Удосконалення технології очищення води у виробництві безалкогольних напоїв шляхом пом’якшення та знезалізнення

Ус, Ярослав Анатолійович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8126
Title:	Удосконалення технології очищення води у виробництві безалкогольних напоїв шляхом пом’якшення та знезалізнення
Authors:	Бондарчук, Зоя Вікторівна Ус, Ярослав Анатолійович
Keywords:	ВОДОПРОВІДНА ВОДА;АРТЕЗІАНСЬКА ВОДА;КАТІОНІТИ;ФІЛЬТРАЦІЯ
Issue Date:	30-Dec-2023
Abstract:	Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181– Харчові технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси– 2023р. В магістерській роботі досліджено ступінь пом’якшення води та знезалізнення сучасними фільтруючими матеріалами. У безалкогольному виробництві вода є основною сировиною, оскільки має сильний вплив на органолептичні властивості та стійкість товарної продукції. Якщо вода не задовольняє технологічних вимог для виробництва напоїв, то залежно від її складу застосовують такі способи підготовки: термічний, іонообмінний, зворотно-осмотичний, фільтраційний, електродіалізний та ін. Виправлена вода це вода з певним вмістом мінеральних та органічних речовин, що готується способом пом'якшення, знесолення, знезалізненням або фільтрування питної води. В роботі проаналізовано вплив швидкості фільтрації на ефект очистки води від іонів заліза та пом’якшення. Запропоновано використовувати для пом’якшення води іонно-обмінну смолу Lewatit S 1467 Na, а для зеналізнення фільтровальний матеріал Birm.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8126
Appears in Collections:	181 Харчові технології (Харчові технології)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
КРМ_Ус Я.А._23.pdf Restricted Access	Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181– Харчові технології, освітньої програми «Технології продуктів бродіння і виноробства»– Черкаський державний технологічний університет, Черкаси– 2023р. В магістерській роботі досліджено ступінь пом’якшення води та знезалізнення сучасними фільтруючими матеріалами. У безалкогольному виробництві вода є основною сировиною, оскільки має сильний вплив на органолептичні властивості та стійкість товарної продукції. Якщо вода не задовольняє технологічних вимог для виробництва напоїв, то залежно від її складу застосовують такі способи підготовки: термічний, іонообмінний, зворотно-осмотичний, фільтраційний, електродіалізний та ін. Виправлена вода це вода з певним вмістом мінеральних та органічних речовин, що готується способом пом'якшення, знесолення, знезалізненням або фільтрування питної води. В роботі проаналізовано вплив швидкості фільтрації на ефект очистки води від іонів заліза та пом’якшення. Запропоновано використовувати для пом’якшення води іонно-обмінну смолу Lewatit S 1467 Na, а для зеналізнення фільтровальний матеріал Birm.	2.08 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text


АНОТАЦІЯ
Ус Я.А. Удосконалення технології очищення води у виробництві
безалкогольних напоїв шляхом пом’якшення та знезалізнення
Кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю 181 – Харчові технології,
освітньої програми «Технології продуктів бродіння і виноробства» – Черкаський
державний технологічний університет, Черкаси – 2023р.
В магістерській роботі досліджено ступінь пом’якшення води та
знезалізнення сучасними фільтруючими матеріалами.
У безалкогольному виробництві вода є основною сировиною, оскільки має
сильний вплив на органолептичні властивості та стійкість товарної продукції.
Якщо вода не задовольняє технологічних вимог для виробництва напоїв, то
залежно від її складу застосовують такі способи підготовки:
термічний, іонообмінний, зворотно-осмотичний, фільтраційний, електродіалізний
та ін.
Виправлена вода це вода з певним вмістом мінеральних та органічних
речовин, що готується способом пом'якшення, знесолення, знезалізненням або
фільтрування питної води.
В роботі проаналізовано вплив швидкості фільтрації на ефект очистки води
від іонів заліза та пом’якшення.
Запропоновано використовувати для пом’якшення води іонно-обмінну
смолу Lewatit S 1467 Na, а для зеналізнення фільтровальний матеріал Birm.
Ключові слова: ВОДОПРОВІДНА ВОДА, АРТЕЗІАНСЬКА ВОДА,
КАТІОНІТИ, ФІЛЬТРАЦІЯ, ІОНООБМІН.
2
SUMMARY
Us Ya.A.Improving water purification technology for non-alcoholic beverage
production by softening and de-ironing.
Qualification of the master's work for the specialty 181 - Kharchov technologies,
educational programs "Technologies of products of foraging and winemaking" -
Cherkasy State Technological University, Cherkasy - 2023.
The degree of water softening and iron removal by modern filter materials was
investigated in the master's thesis.
In non-alcoholic production, water is the main raw material, as it has a strong
influence on the organoleptic properties and stability of commercial products.
If the water does not meet the technological requirements for the production of
beverages, then depending on its composition, the following methods of preparation are
used:
thermal, ion exchange, reverse osmosis, filtration, electrodialysis, etc.
Corrected water is water with a certain content of mineral and organic substances,
which is prepared by softening, desalination, iron removal or filtering of drinking water.
The paper analyzes the effect of filtration speed on the effect of water purification
from iron ions and softening.
It is proposed to use Lewatit S 1467 Na ion-exchange resin for water softening,
and Birm filter material for analysis.
Key words: TAP WATER, ARTESIAN WATER, CATIONITES,
FILTRATION, ION EXCHANGE.
3
ЗМІСТ
ВСТУП 5
РОЗДІЛ 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД 7
1.1. Хімічний склад, властивості води, значення її якісного складу 7
для організму
1.2. Способи підготовки води 12
1.3. Інноваційні технології підготовки води для безалкогольних 29
напоїв
РОЗДІЛ 2. ОБ΄ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ 38
2.1 Об΄єкти дослідження 38
2.2 Методи дослідження 44
РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 56
3.1 Експериментальна установка 56
3.2. Визначення якості вихідної води 57
3.3. Визначення оптимальних параметрів знезалізнення води Birmom 59
3.4. Визначення оптимальних параметрів пом’якшення води 63
катіонітом Lewatit S1468 Na
3.5. Розробка рецептури безалкогольного напою 66
3.6. Характеристика установки для пом’якшення води 71
3.7. Установка для знезалізнення води 73
РОЗДІЛ 4. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 75
4.1. Принципова технологічна схема 75
4.2 Опис апаратурно-технологічної схеми 76
4.3 Розрахунок продуктів 77
4.4. Розрахунок допоміжних матеріалів 87
РОЗДІЛ 5. РОЗРАХУНОК СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНОЇ 92
ЕФЕКТИВНОСТІ
5.1 Розрахунок економічної ефективності 92
РОЗДІЛ 6. ОХОРОНА ПРАЦІ 94
6.1 Вимоги безпеки під час проведення технологічних процесів 94
6.2. Вимоги безпеки під час виробництва безалкогольних напоїв, 95
мінеральних та питних вод
6.3. Правила роботи в лабораторії 96
ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ 99
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 101
ДОДАТКИ 104
4
ВСТУП
Актуальність теми. Воду, яку використовують у виробництві
безалкогольних напоїв, за призначенням поділяють на технологічну та технічну.
Вода технологічного призначення є основною сировиною і входить до
складу напоїв, а також вона безпосередньо контактує з напівфабрикатами в
технологічному процесі[19].
Основна вимога до води технологічного призначення – її відповідність
стандарту на питну воду (ДСанПіН 2.2.4-171-10) [19;5].
Підприємства з виробництва безалкогольних напоїв користуються водою з
централізованих систем водопостачання або з власних артезіанських свердловин.
У першому випадку вода вже доведена до кондиції питної на спеціальних
станціях. У другому випадку (що зустрічається частіше) вода може не відповідати
властивостям питної. Крім того, навіть питна вода не відповідає вимогам, що
ставляться до неї в безалкогольному виробництві. Використовуючи таку воду
досягти високих органолептичних і стабільних фізико-хімічних показників напоїв
неможливо. Тому для приведення складу води до відповідності вимогам
виробництва безалкогольних напоїв використовують різні способи додаткового
оброблення. Практично не існує універсального способу оброблення,
прийнятного для води будь-якого складу. Це зумовлено тим, що в межах
загальних вимог до питної води існують дуже великі розбіжності в її складі
залежно від географічного місця водозабору та його глибини (горизонту).
Характер і ступінь відповідності якості води встановленим вимогам
визначає вибір способу водопідготовки [19].
Залежно від складу вихідної води процес водопідготовки на безалкогольних
заводах може включати одну або кілька технологічних операцій: коагуляцію,
фільтрацію, пом'якшення на Na-катіонітових фільтрах, демінералізацію з
використанням катіонообмінної та аніонообмінної смол, знесолення методом
зворотного осмосу.
5
Метою даної роботи було удосконалення технології очищення води у
виробництві безалкогольних напоїв шляхом пом’якшення та знезалізнення.
Відповідно до поставленої мети вирішувалися наступні завдання:
- провести аналіз літературних джерел щодо сучасних способів підготовки
води;
- обґрунтувати вибір фільтраційного матеріалу Birm для знезалізнення води;
- визначити оптимальну швидкість фільтрації на фільтраційному матеріалі
Birm;
- обґрунтувати вибір іонно-обмінної смоли Lewatit S 1467 Na для усунення
твердості води;
- визначити оптимальну швидкість фільтрації на іонно-обмінній смолі
Lewatit S 1467 Na;
- розробити рецептуру безалкогольного напою на підготовленій воді.
Наукова новизна одержаних результатів:
- досліджено фільтраційні властивості іонно-обмінної смоли Lewatit S 1467
Na та Birmа і встановлено оптимальні режими фільтрації води для
безалкогольних напоїв.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблення технології
фільтрації води має велике значення. Враховуючи, що до питної води ставлять
достатньо високі вимоги відносно її якості і безпеки для здоров'я людини,
виконуватися які можуть лише тоді, коли вона якісна щодо органолептичних,
хімічних та бактеріологічних властивостей.
Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментальних та
аналітичних робіт в лабораторних умовах, обробці та узагальненні результатів, їх
теоретичному обґрунтуванні, підготовці результатів до публікації.
Публікації. . За матеріалами магістерської роботи опубліковано 1 тезу, у
збірнику VІІ міжнародної науково-практичної конференції «Інтеграційні та
інноваційні напрями розвитку харчової індустрії» 2023 року, м. Черкаси.
6
РОЗДІЛ 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1. Хімічний склад, властивості води, значення її якісного складу для
організму
Вода - основна сировина, яка багато в чому обумовлює як перебіг
технологічних процесів, так і якість готових продуктів.
На заводах, що виробляють безалкогольні напої, споживання води залежить
від рецептури та технології виробництва напою, а також схеми водопостачання.
На вітчизняних заводах витрати води 0,166 і 0,020 м3/дал напою (за відсутності
компресорної установки). При виробництві товарних сиропів витрата води 0,056
м3/дал.[10]
Джерела водопостачання поділяються на води підземних родовищ
(артезіанські та ґрунтові) та води відкритих водойм.
Артезіанські води, що залягають у надрах землі на значній глибині, не
піддаються впливам зовнішнього середовища і поверхневих стоків, не містять
органічних речовин, біологічно чисті і мають постійний сольовий склад.
Грунтові води, що утворюються головним чином з інфільтруючих вод,
атмосферних опадів і вод відкритих водойм, що просочуються, мають менш
постійний і менш стійкий сольовий склад у порівнянні з артезіанськими водами.
Мінералізація їх коливається не більше 100...200 мг/л, а вміст органічних домішок
- до 8 мг/л. .[10]
Відкриті водойми — найбільш поширене джерело промислового
водопостачання, сольовий склад води та характер домішок, як правило,
непостійний і протягом року змінюється залежно від атмосферних опадів та
паводкових вод. Зміст солей у більшості річкових вод 40...700 мг/л, хоча вода
окремих річок характеризується високою мінералізацією. Вміст органічних
домішок у водах відкритих водойм досить великий — 2... 150 мг/л.
7
Вода - найпоширеніша на перший погляд проста, але насправді складна і не
до кінця вивчена сировина. Молекула води складається з двох атомів водню і
атома кисню (найпростіша формула Н2О). Їй відповідає молекулярна маса 18.
Вода здатна створювати асоціативні молекули, вона є найбільш аномальною
речовиною у природі. Властивості води є унікальними як для організму людини,
так і для промисловості (рис. 1.1) .[10]
Рисунок 1.1. - Властивості води
Слід зазначити також і те, що вода, оброблена магнітним полем, стимулює
біологічні процеси у живих організмах.
Таким чином, існують реальні можливості модифікування структури води -
направленого регулювання її властивостей фізико-хімічним впливом для
вдосконалення та інтенсифікації технологічних процесів.
Завдяки своїй колосальній можливості розчиняти різноманітні речовини
природна вода ніколи не буває хімічно чистою, а завжди являє собою сильно
8
розбавлені розчини різних солей, деяких газів, які утримують у вигляді суспензії
органічні і неорганічні речовини, а не рідко й мікроорганізми.[10]
Чиста вода прозора й не має ні запаху, ні смаку, у тонкому шарі безбарвна, а
в товстому - має блакитно-зелений відтінок. Інші відтінки свідчать про наявність
у ній різноманітних розчинених і завислих домішок, тобто поява відтінків
кольору води свідчить про її забрудненість.
Залежно від кількості і співвідношення різноманітних іонів вода має певні
властивості. Солі кальцію і магнію різних кислот зумовлюють, так звану,
загальну жорсткість води, яка складається із тимчасової і постійної.
Тимчасова жорсткість зумовлена присутністю бікарбонатів кальцію і
магнію. Під час кип'ятіння води тимчасова жорсткість майже повністю
видаляється внаслідок розкладання бікарбонатів (карбонати випадають в осад):
Ca2++ 2HCO3- = СаСОз +H2O + CO2
Mg2++2HCO3- = МдСОз + H2O + CO2
Постійна жорсткість зумовлена присутністю кальцію і магнію всіх інших
кислот, крім вугільної.
Жорсткість води вимірюється в ммоль/дм3, за одиницю жорсткості
приймається 20,04 мг іонів кальцію або 16,14 мг іонів магнію.
Залежно від загальної жорсткості воду поділяють на такі типи:
J дуже м'яка - 0.15ммоль/дм3
J м'яка - 1,5.3,0 ммоль/дм3
J помірно жорстка - 3,0.6,0 ммоль/дм3
J жорстка - 6,0. 10,0 ммоль/дм3
J дуже жорстка - понад 10 ммоль/дм3
Хімічні сполуки які містяться в воді можуть негативно впливати на
протікання технологічних процесів приготування безалкогольних напоїв. До
9
таких хімічних сполук відносяться солі жорсткості та лужності, залізо, хлориди,
сульфати та інші. [10]
Вода становить більшу частину раціону людини, тому її якість -
надзвичайно важлива. Існують основні гігієнічні вимоги до якості питної води:
J безпека в епідемічному плані (мікробіологічні та паразитологічні
показники);
J нешкідливість хімічного складу (токсикологічні показники);
J сприятливі органолептичні властивості (запах, присмак, жорсткість,
кількість хлоридів, сульфатів тощо);
J радіаційна безпека (рівні сумарної об’ємної активності а- та в—
випромінювачів).
Для отримання безпечної за всіма показниками води варто ретельно обирати
місце її видобутку. На жаль, джерельна вода не може максимально відповідати
нормам якості питної води, адже вона походить з найближчих до поверхні
водоносів. За рахунок неглибокого розташування в джерелах фільтрується дощова
вода, талий сніг, в цій воді можуть знаходитися нітрати, радіонукліди, свинець,
ртуть, кадмій, радіоактивні елементи і промислові стоки (а інколи - навіть
каналізаційні). Найбільшу небезпеку несе вода із джерел з малим запасом води та
із тих, де вона набирається повільно і поверхня джерела відкрита.
Найкращою для вживання вважається вода з артезіанських джерел, які
залягають на глибині від 100 м. Така вода має найсприятливіші санітарно-
епідемічні показники та є найкориснішою для вживання. [10]
Воду, що використовують для приготування безалкогольних напоїв,
поділяють на технологічну і технічну.
Вода технологічного призначення - це незамінна сировина, що входить до
складу багатьох харчових продуктів і напоїв, а також вода, що безпосередньо
контактує з харчовою сировиною і напівфабрикатами в технологічному процесі.
Вода технічного призначення - використовується для забезпечення
технологічного процесу на всіх стадіях виробництва харчових продуктів і
10
функціонування підприємства в цілому. Така вода не має безпосереднього
контакту із сировиною, напівфабрикатами і готовою продукцією, а
використовується головним чином для охолодження напівфабрикатів і продуктів,
миття виробничих та інших приміщень.
Основні вимоги до води технологічного призначення для виготовлення
безалкогольних напоїв наведені у табл. 1.1.
Таблиця 1.1 - Вимоги до води технологічного призначення для
виробництва безалкогольних напоїв
Продукт
Показник що Безалкогольні напої,
контролюється концентрати для Квас
безалкогольних напоїв
Загальна жорсткість,
ммоль/дм3, не більше 1,5 5,6
рН 6,0...7,0 6,8...7,3
Сухий залишок,
мг/дм3, 600...850 600.850
Ступінньеобкіилсьншеення, мг
О2/дм3, не більше 1,5..2,0 1,0...2,0
11
Вміст мг/дм3, не більше: Вміст мг/дм3, не більше:
заліза - 0,1, марганцю - заліза - 0,2, марганцю -
0,05, міді - 0,1, цинку - 0,05, нітратів - 25,0. Вміст
1,0 нітратів - 3,0, іонів калію, натрію,
фенольних сполук - сульфатів і хлоридів не
Особливі вимоги 0,0001. Загальна вище порогового рівню
кількість впливу на смак квасу.
мікроорганізмів в 1 дм3 Показник лужності
- менше 75 шт, не (відношення кальцієвої
допускається вміст жорсткості до загальної
хвороботворних лужності) повинен бути не
В процесі приготування мбеікзралокоорггоалньізнмиіхв напоїв можмлиенвше ек1орегування
окремих показників води (рН, лужність) безпосередньо в ході технологічного
процесу.
За мікробіологічними показниками вода повинна бути бактеріально чистою.
У питній та технологічній воді загальна кількість бактерій в 1 см3 не повинна
перевищувати 100.
Колі-індекс повинен бути не більше 3 тобто в 1 дм3 води не повинно бути
більше 3 кишкових паличок. Колі-титр - не менше 300 см3 (не більше 1 кишкової
палички на 300 см3 води).
Ступінь окиснення води залежить від присутності в ній більш складних
органічних речовин, що можуть знаходитися у воді в розчинному, колоїдному або
завислому стані.
Найчастіше окислюваність визначають обробкою дослідної води
марганцевокислим калієм (перманганатне окислення).
1.2. Способи підготовки води
В залежності від вмісту домішок вихідної води процес підготовки води на
безалкогольних підбриємствах може включати одну або декілька технологічних
операцій: коагуляцію, содовапнування, пом'якшення на натрій-катіонітових
фільтрах, демінералізацію з використанням катіонообмінних і аніонообмінних
12
смол, знесолення методом зворотного осмосу, знезалізнення способом аерації,
фільтрацію через активоване вугілля. [9]
Nа-катіонітовий спосіб пом’якшення води
Пом’якшення твердої води здійснюють шляхом її фільтрації через шар
катіоні ту КУ-2-8чс або сульфовугілля, який мав іон натрію, здатний до обміну
на інші іони металів.
Динамічна об’ємна ємність сульфовугілля 250-350 г-екв/м3,
сильнокислотного катіоніту КУ-2-8чс - 1300 г-екв/м3.
При фільтрації води через шар катіоні ту в Nа-формі проходить обмін іонів
кальцію і магнію на іони натрію. В результаті цього в профільтрованій
пом’якшеній воді містяться в основному солі натрію, які мають високу
розчинність і не утворюють осаду в горілках та інших напоях при відповідних
границях лужності й вмісту мікроелементів. Свіжа питна вода, яка надходить на
катіонітовий фільтр для пом’якшення, крім відповідності ДСТУ 7525:2014
повинна мати такі показники:
- загальна твердість не більше 7 мг-екв/дм3; при більшій її величині
можливі наступні схеми підготовки води: содовапнування + Nа-катіонування або
двоступеневе Nа-катіонування;
- лужність води не вище 4 см3 0,1 моль/дм3 розчину соляної кислоти на 100
см3 води; вода, що має більшу лужність, підлягав попередньому вапнуванню або
змішаному Nа~катіонуванню + СІ-аніонуванню, або нейтралізації після
пом’якшення соляною або оцтовою кислотою;
- наявність суспендованих речовин (муті) не більше 5 мг/дм3, в іншому разі
необхідна попередня фільтрація через пісочні фільтри, заповнені кварцовим
піском з розміром зерен 1-3 мм. [9]
По решті показників вода повинна відповідати вимогам до технологічної
води, наведеним вище.
13
Катіонітова установка включає таку апаратуру: катіонітовий фільтр,
солерозчинник, фільтр для очищення сольового розчину, бак для збирання
оборотних сольових вод і збірники пом’якшеної води.
Вода
В каналізацію Пом´якшена вода
Рисунок 1.2. - Схема катіонітового пом’якшення води
1-напірний бак; 2-збірник пом’якшеної води; 3-катіонітовий фільтр;
4-солерозчинник.
Спосіб демінералізації води
Демінералізація води здійснюється у процесі її фільтрування через
іонообмінні смоли - катіоніт та аніоніт. Спосіб демінералізації застосовують при
твердості води від 7,0 до 10 мг-екв/дм3 і сухому залишку 250-750 мг/дм3. Процес
демінералізації води складається з таких головних стадій:
- завантаження (засипання) та підготовка іонітів;
- очищення води від іонів мінеральних солей;
- регенерація іоніту.
14
Рисунок 1.3.– Технологічна схема демінералізації води
1 – солерозчинник; 2 – катіонітовий фільтр; 3 – аніонітів фільтр; 4 – вугільна колонка; 5
– насос; 6 – реактор для приготування реагентів; 7 – збірник підготовленої води; 8 – насос для
подачі води на виробництво.
Іонітові фільтри мають вигляд циліндричних колон із сферичними
днищами, у нижній та верхній частинах містяться дренажні пристосування у
вигляді штуцерів з різьбою, на які нагвинчені розподільні ковпачки зі щілинними
поздовжніми отворами.
З метою запобігання виносу у фільтрат дрібних фракцій смоли на ковпачки
(на низ колони) насипають шар кварцового піску розміром зерен 1-5 мм та
висотою 200-300 мм. Після цього засипають товарні іоніти з урахуванням
набухання.
Іоніти заливають 20%-м розчином кухонної солі та витримують у ньому 24
години для повільного набухання. Після цього іоніти ретельно відмивають від
бруду водопровідною водою, потім від низькомолекулярних та розчинних сполук
4 %-им розчином їдкого натру та 5 %-им розчином соляної кислоти. В контакті з
цими розчинами іоніти витримують по 4 години двічі з кожним розчином. Після
цього проводять регенерацію катіоніту та аніоніту.
При пуску установки систему заповнюють водою до повного вилучення з
неї повітря.
Робота іонітової установки полягає у послідовному пропусканні води через
катіонітовий та аніонітовий фільтри. На початку процесу демінералізації перші
15
порції знесоленої води зливають у збірник та використовують для промивки
іонітів. [19]
У колонці 2, яка завантажена катіонітом КУ-2-8 чс і через яку проходить
фільтрація води зверху вниз, відбувається обмін усіх катіонів, присутніх у воді
на іон водню. Вода, яка пройшла через фільтр, вже не містить карбонатних солей,
які перетворюються у вільну вуглекислоту, згідно рівнянню реакції :
Н+ + NaHCO3 Na+ + CO2 + H2O
З нижньої частини катіонітової колонки вода надходить у верхню частину
аніонітової колони 3, заповненої аніонітом ЕДЕ-1О-Пг або АВ-17-8ч, де
проходить обмін аніонів сильних кислот (SО42- , Сl-, NО-) на гідроксильні іони
ОН- при регенерації аніоніту каустичною содою, або іони СО32- при регенерації
кальцинованою содою. Демінералізовану воду, яка виходить з нижньої частини
аніонітової колони збирають у збірнику знесоленої води 7. Останні порції
знесоленої води перед зупинкою фільтра на регенерацію збирають у збірнику
води для промивання іоніту.
Твердість виправленої води після аніонітового фільтра, яка повинна бути
0,01-0,02 мг-екв/дм3, перевіряють у початковий період роботи іонітів через 3-4
год, а по мірі використання катіоніту через 1год та перед регенерацією через 30
хвилин. При нормальній роботі вода після катіонітового фільтра мав рН 1,8-2,2,
після аніонітового фільтра - 6,5-6,9 при лужності 0,2-0,3 см3 0,1 моль/дм3 НСl
на 100 см3 води.
При зниженні обмінної ємності катіоніту рН підвищується до 2,5-3,0,
лужність після аніонітового фільтра збільшується до 2 см3 0,1 моль/дм3 НСl на
100 ом3 води та вище, але твердість при цьому залишається ще у межах 0,01-
0,02 мг-екв/дм3. Катіонітову колонку відключають на регенерацію, а до
аніонітової колонки підключають іншу катіонітову колонку після регенерації.
Процес регенерації проводять у три стадії: розпушування, регенерація та
відмивання водою від регенеруючих розчинів.
16
Розпушування катіоніту проводять зворотнім плином водопровідної води
знизу догори колонки. Регенерацію здійснюють пропусканням через колонку
зверху вниз розчину соляної кислоти концентрацією 4-5 %. Відмивання катіоніту
ведуть водопровідною водою, яку подають зверху вниз.
Розпушування й відмивання аніоніту здійснюють демінералізованою
водою або водою, яка була зібрана при попередньому відмиванні аніоніту. [19]
Регенерацію аніоніту здійсняють 2 %-им розчином каустичної соди,
приготовленим при температурі 50-60 °С з технічного їдкого натру або 4,0-4,3 %-
им розчином кальцинованої соди, приготовленим з технічного вуглекислого
натрію. В обох випадках для приготування регенеруючого розчину
використовують демінералізовану воду. Після регенерації аніоніт буде
відповідно в ОН- або СО32- формі. При використанні розчину кальцинованої соди
аніоніт швидше відмивається, при цьому витрачається менше демінералізованої
води.
Зворотно-осмотичний спосіб водоочищення
Цей спосіб водоочищення застосовують при високому солевмісті вихідної
питної води (>750 мг/дм3), в якій висока концентрація незв'язаного хлору не
перевищує 0,5 мг/дм3, а масова концентрація розчиненого заліза не більше 0,1
мг/дм3. Крім того, у вихідній воді не повинно бути органічних і мінеральних
домішок (кислот, лугів, кетонів, спиртів).
Принцип роботи установок оснований на явищі зворотного осмосу, примусового
переходу рідини з малою концентрацією розчинних речовин під дією надлишкового
гідростатичного тиску крізь мембрани зворотно-осмотичних рулонних елементів.
Пройшовши крізь мембрани, вода, звільнена від розчинених компонентів,
потрапляє в колектори і відводиться в збірник води. Частина води, що не пройшла
через мембрани і збагачена розчиненими компонентами, збирається в колекторі
концентрату і відводиться з установки. Співвідношення потоків пермеату і
концентрату - величина регульована. ЇЇ підтримують у діапазоні 50-70%.
17
Установки зворотного осмосу, які працюють на воді з солевмістом до 0,5
г/дм3 не потребують попередньої підготовки вихідної води. При солевмісті від 0,5
до 3 г/дм3 та вище необхідно вводити стадію попереднього очищення вихідної води.
Спосіб попередньої очистки визначають у кожному конкретному випадку в залежності
від солевмісту вихідної води та існуючої заводської системи водоочищення. Як
стадія попереднього очищення може використовуватись підкислення вихідної води,
Nа+ - катіонування, ультрафільтрація та інші методи.
Гарантійний строк експлуатації зворотно-осмотичних мембран "Владипор" та
мембранних модулів на їх основі при знесолюванні природних вод з вмістом солей до
3 г/дм3 та тиском до 5,0 МПа складає 1 рік та залежить від умов експлуатації,
матеріалу та марки мембран. Серійно випускають установки зворотного осмосу з
плоско-паралельними та рулоннимимембранними елементами. [19]
Установки зворотного осмосу комплектуються системами безперервного
автоматичного контролю за солевмістом очищеної води та автоматичного
виключення у випадку перевищення заданого солевмісту та тиску.
Установки рулонного типу УМР-260 (установка мембранного розділення з
робочою площею поверхні мембран - 260 м2) випускаються серійно Тамбовським
заводом хімічногомашинобудування. Продуктивність установки по пермеату (очищеній
воді) при використанні рулонних зворотно-осмотичнихмембранЕРО, м3/год:
приширині мембрани 900 мм - 4,0 ;
приширині мембрани 400 мм - 3,7.
Установка складається з трьох блоків: апарата зворотно-осмотичного,
насосної станції та системи управління. Апарат зворотно-осмотичний складається з
двадцяти роздільників, які з'єднані між собою в секції по схемі 10-5-5 за
допомогою трубопроводів і колекторі в.
Для нормального функціонування зворотно-осмотичного апарата установку
додатково оснащують блоками промивки, попередньої фільтрації, дозування
хімікатів.
18
Попередньо профільтровану вихідну воду із збірника чи міського водопроводу
електронасосом високого тиску подають на вхідний колектор блоку роздільників
зворотно-осмотичного апарата. Вода спочатку поступає в першу секцію, яка
складається з десяти паралельно з'єднаних роздільників, потім в секцію з п'яти
роздільників, з'єднаних паралельно, і в третю секцію з п'ятьма паралельно
з'єднаними роздільниками. Таким чином, знаходячись в блоках роздільників, вода
послідовно проходить через три групи роздільників.
Рухаючись вздовж напівпроникних мембран, вода з малою концентрацією
розчинених речовин під дією надлишкового гідростатичного тиску проходить крізь
мембрани всередину до дренажних шарів. Переміщаючись по них пермеат попадає
в пермеатовідвідні трубки і збирається в колекторах. Пермеат з першої і другої
секцій роздільників відводиться в збірник очищеної води, а з третьої секції в
збірник для промивання або на повторне очищення в установці. Концентрат з високим
вмістом солей збирають в колекторі й відводять з установки.
Контроль кількості одержаного пермеату і концентрату здійснюють за
допомогою ротаметрів. Кожен роздільник має пробовідбірник, через який відбирають
проби пермеату, не перериваючи роботу установки.
19
Рисунок 1.4. - Схема зворотно-осмотичної установки тип ROF
Особливості експлуатації установок зворотного осмосу у складі заводських
систем водоочищення
Оптимальною умовою при роботі установок на мембранах "ВЛАДИ-ПОР" МГА
з ацетатцелюлози відповідає область рН 5,5-6,5, що забезпечує стабільність води
по карбонату кальцію. У цій області двохвалентне залізо має стійкий стан. Для
запобігання випадання на мембранах осаду, який містить 3-х валентне залізо,
карбонати кальцію та магнію (що призводить до зниження селективності мембран
та погіршення процесу очищення води), рекомендується підкисляти вихідну
воду. Для вирішення питання про необхідність обробки вихідної води з метою
запобігання випадання на мембранах осаду сульфату кальцію, необхідно провести
розрахунок стабільності концентрату.
Якщо добуток концентраційних коефіцієнтів активності іонів кальцію та
сульфат-іонів більше добутку розчинності СаSO4, який дорівнює 2,4·10-4, тоді у
20
цьому випадку у вихідну воду треба ввести розчин триполіфосфату натрію
розрахованої концентрації.
Для зручності експлуатації розчини реагентів готують один раз на добу в
ємкостях установки. Об'єм дозування регулюють ходом плунжера насоса-
дозатора.
Переважним режимом роботи установки є безперервний. При зупинці
установки більше, як на 48 год, її консервують шляхом нагнітання без тиску в
гідравлічну систему установки 0,5%-ного розчину СuSO4 або формаліну. При
зупинках більше 7 діб нагнітання консерванту повторюють через кожні 7 діб.
Відмивання гідросистеми установки після її розконсервації здійснюють
прокачуванням на скидання вихідної води без тиску протягом 1 години. [19]
Зниження лужності технологічної води
Лужність технологічної води, яка використовується для виготовлення горілки,
не може бути вищою 4 або 2 см3 0,1 моль/дм3 розчину соляної кислоти на 100 см3
води.
Лужність води, що використовується для виготовлення лікеро-горілчаних
напоїв, особливо на плодово-ягідних напівфабрикатах, повинна бути доведена до
0,1 см3 0,1 моль/дм3 НСІ на 100 см3 води або краще до нейтральної реакції,
щоб запобігти нейтралізації природних органічних кислот, які містяться у
напівфабрикаті. Якщо метод водоочищення не дозволяє отримати технологічну
воду з необхідною лужністю, то її знижують шляхом введення соляної або оцтової
кислоти (кваліфікація хімічно-чисті). Розрахунок необхідної кількості кислот або
їх розчинів здійснюється лабораторією.
К о а г у л я ц і я
Коагулюють воду, яка має стабільну муть або опалесценцію, що не
знімаються фільтрацією на пісочних фільтрах. Як коагулянти використовують
21
глинозем Al2(SO4)3·18 H2O або залізний купорос FeSO4,·7 H2O, які відповідають
вимогам на технічну продукцію.
Оптимальні дозування коагулянтів визначаються в лабораторії шляхом
пробної коагуляції. Орієнтовно на 1 м3 води витрачають 80 г глинозему або біля
50 г залізного купоросу. Процес коагуляції протікає тільки в слабколужному
середовищі (оптимальне значення рН розчину для глинозему 7,5-7,8, для
залізного купоросу -8,2 ), тому при недостатній лужності води необхідно
добавляти кальциновану соду або вапно.
Розчини коагулянтів готують з концентрацією 5%, розчини лугів - 10%.
Коагуляцію та устоювання можна суміщати в одному резервуарі, який
обладнаний мішалкою. Коагуляція домішок та осадження тривав 2-3 год. Воду після
коагуляції обов'язково фільтрують через пісочні фільтри. Коагуляцію глиноземом не
можна суміщати з пом'якшенням води содово-вапняним способом. [19]
Рисунок 1.5. – Схема коагуляційної установки
1-фільтр; 2 – збірник; 3 – насос; 4 – напірна ємкість; 5 – дозатор; 6 – воронка; 7 – збірник
води; 8 – регулюючий кран; 9 – зливний пристрій; 10,11 – колектори.
Безперервно-діюча фільтрувально-коагуляційна установка із застосуванням
автоматичних дозуючих пристроїв для приготування розчину коагулянтів та
проведенням регенерації фільтруючого шару безпосередньо у колонці представлена
на рис.1.5.
22
Водний розчин коагулянту з концентрацією 4-6% готують у двох поперемінно
працюючих збірниках з мішалками 2. Засипаний коагулянт і воду ретельно
переміщують протягом 4-6 год і залишають для устоювання. Відстояний розчин за
допомогою насоса 3 передають по трубі, яка розташована на 15 см вище дна
збірника, у напірну ємкість 4, звідки через дозатор 5 з поплавковим регулятором
рівня та воронку 6 розчин коагулянту самопливом поступає в трубу, яка відходить
від збірника водопровідної води 7. Збірник водопровідної води оснащений
поплавковим регулятором рівня та змійовиком для підігріву води.
За допомогою регулюючого крану 8, розташованого на трубі, в комплекті з
датчиком рівня та балансним реле підтримується певний рівень у збірнику 7. Вода
поступає у верхню частину фільтра 1, який являє собою стальну циліндричну
ємкість висотою - 4,5 м, діаметром - 2,2 м. Фільтр покритий всередині
кислототривким лаком.
У нижній частині фільтра розташований дренажний колектор 11, який
складається з хрестоподібно з'єднаних нержавіючих труб. Фільтр заповнений гравієм
та піском трьох фракцій у наступному порядку, починаючи знизу: шар висотою 20 см з
розміром зерен піску 2-4 мм, потім шар висотою 60 см з розміром 1,2-2 мм і шар
висотою 1,2 м з розміром 0,8-1,2 мм.
Фільтр працює без промивки протягом 24-30 годин. Перед промивкою
перекривають подачу освітлюваної води і розчину коагулянту і протягом 35-45 хвилин
подають воду з великою швидкістю через той же дренажний колектор за допомогою
насосу знизу вверх. При цьому шар піску розпушується, фільтруюча плівка руйнується
та виводиться в каналізацію разом з промивною водою через зливний пристрій 9. При
необхідності у фільтр подають повітря через колектор 10.
При переключенні фільтра на роботу по проясненню води спочатку розчин
коагулянту подають у кількості на 50% більше розрахункової, щоб прискорити
утворення фільтруючої плівки. Температуру води підтримують умежах 18-25 °С.
23
Виведення органічних речовин з води, яка іде на приготування
безалкогольних напоїв
В залежності від кількості органічних домішок у вихідній воді та вмісті
двохвалентного заліза очистку води проводять у наступному порядку.
При окиснюваності більше 4 мг О2/дм3 і вмісті Fе2+ більше 0,5 мг/дм3 обробку
проводять за схемою:
- видалення заліза з активованого вугілля;
- приготування розчину КМnO4 та обробка ним вихідної води;
- очищення води активованим вугіллям.
При окиснюваності менше 4 мг О2/дм3 і вмісті заліза менше 0,5 мг/дм3 обробка
води полягає в фільтрації її через попередньо знезалізнене активоване вугілля.
Обробка активованого вугілля
Доцільно застосувати такі марки вугілля: гранульоване Ф-300
(фільтросорб) та зернисте БАУ-А (ДСТУ EN 12915-2:2022 (EN 12915-2:2009,
IDT)).
Перед завантаженням у вугільні колонки нового товарного активованого
вугілля необхідно провести його попереднє знезалізнення. Для видалення
мінеральних солей з вугілля використовують 0,5-1 %-ний розчин НСl. Обробка
вугілля здійснюється шляхом заливання його 0,5-1 %-ним розчином соляної
кислоти, витримкою протягом 45-60 хвилин з наступним спуском відпрацьованого
розчину кислоти в каналізацію..[19]
Кінець витримування вугілля з кислотою визначають шляхом титрування
настояного розчину кислоти з відібраною пробою вугілля 0,1 %-ним розчином
NаОН.
Такі операції обробки вугілля розчином НСl проводять в 3-5 повторах, при
цьому від операції до операції час витримування збільшується з доведенням у кінці
відмивання тривалості перебування вугілля з кислотою до 12-14 год. Після
того як концентрація проби настояного розчину соляної кислоти з активованим
24
вугіллям близька до концентрації вихідного розчину, можна вважати, що процес
видалення мінеральних солей з вугілля закінчений. Надалі вугілля відмивається
від залишків соляної кислоти пом'якшеною водою, шляхом фільтрації її через
колонки з активованим вугіллям. Відмивання проводять до слабкокислої реакції
по метилоранжу.
Приготування розчинуКMnО4
Наважка КMnO4 /кваліфікації х.ч./ з розрахунку 50-90 мг сухих кристалів
на І м3 води розчиняють гарячою водою в літровій колбі, потім одержання розчин
заливають у дозатор розчину марганцевокислого калію.
Обробка водопровідної водирозчиномКМnO4
Обробку проводять з метою зниження окиснюваності вихідної води, виведення
іонів двовалентного заліза. Розчин марганцевокислого калію задається з дозатора.
Термін витримування води з КMnO4 повинен бути не меншим 20-30 хв., об'єм
напірного збірника розраховують на годинну потребу очисного відділення по воді. З
напірного збірника-реактора воду, оброблену КMnO4, самопливом або насосом подають
на фільтрацію крізь активоване вугілля.
Очищення води активованим вугіллям
Вихідну або оброблену перманганатом калію воду подають на вугільну колонку,
яка завантажена сорбентом - фільтросорб або активованим вугіллям БАУ-А, яке
пройшло попереднюобробку 0,5 – 1%-ним розчиномНСl.
Для фільтра з активованим вугіллям використовують вугільні колонки, які
застосовують для очищення сортировок, або стандартні фільтри Nа-катіонітових
установок.
При одержанні невеликих об’ємів води може бути використане й інше
обладнання, наприклад, пісочний фільтр. Швидкість фільтрації через фільтр з
активованим вугіллям повинна бути не менше швидкості фільтрації води через
сульфовугільний фільтр (1-2,5 м/год). Ефективність дії вугілля перевіряють по
25
різниці показників окиснюваності води вихідної та обробленої активованим
вугіллям, яка повинна бути не нижче 2-3 мг О2/дм3. [19]
Контроль за роботою активованого вугілля здійснюють раз у зміну. Коли
показник окиснюваності води більше 2 мг О2/дм3, вугільні колонки зупиняють на
регенерацію.
Регенерація активованого вугілля
Для найбільш повного видалення з вугілля сорбованих домішок, через нього
пропускають 8 %-ний розчин хлориду натрію або 1 %-ний розчин NаОН до постійної
окиснюваності фільтрату. Потім через вугільні колонки пропускають насичену
пару, конденсат з колонок відводять у каналізацію через конденсаційний горщик.
Тиск пари не повинен перевищувати 0,07 МПа.
Знезалізнення води
При вмісті заліза у вихідній воді більше 0,5 мг/дм3, здійснюють
знезалізнення води. Залізо в природних водах зустрічається у вигляді дво- і
тривалентного заліза, а також у вигляді органічних та неорганічних сполук.
В основі знезалізнення води лежить процес окислення двовалентного заліза
до тривалентного, яке у вигляді гідроокису випадає в осад.
Знезалізнення води здійснюють безреагентними (фізичними) та реагентними
способами. До безреагентних способів належить: аерація з наступним
відстоюванням та фільтрацією; фільтрація через зернистий шар піску. До реагентних
способів відноситься спосіб фільтрації через кварцовий пісок попередньо оброблений
модифікуючимиреагентами.
Попереднє (перед Nа-катіонуванням) знезалізнення, крім підвищення якості
технологічної води та стабілізації горілки при зберіганні, забезпечує збільшення
міжрегенераційного періоду сульфовугілля Nа-катіонітових установок за рахунок
усунення забруднень сполуками заліза та збільшення таким чином обмінної ємкості
катіоніту.
26
Знезалізнення аерацією з наступним відстоюванням та фільтрацією
Цей спосіб знезалізнення рекомендується застосувати при загальному вмісті
заліза у вихідній воді більше 0,5 мг/дм3, рН більше 7, лужності води більше 1,0 мг-
екв/дм3 та при наявності у воді розчинених газів і органічних сполук, які погіршують
смакові якості води. Окиснення домішок води при цьому способі здійснюється за
рахунок кисню повітря. При аерації з води виділяється частина розчинених газів та
незв'язаний вуглекислий газ. Залізо закисне (Fe2+) переходить в окисне (Fe3+) у вигляді
колоїдного гідроокису заліза Fе(ОН)3. Сполука гідроокису заліза нестійка, під час
коагуляції при відстоюванні вона перетворюється в окис заліза (Fe2O3·3H2O), який
випадає в осад у вигляді бурих пластівців.
Рисунок 1.6. - Схема знезалізнення води аерацією
Для здійснення аерації застосовують аераційну колону круглої або квадратної
форми в перерізі, висотою 2,5-4,5 м. Вихідну воду спрямовують у верхню частину
колони і розсівають тонкими струменями за допомогою розподільного дощувального
пристрою. У зустрічному до потоку води напрямі компресором подають повітря. При
цьому виділяється незв'язана вуглекислота, а вода насичується киснем.
27
Вміст кисню у воді повинен бути не менше 0,6 мг/дм3. Насиченість води
киснем залежить від кількості домішок води, сухого залишку і тривалості контакту
крапель води з повітрям, тобто від висоти аераційної колони. Збільшення
насиченості води повітрям можна досягнути завантаженням колони кільцямиРашіга.
Насичена киснем вода стікає через гідрозатвор в установку знезалізнення води.
Де відбувається утворення часток осаду і поступова їх коагуляція. Для
покращення процесу коагуляції відстійник всередині поділений перегородками, які
забезпечують зигзагоподібний рух потоку води. З останньої камери відстійника
насосом відстояну воду подають на напірний пісочний фільтр, де закінчується
утворення пластівців гідроокису заліза, та їх затримання в шарі пісочної засипки.
Періодично, але не рідше одного разу на тиждень, відстійник миють від окисів
заліза та органічних сполук. При цьому воду з відстійника відкачують насосом, а
потім струменем води з шланга через люки відстійника миють дно і стінки
резервуара. Спуск забрудненої води з осадом здійснюють через штуцери в днищі
ємкості.
Фільтрацію води здійснюють на пісочних однопотокових фільтрах, заповнених
гравієм і кварцовим піском, зі швидкістю 8-10 м/год.
Вода з відстійника поступає у верхню частину пісочного фільтра, пройшовши
шар піску і гравію, виходить з нижньої частини фільтра. Висота засипки при
розмірі зерен піску 0,5-1,5 мм - 1,8 м, при розмірі 1,0-2,5 мм - 2м.
Після деякого періоду роботи фільтра швидкість руху води в ньому
сповільнюється внаслідок осідання зависі на поверхні піску. Тому фільтр
щоденно очищають, пропускаючи знезалізнену воду в зворотному напрямку. Не
рідше одного разу на місяць засипку піску фільтра (верхній шар) вивантажують і
відмивають спочатку 2%-ним розчином соляної кислоти, а потім водою й знову
завантажують. Для безперервної роботи встановлюють паралельно два пісочні
фільтри.
Знезалізнення води фільтрацією через зернистий шар піску
28
Цей безреагентний спосіб знезалізнення рекомендується застосувати при
загальному вмісті заліза у вихідній воді до 10 мг/дм3, при умові, що
тривалентного заліза в ній не менше 50%, окиснюваності - не більше 6 мг О2/дм3
та лужності більше 1 мг-екв/дм3.
Метод здійснюють фільтрацією води через фільтр з кварцовою засипкою без
додавання реагентів. Безреагентний спосіб заснований на здатності води, яка
містить у собі сполуки заліза та розчинений кисень, при фільтрації через
зернистий шар виділяти залізо на поверхні зерен з утворенням каталітичної
плівки з окислів дво- та тривалентного заліза. Ця плівка активно інтенсифікує
процес окиснення та видалення з води тривалентного заліза, яке затримується
фільтром у вигляді гідрату окису. Якщо пробним знезалізненням визначено, що
безреагентний спосіб не дає необхідних результатів, тоді використовують додаткову
обробку кварцового піску модифікуючими реагентами.
Знезалізнення води реагентним способом
Сутність способу полягає в нанесенні на поверхню кварцового піску плівки з
гідроокису заліза, двоокису марганцю, які каталізують процес знезалізнення води.
При знезалізненні використовують такі реагенти та матеріали:
- кварцовий пісок з розміром фракцій 0,8-2,5 мм, попередньо відмитий 2-3 %-
ною соляною кислотою;
- соляна кислота згідно з ДСТУ 2904-94;
- марганцевокислий калій (КМnO4) згідно з ДСТУ 7259:2012;
- залізо (ІІ) сірчанокисле, 7-водне згідно з ДСТУ 7274:2012.
Для відмивання кварцового піску використовують 2-3 %-ний розчин соляної
кислоти, який готують з концентрованої шляхом розведення приблизно у 10 разів
водопровідною водою. [19]
Для знезалізнення використовують пісочний фільтр марки ЩЗ-ВФА - фільтр з
ущільненимшаромдрібнозернистогофільтруючогоматеріалу, однопотоковий.
29
Ультрафіолетове знезараження води.
Ультрафіолетовим називається електромагнітне випромінювання у межах
довжин хвиль від 10 до 400 нм. Найбільшу бактерицидну дію має електромагнітне
випромінювання на довжині хвилі 200–315 нм та максимальним проявом в
області 260±10 нм. У сучасних УФ-пристроях застосовують випромінювання з
довжиною хвилі 253,7 нм. [19]
Переваги методу:
 універсальність та ефективність ураження різних мікроорганізмів –
УФ-промені знищують не тільки вегетативні, а й спороутворюючі
бактерії, які при хлорування звичайними нормативними дозами хлору
зберігають життєздатність;
 фізико-хімічний склад води, що обробляється, зберігається;
 відсутність обмеження верхньої межі дози;
 не потрібно організовувати спеціальну систему безпеки, як при
хлоруванні та озонування;
 відсутні вторинні продукти;
 не потрібно створювати реагентне господарство;
 обладнання працює без спеціального обслуговуючого персоналу;
 у співвідношенні «якість знезараження ціна» метод кращий за інші.
Недоліки:
 падіння ефективності при обробці погано очищеної води (каламутна,
кольорова вода погано «просвічується»);
 періодичне відмивання ламп від нальотів опадів, потрібне при обробці
каламутної та твердої води;
 відсутній «наслідок», тобто можливість вторинного (після обробки
випромінюванням) зараження води.
Цей метод є найпоширенішим. Пов'язано це в першу чергу з не високою
вартістю обладнання та його невибагливістю до обслуговування.
30
1.3. Інноваційні технології підготовки води для безалкогольних напоїв
Наведено деякі перспективні способи водо підготовки.
Оброблення води магнітним або електромагнітним полем. За такого
оброблення жорсткість води не змінюється, але під час кип’ятіння осад випадає у
вигляді дрібних кристаликів рухомого шламу, який не прилипає до поверхні
нагріву. Цей спосіб можна застосовувати перед звільненням води від тимчасової
жорсткості кип’ятінням.
Електрохімічний спосіб оброблення води. Для оброблення води за цим
способом використовують електролізери без діафрагми або з напівпроникною
діафрагмою. Матеріал електродів повинен бути інертним і не виділяти шкідливих
домішок (графіт, титан зі спеціальним окисномарганцево-рутенієвим покриттям).
Матеріал діафрагми — тканини типу «бельтинг» або брезент. Під дією
постійного електричного струму у воді відбуваються складні хімічні
перетворення, в основному окисно-відновні реакції та процеси знезараження. В
результаті вода зм’якшується, видаляються сполуки заліза (ІІ) і марганцю (II),
значно поліпшуються мікробіологічні показники.
Крім цього, з використанням електролізера з діафрагмою в анодній зоні
знижується показник pH, що дає можливість зменшити витрати харчових кислот у
приготуванні напоїв.
Мембранні технології водопідготовки. Мембранним називають процес
відділення певного компонента або компонентів із суміші за допомогою
напівпроникної мембрани. При цьому суміш розділяється на концентрат і перміат.
Концентрат містить компоненти, що утримуються мембраною, а перміат —
компоненти, що проходять крізь неї. Здатність мембрани затримувати складові
концентрату називається селективністю.
Рушійною силою перенесення речовини крізь мембрану є різниця
потенціалів:
J гідростатичного тиску (мікрофільтрація, ультрафільтрація, зворотний
осмос);
31
J концентрації (дифузійне розділення газових сумішей, випаровування крізь
мембрану, осмос, діаліз);
J електричних потенціалів (електродіаліз).
У технології водопідготовки для виробництва напоїв перспективними є
мембранні установки, в яких рушійною силою є різниця гідростатичного тиску
або електричних потенціалів. В останньому випадку (електродіаліз) відбувається
перенесення іонів через іонітові мембрани під дією електричного поля. В
результаті оброблення води в електродіалізній установці завдяки послідовному
пропусканню крізь катіонітові та аніонітові мембрани можна досягти її повного
знесолення.
У разі використання установок, де рушійною силою є різниця тиску,
залежно від розміру пор мембрани розрізняють зворотний осмос (0,5...5 нм),
ультрафільтрацію (5...50) та мікрофільтрацію (50...10 000 нм). Таким чином під
час зворотного осмосу фільтрація відбувається на рівні іонів і недисоційованих
молекул, під час ультрафільтрації — високомолекулярних сполук і колоїдів, а під
час мікрофільтрації — колоїдних сполук і мікроорганізмів.
Видалення заліза і марганцю. Фільтрувальний матеріал Грін Санд
(Manganese greensand — зелений пісок) — продукт вулканічного походження,
отриманий способом оброблення природного мінералу глауконіту, який мас
властивості цеолітів і іонообмінного матеріалу. Внаслідок реакції, що
відбувається на поверхні гранул Грін Санд, розчинні солі марганцю, заліза і
сірководню окиснюються до нерозчинних форм і затримуються в шарі
фільтрувального завантаження. Він також має здатність видаляти радій і миш’як
із ґрунтової води. На відміну від інших фільтрувальних матеріалів Грін Санд не
мас тривалого періоду запуску при одночасному досягненні необхідної якості
води.
Розчинне залізо і марганець окиснюються і осаджуються під час контакту з
вищими оксидами марганцю на поверхні зеленого піску. Сірководень видаляється
32
окисненням у сульфати, які як нерозчинні речовини випадають в осад. Після
цього осад фільтрується і видаляється зворотним промиванням.
Фільтрувальний матеріал Бірм (Віrт) використовують для видалення заліза і
марганцю в процесі оброблення питної, технічної і стічних вод. Це гранульований
матеріал чорного кольору з властивостями каталізатора.
Бірм (Віrm) діє як нерозчинний каталізатор, що прискорює реакцію між
розчиненим у воді киснем і двовалентним залізом, що міститься у воді. У
ґрунтових водах міститься розчинене залізо у вигляді бікарбонату заліза (II),
утвореного внаслідок наявності надлишку вільного двоокису вуглецю. Віrm
прискорює реакцію окиснювання, в результаті якої утворюються нерозчинні
часточки гідрооксиду заліза (III) (іржі), які досить легко утримуються в шарі
фільтрувального завантаження. Бірм може бути використаний як у напірних, так і
безнапірних системах. Фізичні характеристики Бірм дають можливість під час
зворотного промивання легко видаляти осади.
Магнофілт — ефективний і економічний матеріал для видалення
розчиненого заліза і сполук марганцю із вихідної води. Він може бути
використаний у напірних і безнапірних системах, діє як каталізатор для
прискорення реакції між розчиненим киснем і сполуками заліза. У ґрунтових
водах розчинене залізо зазвичай буває у вигляді бікарбонату заліза внаслідок
надлишку вільної вуглекислоти.
Магнофілт як каталізатор прискорює реакцію окиснювання Fе2+ у Fе3+, у
результаті утвориться нерозчинний гідроокис заліза (III), що легко
відфільтровується. Фізичні характеристики Магнофілту дають можливість під час
зворотнього промивання легко видалити осади. За структурою Магнофілт — дуже
міцна нерозчинна сполука, що складається з карбонатів кальцію і магнію.
МЖФ — фільтрувальне завантаження на основі породи осадового
походження, що складається із суміші мінералів кремнію, алюмінію, магнію,
кальцію, заліза. МЖФ — матеріал на відміну від інших відомих фільтрувальних
завантажень ефективно застосовується для видалення заліза і марганцю в
33
очищуваній воді до 50 мг/дм3 та значень pH менше як 6. Фільтрувальне
завантаження МЖФ – це гранульований матеріал з високою каталітичною
активністю в реакціях окиснення заліза і марганцю розчиненими у воді
окисниками (киснем, озоном, перманганатом калію і гипохлоритом натрію). Його
технологічні характеристики:
 ефективно утримує в міжзерновому просторі продукти гідролізу
окиснених форм заліза і марганцю;
 не чутливий до аніонного тіла;
 не злежується навіть за 100%-го заповнення міжзернового простору
продуктами гідролізу;
 не втрачає активність у разі стирання, оскільки його хімічний і
фазовий склад однаковий у всьому обсязі зерна.
Таблиця 1.2. - Порівняльна характеристика фільтрувальних матеріалів
Показники фільтрувального завантаження
Назва MGS Birm Магнофілт MN МЖФ
показника ВW
Сировина для кремнію, Глауко-
виготовлення Марганце- покритий Карбонат нітовий
вокислий діоксидом кальцію зелений Доломіт
цеоліт марганцю і магнію пісок
(цеоліт)
Максимальний 5 4 3,5 5 50
вміст заліза і
марганцю у ви
хідній воді
Наявність у Допустимо Не Не Допустимо Допустимо
воді допустимо допустимо
мастил, нафто-
продуктів
Наявність у Допустимо Не Не Допустимо Допустимо
воді допустимо допустимо
сірководню
34
Чутливість до Не чутливий Різко Різко Не чутливий Не
наявності зменшується зменшується чутливий
хлору активність активність
у вихідний
воді
Необхідний Перманганат Кисень Кисень Перманганат Будь-
окисник калію калію який
Робочий 6,8...8,8 7,0...9,0 6,8...8,5 6,8...8,8 4,5...9,0
діапазон рН
Потреба у За pH менше За pH менше За pH менше За pH менше Немає пот-
кори- 6,2 6,8 6,8 6,2 реби
гуванні рН
Ємність по 0,5...0,64 1,0 1,0 1,4 2,0
залізу (грам
заліза на
кубічний
дециметр
завантаження)
Структура Зворотне Зворотне Зворотне Зворотне Зворотне
цик- промиван- промиван- промиван- промиван- промиван-
лу регенерації ня водою; ня водою ня водою ня водою; ня водою
(алгоритм регенера- регенера-
реге- ція; після- ція; після-
регенера- регенера-
нерації) ційне від- ційне від-
мивання мивання
протягом протягом
1,5...2 год 1,5...2 год
Пом’якшення води. Установки для пом’якшення води використовують для
видалення солей твердості (кальцію і магнію). Сучасні установки зм’якшення
гарантують зниження вмісту солей фактично до 0,05 моль/м3.[19]
Завдяки застосуванню спеціальних засипок фільтри цього типу можуть мати
комплексну дію і здатні також видаляти з води означені кількості заліза,
марганцю, нітратів, нітритів, сульфатів, солей важких металів, органічних сполук.
Фільтри цього типу потребують регенерації або сольовим, або кислотним,
або лужним розчинами і тому оснащені спеціальними місткостями для
приготування регенераційних розчинів.
35
Іонообмінні смоли — нерозчинні високомолекулярні сполуки з
функціональними іоногенними групами, здатними вступати в реакції обміну з
іонами розчину. Деякі типи іонітів мають здатність вступати в реакції
комплексоутворення, окиснення – відновлення, а також здатність до фізичної
сорбції ряду сполук. Іони, здатні вступати в реакцію іонного обміну, дістали назву
протиіонів. Заряд протиіонів компенсується протилежно зарядженими
фіксованими іонами, які хімічно пов’язані тривимірною матрицею або каркасом
іоніту.
Іоніти можуть бути природні (деякі піски, глинисті мінерали) та синтетичні
(наприклад синтетичні смоли). За методом одержання синтетичні іоніти
поділяють на полімеризаційні і поліконденсацінні.
Іоніти можуть мати гелеву, ізопористу або макропористу структуру. В
гелевих та ізопористих іонітах реальних пор немає. В них не можна виділити фазу
іоніту та фазу розчину. Селективні та ізопористі іоніти різняться розподілом
густини фіксованого заряду в гелевих дільницях: в ізопористих іонітах заряди
розподілені рівномірно, а в селективних — нерівномірно. Частка міжгелевих
проміжків в ізо- пористих іонітах приблизно удвічі більша, ніж у гелевих.
Рівномірний розподіл густини заряду фіксованих іонів і більшість
міжгелевих проміжків пояснюють стійкість ізопористих іонітів до насичення
органічними речовинами.
Іоніти містять аніоніти матеріали, що здатні до обміну аніонів, та катіоніти -
матеріали що обмінюють катіони. [19]
Аніоніти поділяються на сильноосновні, здатні до обміну аніонів будь-якого
ступеня дисоціації в розчинах при будь яких значень рН; слабоосновні, здатні до
обміну аніонів із розчинів кислот за рН 1 ...6; проміжної і змішаної активності.
Катіонітй поділяються на сильнокислотні, що обмінюють катіони в
розчинах за будь-яких значень рН; слабокислотні, здатні до обміну катіонів у
лужних середовищах за рН більше як 7.
36
Як правило, іоніти випускають у сольових (натрієва, хлоридна) чи змішано-
сольових формах (натрій-воднева, гідроксильно-хлоридна), а також переведені в
робочу форму (водневу, гідроксильну та ін.).
Важливою характеристикою іонообмінних смол є їх ємність — загальна
обмінна і робоча обмінна. Обмінна ємність як правило, і стандартним показником,
визначається в лабораторних умовах за стандартними методиками і вказується в
паспортних даних на, іоніт. Робоча іонообмінна ємність залежить від
геометричних розмірів шару іоніту і від конкретних вихідних даних води, рівня
регенерації, швидкості потоків, концентрації розчинених речовин, необхідних
показників оброблюваного розчину, точного розміру частинок.
Смоли з однорідним гранулометричним складом—нове покоління іонітів,
що випускаються фірмами Dow Chemical (Dowex Marathon, Dowex Marathon
Monosphere), Rohm&Haas (смоли Amberlite), ком¬панією Bayer. Ці смоли
характеризуються надзвичайно вузьким діапазоном розмірів гранул і нижчим
середнім медіанним розміром, що забезпечує поліпшену кінетику і підвищену
робочу ємність. Монодисперсний гранулометричний склад зумовлює нижчий
гідравлічний опір шару монодисперсної смоли порівняно з стандартною
полідисперсної, що характеризується тим самим ефективним діаметром зерна.
Крім того, ефективний діаметр зерна для стандартних смол
полідисперсного гранулометричного складу становить 700...800 мкм, тимчасом як
Dow Chemical випускає іоніти з діаметром зерна 600 мкм. Завдяки цьому під час
іонообміну значно збільшується площа поверхні міжфазного контакту і значно
поліпшується його кінетика, що зумовлено різким зростанням швидкості процесів
дифузії, яка протилежно пропорційно залежить від діаметра зерна. [19]
Таблиця 1.3.- Характеристика смол
Тип смоли Марка смоли та повна обмінна ємність, ммоль/см3, не менше,
що випускаються різними виробниками
СНД Rohm & Haas Purolite Dow України
Amberlite
37
Сильнокис- Стирол- IR 120 C100 Marathon C КУ-2-8чС
лотний ДВБ (2,0) (1,8) (2,0) (1,8)
катіоніт (2,0) A600
(1,2)
Сильноос- Стирол- IRA A200 HCR-S АВ-17-8чС
новний ДВБ 402/410 (1,3), (2,0) (1,2)
аніоніт (1,3) (1,3) A300 SBR АВ-29-12П
(1,4) (1,2/1,4) (0,9)
Низькоос- Акрилат- IRA 67 A-830 Marathon АН-31
новний ДВБ (2,7), WBA-2 (2,6)
аніоніт (3,2) A-845 (1,2)
d,6)
Низькоос- Стирол- A100 Marathon АН-31
новний ДВБ (1,2) MWA-1 (2,6)
аніоніт (1,5) (1,2)
Низькоос- Стирол- IRA 96 A103S Marathon АН-31
новний ДВБ (1,25) (1,6) WBA (2,6)
аніоніт (1,7) (1,25)
Карбоксиль- Акрилатний IRC 86 C105 MAC-3 КБ-4
ний слабо- (4,2) (4,2) (4,2) (3,8) (3,5)
кислотний
катіоніт (Н-
форма)
38
Рисунок 1.7. - Принципова технологічна схема очищення води:
1 - фільтр піщаний для води; 3 – колонка вугільна для води; 4 - солерозчинник; 5 –
фільтр Na-катіонітовий; 6 – установка зворотньо-осмотична; 7 – збірник пом'якшеної води; 8 –
насос; 1х-вода; 1і-вода виправлена; 2 – пара; 32 - сіль для регенерації іонообмінної смоли
РОЗДІЛ 2. ОБ΄ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1 Об΄єкти дослідження
Вода
Вихідна вода для приготування безалкогольних напої має відповідати
стандарту на питну воду (ДСанПіН 2.2.4-171-10). [5]
Органолептичні показники якості питної води
Запах за температури 20 °С і під час нагрівання до 60 °С,
бали, не більше 2
Смак і присмак за температури 20 °С, бали, не більше 2
Колірність, град, не більше 20
Мутність за стандартною шкалою, мг/дм3, не більше 1,5
Фізико-хімічні показники якості питної води,
що впливають на її органолептичні властивості
Водневий показник рН 6,0…9,0
Сухий залишок, мг/дм3, не більше 1000
Загальна жорсткість, мг-екв/дм3, не більше 7
Вміст, мг/дм3, не більше:
хлоридів 350
сульфатів 500
39
заліза 0,1
марганцю 0,1
міді 5,0
цинку 5,0
Поліфосфати залишкові 3,5
Бактеріологічні показники якості питної води
Загальна кількість бактерій у 1см3 води, не більше 100
Колі-титр, не менше 300
Колі-індекс, не більше 3
Токсикологічні показники (граничні значення)
якості питної води, мг/дм3
Алюміній залишковий 0,5
Берилій 0,0002
Миш’як 0,05
Молібден 0,25
Нітрати 45,0
Поліакриламід залишковий 2,0
Свинець 0,03
Селен 0,001
Стронцій 7,0
Фтор (залежно від кліматичного району) 0,7…1,5
Уран природний і уран-238 1,7
Радій-226, Бк/дм3 4,44
Стронцій-90, Бк/дм3 14,8
Іонно-обмінна смола Lewatit S 1467 Na
40
Рисунок 2.1. - Іонно-обмінна смола Lewatit S 1467 Na
Іонно-обмінна смола Lewatit S 1467 Na - сильнокислотна катіонообмінна
смола на основі сульфонірованого полістиролу. Вона використовується для
пом'якшення води (в Na+ формі), і для знесолення води (в Н+ формі) в установках
паралельно-регенерацією. Її основними характеристиками є висока фізична,
хімічна та термічна стабільність, хороша іонообмінна кінетика та висока обмінна
ємність.
Таблиця 2.1 – Основні технічні характеристики
№ Властивості іонообмінної смоли Показники
1 Основа Пошитий полістирол
2 Функціональна група Сульфонова кислота
3 Фізична форма Світло-коричневі кульки
4 Іонна форма при постачанні Na+
5 Загальна обмінна ємність 2 екв/л (Na+ форма)
6 Вологовміст 42 - 48% (Na+ форма)
7 Об'ємна густина 850 г/л (Na+ форма)
8 Питома вага 1,28 (Na+ форма)
Розмір частин
9 Ефективний розмір 450 мкм
Середній діаметр 600 – 800 мкм
Коефіцієнт однорідності 1,8
10 Зворотнє набухання Na+ - Н+: 10%
Нерозчинні у розведених
11 Хімічна стійкість розчинах кислоти або
основи та звичайних
41
розчинниках
12 Мінімальна висота шару 800мм
13 Робоча швидкість потоку 5-50 м/год (м3/год на
площу шару, м2)
Регенерація
Регенерант NaCl
14 Питома витрата NaCl (г/л) 80-250
Концентрація NaCl (%) 24
Швидкість потоку (м/год) 2-8
Мінімальний час контакту 30 хвилин
15 Швидкість повільного промивання 2 м/год
16 Швидкість швидкого промивання 4-8 м/год
Birm
Рисунок 2.2. – Фільтруючий матеріал
Технічна характеристика
Колір чорний
Щільність: 0.7 - 0.8 г/см3
Питома вага: 2.0 г/см3
Коефіцієнт однорідності: 1.96
Розмір: 1.7-0.6 мм.
Умови застосування: pH води: 6.8 – 9.0.
Лужність: удвічі більша від суми концентрації сульфатів і хлоридів.
Відсутність нафтопродуктів та сірководню.
Перманганатна окисність: не вище 4-5 мг/л.
42
Концентрація розчиненого кисню у воді не менше 15% від вмісту заліза у
воді. Концентрація вільного хлору: менше 0.5 мг/л (хлорування води значно
знижує активність Birm: високі концентрації сполук хлору у воді можуть
виснажити каталітичне покриття гранул).
Висота шару: 75 – 90 см.
Швидкість: в режимі сервісу: 8.6 - 12 м/год, за певних умов може бути
вищою в режимі зворотного промивання: 24 - 30 м/год.
Розширення шару: 35 - 40%.
Важливо для нормального режиму установки знезалізнення має подача
кисню повітря для окислення безпосередньо в потік води, що обробляється за
допомогою інжектора фірми Mazzei (модель 1078-02), з подальшим видаленням
надлишку повітря через повітряні автоматичні клапани. Для створення
розрахункового перепаду тиску на вході та виході інжектора застосовано схему з
додатковим насосом. Введення водоповітряної суміші здійснюється "в трубу"
через насадку 14DT фірми Mazzei.
Теоретична кількість кисню, необхідного для окислення заліза визначається
за формулою:
Ог = Xf - Fe + Xm - Мп + R,
Де Xf - Фактор реакції по Fe;
Fe - Вміст заліза у вихідній воді, мг/л;
Xm - Фактор реакції по Мп;
Mn - Вміст марганцю у вихідній воді, мг/л;
R- Залишковий кисень, мг/л (R=5.0 - 0.0=5мг/л).
О2 = 0,1432 - 1,0 мг / л + 0,2912 -0,5 мг / л + 5,0 = 5,288 мг / л.
43
Таблиця 2.2. - Характеристика фільтруючих матеріалів, сировини та готової
продукції
№ Характеристика Показники
Гідроантрацит N:
- Гранулометричний склад – зернистість 0,6 - 1,6мм.
- Розміри робочих зерен 0,9 - 1,0мм.
- Насипна щільність 730 кг/мЗ;
Густина за температури 20°С 1,45 г/см3
1 - Пористість 10%
- хімічний склад (середні дані)
вуглець 90%
леткі частки 5,5%
зола, зневоднена 3,5%
вода 1,0%
Кварцевий пісок: 2,0-3,0 мм.
2 - зернистість 1500-1700 кг/м3
- насипна маса річні втрати менее 2%
Бірм;
- гранулометричний склад 0,6 ч- 2,36
- об'ємна насипна вага ~ 850 кг/м3
3 - швидкість фільтрації 10+18 м/ч
- швидкість зворотного промивання 30 -35 м/ч
- Висота підтримуючого шару 300 + 400 мм
- Висота вільного обсягу 35,0+40,0%
Вихідна вода:
- завислі речовини вмісту заліза мах. 5 мг/л
4 - Зміст Мп <1,0 мг/л
- рН-значення 0,15
>7,8
5 Оброблена вода:
44
- Зважені речовини < 0,3 мг/л
- вміст заліза < 0,01 мг/л
2.2. Методи дослідження
Відбір середньої проби
Відбір проб для аналізу води проводиться згідно ДСТУ ISO 5667-6:2009. За
наявності декількох свердловин проби відбирають з кожної в години
максимального витрати води. З кранів водопровідних споруд пробу води
відбирають після вільного спуску її при повністю відкритому крані протягом не
менше 15 хвилин. Перед відбором проби бутель не менше 2 разів обполіскують
водою, що підлягає дослідженню. Бутель заповнюють водою до верху; перед
закриттям бутлі пробкою верхній шар води зливають так, щоб під пробкою
залишався невеликий шар повітря об'ємом 5-10 см3. Для аналізу необхідно 2-3 л
води. Аналіз проводять по можливості незабаром після відбору проби, але не
пізніше ніж через 72 години з моменту відбору. [11;13]
Визначення органолептичних показників
Смак води обумовлюється присутністю у воді речовин природного
походження або речовин, які потрапляють в неї зі стоками. Смак води визначають
в момент відбору проби при температурі 20 ° С. В рот набирають 10-15 мл води і
45
тримають декілька секунд. При цьому відзначають наявність у воді солоного,
гіркого, кислого смаку або присмаки, наприклад лужний, металічний та ін.
Запах воді надають леткі пахучі речовини, потрапляючи в неї з ґрунту зі
стічними водами, а також при її обробці, наприклад хлоруванні. Запах води може
бути землистий, болотний, гнильний, деревний, пліснявий, сірководневий,
рибний, хлорний, фенольний і ін.
У воді визначають характер запаху і його інтенсивність. Для цього в 2
конічні колби наливають по 250 мл води і закривають їх пробками. В одній з колб
воду підігрівають до 60 ° С. Потім обидві колби збовтують, відкривають і
нюхають. Запах може бути дуже слабким, помітним, виразним і сильним.
Результат визначення записують словесно.
Інтенсивність запаху може бути також визначена граничним
випробуванням. Для цього проби аналізованої води в кількості 200, 135, 100, 65,
40, 33, 25 і 20 мл поміщають в колби, попередньо обполоснули чистою водою без
запаху. Цією ж водою об'єм в колбах доводять до 200 мл. Колби закривають
пробками і після збовтування послідовно в кожній, починаючи з найбільш
розведеної проби, визначають запах.
Граничну концентрацію характеризують відношенням об'ємусуміші (200
мл) до обсягу аналізованої води в суміші, в якій виявлений відчутний запах.
Прозорість води залежить від кольору та вмісту суспензій і колоїдів
органічного та неорганічного походження. Вода може бути прозорою,
опалесцентною і каламутною.
Прозорість прийнято характеризувати висотою стовпа води, через який
можна прочитати шрифт з висотою букв 2 мм. Воду наливають у циліндр на
висоту 30 см. Циліндр встановлюють на відстані 40 мм від шрифту. Потім,
відливаючи невеликими порціями воду з циліндра, знаходять таку висоту стовпа,
при якій можливо читання шрифту. Визначення проводять в добре освітленому
приміщенні на відстані 1 м від вікна.
46
Прозорість за шрифтом Снеллена виражають у сантиметрах висоти стовпа
води з точністю до 0,5.
Кольоровість води визначають візуально. Пробу води наливають в циліндр
з плоским дном (висота шару води 10 см) і, поставивши його на білий аркуш
паперу, розглядають зверху при розсіяному денному освітленні. У записі
вказують відтінок і інтенсивність кольору. Кольоровість води, що містить велику
кількість суспензій, визначають після відстоювання.
Забарвлення воді надають головним чином гумінові речовини, сполуки
заліза, частинки мулу. Залежно від вмісту цих домішок вода може бути жовтою,
бурою або зеленуватою.
Кольоровість води визначають також на фотоелектроколориметр (ФЕК)
шляхом порівняння проб випробуваної рідини з розчинами, що імітують колір
природної води; виражається в градусах. [11;13]
Визначення фізико-хімічних показників води
Сухий залишок. Визначення здійснюють методом висушування осаду,
отриманого після попереднього випарювання 1 л досліджуваної води. Сухий осад
характеризує вміст розчинених речовин у воді.
Хід аналізу
Після визначення зважених речовин профільтровану воду (250 мл)
випарюють на водяній бані в попередньо прожареній і зваженій фарфоровій
чашці. Чашку наповнюють по мірі випаровування води. Після випарювання
чашку з осадом висушують протягом 2,5-3,0 год при 105-110 °С до постійної маси
і зважують.
Опрацювання результатів аналізу
Сухий залишок X (в мг / л) обчислюють за формулою:
47
,
де а - маса чашки з сухим залишком, мг;
а1- маса порожньої чашки, мг;
V - об'єм води, взятої для визначення, мл.
Окиснюваність. Окиснюваністю води називається кількість окиснювача
або еквівалентну йому кількість кисню, який витрачається на окислення домішок
що присутні у воді. За окиснюваністю прийнято характеризувати забрудненість
води органічними домішками (гумінові речовини (Гуматами), органічними
кислотами та іншими сполуками, що легко окислюються).
Залежно від застосовуваного окиснювача розрізняють окиснюваність
перманганатну, біхроматнута ін. При аналізі питної води зазвичай визначають
перманганатну окиснюваність. Перманганат калію (КМnО4), маючи сильні окисні
властивості, реагує в кислому середовищі з відновниками за рівнянням:
MnO4- +8H+→Mn2+ +4H2O
У воду для аналізу перманганат калію вносять у вигляді 0,01н розчину з
деяким надлишком. Для обліку його кількості, який пішов на окислення домішок
води, в реакційну суміш вводять такий же обсяг 0,01н розчину щавлевої кислоти,
що реагує з перманганатом калію за рівнянням
2MnO4- +5C2O2-+16H+→ 2Mn2++10CO2 +2H2O
48
Щавлеву кислоту, що не вступила в реакцію відтитровують перманганатом і
за результатом титрування обчислюють окиснюваність води. Окиснюваність
виражають в міліграмах перманганату калію, або в міліграмах кисню, взятих на
окислення домішок в 1 л води.
Хід аналізу
В конічну колбу місткістю 250 мл наливають 100 мл аналізованої води, 5 мл
сірчаної кислоти, розбавленої водою в співвідношенні 1: 3, 10 мл 0,01н розчину
перманганатом калію. Туди ж вносять кілька скляних кульок або капілярів.
Закривши колбу годинниковим склом, суміш нагрівають 5 хвилин до кипіння і
кип'ятять 10 хвилин. До гарячого розчину додають 10 мл 0,01н розчину щавлевої
кислоти і ретельно розмішують, обертаючи колбу. Знебарвлений гарячий розчин
при 80 °С титрують 0,01н розчином КМnО4 до появи слабо-рожевого забарвлення.
Витрачена на титрування кількість перманганату рівна його кількості, яку
витратили на окислення домішок води; 1 мл 0,01н розчину КМnО4відповідає 0,08
мг кисню.
Наприкінці аналізу рекомендується перевірити нормальність перманганату
калію за щавлевою кислотою. Для цього в гарячий розчин після титрування
вносять 10 мл 0,01н розчину щавлевої кислоти і титрують його перманганатом
калію до появи рожевого забарвлення.
Опрацювання результатів аналізу
Коефіцієнт нормальності перманганату каліюkрозраховують за рівнянням:
,
де – V - пішов на титрування, мл.
Окиснюваність води Ок розраховують за формулою (в мг кисню на 1л води)
49
,
де- V1- об'єм розчину перманганату калію, який пішов на титрування
проби з досліджуваної водою, мл;
8 - кількість кисню, еквівалентну 1 мл нормального розчину
перманганату, мл;
V2 - об'єм проби досліджуваної води, мл.
При розведенні проби досліджуваної водою з величини V1віднімають
кількість перманганату калію, використаного на окислення проби води, взятої для
розведення.Окиснюваність води повинна бути не вище 3 мг О2 або 12 мг
перманганату калію на 1 л води.
Загальна твердість. Загальна твердість води показує концентрацію в ній
катіонів двовалентних лужноземельних металів, перш за все кальцію та магнію.
Величину загальної твердості прийнято виражати в міліграм-еквівалентах іонів
кальцію і магнію в 1 л води. 1 мг-екв дорівнює 20,04 мг. іонів кальцію або 12,16
мг. іонів магнію.
Загальноприйнятим способом визначення загальної твердості води є
комплексометричний за допомогою трилону Б. Цей спосіб оснований на
властивості трилона Б утворювати з катіонами деяких двох і тривалентних
металів (кальцієм, магнієм, міддю, двох і тривалентним залізом, марганцем,
нікелем, кадмієм, алюмінієм) розчинні у воді комплекси і таким чином виводити
їх з іонного стану.
50
При цьому утворюється міцне комплексне з'єднання з трьома п'ятичленних
кільцями за рахунок заміщення металом атомів водню карбоксильних груп і
зв'язування металу координаційно з азотом. Комплекси з трилоном Б володіють
різною міцністю і утворюються при різних для кожного катіона значеннях рН.
Якщо в розчин, що містить іони одного з вищезазначених металів, ввести
індикатор, що дає не стійке кольорове з'єднання з іонами цього металу, то при
додаванні трилона Б до такого забарвленого розчину в еквівалентній точці
відбудеться зміна забарвлення.
Трилонометричне визначенням кожного іона можна застосовувати при
тому значенні рН, при якому цей іон утворює з трилоном Б більш міцне з'єднання,
ніж з індикатором. Іони кальцію і магнію визначають при рН вище 9, заліза при
рН 1,2, міді при рН від 3,5 до 12.Як індикатор для визначення іонів кальцію і
магнію використовується переважно хромовий чорний (еріохром чорний Т), який
у водному розчині в присутності іонів кальцію і магнію має винно-червоний
колір, а при відсутності-синьо-зелений. Еквівалентна точка під час титрування
визначається дуже чітко.
З огляду на те, що у взаємодію з трилоном Б в лужному середовищі, крім
кальцію і магнію, вступають також мідь, цинк, марганець, їх (при наявності в
аналізованій воді) перед титруванням переводять у сполуки, які не впливають на
визначення іонів кальцію і магнію . Іони міді і цинку переводять шляхом
додавання сульфіду натрію в дуже мало розчинні сульфіди, а марганець
пов'язують в міцний комплекс гідроксил аміном.
Хід аналізу.
У воді, вільній від іонів міді, цинку, марганцю, загальну жорсткість
визначають наступним чином. В конічну колбу на 300 мл відмірюють таку
кількість аналізуючої води, щоб сумарний вміст у ній іонів кальцію і магнію не
перевищував 0,5 мг-екв / л, тобто при очікуваній твердості води 0,5-5 мг-екв / л
51
для аналізу беруть 100 мл води, при твердості 5,0-10,0 мг-екв / л - 50 мл., а при 10-
20 мг-екв / л - 25 мл. води.
Відібраний для аналізу об'єм води, якщо він менше 100 мл, доводять до
об'єму 100 мл. дистильованою водою, а потім додають до неї 5 мл аміачного
буферного розчину з рН 10,7-8 крапель розчину еріохрому чорного Т і титрують
0,05 н розчином трилону Б при інтенсивному перемішуванні до переходу винно-
червоного забарвлення розчину в синьо-зелене.
Опрацювання результатів аналізу
Загальна твердість води (в мг-екв/ л),
де V - кількість трилону Б, взятого на титрування, мл;
К - коефіцієнт нормальності трилону Б;
а - об'єм води, взятої для аналізу, мл.
Точність при титруванні 100 мл проби становить 0,05 мг-екв / л.
При визначенні загальної твердості води, що містить іони міді, цинку, в
пробу перед титруванням трилоном Б додають 1-2 мл 5% розчину сульфіду
натрію. При наявності у воді марганцю до неї перед титруванням додають 5
крапель 1% розчину гідроксил аміну. Іноді гідроксил амін вводять в розчин
індикатора при його приготуванні. [11;13]
Постійна твердість. Постійна твердість становить частину загальної
твердості, що не усувається при кип'ятінні води. При кип'ятінні ж усувається та
частина іонів кальцію і магнію, яка в результаті взаємодії з бікарбонат-іонами
52
(НСО3- ), які містяться у воді утворює малорозчинні карбонати, що випадають в
осад,
Са2 ++ 2НС03-→ СаС03 + 4Н20 + С02.
При кип'ятінні води внаслідок випаровування вуглекислого газу іонна
рівновага в наведеному рівнянні зміщується вправо.
Хід аналізу.
В плоскодонну колбу на 750 мл відмірюють 500 мл води. Колбу з водою
зважують, приєднують до зворотногохолодильника, ставлять на нагрівальний
прилад і кип'ятять протягом 1 год. Після закінчення кип'ятіння колбу з водою
охолоджують, доводять до початкової маси дистильованою водою і фільтрують
через паперовий фільтр. В фільтраті визначають постійну твердість -
титруванням трилоном Б так само, як і при визначенні загальної твердість.
Опрацювання результатів аналізу
Розрахунок ведеться за раніше приведеною формулою визначення загальної
твердості.
Тимчасова твердість. Усунута при кип’ятінні частина загальної твердості
називається тимчасовою. Тимчасова твердість обчислюється за різницею між
загальною і постійною твердістю:
- ,
У значній частині природних вод величина тимчасової твердості близька до
карбонатної твердості, тобто кількістю кальцію і магнію, еквівалентному
кількості карбонатів і гідрокарбонатів. Однак вона не ідентична карбонатній, так
як іони магнію видаляються при кип'ятінні у вигляді нерозчинних осадів
53
Мg(ОН)2С03 тільки при рН> 9. Крім того, при кип'ятінні можливо також часткове
видалення в осад сульфату кальцію. [11]
Іони кальцію (кальцієва твердість). Визначення вмісту іонів кальцію
засноване на властивості іонів кальцію в лужному середовищі (при рН
12)утворювати з індикатором Мурексидом (пурпуреатом амонію) сполуки, що
забарвлюють водний розчин в рожевий колір. Однак ця сполука менш міцна, ніж
комплекс, що утворюється з трилоном Б. Тому при додаванні до води, що містить
іони кальцію, мурексиду і титруванні її з трилоном Б в момент повного
зв'язування іонів кальцію в комплексі з трилоном Б рожеве забарвлення зміниться
в лілове(фіолетовий).
Хід аналізу.
Для аналізу беруть такий обсяг води, щоб вміст у ньому іонів кальцію не
перевищувало 0, 5 мг-екв / л. Залежно від очікуваної концентрації іонів кальцію в
конічну колбу на 250 мл відмірюють 100, 50, 25 мл води. Якщо взятий об'єм води
менше 100 мл, до неї додають до 100 мл дистильовану воду. У цю ж колбу
додають 2 мл 1н гідроксиду натрію і 10-15 мг індикатору мурексиду. Вміст колби
після розмішування титрують 0,1 н. розчином трилону Б до переходу рожевого
забарвлення в лілове. Точку еквівалентності можна зробити більш виразною,
якщо воду яку аналізують попередньо підкислити соляною кислотою і кип’ятити
для видалення вуглекислого газу. В цьому випадку в пробу додають кілька
мілілітрів 0,1 н. соляної кислоти до кислої реакції за лакмусовим папірцем,
кип'ятять 5 хв. і після цього в неї додають гідроксид натрію і індикатор.
Опрацювання результатів аналізу
Кальцієва твердість (мг-екв / л)
54
,
де V - кількість трилону Б, який пішов на титрування, мл;
К - коефіцієнт нормальності трилона Б;
а - об'єм води, взятої для аналізу, мл.
Іони магнію (магнієва твердість). Вміст іонів магнію обчислюють за
різницею між загальною і кальцієвоютвердістю.
Метод визначення масової концентрації загального заліза з
сульфосаліциловою кислотою
Метод оснований на взаємодії іонів заліза в лужному середовищі з
сульфосаліциловою кислотою і утворенні забарвленої в жовтий колір комплексної
сполуки.
Інтенсивність забарвлення, пропорційну масовій концентрації заліза,
вимірюють при довжині хвилі 400-430 нм. Діапазон визначення масової
концентрації загального заліза без розбавлення проби 0,1-2,0 мг/дм3. В цьому
інтервалі сумарна похибка вимірювання з імовірнісно Р=0,95 знаходиться в межах
0,01-0,03 мг/дм3.
Хід аналізу
При масовій концентрації загального заліза не більше 2,00 мг/дм3
відбирають 50 см3 води (при більшій концентрації заліза пробу розбавляють
дистильованою водою) і вносять в конічну колбу місткістю 100 см3. До 50 см3
додають 0,20 см3 соляної кислоти густиною 1,19 г/см3. Пробу води нагрівають і
випаровують до об'єму 35-40 см3. Розчин охолоджують до кімнатної температури,
переносять в мірну колбу місткістю 50 см3, ополіскують 2-3 рази по 1 см3
дистильованою водою, лри цьому ополоски зливають в ту ж мірну колбу. Потім
55
до отриманого розчину додають 1,00 см3 хлористого амонію, 1,00 см3
сульфосаліцилової кислоти, 1,00 см3 розчину аміаку (1+1), ретельно перемішують
після додавання кожного реактиву. По індикаторному паперу визначають рН
розчину, який повинен бути більше 9. Якщо рН менше 9, то тоді додають ще 1-2
краплі розчину аміаку(1+1).
Об'єм розчину в мірній колбі доводять до мітки дистильованою водою і
залишають на 5 хвилин для появи забарвлення. Вимірюють оптичну густину
забарвлених розчинів при фіолетовому світлофільтрі (λ=400-430 нм ) в кюветі
товщиною 20, 30 або 50 мм по відношенню до 50 см3 дистильованої води, в яку
додані ті ж реактиви.
Масову концентрацію загального заліза знаходять за калібровочним
графіком.
Для побудови калібровочного графіка в мірні колби місткістю 50 см3
наливають 0,0; 1,0; 2,0; 5,0 10,0; 15,0; 20,0 см3 робочого стандартного розчину,
доводять до мітки дистильованою водою, перемішують і аналізують, як
досліджувану воду. Отримують шкалу розчинів з відповідним вмістом заліза 0,0;
0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мг/дм3.
Будують калібровочний графік, відкладаючи по осі абсцис масову
концентрацію заліза, а по осі ординат - відповідне значення оптичної густини
(рис.2.3).
56
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 0.5 1 1.5 2
Вміст заліза, мг/дм
Рисунок 2.3 – Залежність оптичної густини розчинів від вмісту заліза
Побудову калібровочного графіка повторюють для кожної партії реактивів і
не рідше одного разу в квартал.
Масову концентрацію заліза (Х) в пробі, мг/дм3, з урахуванням розбавлення,
розраховують за формулою:
X= ��∗50
�� ,
де С – концентрація заліза, знайдена за калібровочним графіком, мг\дм3;
50 – об’єм, до якого розбавлена проба, см3;
V-об’єм води, який взято на аналіз, см3. .[1]
Визначення рН
Метод заснований на вимірі електрорушійної сили, яка виникає в системі
двох електродів.
Хід аналізу
Електроди занурюють в дослідну рідину та проводять відрахунок
показників по шкалі. [11]
57
Оптична густина, D
РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
3.1 Експериментальна установка
Рисунок 3.1. – Лабораторна установка для фільтрації води
Дослідження проводили в лабораторії кафедри харчових технологій на базі
Черкаського державного технологічного університету. Для дослідження
використовували модельну установку, яка складалася з колонки заповненою
фільтруючим матеріалом (катіонітом Lewatit S1468 Na або Birmom), приймальної
колби, для очищеної води і реакційної колби з вихідною водою.
Досліджували водопровідну та артезіанську воду.
Для інтенсифікації процесу і визначення оптимальних параметрів
регулювали висоту шару матеріалу та швидкість фільтрації. Діаметр колонки – 40
мм, приймали висоту шару фільтруючого матеріалу – 20 см. Швидкість фільтрації
0,1 м/с, 0,2 м/с, 0,3 м/с, 0,4 м/с, 0,5 м/с, 0,6 м/с, 0,7 м/с, 0,8 м/с, 0,9 м/с, 1,0 м/с.
Для визначення швидкості фільтрації проводили розрахунки за формулою:
58
W = Q/F,
Де Q – об’ємні витрати води, м3/с.
Q = V/τ,
Q = 1/744 = 0,001344 м3/с,
F - площа колонки, м2.
F = 0.785·d2
F = 0,785 · 0,042 = 0,001256 м2
W = 0,00190 /0,001256 = 1,0 м/с.
3.2. Визначення якості вихідної води
Вихідну воду аналізували за органолептичними та фізико-хімічними
показниками. Результати наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1.- Показники якості водопровідної та артезіанської води
Назва Вимоги Вихідна Вихідна
показника, ДСанПіН водопровідна артезіанська
одиниця 2.2.4- вода вода
виміру 171-10
Смак, бали 0 1 2
Запах, бали 0 1 1
Колірність за Без 10 12
платиново- кольору
кобальтовою
шкалою, град
Каламутність не має 0,8 1,0
за
стандартною
шкалою,
мг/дм3
Окислюваність не 1,4 2,1
59
перманганат більше
на, мг О2/дм3 2,0
Сухий Не 850 740
залишок більше
500
pH 6,0-9,0 7,8 7,4
Загальна Не 5,4 4,3
жорсткість, більше
мг·екв/дм3 0,7
Вміст, мг/дм3
Са2+ не 1,5 2,0
більше
1,0
Fe2+; не 0,9 0,6
Fe3+ більше
(загальн.) 0,1
Mn2+ не 0,28 0,14
більше
0,07
2.5
2
1.5
1
0.5
0 ВВиимхідогниаДвоСданоПпріНов2і.д2н.4а-1в7о1д-а10
бали бали, , ною.
.. на,... Са2+ Fe3+ n2+ Вихідна артезіанська вода
Смак
т ; M
Запа
х
ндар
т гана Fe2+
ь за с
та рман
тніст ть пе
ламу ваніс
Ка
ю
Окис
л
Рисунок 3.2. - Показники якості водопровідної та артезіанської води
60
Порівнявши дослідну воду з вимогами ДСанПіН 2.2.4-171-10 побачили
значні відхилення майже за всіма показниками, що доводить доцільність очистки.
Причому твердість вище норми у водопровідній воді на 87%, артезіанській
– 83,7%.
Вміст заліза відповідно у водопровідній воді вище на 89%, артезіанській -
83%.
3.3. Визначення оптимальних параметрів знезалізнення води Birmom
Враховуючи те, що пом’якшення води, зазвичай проводять після
знезалізнення, спочатку визначаєм оптимальні параметри для знезалізнення на
фільтруючому матеріалі Birm. Отримані результати наведені в таблиці 3.1., 3.2.,
3.3.
Таблиця 3.2. – Ступінь очистки водопровідної води при різній швидкості
фільтрації
Показники Швидкість фільтрації, м/с
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Смак, бали 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
Запах, бали 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Колірність за 9 9 7 5 5 5 2 0 0 0
платиново-
кобальтовою
шкалою,
град
Каламутність 0,7 0,3 0,1 0,1 0 0 0 0 0 0
за
стандартною
шкалою,
мг/дм3
Fe2+; 0,8 0,8 0,8 0,5 0,3 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05
Fe3+
(загальн.)
Mn2+ 0,20 0,18 0,18 0,16 0,14 0,13 0,13 0,05 0,05 0,05
61
0.8
0.7
0.6
0.5 01,9
0.4 00,8
0.3 00,
,7
0.2 0,,5
6
0.1 00,
4
0,,2
3
0 1
Fe2+;
Mn2+
Рисунок 3.3. - Ступінь очистки води при різній швидкості фільтрації
Проаналізувавши отриманні данні отримали, що чим менша швидкість
фільтрації тим краще відбулася очистка, смак, каламутність та запах води
зменшились до нормативних значень при швидкості 0,7 – 0,8 м/с, каламутність –
0,3 м/с, найменша кількість іонів після фільтрації при швидкості 0,3 м/с, тому
подальше зменшення швидкості недоцільне.
Таблиця 3.3. – Ефект очистки при швидкості фільтрації 0,3 м/с
Ефект очистки, %
Смак Запах Колірність Каламутність Fe2+; Mn2+
за за Fe3+
Показники платиново- стандартною (загальн.)
кобальтовою шкалою
шкалою
Водопровідна 100 100 77,8 100 93,75 75,0
вода
62
Смак
100
80 Запах
60 кКооблаірлньітсотвьоза платиново-
40 шКаклаалмоуютніст
юь зшаксатлаонюдартною
20 Fe2+;
0
Водопровідна вода Mn2+
Рисунок 3.4. – Ефект очистки води при швидкості фільтрації 0,3 м/с
Найвищий ефект очистки 100% - смак, запах, каламутність. Залізо – 93,75%,
манган – 75%.
Далі проводили дослід з артезіанською водою, отримані данні наведені в
таблиці 3.4.
Таблиця 3.4. – Ступінь очистки артезіанської води при різній швидкості
фільтрації
Показники Швидкість фільтрації, м/с
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Смак, бали 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
Запах, бали 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Колірність за 11 11 11 8 8 7 2 2 0 0
платиново-
кобальтовою
шкалою,
град
Каламутність 1,0 0,8 0,7 0,7 0,6 0,4 0,3 0,1 0 0
за
стандартною
шкалою,
мг/дм3
Fe2+; 0,50 0,38 0,33 0,21 0,13 0,11 0,05 0,05 0,05 0,05
Fe3+
(загальн.)
Mn2+ 0,11 0,10 0,10 0,08 0,08 0,08 0,07 0,05 0,05 0,05
63
0.5
0.4
0.3 0100,
,
,8
9
0.2 00
7
,,56
0.1 0
00,,
,342
0 0,1
Fe2+;
Mn2+
Рисунок 3.3. - Ступінь очистки артезіанської води при різній швидкості
фільтрації
Проаналізувавши отриманні данні отримали, що при швидкості 0,4 м/с
отримали показники, що відповідають вимогам ДСанПіН 2.2.4-171-10.
Таблиця 3.5. – Ефект очистки при швидкості фільтрації 0,7 м/с
Ефект очистки, %
Смак Запах Колірність Каламутність Fe2+; Mn2+
Показники за за Fe3+
платиново- стандартною (загальн.)
кобальтовою шкалою
шкалою
Артезіанська 100 100 81,8 70 90 36,4
вода
64
100
80 Смак
Запах
60 кКооблаірлньітсотвьозюа пшлкаатлионюово-
40 шКаклаалмоуютність за стандартною
Fe2+;
20 Mn2+
0
Артезіанська вода
Рисунок 3.4. – Ефект очистки води при швидкості фільтрації 0,3 м/с
Найвищий ефект очистки 100% - це смак та запах. Залізо – 90%, манган –
36,4%. У мангану найменший ступень очистки, це обумовлено тим, що вихідна
артезіанська вода мала не високий показник вмісту мангану.
3.4. Визначення оптимальних параметрів пом’якшення води катіонітом
Lewatit S1468 Na
Другим етапом роботи було визначення оптимальної швидкості фільтрації
води через катіоніт Lewatit S1468 Na. Отримані результати наведені в таблиці 3.6.,
3.7., 3.8.
Таблиця 3.6. – Ступінь пом’якшення водопровідної води при різній швидкості
фільтрації
Показники Швидкість фільтрації, м/с
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Загальна 5,1 5,0 4,8 4,2 3,0 2,4 1,0 0,9 0,6 0,6
жорсткість,
мг·екв/дм3
Са2+ 1,0 1,0 1,0 0,9 0,8 0,7 0,7 0,5 0,5 0,4
65
6
5
4 1
00,,893 0
2 0,0,,6
7
1 00,,
5
0,3
4
0 0,12
Загальна жорсткість, мг·екв/дм3
Са2+
Рисунок 3.5. - Ступінь пом’якшення водопровідної води при різній
швидкості фільтрації
Найкращі результати отримали при швидкості -0,2 м/с.
Таблиця 3.7. – Ефект очистки при швидкості фільтрації 0,2 м/с
Ефект очистки, %
Показники Загальна жорсткість, Са2+
мг·екв/дм3
Водопровідна вода 88,2 50
890
67
0
00 мЗагг·еаклвь/ндамж3орсткість,540 Са2+
23
00
1000 Водопровідна вода
Рисунок 3.4. – Ефект очистки води при швидкості фільтрації 0,2 м/с
66
Найвищий ефект очистки 88,2% - усунення загальної жорсткості води.
Кальцій – 50%.
Далі проводили дослід з артезіанською водою, отримані данні наведені в
таблиці 3.8.
Таблиця 3.8. – Ступінь пом’якшення артезіанської води при різній швидкості
фільтрації
Показники Швидкість фільтрації, м/с
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Загальна 3,8 3,2 2,7 2,1 1,4 0,8 0,7 0,5 0,4 0,4
жорсткість,
мг·екв/дм3
Са2+ 1,6 1,1 0,8 0,8 0,7 0,6 0,6 0,5 0,4 0,4
4
3.5
3
2.5 01
2 00,
,
,8
9
1.5 00,6
7
1 0,,54
0.5 00,3
0 0,,12
Загальна жорсткість, мг·екв/дм3
Са2+
Рисунок 3.5. - Ступінь пом’якшення артезіанської води при різній
швидкості фільтрації
Найкращі результати отримали при швидкості -0,4 м/с.
67
Таблиця 3.9. – Ефект очистки при швидкості фільтрації 0,4 м/с
Ефект очистки, %
Показники Загальна жорсткість, Са2+
мг·екв/дм3
Водопровідна вода 81,6 62,5
9800
6700 мЗагг·еаклвь/ндамж3орсткість,
4500 Са2+
12
30
000 Водопровідна вода
Рисунок 3.6. – Ефект очистки води при швидкості фільтрації 0,4 м/с
Найвищий ефект очистки 81,6% - усунення загальної жорсткості води.
Кальцій – 62,5%.
Висновки: В результаті отриманих даних визначили, що знезалізнення
водопровідної води краще проводити при швидкості 0,3 м/с, артезіанської – 0,4
м/с.
Пом’якшення відповідно: водопровідну воду – 0,2 м/с, артезіанську – 0,4
м/с.
3.5. Розробка рецептури безалкогольного напою
На обробленій воді готували безалкогольні напої «Апельсиновий» та
«Апельсиновий Лайт»
Рецептура наведена в таблицях 3.10, 3.11.
68
Таблиця 3.10 – Рецептура напою «Апельсиновий» на 100 дал готового
напою
Найменування сировини Вміст сировини в Вміст сухих речовин в
готовому напої сировині
Одиниця Кількість % мас кг
вимірювання
Цукор Кг 98 99,85 97,85
Кислота лимонна Кг 1,408 90,97 1,28
Настій апельсиновий Л 6,68 - -
Двоокис вуглецю Кг 4,0 - -
Всього: 99,12
Таблиця 3.11 – Рецептура напою «Апельсиновий лайт» на 100 дал готового
напою
Найменування сировини Вміст сировини в Вміст сухих речовин в
готовому напої сировині
Одиниця Кількість % мас кг
вимірювання
Ксиліт Кг 10,22 98,0 100,15
Кислота лимонна Кг 1,408 90,97 1,28
Настій апельсиновий Л 6,68 - -
Двоокис вуглецю Кг 4,0 - -
Всього: 99,12
Напій «Апельсиновий Лайт» готували без цукру з додаванням
підсолоджувача ксиліту.
Ксиліт - натуральний замінник цукру з корисними для зубів та ясен
властивостями. Він не має побічних ефектів, як у звичайного цукру або його
штучних замінників. При заміні цукру на ксиліт він стабілізує рівень інсуліну та
зміцнює загальне здоров'я. Натуральний ксиліт нагадує всім нам знайомий цукор
– він білого кольору, має кристалічну структуру та солодкий смак. Організм
здатний виробляти від 5 до 15 г ксиліту самостійно, розщеплюючи вуглеводи.
Тобто для нас ксиліт – це природний, не чужий елемент.
69
Крім того ксиліт має невисоку енергетичну цінність 1004 кДж/240 ккал, а
цукор – 1659 кДж/396 ккал.
В готових напоях визначали органолептичні показники які представлені в
табл. 3.12.
Таблиця 3.12- Органолептичні показники газованих безалкогольних напоїв
Показник Характеристика у «Апельсиновий» «Апельсиновий
відповідності з Лайт»
вимогами ДСТУ
4069:2016
Зовнішній Прозора рідина без Прозора рідина Прозора рідина
вигляд сторонніх включень.
Допускається легка
опалесценція,
обумовлена
особливостями
зернової та плодово-
ягідної сировини.
Колір Відповідний даному Безбарвний Безбарвний
виду напою
Смак і аромат Приємний, відповідний Апельсина Апельсина
плодам і ягодам
Крім того, органолептичні показники безалкогольних напоїв оцінюють по
15-бальній шкалі (див. табл. 3.13) [6].
70
Таблиця 3.13 - Балова шкала оцінки якості
Показник Характеристика Бали Оцінка
Зовнішній Відповідний даному виду Відмінно 5
вигляд напою, колір з блиском
Прозорість і Відповідний даному виду
колір напою, колір без блиску Добре 4
Слаба опалесценція
Сильна опалесценція або
осад (знімається з Задовільно 3
дегустації)
Не задовільно 1-2
Смак і аромат Характерні для напою Відмінно 5
Помірний Добре 4
Не зовсім виражений
Сторонні присмаки, що не Задовільно 3
відповідає напою Не задовільно 1-2
Насиченість Досить тривале виділення Відмінно 5
диоксидом СО2
вуглецю Відносно тривале Добре 4
витіснення СО2
Не тривале витіснення СО2 Задовільно 3
Не відбувається виділення
СО2 Не задовільно 1-2
Всього(максимально): 15 балів
Результати дослідження
Органолептичну оцінку якості безалкогольних напоїв здійснюють по 15-ти
бальною шкалою за наступними показниками якості: колір, зовнішній вигляд
- від 1 до 5 балів; смак і аромат - від 1 до 5 балів; прозорість - від 1 до 5
балів. У таблицях 3.13 і 3.14 наведені результати дослідження органолептичних
показників якості, досліджуваних зразків напоїв, описані їх смакові і ароматичні
показники.
71
Таблиця 3.13 - Бальна оцінка якості безалкогольних напоїв в залежності від
характеристики органолептичних показників
Найменування Найменування показників якості, бал Загальна
напою оцінка
Зовнішній Смак і аромат Прозорість якості в
вигляд, (5б) (5б) балах
колір (5б) (15б)
«Апельсино 5 4 4 13
вий»
«Апельсино 5 3 4 12
вий Лайт»
Загальну оцінку якості безалкогольних напоїв встановлюють залежно від
сумарної оцінки їх органолептичних показників відповідно до даних таблиці 3.14.
Таблиця 3.14 - Критерії оцінки якості безалкогольних напоїв в залежності
від сумарної бальної оцінки
Рівень якості Загальний бал
«Відмінно» 15–13
«Добре» 10–12
«Задовільно» 5–9
«Незадовільно» меньше 5
Відмінно має – «Апельсиновий»
Добрий рівень якості має - «Апельсиновий Лайт»
«Апельсиновий» напій має більш солодкий виражений смак з присмаком
апельсину.
72
9
Со87лодкий654
Гармонійність смаку 32 Цитросовий
10 ««ААппееллььссииннооввиийй»Лайт»
Насичений Свіжий
Рисунок 3.7. – Ароматичний профіль напоїв
Отриманні напої відповідають ДСТУ 4069:2016.
3.6. Характеристика установки для пом’якшення води
Таблиця 3.15. – Основні технічні характеристики
Триплексна автоматична установка
№ VAS 450 WMF2 пом’якшення води засипкою з іонообміной
смоли типу Lewatit S 1467 N
Производительность
1 номинальная: - 7,5 м3 /год, в залежності від іоного скалу
- одного фільтра води
- трьох фільтрів -15 м3 /год
2 Необхідність у вихідній воді 3
для фільтра 6,0 - 10,0 м /год
3 Допустимий діапазон
температури води Від + 2 - + 40° С
4 Рекомендуємий діапазон
температури води +15- + 30°С
73
5 Пропускна здатність при 3
зворотній промивці 9,8 м /год
6 Пропускна здатність при 3
швидкій промивці 6,6 м /год
Fleck 2900/1700/ Electron. 3200NT/2"
Виконує такі цикли водопідготовки:
Автоматичний вентиль - Робочий режим (прямотік),
7 управління - режим зворотного промивання (протиток),
- Регенерація (прямотік),
- Повільне промивання (прямоток),
- - Заповнення сольового бака
8 Ємкість типу STRUCTURAL С-3072- F7
9 Габаритні розміри Діаметр - 762 мм, висота - 2020 мм, висота без
підставки - 1814 мм
10 Сольовий бак Об’єм - 1500 літрів
Рисунок 3.8.- Технологічна схема установки пом'якшення води
Умовні позначення:
1 - ємність типу C-3072-F7 з іоннообмінною смолою 500 л-3 шт.;
74
2 – сольовий бак на 1500 літрів – 1 шт.;
3 – вентиль управління Fleck 3900/1700 – 3 шт.;
4 - пристрій керування Timer 3200NT, водолічильник - 3 шт.;
5 – вентиль подачі вихідної води на фільтр пом'якшення – 3 шт.;
6 – вентиль на пом'якшеній воді – 3 шт.;
7 - система подачі розчину солі на регенерацію та заповнення водою
сольового бака - 3 шт.;
8 - система скидання регенеруючого розчину каналізацію.
3.7. Установка для знезалізнення води
Автоматична установка знезалізнення призначена для попереднього
очищення води, перед подачею її на встановлення знесолення та пом'якшення, з
метою видалення з води заліза, марганцю, домішок менше 200 мкм. З метою
видалення грубодисперсних, зважених речовин (піску, окалини), перед
встановленням знезалізнення встановлений автоматичний сітчастий самий фільтр
200 мкм.
Таблиця 3.16. - Технічні характеристика установки BR 63103/S/(D)EV
№ Характеристика Показники
1 Продуктивність:
- Номінальна 24,0 м3/год
- Загальна 72,0 м3/год
2 Потреба у воді 64,0 * 75,0 м3/год
3 Швидкість фільтрації 12,0 м/год
4 Допустимий діапазон Від + 2 до + 38 ºС
температур
5 Пропускна здатність при 60,0 м3/ год
зворотному промиванні, макс
6 Пропускна здатність при 24,0 м3 /год
швидкому промиванні, макс
7 Клапан управління AquaMatic К 537
8 Контролер управління AquaMatic 962
9 Площа фільтра 2,01 м2
75
10 Ємність STRUCTURAL типу С- Габаритні розміри:
63103-F7 діаметр - 1623 мм,
висота від підлоги - 3230мм,
висота без підставки - 2623 мм,
отвір зверху та знизу - 6"
Особливість технології знезалізнення при застосуванні фільтруючого
матеріалу Birm, який використовується для видалення з води заліза та марганцю.
Birm є ефективним та економічним фільтруючим матеріалом для видалення
розчинених у воді сполук заліза та марганцю. Birm – каталізатор реакції
окиснення сполук заліза у воді - киснем. Нерозчинні сполуки заліза, що є
результатом окиснення, осаджуються в шарі фільтраційного матеріалу і можуть
бути легко відфільтровані. Birm не витрачається в процесі видалення заліза і є
більш економічним у порівнянні з іншими фільтруючими матеріалами.
Фізичні властивості Birm забезпечують якісну фільтрацію, і фільтр легко
очищається від осаджених частинок шляхом зворотного промивання. Birm може
використовуватися як у напірних, так і безнапірних системах очищення води.
Іншими перевагами застосування Birm є: довгий термін служби
завантаження, міцність, широкий температурний діапазон використання та висока
ефективність видалення заліза. На відміну від інших фільтруючих матеріалів
Birm не потребує хімічних реагентів для відновлення, необхідне тільки
періодичне зворотне промивання.
Birm може використовуватись і для видалення марганцю за тією ж
технологією, що і при видаленні заліза. У цьому випадку вхідна вода повинна
мати pH від 8,0 до 9,0 для отримання хороших результатів.
76
РОЗДІЛ 4: ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
4.1 Принципово - технологічна схема
Принципово-технологічна схема виробництва безалкогольних напої
наведена на рисунку 4.1.
Концентрати, Плодові соки,
ароматні настої, екстракти і морси Вода
есенції
Розчин кислот, Цукор Приготування цукрового
барвників і консервантів Приготування купаного Пара сиропу
сиропу Вода
Цукор Приготування колеру
Електопідігрів
Фільтрування
купаного сиропу Осад Гази
Пляшки Сатурація і розлив Підготовлена вода
СО2
Бракераж і зовнішне
оформлення пляшок Етикетки
Зберігання напоїв
Рисунок 4.1 – Принципово-технологічна схема виробництва безалкогольних
напоїв
77
4.2 Опис апаратурно-технологічної схеми.
Вода з артезіанської свердловини піддається на підготовку очищення води.
Яка з трубопроводу проходить через пісочний фільтр 23.
Ступінь забруднення фільтруючого шару зваженими частинками
визначається за перепадом тиску між входом і виходом з фільтра.
Очищена від грубих домішок вода за допомогою відцентрового насосу 7
надходить на установку аераційної колони 1, так як, кисень є дуже потужним і
найбільш безпечним окислювачем для споживачів, то вона придбала високу
популярність очищення води від заліза аерацією. Перед аераційною колонкою
вода надходить за допомогою насоса на дегазатор 9, де проходить видалення
газів.
З аераційної колони 1 вода надходить у відстійник 6, де осаджується осад
заліза. Для остаточного видалення заліза вода подається на пісочний фільтр 2.
Далі вода подається у колону з Na-катіонітом або Н-катіонітом (в залежності від
характеру забруднення) 20. Регенерацію Na –катіонітового фільтра проводять
сіллю, яку готують у солерозчиннику 25. Регенерацію Н-катіонітового фільтра
проводять сірчаною кислотою, готують її у баці 5.
Катіоніти слугують для усунення твердості води до нормованого показника
0,1 мг екв./дм3 Потім вода поділяється на дві частини: 70% надходить у зворотно-
осматичну установку 18, 30% - у збірник 12, де в подальшому змішуєтьсяз
осматичною водою. звідки вода подається на виробництво.
Цукровий пісок ліфтом піднімають на другий поверх в склад цукру. При
наявності поставщика рідкого цукру в проекті потрібно запланувати в складі
установку емальованих збірників місткістю по 20 м3 кожний для прийому,
зберігання і подачі у виробництво рідкого цукру. По мірі необхідності цукор
зважують на вагах, візком перевозять до воронки, звідки самопливом він поступає
в сироповарильний реактор 24. Крім цукру в реактор наливають воду і виправний
брак. Готовий цукровий сироп через фільтр-вловлювач 27 насосом 7 подають на
охолодження в теплообмінник 26.
78
Цукровий сироп, охолоджений до 700С, направляють в сироповарильний
реактор 24 для інверсії. Інвертний цукровий сироп після вловлювача 8
охолоджується в теплообміннику 26 до 250С і поступає в збірники 15.
Соки із збірників 21 насосом 7 (при необхідності фільтрації – через фільтр-
прес 28)перекачують в збірник 13, встановлений на передкупажній площадці .
Для розчинення лимонної кислоти і приготування різних добавок на
передкупажній площадці знаходяться збірники 14 і 16.
Колер готують в колероварильному апараті 19, звідки насосом7 його
подають в один із збірників 14 або 16.
Купаж безалкогольних напоїв готуються у вертикальних апаратах з
мішалкою 23. Всі компоненти купажу поступають в апарат самопливом із
збірників, змонтованих на передкупажній площадці. Готовий купаж фільтрують
на фільтрі 28, потім охолоджують в теплообміннику 26 до температури 8 – 100С і
поступає в напірні збірники 22 з охолодженими рубашками, росташованими на
площадці в розливному відділі, звідки купаж самопливом поступає на синхронно-
змішувальну установку 27.
Яка працює наступним чином.
Підготовлена вода подається на дегазацію в дегазатор 9, деля повного
видалення повітря, звідти дегазована вода надходить у змішувач, куди подають
купажний сироп з напірних ємкостей 22. Водно-купажна суміш надходить у
сатуратор, де вона насичується діоксидом вуглецю та остаточно перемішується
насосами. Готовий напій насосом подають у витратний збірник і далі – на розлив.
4.3 Розрахунок продуктів
Розрахунок кількості основних продуктів напою «Апельсиновий»
Розрахунок витрат сировини на 100 дал напою «Апельсиновий» на
спиртованому соку зроблений для підприємства, на якому фактичні втрати сухих
речовин при виробництві напою складають 4,2%, у тому числі при варінні
цукрового сиропу 1%, а витрата діоксиду вуглецю становить 16 кг [22;23].
79
Купажний сироп напою готують напівгарячим способом.
Рецептура на 100 дал напою «Апельсиновий» представлена в таблиці 4.1 [23].
Таблиця 4.1 – Рецептура на 100 дал напою «Апельсиновий»
Найменування сировини Вміст сировини в Вміст сухих речовин в
готовому напої сировині
Одиниця Кількість % мас кг
вимірювання
Цукор Кг 98 99,85 97,85
Кислота лимонна Кг 1,408 90,97 1,28
Настій апельсиновий Л 6,68 - -
Двоокис вуглецю Кг 4,0 - -
Всього: 99,12
Цукор. Норма витрати цукру (при вмісті сухих речовин 99,85%, вологістю
0,15%) на приготування 100 дал напою «Апельсиновий» з урахуванням прийнятих
втрат сухих речовин розраховується за формулами: [22;23]
в перерахунку на сухі речовини (кг)
, (4.1)
де Ср - вміст сухих речовин цукру в 100 дал готового напою, кг;
П - фактичні загальні втрати сухих речовин,%.
з урахуванням вологості (кг)
, (4.2)
де в - вологість цукру,%.
80
Лимонна кислота. Витрату лимонної кислоти розраховуємо для напою
«Апельсиновий». За вимогами до готової продукції кислотність повинна
становити 2,0 мл.моль/дм3 NaOH на 100 мл. напою. [23]
Витрати на 100дал. напою:
2,0∙0,07∙10000 = 1400 г
На 100 дал. напою витрачається 6,68 л. апельсинового настою, вміст
кислоти у перерахунку на лимонну кислоту 0,86г/см3.
Кількість кислоти, яка вводиться з вишневим соком:
6,68∙10∙0,86 = 54,45 г
Кількість води в 100 дал. напою:
1000 − 6,68 − 98∙99,86
100·1,56 = 931 л
де 6,68 – кількість апельсинового настою, який додається у напій, л;
98 – кількість цукру, кг;
99,86 – вміст сухих речовин в цукрі, %;
1,56 – маса 1 л цукру.
При твердості підготовленої води 0,1 мл моль/дм3 на нейтралізацію солей
потрібно 228 г лимонної кислоти на 100 дал. а на 931 л
931∙ 228
10000 = 212,2 г.
До 100 дал напою треба додати лимонної кислоти:
1400+212,2-54,45=1558 г.
81
1558∙ 100
90,97 = 1712,65 г
Настій апельсиновий.
Витрата настою на 100 дал напою розраховують з урахуванням витрат тієї
частини настою, яка вноситься до сироповарочних котел, в перерахунку на сухі
речовини виробляють за формулою:
(4.3)
де НД1 - витрата настою для внесення в сироповарочних котел в
перерахунку на сухі речовини, кг;
Д0 - вміст настою в 100 дал готового напою, дм3,
В2 - вміст сухих речовин в 1 дм3 настою, кг;
П-фактичні загальні втрати сухих речовин,%.
Отриману величину витрати настою переводять в об'ємні одиниці виміру за
формулою:
(4.4)
де Н01 – кількість настою, що вносять в сироповарильний котел, дм3.
дм3
Розрахунок величини витрати для тієї частини настою, що вноситься в
купажний сироп, в перерахунку на сухі речовини розраховуємо за формулою:
82
(4.5)
де НД2 - витрата настою, для внесення в купажний сироп в перерахунку на
сухі речовини, кг;
П1 - втрати сухих речовин на стадії варіння цукрового сиропу,%.
Отриману величину витрати настою переводять в об'ємні одиниці виміру,
використовуючи формулу:
(4.6)
де Н02 – кількість настою, вносимого в купажный сироп, дм3.
дм3,
дм3.
Норма витрати соку на приготування 100 дал напою, отриманого
полугорячим способом, визначаємо із рівняння:
- в перерахунку на сухі речовини
НД = НД1 + НД2 (4.7)
- в перерахунку на обємні одиниці
Н0 = Н01 + Н02 (4.8)
83
НД = 0,28 + 0,28 = 0,56 дм3
Н0 = 3,49 + 3,45 = 6,94 дм3
Діоксид вуглецю. У відповідності з діючими нормативами максимально
допустимий витрата діоксиду вуглецю на 100 дал напою становить 19 кг. [22;23]
Враховуючи, що в напоях вміст діоксиду вуглецю становить 0,4%, тобто 4
кг в 100 дал напою, втрати діоксиду вуглецю досягають 70-80%.
Приймемо втрати діоксиду вуглецю рівні 75%, тоді витрата його на 100 дал
напою складе:
(4.9)
,
де Нд – норма витрати діоксиду вуглецю на приготування 100 дал напою, кг;
Сд – вміст діоксида вуглецю в 100 дал готового напою за рецептурою, кг;
П2 – втрати діоксиду вуглецю, %.
Витрати сировини на виробництво напою «Апельсиновий» представлені в
таблиці 4.2.
Таблиця 4.2 –Витрата сировини на виробництво напою «Апельсиновий»
Сировина 100 дал
Цукор, кг 102,45
Настій апельсиновий, дм3 6,94
Діоксид вуглецю, кг 16,0
Лимонна кислота, кг 0,1713
84
Розрахунок кількості проміжних продуктів і води[22;23]
Цукровий сироп. Відповідно до продуктового розрахунку, в сиропі
міститься сухих речовин:
102,45 × 0,9985 = 102,3 кг.
В процесі варки і транспортування сиропу втрачається 1% сухих речовин,
что складає:
102,3 × 0,01 = 10,23 кг.
т.е. в сиропі сухих речовин залишається:
102,3 – 10,23 = 92,07 кг.
Цукрового сиропу з вмістом 65% сухих речовин:
або
,
де 1,3190 – густина цукрового сиропу з вмістом 65% сухих речовин.
Для варки сиропу необхідно буде води (із врахуванням 10% на
випаровування)
85
Розчин лимонної кислоти. З лимонної кислоти готують 50-ий розчин. В
розрахунковій кількості лимонної кислоти (1712,65 г) міститься 1558 г сухих
речовин. Маса робочого розчину:
1558∙ 100
50 = 3116 г = 3,116 кг
а об’єм
3,116
1,2204 = 2,553 л
де 1,2204 – густина 50%-ного розчину.
В 1 л робочого розчину міститься сухої речовини кислоти:
2,553
3,116 = 0,82 кг
Витрата води для приготування робочого розчину кислоти:
3,116 − 1,713 = 1,403 кг або л
Кількість продуктів, які поступають на приготування купаного сиропу
наведено в таблиці 4.3.
Таблиця 4.3 - Продукти для купажного сиропу напою на 100 дал
Продукт Кількість продукту, л Кількість сухих речовин, кг
Цукровий сироп 107,4 92,07
Настій апельсиновий,
дм3 6,94 0,56
Розчин лимонної кислоти 2,553 0,82
Всього 116,89 93,45
Втрати сухих речовин при купажувані и фільтрації приймаємо 1%, що
складає:
86
93,45 × 0,01 = 0,9345 кг
В сиропі залишається сухих речовин:
93,45 – 0,9345 = 92,52 кг
Що відповідає:
Газована вода. Кількість її визначають як різницю між об’ємом напою і
купаного сиропу:
1000 – 119,48 = 880,52 л.
Враховуючи 10% втрат при сатурації і розливі, газованої води буде
необхідно:
880,52 : 0,9 = 978,36 л.
Отриманні дані по витраті сировини, продуктів напою «Апельсиновий»
продуктивністю 100 дал наведені в таблиці 4.4.
Таблица 4.4 – Витрати сировини та продуктів напою «Апельсиновий»
продуктивністю 100 дал
Продукти Кількість Продукти Кількість
Сировина Промежуточные продукты
Цукор, кг 102,45 Цукровий сироп, дм3 107,4
Лимонна кислота, кг 0,1713 Розчин лимонної кислоти, дм3 2,553
Діоксид вуглецю, кг 16,0 Купажний сироп, дм3 116,89
Настій
апельсиновий, дм3 6,94 Газована вода, дм3 978,36
87
Розраховуємо напій «Апельсиновий Лайт»
Таблиця 4.5. – рецептура на 100 дал готового напою «Апельсиновий Лайт»
Найменування сировини Вміст сировини в Вміст сухих речовин в
готовому напої сировині
Одиниця Кількість % мас кг
вимірювання
Ксиліт Кг 10,22 98,0 100,15
Кислота лимонна Кг 1,408 90,97 1,28
Настій апельсиновий Л 6,68 - -
Двоокис вуглецю Кг 4,0 - -
Всього: 99,12
Ксиліт
Продуктовий розрахунок напою «Апельсиновий Лайт» наведений в таблиці
4.6.
Таблица 4.6 – Витрати сировини та продуктів напою «Апельсиновий Лайт»
продуктивністю 100 дал
Продукти Кількість Продукти Кількість
Сировина Промежуточные продукты
Ксиліт, кг 10,831 Розчин лимонної кислоти, дм3 2,553
Лимонна кислота, кг 0,1713 Купажний сироп, дм3 116,89
Діоксид вуглецю, кг 16,0 Газована вода, дм3 978,36
Настій
апельсиновий, дм3 6,94
88
4.4. Розрахунок допоміжних матеріалів
Пом'якшення води на установці VAS 450 WMF2 засноване на пропуску
води через шар, завантажений у фільтр іонно-обмінної смоли Lewatit S1467 Na.
Три шари, з катіонітом, працюють безперервно. Катіоніт має здатність
витягувати з води іони Са і Mg і замість них віддавати еквівалентну кількість
іонів натрію, що містяться в іонно-обмінній смолі. Здатність катіоніту до іонного
обміну обумовлена наявністю в молекулі хімічно активних функціональних груп.
Реакції пом'якшення води, що протікають на поверхні катіоніту в натрієвій
формі, можуть бути представлені рівняннями:
4Na( R) + СаС12 + MgCl2 = Са( R )2 + Mg( R )2 + 4NaCl
4Na( R) + Ca(HCO3)2 + Mg(HCO3)2 = Ca( R )2 + Mg( R )2 + 4NaHCO3
4Na( R) + CaSO4 + MgSO4 = Ca( R )2 + Mg( R )2 + 2Na2SO4
де (R) - умовне позначення складного радикала (нерозчинна матриця
полімеру - катіоніту).
Процес обміну катіонів розглядається як оборотна реакція, що протікає на
поверхні твердої фази катіоніту. Пом'якшуючи жорстку воду, катіоніт поступово
насичується іонами Са і Mg, втрачає здатність до іонного обміну, відбувається
виснаження катіоніту, залишкова жорсткість починає підвищуватися до
вирівнювання її з жорсткістю вихідної води.
Для відновлення обмінної здатності катіоніту один з фільтрів автоматично
перемикається на регенерацію після проходження заданого об'єму обробленої
води шляхом промивання шару виснаженого катіоніту насиченим розчином
кухонної солі.
Са( R )2 + 2NaCl = СаС12 + 2Na( R )
Mg( R )2 + 2NaCl = MgCl2 + 2Na( R )
89
Розчин солі для регенерації подається із бака ємністю 1500 літрів. Перед
кожною регенерацією катіоніту проводиться промивання з розпушуванням з
метою усунення ущільнень катіоніту, видалення з фільтру подрібненого катіоніту
та забезпечення більш вільного доступу розчину солі до зерен смоли. Після
регенерації проводять відмивання водою від продуктів регенерації та надлишку
солі. Ці процеси здійснюються автоматично при включенні в роботу пристрою
керування Fleck 2900/1700.
Робоча характеристика іонно-обмінної смоли Lewatit S1467 Na в циклі
регенерації залежить від:
а) кількості та концентрації використаної кухонної солі;
б) сумарної жорсткості та вмісту натрію у воді, призначеної для
водообробки;
в) швидкість потоку води через шар смоли.
Розрахунок основних параметрів щодо пом'якшення води:
Для розрахунку робочої ємності смоли приймаємо вихідну робочу ємність
Си при кількості регенераційної солі 150 г/л - 1,33 г-екв/л;
Враховуючи поправочний коефіцієнт від лінійної швидкості потоку
пом'якшувальної води F (16,5 м/год) та солевмісті менше 1082 мг/л згідно умов
рівний - 0,996;
Коригувальні коефіцієнти С = 1,0; D=0,97; Е = 1,0
Отримуємо робочу ємність смоли:
Cи = CoxCxDxExF = 1285 г-екв/л;
г) зниження обмінної ємності залежить від наступних факторів і в нашому
випадку:
В0 = 0,036; А = 3,0; =1,0.
тоді:
90
В = 0,036 x 3,0 x 1,0 = 0,108 г-экв/л.
Місткість одного літра смоли складе:
Епол = 1,285 - 0,108 = 1,18 г-екв / л.
Кількість пом'якшеної води із загальною жорсткістю 9,75 мг-екв/л, що
пройшла через фільтр об'ємом 540 літрів, становитиме в нашому випадку:
V = 540 х 1,18 г-екв/л: 9,75 мг-екв/л = 65,35 м3,
Кількість 100% NaCI необхідної для однієї регенерації фільтра складатиме:
Qc = 540x150: 1000 = 81 кг.
Розрахунок Еп – повної обмінної ємності катіоніту (Lewatit S1468 Na).
Робоча ємність катіоніту, г-екв/л, обчислюють за формулою:
Еп* = Си x C x B x E x F – В0 х А х В,
де: Си - обмінна ємність смоли в залежності від об'єму регенераційного
розчину, у нашому випадку 150 г/л - 1,33 г-екв/л;
С - поправочний коефіцієнт концентрації натрію в оброблюваній воді, у разі
< 5 мг-экв/л = 1,0;
В - поправочний коефіцієнт залежно від жорсткості вихідної води, у
нашому випадку дорівнює 9,75 мг-екв/л = 0,97;
Е - поправочний коефіцієнт залежно від концентрації регенераційного
розчину, у разі 10% = 1,0;
91
F - поправочний коефіцієнт в залежності від швидкості потоку, у нашому
випадку 17 м/год =0,996;
В - коефіцієнт зниження обмінної здатності катіоніту в залежності від
обсягу регенераційного розчину, у нашому випадку 150 г/л = 0,036;
А - поправочний коефіцієнт втрати залежно від сумарного солевмісту води,
що обробляється, в нашому випадку <1082мг/літр - 3,0;
В - поправочний коефіцієнт втрати залежно від вмісту іонів натрію до
загального вмісту солевмісту 2,1 = 1,0;
Еп* = 1,33 х 1,0 х 0,97 х 1,0 х 0,996 - 0,036 х 3,0 х 1,0 = 1,18 г-екв/л
Кількість пом'якшеної води Na-катіонітовим фільтром (фільтроцикл) має
скласти:
Оф =Vк х С/Жвих.
де: VK – об'єм смоли фільтра, у нашому випадку 540 літрів;
Жвих-жорсткість вихідної води, у нашому випадку 9,75 г-екв/м3.
ОФ = 540 л х 1,18/9,75 г-екв/м3 = 65,35 м3
Розрахунок витрати води на промивання, що розпушує Na-
катионитового фільтра
Ор.= І х fNa x 60 x tp / 1000
де: І - інтенсивність розпушує промивання фільтра, л/(с·м2) = 4 (довідкові
дані);
fNa - площа фільтрування, у нашому випадку = 0,4558 м2;
tp – час розпушування 10 хвилин (дані виробника установки)
92
Qp = 4 л/(с·м2) х 0,4558 м2 х 60 х 10 хв/1000 = 1,094 м3.
Розрахунок витрати води на відмивання катіоніту від продуктів
регенерації
Qвідм = qвідм хVф
де: qвідм - питомі витрати води на відмивання катіоніту, м3 на м3 катіоніту, в
нашому випадку дорівнює 5 (довідкові дані);
Vф - об'єм смоли фільтру, у нашому випадку 0,54 м3
Qвідм = 5 м3/м3 х 0,54 м3 = 2,7 м3
Розрахунок витрати води на приготування регенераційного розчину
Qрег = ���� ∙100
1000∙��∙��
де Qc-витрата солі кг, для регенерації фільтра, в нашому випадку 81,0 кг;
b - концентрація регенераційного розчину, що приймається для фільтра
10,0 %;
�� - питома вага регенераційного розчину NaCl при 20° C, m/м3 у разі 1,197;
Q peг= 81,0 х 100/1000 х 10 х 1,197 = 0,68 м3
Загальна витрата води:
1,094 + 2,7 + 0,68 = 4,47 м3
93
РОЗДІЛ 5. РОЗРАХУНОК СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНОЇ
ЕФЕКТИВНОСТІ
5.1 Розрахунок економічної ефективності
Потреба в сировині і матеріалах на виробництво окремих груп напоїв
розрахо-вується на основі даних розрахунку продуктів [розділ 4 ,табл.4.5 та 4.6].
Таблиця 5.1 – Розрахунок вартості сировини та матеріалів для напою
«Апельсиновий»
Перелік сировини та Оди- Витрати Ціна, Сума , грн.
матеріалів ниця на 100 грн
виміру дал
Настій апельсиновий дм3 6,68 30,0 200,4
Лимонна кислота кг 0,1713 70,0 11,99
Вода газована дм3 978,36 10,0 9783,6
Цукор кг 102,45 30,00 3073,5
Вуглекислий газ кг 16 50,0 800
Разом: 13869,49
Витрати сировини і матеріалів на 1 л розраховуємо з табл.5.1:
13869,49 / 1000 = 13,87 грн.
Таблиця 5.2 – Розрахунок вартості палива та енергії
Види енергії Одиниця Норма Ціна , 94 Сума ,
виміру витрат на рн.. 94рн..
100 дал
Пар т 0,25 68 17
Електроенергія кВат·год 45 3,9 175,5
Вода для технічних та побутових цілей м3 4,47 50,0 223,5
Холод Тис.ккал 40 9,5 380
Повітря м3 30 7,3 219
Разом 1015
1015 / 1000 = 1,015 грн
94
13,87+1,015 = 14,885 грн.
Таблиця 5.2 – Розрахунок вартості сировини та матеріалів для напою
«Апельсиновий Лайт»
Перелік сировини та Оди- Витрати Ціна, Сума , грн.
матеріалів ниця на рік грн
виміру
Настій апельсиновий дм3 6,68 30,0 200,4
Лимонна кислота кг 0,1713 70,0 11,99
Вода газована м3 978,36 30,0 9783,6
Ксиліт кг 10,22 200,00 3073,5
Вуглекислий газ кг 16 50,0 800
Разом: 12839,99
Витрати сировини і матеріалів на 1 л розраховуємо з табл.5.2:
12839,99/ 1000 = 12,84 грн.
12,84+1,015 = 13,855
Різниця по вартості напоїв складає:
14,885-13,855 = 1,03 грн.
«Апельсиновий Лайт» має дещо дешевшу вартість, це обумовлено тим, що
незважаючи на те, що ксиліт має значно більшу вартість ніж цукор, але
враховуючи його високу солодкість на рецептуру його витратили значно менше.
95
РОЗДІЛ 6. ОХОРОНА ПРАЦІ
6.1 Вимоги безпеки під час проведення технологічних процесів
Технологічні процеси організовують таким чином, щоб вони забезпечили
умови праці, які відповідають граничнодопустимим рівням концентрації
небезпечних, шкідливих речовин та факторів з додержанням вимог чинного
законодавства та Державних санітарних норм і правил для підприємств, що
виробляють безалкогольні напої, затверджених наказом Міністерства охорони
здоров'я України від 11 грудня 2007 року № 811, зареєстрованих у Міністерстві
юстиції України 26 грудня 2007 року за № 1411/14678, Державних санітарних
правил та норм підприємств щодо виробництва і розливу мінеральних та штучно-
мінералізованих вод, затверджених постановою Головного державного
санітарного лікаря України від 18 квітня 2000 року № 65, Правил пожежної
безпеки в Україні, затверджених наказом Міністерства внутрішніх справ України
від 30 грудня 2014 року № 1417, зареєстрованих у Міністерстві юстиції України
05 березня 2015 року за № 252/26697, та цих Правил. [14]
У приміщеннях, де зберігаються, використовуються небезпечні речовини чи
суміші або можливе виділення шкідливих і небезпечних парів, газів і пилу,
повинен бути організований систематичний контроль (за затвердженим графіком)
за їх вмістом у повітрі робочої зони. Такі місця та приміщення позначаються
відповідними знаками безпеки згідно з Технічним регламентом знаків безпеки і
захисту здоров’я працівників. При можливому надходженні у повітря робочої
зони шкідливих речовин з гостроспрямованим механізмом дії повинен бути
забезпечений безперервний контроль із сигналізацією про перевищення ГДК.
Влаштування дослідних установок, проведення окремих експериментальних
робіт на діючому обладнанні може бути допущено при здійсненні необхідних
заходів безпеки та дотриманні вимог цих Правил.
Необхідно припинити роботу на несправному обладнанні, в тому числі при
несправності контрольно-вимірювальних приладів, заземлювальних пристроїв,
96
технологічного оснащення, інструменту, захисних огорож, блокувань і пристроїв
пускової апаратури, кнопок і рукояток управління, а також при відключеній
місцевій витяжній вентиляції. [14]
Обладнання, апарати, комунікації та арматура для легкозаймистих рідин
(нафтопродуктів, спирту та його водних розчинів), розташовані в будівлях і на
відкритих майданчиках, повинні бути герметичні і захищені від можливого
впливу тиску, що перевищує припустимий, і механічних пошкоджень.
Виробничі процеси виробництва солоду, пива, безалкогольних напоїв,
мінеральних та інших вод для мінімізації виділення в приміщення шкідливих,
вибухопожежонебезпечних парів, газів і пилу повинні бути максимально
механізованими і автоматизованими.
У процесі роботи необхідно стежити за справністю контрольної і запобіжної
апаратури та пристроїв, які встановлені на технологічному обладнанні. Запобіжні
клапани мають бути ретельно відрегульовані на необхідний тиск і опломбовані.
Перевірка їх повинна проводитись за затвердженим графіком.
Показники мікроклімату в робочій зоні повинні відповідати вимогам
Санітарних норм мікроклімату виробничих приміщень, затверджених постановою
Головного державного санітарного лікаря України від 01 грудня 1999 року № 42
(ДСН 3.3.6.042-99).
При експлуатації свердловин по водозабору слід дотримуватись вимог
безпеки відповідно до Правил техніки безпеки при експлуатації систем
водопостачання та водовідведення населених місць (НПАОП 41.0-1.01-79).
6.2. Вимоги безпеки під час виробництва безалкогольних напоїв,
мінеральних та питних вод
У приміщенні водопідготовки повинна бути вивішена схема комунікацій із
зазначенням запірної арматури.
На фільтрах установки водопідготовки повинні бути манометри та
запобіжні клапани. [14]
97
Очищення і дезінфекція свічок керамічного фільтра повинні виконуватися у
відведеному для цього приміщенні.
Зберігати сіль, активоване вугілля, кислоти, луги та інші матеріали слід в
окремому приміщенні.
Ємності, що працюють під тиском (сироповарильні апарати, реактори,
сатуратори), повинні утримуватися і експлуатуватися відповідно до вимог Правил
безпеки і безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском (НПАОП
0.00-1.59-87), затверджених Державним комітетом з нагляду за безпечним
веденням робіт у промисловості і гірничому нагляду при Раді Міністрів СРСР від
27 листопада 1987 року. [14]
Приготування цукрового сиропу повинно здійснюватися в закритих
апаратах з паровим обігрівом, обладнаних механічними мішалками.
У сироповарильному відділенні для внутрішнього огляду посудин і апаратів
повинні застосовуватися переносні світильники у вологозахищеному виконанні
напругою 12 В.
Приготування колеру повинно здійснюватися у посудинах, які при
розвантаженні перекидаються, з електричним обігрівом, забезпечених
механічною мішалкою.
При роботі сироповарильних і колерувальних апаратів повинні працювати
витяжні пристрої, що запобігають виділенню парів і газів у виробничі
приміщення.
Приміщення сироповарильних і колерувальних відділень обладнуються
припливно-витяжною вентиляцією.
Купажери повинні бути обладнані кришками, механічними мішалками та
мірними склянками. [14]
6.3. Правила роботи в лабораторії
При роботі в лабораторії студенти особливу увагу повинні звертати на
техніку безпеки і дотримуватися правил безпечної роботи - вміти користуватися
98
хімічним посудом, реактивами, розчинами й нагрівальними приладами. Основою
нормальної роботи в хімічній лабораторії є свідоме дотримання кожним
студентом правил техніки безпеки [11].
Будь-які роботи в хімічній лабораторії треба виконувати ретельно, акуратно,
без поспіху. На робочому місці повинні знаходитися тільки необхідні
для виконання конкретної роботи реактиви, прилади й устаткування. Безлад на
робочому місці недопустимий [11] .
Важливе значення має підготовка до виконання лабораторної роботи. До
виконання будь-якої роботи слід приступати тільки тоді, коли всі її етапи
зрозумілі й не викликають сумнівів. Якщо виникають які-небудь неясності, слід
до початку роботи звернутися до керівника. Операції, пов'язані з підвищеною
небезпекою, необхідно проводити тільки під безпосереднім спостереженням
керівника [11].
Застосовуваний в лабораторії хімічний посуд у більшості випадків скляний,
тонкостінний і крихкий, вимагає дбайливого користування, тому що при
недбалому поводженні з ним можливі поранення (порізи рук склом). При роботі
хімічний посуд слід тримати в руках обережно (не стискати сильно пальцями).
При його митті необхідно стежити за тим, щоб не пробити стінки чи дно.
У випадку невеликого порізу слід видалити осколки, змити кров навколо
рани ватним тампоном, змоченим розчином марганцівки, змазати йодом і
зав’язати бинтом чи заліпити лейкопластирем. При невеликих порізах рани можна
покрити клеєм БФ-6 (для обробки мікротравм). При глибоких артеріальних ранах
після видалення скла руку необхідно міцно перев’язати джгутом вище порізу,
видалити кров навколо рани, накласти кілька шарів стерильної марлі, потім
товстий шар гігроскопічної вати і звернутися до лікаря [11].
Велике значення має знання студентів про сполуки, з якими їм приходиться
працювати в лабораторії. Багато з них можуть бути хімічними отрутами
і при необережному поводженні слугувати причиною хімічних опіків і отруєнь.
До таких речовин відносяться насамперед рідкі кислоти і луги. Усі реактиви і
99
розчини, які використовують в лабораторії, повинні знаходитися в закритому
посуді з чітким написом, який вказує назву і концентрацію реагенту. При
попаданні сильних кислот на шкіру слід негайно змити облите місце водою, а
потім 5 %-ним розчином двовуглекислої соди. При опіку лугами також
рекомендується обмити уражене місце водою, а потім 2%-ним розчином оцтової
кислоти. Якщо кислота пролилася на підлогу, її слід засипати піском, потім
зібрати його і винести з приміщення, а облите місце промити розчином соди.
При роботі з реактивами треба пам’ятати, що наповнення піпеток для
виміру малих об’ємів кислот, лугів та інших речовин виконують тільки за
допомогою гумової груші. Засмоктування ротом категорично забороняється! Усю
роботу зі шкідливими й отруйними речовинами треба проводити у витяжних
шафах [11].
100
ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ
У безалкогольному виробництві вода є основною сировиною, оскільки має
сильний вплив на органолептичні властивості та стійкість товарної продукції.
Якщо вода не задовольняє технологічних вимог для виробництва напоїв, то
залежно від її складу застосовують такі способи підготовки:
термічний, іонообмінний, зворотно-осмотичний, фільтраційний, електродіалізний
та ін.
Виправлена вода - це вода з певним вмістом мінеральних та органічних
речовин, що готується способом пом'якшення, знесолення, знезалізненням або
фільтрування питної води.
В роботі проаналізовано вплив швидкості фільтрації на ефект очистки води
від іонів заліза та пом’якшення.
Запропоновано використовувати для пом’якшення води іонно-обмінну
смолу Lewatit S 1467 Na, а для зеналізнення фільтровальний матеріал Birm.
Birm є ефективним та економічним фільтруючим матеріалом для видалення
розчинених у воді сполук заліза та марганцю. Birm – каталізатор реакції
окиснення сполук заліза у воді - киснем. Нерозчинні сполуки заліза, що є
результатом окиснення, осаджуються в шарі фільтраційного матеріалу і можуть
бути легко відфільтровані. Birm не витрачається в процесі видалення заліза і є
більш економічним у порівнянні з іншими фільтруючими матеріалами.
Фізичні властивості Birm забезпечують якісну фільтрацію, і фільтр легко
очищається від осаджених частинок шляхом зворотного промивання. Birm може
використовуватися як у напірних, так і безнапірних системах очищення води.
Іншими перевагами застосування Birm є: довгий термін служби
завантаження, міцність, широкий температурний діапазон використання та висока
ефективність видалення заліза. На відміну від інших фільтруючих матеріалів
Birm не потребує хімічних реагентів для відновлення, необхідне тільки
періодичне зворотне промивання.
101
Birm може використовуватись і для видалення марганцю за тією ж
технологією, що і при видаленні заліза. У цьому випадку вхідна вода повинна
мати pH від 8,0 до 9,0 для отримання хороших результатів.
Пом'якшення води на установці VAS 450 WMF2 засноване на пропуску
води через шар, завантажений у фільтр іонно-обмінної смоли Lewatit S1467 Na.
Три шари, з катіонітом, працюють безперервно. Катіоніт має здатність
витягувати з води іони Са і Mg і замість них віддавати еквівалентну кількість
іонів натрію, що містяться в іонно-обмінній смолі. Здатність катіоніту до іонного
обміну обумовлена наявністю в молекулі хімічно активних функціональних груп.
102
ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ
1. Біохімія води. Біотехнологія води (автомонографія). Київ: Видавн. Дім.
«Києво-Могилянська академія», 2019. – 228 с.
2. ДСТУ 4069:2016 Напої безалкогольні. Загальні технічні умови. Зміна № 1
3. ДСТУ 4623:2006 "Цукор білий. Технічні умови" .
4. ДСТУ 7525:2014 Вода питна. Вимоги та методи контролювання якості.
5. ДСанПіН 2.2.4-171-10 (ДСанПіН 2.2.4-400-10). Гігієнічні вимоги до води питної,
призначеноїдляспоживаннялюдиною.
6. Коваленко, О.О. Вплив технології водопідготовки на якість води та напоїв,
виготовлених на її основі [Текст]/О.О.Коваленко, Д.І.Вєтров, Л.П.Ремінна,
Н.А.Постол//наук-виробн. журнал «Харчова наука і технологія»,
№3(12)2010, с.73-76.
7. Коваленко, О.О. Дослідження впливу якості питної води на якість
функціональних напоїв [Текст] /О.О. Коваленко, Д.І. Вєтров // Матеріали І
міжгалуз. наук.-практ. конф., 14-15 жовт. 2010 р., м. Донецьк; М-во освіти і
науки України, Донец. нац. ун-т економіки і торгівлі ім. М.
ТуганБарановського; редкол.: Садєков А.А. (голова оргком.) [та ін.]. –
Донецьк: ДонНУЕТ, 2010. – С.78
8. Коваленко, О. О., Коханська, А. В. Актуальні питання розробки технології біосорбенту з
відходівкавовихвиробництвдляочищенняводи.2020.
9. 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
ін-женерія”. – К.: НУХТ, 2011. — 156 с.
10. Лапицька Н. В. Технологія напоїв, екстрактів та концентратів.
Навчальний посібник. Чернігів: НУЧK імені Т.Г. Шевченка, 2021. 217 с.
11.Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт для студентів
напряму 6.051701 «Харчові технології та інженерія» денної та заочної форм
103
навчання. Частина 1. [Електронний ресурс]/Укл.: доц.Нагурна Н.А.,
ст.вик.Чепурна О.Л., ст.вик ЯременкоТ.Г.
12.Методичні рекомендації до підготовки магістерської роботи для здобувачів
освітнього ступеня «магістр» зі спеціальності 181 «Харчові технології» усіх
форм навчання / уклад. О.Л. Чепурна, Н.А. Нагурна, З.В.Бондарчук.-
Черкаси: ЧДТУ, 2022. –55с.
13.Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни
“Технологія очистки води від розчинених домішок” (для студентів 5 курсу
денної форми навчання спеціальності 7.092601 – «Водопостачання і
водовідведення») Укл.: Сорокіна К.Б., Тихонюк-Сидорчук В.О. – Х.:
ХНАМГ, 2009. – 32 с.
14. НПАОП 15.9-1.28-17 Про затвердження Правил охорони праці для
працівників виробництва солоду, пива та безалкогольних напоїв. Наказ №
635 від 18.04.2017
15.Олійник С.І. Інноваційна технологія фільтрування води для виробництва
лікеро-горілчаної продук-ції./ С.І. Олійник, В.П. Ковальчук, Т.І. Опанасюк,
О.М. Ловягін// Наукові праці ОНАХТ. – 2012. – Т. 2. – № 42. – С. 335–237.
16.Основи охорони праці: підручник / [Під ред. М.П. Купчика, М.П.
Гандзюка.] – К., Основа, 2000 – 409 с.
17.Осокін В.В. Охорона праці на підприємствах харчових виробництв.
Конспект лекцій. / В.В.Осокін, Ю.А.Селезньова. Донецьк. 2008. – 153с.
18.Основи охорони праці: Підручник. 21ге видання, доповнене та
перероблене. / К. Н. Ткачук, М. О. Халімовський, В. В. Зацарний,
Д. В. Зеркалов, Р. В. Сабарно, О. І. Полукаров, В. С. Коз’яков,
Л. О. Мітюк. За ред. К. Н. Ткачука і М. О. Халімовського. — К.:
Основа, 2006 — 448 с.
19.Технологія безалкогольних напоїв: Підруч. / В.Л.Прибильський,
З.М.Романова, В.М.Сидор та ін./ За ред. докт. техн. наук проф.
В.Л.Прибильського. – К.: НУХТ, 2014. – 364 с.
104
20.Технологическое проектирование солодовенных и безалкогольных заводов:
Учебное пособие для студентов вузов /П.В. Колотуша, В.А. Домарецкий,
Н.А. Емельянова и др. – К.: Вища шк., 1987. – 256 с.
21.Технологічні облік і звітність у виробництві солоду, пива та безалкогольних
напоїв: Навчальний посібник / В.А. Домарецький, А.Є. Мелетьєв, М.О.
Денисов та ін. – К.: Фірма Інкос, 2005. – 191 с.
22.Технология солоду, пива та безалкогольних напоїв у задачах і прикладах:
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів / А.Є.
Мелетьев, В.А. Домарецкий, С.Р.Тодосійчук, А.М. Куц та ін.– К.: НУХТ,
2007–256 с.
23.Технологические расчеты бродильных производств / М.М. Коробов, В.А.
Маринченко, А.Е. Мелетьев и др. – К.: Техніка, 1974. – 300 с.
24.Kopilevich V. A. Determination of trace amounts of iodide_ions in water using
pulse inverse chronopotentiometry / V. A. Kopilevich, I. V. Surovtsev, V. M.
Galimova, V. I. Maksin, V. V. Mank // Journal of water chemistry and technology
2017, Vol. 39, No. 5, P. 1–5. URL:
https://link.springer.com/article/10.3103/S1063455X1705006X
25. V. A. Kopilevich Control of Trace Amounts of Selenium in Drinking Waters Using
the Pulse Inverse Chronopotentiometry Method / V. A. Kopilevich, I. V. Surovtsev,
V. M. Galimova, V. I. Maksin, V. V. Mank // Journal of water chemistry and
technology, 2018, Vol. 40, No. 6, P. 343–347. Doi: 10.3103/S1063455X1806005X.
URL: https://link.springer.com/article/10.3103%2FS1063455X1806005X
105
ДОДАТКИ
УДК 663.63.0
УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ У
ВИРОБНИЦТВІ БЕЗАЛКОГОЛЬНИХ
НАПОЇВШЛЯХОМ ПОМ’ЯКШЕННЯ ТА ЗНЕЗАЛІЗНЕННЯ
Ус Я.А., студент групи МТБВ-203
кафедри харчових технологій
Бондарчук З.В.., к.т.н., доцент кафедри
харчових технологій
Черкаський державний технологічний університет
У безалкогольному виробництві вода є основною сировиною, оскільки має
сильний вплив на органолептичні властивості та стійкість товарної продукції.
Якщо вода не задовольняє технологічних вимог для виробництва напоїв, то
залежно від її складу застосовують такі способи підготовки:
термічний, іонообмінний, зворотно-осмотичний, фільтраційний, електродіалізний
та ін.
Виправлена вода - це вода з певним вмістом мінеральних та органічних
речовин, що готується способом пом'якшення, знесолення, знезалізненням або
фільтрування питної води.
В роботі проаналізовано вплив швидкості фільтрації на ефект очистки води
від іонів заліза.
Запропоновано використовувати для пом’якшення води фільтровальний
матеріал Birm.
Birm є ефективним та економічним фільтруючим матеріалом для видалення
розчинених у воді сполук заліза та марганцю. Birm – каталізатор реакції
окиснення сполук заліза у воді - киснем. Нерозчинні сполуки заліза, що є
результатом окиснення, осаджуються в шарі фільтраційного матеріалу і можуть
бути легко відфільтровані. Birm не витрачається в процесі видалення заліза і є
більш економічним у порівнянні з іншими фільтруючими матеріалами.
Фізичні властивості Birm забезпечують якісну фільтрацію, і фільтр легко
очищається від осаджених частинок шляхом зворотного промивання. Birm може
використовуватися як у напірних, так і безнапірних системах очищення води.
Іншими перевагами застосування Birm є: довгий термін служби
завантаження, міцність, широкий температурний діапазон використання та висока
ефективність видалення заліза. На відміну від інших фільтруючих матеріалів
Birm не потребує хімічних реагентів для відновлення, необхідне тільки
періодичне зворотне промивання.
106
Birm може використовуватись і для видалення марганцю за тією ж
технологією, що і при видаленні заліза. У цьому випадку вхідна вода повинна
мати pH від 8,0 до 9,0 для отримання хороших результатів.
Список використаної літератури:
1. Технологія безалкогольних напоїв: Підруч. / В.Л.Прибильський,
З.М.Романова, В.М.Сидор та ін./ За ред. докт. техн. наук проф.
В.Л.Прибильського. – К.: НУХТ, 2014. – 364 с.
107
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
