіту і активованого вугілля у виробництві безалкогольних напоїв.
Реалізація запропонованих заходів сприяє покращенню якості води,
підвищує органолептичні показники безалкогольного напою.
1. Обґрунтовано використання природних мінералів та активного
вугілля при підготовці води у технології безалкогольного напою.
Встановлено, що застосування сорбенту комплексної дії на основі шунгіту та
активованого вугілля покращує органолептичні і фізико-хімічні показники
води забезпечує зменшення в середньому: загальної жорсткості на 80 %,
перманганатної окислюваності у 3,6 рази, залишковий хлор і залізо
видаляються повністю.
2. Розроблено спосіб підготовки води для приготування
безалкогольного напою із застосуванням сорбенту та активованого вугілля.
3. Використання підготовленої води забезпечує підвищення біологічної
цінності напою, зокрема покращуються органолептичні показники напою.
4. Розроблено технологічну схему за удосконаленою технологією.
5. Визначено соціально-економічну ефективність роботи. Соціальне
значення полягає у покращенні органолептичних показників. Економічний
ефект обумовлений зниженням собівартості готової продукції.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Українець А.І. Технологія оздоровчих харчових продуктів: курс
лекцій для студ./А.І. Українець, Г.О. Сімахіна. - Київ: НУХТ, 2009. - 310 с.
Сучасний стан та перспективи ринку напоїв в Україні [Електронний
ресурс] https://er.knutd.edu.ua/bitstream/123456789/2549/1/ 20160428-
29_TEZY_V3_P179.pdf (дата звернення 25.03.2019р.).
2. Технологія безалкогольних напоїв: підруч. / В.Л. Прибильський,
З.М. Романова, В.М. Сидор та ін.; за ред. докт. техн. наук, проф. В.Л.
Прибильського. — Київ: НУХТ, 2014. — 312 с.
3. Напої безалкогольні. Загальні технічні умови: ДСТУ 4069:2016. –
[Чинний від 2016-06-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2016. – 22 с.
4. Удосконалення технології ферментованих медових напоїв /
В.Л. Прибильський, С.І. Олійник, Н.М. Чуприна // Одеська національна
академія харчових технологій. Наукові праці, Вип. 46, том 2. – 2014. – С. 36-
39.
5. Прибильський, В. Л. Розробка ефективних технологій біологічно
активних ферментованих напоїв: автореф. дис... д-ра техн. наук : 05.18.07 /
В.Л. Прибильський ; Нац. ун-т харч. технологій. - К., 2004. - 39 с.
6. Лисицина Ю.В., Стеценко Н.О. Вдосконалення технології
соковмісного напою з натуральним підсолоджувачем [Електронний ресурс]
http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/bitstream/123456789/15531/1 /lisits.pdf (дата
звернення 05.06.2019р.).
7. Коберник І.В. Обґрунтування вибору лікарської рослинної
сировини при виробництві безалкогольних напоїв тонізуючої дії на основі
зеленого чаю // Науковий журнал «ΛΌГOΣ. Мистецтво наукової думки», №1,
Грудень. – 2018. – С.75-78.
8. Кошова В., Фролова Н., Чепель Н., Дубіцька Т. Нетрадиційна
тонізуюча сировина для приготування безалкогольних напоїв. Харчова і
переробна прмисловість. 2009. № 9. С. 29–30.
9. Патент 93203 UA, МПК А 23 L 2/39 (2006.01) Полікомпонентна
суміш на основі чаю : Терлецька В. А., Рубанка К. В., Зінченко І. М.,
Фалендиш Н. О.; заявник та патентовласник. Національний університет
харчових технологій. № u 201403025; заявл. 25.03.14; опубл. 25.09.14, Бюл.
№ 18, 2014 р.
10. Шуман Г. І. Безалкогольные напитки. Сырье. Технологические
нормативы. СПб.:Профессия, 2004. 343 с.
11. Чаварга О, Прибильский В.Л., Домарецький В. А. Оздоровчі
напої. Харчова і переробна промисловість. 2003. № 12. С. 19-20
12. Неповинных Н.В. Разработка технологических решений при
производстве напитков профилактической направленности // Вестник
Воронежского государственного университета инженерных технологий.
Вып.2 – 2014. – С. 124-128. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2014-2-124-128
13. Heyman M.B., Steven A. Abrams S.A. Fruit Juice in Infants,
Children, and Adolescents: Current Recommendations. Pediatrics. 2017; 139
(6):e20170967.
14. Fairweather-Tait S, Fox T, Wharf SG, Eagles J. The bioavailability of
iron in different weaning foods and the enhancing effect of a fruit drink containing
ascorbic acid. Pediatr Res. 1995;37(4 pt 1):389–394.
15. Корзун В. В., Козарин І. П., Порац А. М. та ін. Проблема
мікроелементів у харчуванні населення України та шляхи її вирішення //
Пробл. харчування. – 2007. – № 1. – С. 5—11.
16. Інноваційні технології продуктів бродіння і виноробства: підруч.
/ С.В. Іванов, В.А. Домарецький, В.Л. Прибильський та ін. // За заг. ред. д-ра
хім. наук, проф. С.В. Іванова. — Київ : НУХТ, 2012. — 487 с.
17. Шуманн Г. Безалкогольні напої: сировина, технології, нормативи
[Текст]; переклад з нім. вид. Професія; С.Пб.: Професія, 2004. - 280 с. - ISBN:
5-93913-063-1.
18. Аксьонова, Олена Федорівна. Удосконалення процесів
виробництва безалкогольних напоїв [Текст]: автореф. дис... канд. техн. наук:
05.18.12 / Аксьонова Олена Федорівна ; Харківський держ. ун-т харчування
та торгівлі. - Х., 2007. – 18с.
19. Державні санітарні норми та правила «Гігієнічні вимоги до води
питної, призначеної для споживання людиною» ДСанПіН 2.2.4-171-10
(Затверджені Наказом Міністерства охорони здоров’я 12.05.2010 № 400, Із
змінами № 505 від 15.08.2011).
20. Трус І. Характеристики Маловідходні технології демінералізації
води. Монографія. – К.:Кондор, 2017. – 205с.
21. Кравченко М.В. Фізико-хімічний аналіз природної питної води
різних джерел водопостачання // Екологічна безпека та
природокористування, № 3(19), 2015. – С. 52-60.
22. Поляков В.А. Физико-химический и микроэлементный состав
технологической воды и водок/ В.А. Поляков, И.И. Бурачевский, С.С.
Морозова, А.Н. Макеева, Е.В. Устинова // Производство спирта и
ликероводочных изделий. – 2006. – №2. – С. 21-23.
23. Коваленко О.О., Вєтров Д.І., Ремінна Л.П. Вплив технології
водопідготовки на якість води та напоїв, виготовлених на її основі / О.О.
Коваленко, Д.І. Вєтров, Л.П. Ремінна, Н.А. Постол // Харчова наука і
технологія № 3(12). – 2010. – С.73-73.
24. Зуев Е.Т., Гурьев В.И., Караваева С.А. Технология
водоподготовки в производстве безалкогольных и слабоалкогольных
напитков // Пиво и напитки, № 2. – 2003. – С. 63-65.
25. Додонова-Судьїна К., Жаворонкова Я, Грабовська О.
Дослідження впливу води на якість безалкогольних напоїв зі стевією //
Перспективи майбутнього та реалії сьогодення в технологіях водопідготовки:
матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції, м. Київ,19-20
квітня 2018 р.– К.: НУХТ, 2018. – 215 с.
26. Куц А.М., Кошова В.М. Технологія бродильних виробництв:
конспект лекцій з дисц. «Загальні технології харчової промисловості» для
студ.ден. та заоч. Форм. навчання напряму підготовки 6.051701 «Харчові
технології та інженерія». – К.: НУХТ, 2011. – 156с.
27. F. El Azhar, M. Tahaikt, N. Zouhri, A. Zdeg, M. Hafsi, K. Tahri, H.
Bari, M. Taky, M. Elamrani, A. Elmidaoui Remineralization of Reverse Osmosis
(RO)-desalted water for a Moroccan desalination plant: optimization and cost
evaluation of the lime saturator post. Desalination 300 (2012). Р. 46–50.
28. Корінько, І.В. Інноваційні технології водопідготовки:
монографія. / І.В. Корінько, Ю.О. Панасенко.– Харків: ХНАМГ, 2012. – 208с.
29. Рябчиков Б.Е.. Современные методы подготовки воды для
промышленного и бытового использования. – М.: ДеЛи принт, 2004. – 301 с.
30. Зайцева О.В., Резуненко Ю.К. Проблемы совершенствования
очистки промышленных сточных вод // Медицина сегодня и завтра. – 2000.-
№4. – С.147-150.
31. Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды - К.: Здоровье,
1991.–С.6-89.
32. Рахманин Ю.А., Жолдакова З.И., Полякова Е.Е., Кирьянова Л.Ф.,
Мясников И.Н., Тульская Е.А., Артемова Т.З., Иванова Л.В., Дмитриева Р.А.,
Доскина Т.В. Совместное применение активного хлора и коагулянтов для
очистки и обеззараживания питьевой воды // Гигиена и санитария. – 2004. -
№1. – С.449-458.
33. Чичирова Н.Д., Евгеньев И.В. Технологии очистки воды и
смежные проблемы химической технологии и теплоэнергетики // Химия и
компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. – 1999. – №2. – С.1-
8.
34. Крисник-Кинней Е. Влияние хлорирования очищенных сточных
вод на различные группы колиформных бактерий / Химия промышленных
сточных вод. – М.: Химия, 1983. – С.146-152.
35. Tokuno S. Granular Activated Carbon Filtration and Nitrification //
Water Utilities Laboratory for the City of Corpus Christi Texas. – 2000. – № 12. –
P. 1-52.
36. Активне вугілля у водоготуванні для виготовлення напоїв / С.І.
Олійник, В.Л. Прибильський, А. М. Куц та ін. // Харчова наука та технологія.
– 2014. – № 3(28). – С. 36-42.
37. Краснова, Т.А. К вопросу формирования качества напитков /
Т.А.Краснова, И.В.Тимощук, А.К. Горелкина, Ю.С. Шульженко //
Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. – 2015. –
№6. – С. 101-109.
38. Цеолиты – минералы XXI века / Сантехника, отопление,
кондиционирование, 2004. – № 4. – С. 50-52.
39. Кибардин Г. Шунгит: Природный целитель. – Litres, 2013.
40. Мельник Л.М., Громовий Т.Ю. Дослідження шунгіта методами
десорбційної мас-спектрометрії // фізика і хімія твердого тіла Т. 16, № 2
(2015) С. 383-387.
41. Горохова М., Лебедев К.., Платонов В. Особенности химического
состава шунгита Карельского Заонежья. Известия ТулГУ. Тула, 2014, 236,
279.
42. Ковалевский В.В. Шунгитовые породы – кристаллогенез и
нанотехнологии/ В. В. Ковалевский// Минералогия, петрология и
минерагенея докембрийских комплексов Карелии. Материалы юбилейной
научной сессии. – Петрозаводск: КарНЦРАН., 2007. – с.35-36, с. 335-339.
43. Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з
дисципліни «Технологія харчових продуктів. Технологія водопідготовки»
для здобувачів освітнього ступеня «бакалавр» галузі знань 18 «Виробництво
та технології» усіх форм навчання / [Електронний ресурс] / Упоряд.:
О.В. Турчун, Ю.М. Куриленко; Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси :
ЧДТУ, 2016. – 34 с.
44. ГОСТ 18164. Вода питьевая. Метод определения содержания
сухого остатка. [Текст]. – Введ. 01.01.74. – М.: ИПК Издательство
стандартов, 1972. – 8 с.
45. ДСТУ ISO 6059-2003 Якість води [Текст]. – Чин. 2004.07.01. – К.:
Держспоживстандарт, 2004. – 6 с.
46. ДСТУ ISO 7131:2009 Вода підготовлена для лікеро-горілчаного
виробництва. Перманганатнометричний метод визначення окиснюваності
[Текст]. – Чин. 2010.07.01. – К.: Держспоживстандарт, 2010. – 5 с.
47. Правила безпеки при виробництві солоду, пива та
безалкогольних напоїв // ДНАОП 1.8.10 – 1.13 – 97 Державний комітет
України по нагляду за охороною праці, 1997. – 262 с.
48. Цивільний захист на підприємствах харчової промисловості
[Текст]: Навч. посіб. / За заг. ред.. Халурадова Б. Д. – К.: «Центр учбової
літератури», 2015. – 192 с.
Затверджено на засіданні кафедри
харчових технологій
Зав. кафедри ________ Ірина ОСИПЕНКОВА
«____»______________ 2021 р.
Протокол № ____ від
«____»___________2021 р.
РОБОЧА ПРОГРАМА
магістерської роботи на тему:
«Удосконалення технології підготовки води у виробництві безалкогольних
напоїв з використанням нових фільтраційних матеріалів»
Виконавець:
магістрант Ірина ПУСТОМІТЕНКО
Керівник:
к.т.н., доцент Зоя БОНДАРЧУК
Черкаси 2021
ПЛАН
АННОТАЦІЯ
ВСТУП
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА УДОСКОНАЛЕННЯ ПІДГОТОВКИ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ
ВОДИ У ВИРОБНИЦТВІ БЕЗАЛКОГОЛЬНИХ НАПОЇВ (АНАЛІТИЧНИЙ
ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)
Характеристика безалкогольних напоїв
Вимоги до технологічної води
Способи водопідготовки
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
Об’єкт та предмет дослідження
Методика досліджень
Методи досліджень
ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАСТОСУВАННЯ СОРБЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ.
Обґрунтування сорбційних матеріалів
Дослідження показників якості підготовленої води
Обґрунтування способу водопідготовки
Математично-статистичне оброблення результатів досліджень
УДОСКОНАЛЕННЯ ПІДГОТОВКИ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ВОДИ У
ВИРОБНИЦТВІ БЕЗАЛКОГОЛЬНИХ НАПОЇВ
Дослідження впливу води на показники якості безалкогольного напою
Принципова технологічна схема виробництва безалкогольного напою за
удосконаленою технологією
Апаратурно-технологічна схема виробництва безалкогольного напою за
удосконаленою технологією
Розрахунок соціально-економічної ефективності удосконаленої технології
ОХОРОНА ПРАЦІ
ЗАХОДИ З ЦИВІЛЬНОЇ ОБОРОНИ
ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets