А М Куц, В М Кошова - Технологія бродильних виробництвконспект лекцій - страница 2

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17 

Вода серед усіх рідин, крім ртуті, має найбільший поверхневий натяг і найбільший рівень змочування.

Вода має найбільшу діелектричну проникність з усіх рідин, завдяки чому вона найбільш універсальний розчинник газів, рідин і твердих сполук. Вода при дії на неї магнітного поля набуває нових властивостей, при цьому, збільшується концентрація водневих іонів і поверхневий натяг. Магнітне поле впливає на швидкість і характер кристалоутворення розчинних у воді солей, зменшує утворення накипу в парових котлах, змінює температуру кипіння, ступінь в'язкості, збільшує швидкість зсідання суспензії і фільтрування та розчинність газів. Вода, оброблена магнітним полем, стимулює біологічні процеси у живих організмах.

Таким чином, існують реальні можливості модифікування структури води і направленого регулювання її властивостей фізико-хімічним впливом для вдос­коналення та інтенсифікації технологічних процесів.

Завдяки своїй колосальній можливості розчинювати різноманітні речовини природна вода ніколи не буває хімічно чистою, а завжди являє собою сильно розбавлені розчини різних солей, деяких газів, які утримують у вигляді суспен­зії органічні і неорганічні речовини, а не рідко й мікроорганізми.

Чиста вода прозора й не має ні запаху, ні смаку, у тонкому шарі безбарвна, а в товстому має голубувато-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 в наслідок розкладання бікарбонатів (карбонати випадають в осад): Са2++ 2НСОз- = СаСОз | +Н2О + СО2 (2.1) Mg2++2HCOз" = MgCOз | + Н2О + СО2 (2.2)

Постійна жорсткість зумовлена присутністю кальцію і магнію всіх інших кислот, крім вугільної.

Жорсткість води вимірюється в ммоль/дм , за одиницю жорсткості при­ймається 20,04 мг іонів кальцію або 16,14 мг іонів магнію.

Залежно від загальної жорсткості воду поділяють на такі типи:

дуже м'яка - 0-15ммоль/дм

м'яка - 1,5-3,0 ммоль/дм

3

помірно жорстка - 3,0-6,0 ммоль/дм

3

жорстка - 6,0-10,0 ммоль/дм дуже жорстка понад 10 ммоль/дм

Хімічні сполуки які містяться в воді можуть негативно впливати на проті­кання технологічних процесів приготування пива, безалкогольних і слабоалко­гольних напоїв, горілок. До таких хімічних сполук відносяться солі жорсткості та лужності, залізо, хлорид, сульфати та ін.

2.1.2 Вимоги до якості води питної та технологічної

Воду, яку використовують при виробництві продуктів бродіння, за призна­ченням поділяють на технологічну і технічну.

До води технологічного призначення відноситься вода, котра є незамінною сировиною і входить до складу багатьох харчових продуктів і напоїв, а також вода, яка безпосередньо контактує з харчовою сировиною і напівпродуктами в технологічному процесі.

До води технічного призначення відноситься вода, що використовується для забезпечення технологічного процесу на всіх стадіях виробництва харчових продуктів і функціонування підприємства в цілому. Така вода не має безпосе­реднього контакту з сировиною, напівпродуктами і готовою продукцією, а ви­користовується головним чином для охолоджування напівфабрикатів та проду­ктів, миття виробничих й інших приміщень тощо.

Основні вимоги до води технологічного призначення наведено в табл. 2.1.

В процесі затирання та приготування пивного сусла за необхідністю про­водиться реагентне корегування окремих показників води (рН, лужність і жорс­ткість).

В процесі приготування безалкогольних напоїв можливе корегування окремих показників води (рН, лужність) безпосередньо в ході технологічного процесу.

Для приготування окремих сортів пива та безалкогольних напоїв допуска­ється використовувати воду з іншим співвідношенням солей, обумовленим но­рмативно-технічною документацією на конкретний вид продукції.

За мікробіологічними показниками вода повинна бути бактеріально чис­тою. У питній і технологічній воді, загальна кількість бактерій в 1 см не пови­нна перевищувати 100.

Колі-індекс повинен бути не більше 3 тобто в 1 дм води не повинно бути

3

більше 3 кишкових паличок. А колі-титр не менше 300 см (не більше 1 кишко­вої палички на 300 см води).

У воді поряд з неорганічними сполуками присутні більш складні органічні ре­човини. Вони можуть знаходитись у воді в розчинному, колоїдному, або завислому стані і також відіграють важливу роль. У зв'язку в різноманітністю цих речовин кі­лькісно їх оцінюють за ступенем окиснення води, тобто кількість кисню, що потрі­бна для окиснення домішок у даному об'ємі, або еквівалентною кількістю іншого окислювача. Найчастіше, на практиці окислюваність визначають обробкою дослід­ної води, марганцевокислим калієм (перманганатне окислення).

Вимоги до води у пивоварінні є більш складними і специфічними, ніж до зви­чайної питної води. Вода є не тільки основною складовою частиною цільового продукту виробництва, але і середовищем, де відбуваються надзвичайно

Таблиця 2.1 - Основні вимоги до якості води технологічного призначенняВиробниц-

тво

Безалкого­льні напої та концен­трати без-алкоголь­них напоїв

Пиво ,квас

Етиловий спирт

Горілки і лікеро-горілчані напої

Хлібопе­карські дріжджі Солод

Коньяк

Загальна жорсткість, ммоль/дм3,

не більше

1,5

рН

Світле пиво - 1-2, темне пиво і квас -5-6

7,8

0,2-1,0

7,0

4,0-7,0 0,36-1,0

6,0­7,0

Сухий

Ступінь

зали-

окислен-

шок,

ня, мг

мг/ дм3,

О2/ дм3,

не бі-

не біль-

льше

ше

600-850

1,5-2,0

6,8­7,3

5,5­7,0

6,8­7,3

5,5­6,8

5,5­6,8 600-850

600-800

100-500

500-700

500-700

1,0-2,0

1,0-2,0

2,0

4,0

1,0-2,0

Особливі вимоги

-•-3-•-•-

Вміст, мг/дм , не більше: заліза -

0,1; марганцю - 0,05; міді - 0,1; цинку - 1,0; нітратів - 3,0; фено­льних сполук - 0,0001. Загальна кількість мікроорганізмів - біль­ше 75 шт. в 1 дм , не допускаєть­ся вміст хвороботворних мікро­організмів

Вміст, мг/дм3, не більше: заліза 0,2; марганцю - 0,05; нітратів -25,0. Вміст іонів калію, натрію, сульфатів і хлоридів не повинен перевершувати порогів рівень, коли вони впливають на смак пива. Показник лужності (відно­шення кальцієвої жорсткості до загальної лужності) повинен бути не менше 1

Вміст гіпсу не більше 0,5 г/дм3. Не допускається вміст сірковод­ню, аміаку і фенолу Вміст, мг/дм3, не більше: заліза 0,1; натрію+калію - 100; марган­цю - 0,1; сульфатів - 100,0; хло­ридів - 80,0; гідрокарбонатів -244; силікатів - 7,0; фосфатів -0,1; міді - 0,1, амонію - 0,1; ніт­ратів - 40,0.

Для миття пляшок дозволяється використовувати воду із жорсткі­стю до 1,8 ммоль/дм3 Вміст, мг/дм3, не більше: марга­нцю - 0,1, заліза 0,2. Не допуска­ється вміст нітратів. Вміст, мг/дм3, не більше: заліза 0,1; марганцю - 0,05різноманітні хімічні реакції, які зумовлюють потрібний перебіг технологічних процесів. Від складу і стану іонів різних хімічних елементів у воді залежать навіть сортові особливості певних типів пива.

Загальною вимогою до вмісту заліза у воді для виробництва пива є те, що він не повинен перевищувати 0,3 мг/дм . Тому у методі визначення цього еле­мента бажано, щоб забарвлення при змішуванні аналізованого розчину води з реактивом-індикатором було відсутнє, або тільки дуже слабко-жовтувато-рожеве. Завеликий вміст заліза може спричинити погіршення смаку і зниження стійкості пива.

У винах концентрація заліза не повинна перевищувати 15 мг/дм , але бути меншою за 2-3 мг/дм . Залізо входить до складу ферментів, вітамінів, приймає активну участь як каталізатор в окисно-відновних процесах при визріванні ви­на. Підвищені дози заліза приводять до утворення залізного, ферофосфатного та оксидазного касів.

Головним показником для оцінки технологічних властивостей води для ви­робництва пива є співвідношення тих іонів, які найбільше впливають на актив­ну кислотність середовища. Величина рН складної буферної системи ячмінно-солодового затору формується завдяки, в основному, вмісту фосфат-іонів Н2РО4-, НРО4-, РО4- , які переходять в розчин із сировини. Зміни рН відбувають­ся, якщо порушується іонна рівновага внаслідок дії катіонів та аніонів води на фосфат-іони.

Іони кальцію реагують з фосфат-іонами згідно з рівнянням:

ЗСа2+ + 2НРО42- — Са3(РО4)2 + 2Н+ (2.3)

Третинний фосфат кальцію випадає в осад, а іонна рівновага зміщується в бік іонів водню і пониження рН. Магній діє аналогічно, але його фосфати, як вторинні, так і третинні є розчинними, а тому вплив магнію на рН вдвічі слаб­кіший за вплив кальцію.

Іони води НСО3-, СОЗ підвищують рН внаслідок зв'язування іонів Н+: Н+ +

НСО3- , Н2О + СО2. -

Так само діють безпосередньо іони ОН-, що надходять з лугами води. При­чому рівновага реакцій зміщується праворуч внаслідок виводу з середовища іонів СО2, при нагріві, а також утворення практично майже не дисоційованої води.

Таким чином, активна кислотність середовища (затору) формується взаємо­дією солей, які визначаються як жорсткість і як загальна лужність води.

Проведеними прикладними дослідженнями на кафедрі бродильних вироб­ництв Київського технологічного інституту харчової промисловості (Т. І.Семенова, М.М.Голобородько та ін.) було встановлено, що найбільш об'єк­тивним критерієм технологічної оцінки води для пивоваріння є співвідношення концентрації іонів кальцію (кальцієва жорсткість Жса) і загальної лужності води

заг).

Таке співвідношення назване показником лужності Пл і значення його по­винно дорівнювати:ж

Пл =

Са

>1.

Л

(2.4)

заг

Якщо показник лужності води не відповідає значенню Пл>1, рекоменду­ється додавати у затір іони кальцію в формі сульфату, хлориду або додавати кислоту(переважно молочну) для нейтралізації лужних іонів.

Для виробництва горілок і лікеро-горілчаних напоїв завод повинен бути забезпечений водою, яка б відповідала вимогам СОУ 15.9-37-237:2005 "Вода підготовлена для лікеро-горілчаного виробництва", які наведені в табл. 2.2 і 2.3. Вихідна вода повинна бути безбарвною, прозорою, без стороннього смаку і за­паху.

Таблиця 2.2 - Органолептичні показники підготовленої води

 

Значення показника для виробництва

Метод кон-

Найменування пока-

горілок, горілок особливих і лікеро-

слабоалкого-

тролю

зника, одиниця вимі-

горілчаних напоїв із спирту

льних напоїв

 

рювання

Екстра, Люкс, Пшенична

вищої очистки, високоякісний із

 

 

 

сльоза

меляси

 

 

Запах при 20° С і

 

 

 

Згідно з

під час нагрівання

0

0

0

ГОСТ 3351

води до 60°С,бал

 

 

 

 

Смак та присмак при

 

 

 

Те саме

20° С,бал

0

0

0

 

Забарвленість,

Не більше 2

Не більше 5

Не більше 5

с с

градус

 

 

 

 

Мутність, мгдм3

Не більше 0,2

Не більше 0,5

Не більше 0,5

с с

Таблиця 2.3 - Фізико-хімічні показники підготовленої води

Найменування показни­ка, одиниця вимірюван­ня

Значення показника для виробництва

 

горілок, горілок особливих і лі­керо-горілчаних напоїв із спирту

слабоал-коголь-них напо­їв

 

Екстра, Люкс, Пшенична сльоза

вищої очистки, високоякісного із меляси

 

1                            2                      3 4

Жорсткість загальна, ммоль/дм3

Лужність загальна, ммоль/дм3

Лужність вільна, ммоль/дм3

Окислюваність перман-ганатна, мг О2/дм3

не більше 0,1

не більше 2,0

не допускаєть­ся

не більше 2,0

не більше 0,1

не більше 4,0

не допускаєть­ся

не більше 2,0

не більше 0,3

не більше

2,0 не допус­кається не більше

2,0

Метод контролю

_5_

Згідно з ГОСТ

4151

ДСТУ ISO 6059 Згідно з ISO

9963-1

Згідно з ISO

9963-2

Згідно з ГОСТ 23268.12 ISO 8467 Продовження табл. 2.3


1

2

3

4

5

Сухий залишок, мг /дм

не більше 350,0

не більше 550,0

не більше 550,0

Згідно з ГОСТ 181б4

Масова концентрація

не більше 150,0

не більше 250,0

не більше

Згідно з ГОСТ

натрію+калію, мг /дм3

 

 

250,0

232б8.б

Масова концентрація

не більше 0,05

не більше 0,05

не більше

Згідно з ГОСТ

заліза (Бе, сумарно), мг /дм3

 

 

0,05

4011, ГОСТ

 

 

 

 

2б928

Масова концентрація

не більше 0,05

не більше 0,05

не більше

Згідно з ГОСТ

марганцю, мг /дм3

 

 

0,05

4974

Масова концентрація

не більше 50,0

не більше 80,0

не більше

Згідно з ГОСТ

сульфатів, мг /дм3

 

 

100,0

4389

Масова концентрація

не більше 60,0

не більше 80,0

не більше

Згідно з ДСТУ

хлоридів, мг /дм3

 

 

80,0

4089 ГОСТ 4245

Масова концентрація

не більше 5,0

не більше 5,0

не більше

Згідно з ГОСТ

силікатів, мг /дм3

 

 

7,0

4389

Масова концентрація

не більше 0,05

не більше 0,05

не більше

Згідно з ГОСТ

ортофосфатів, мг /дм3

 

 

0,05

18309

Масова концентрація

не більше 0,05

не більше 0,05

не більше

Згідно з ГОСТ

поліфосфатів, мг /дм3

 

 

0,05

18309

Масова концентрація

не більше 0,1

не більше 0,1

не більше

Згідно з

нітритів (за ЇТО2-),

 

 

0,1

ГОСТ 4192

мг /дм3

 

 

 

 

Масова концентрація

не допускаєть-

не допускаєть-

не допус-

Згідно з

аміаку (за азотом),

ся

ся

кається

ГОСТ 4192

мг /дм3

 

 

 

 

Масова концентрація

не допускаєть-

не допускаєть-

не допус-

Згідно з

хлору залишкового віль-

ся

ся

кається

ГОСТ 18190

ного, мг /дм3

 

 

 

 

Масова концентрація

не допускаєть-

не допускаєть-

не допус-

Згідно з

сірководню, мг /дм3

ся

ся

кається

ISO 1053

2.1.3. Основні способи водопідготовки

У бродильних виробництвах вода є основною сировиною, оскільки має си­льний вплив на органолептичні властивості та стійкість товарної продукції.

Якщо вода не задовольняє технологічних вимог для виробництва продук­тів бродіння, то залежно від її складу застосовують такі способи підготовки: термічний, іонообмінний, зворотно-осмотичний, електродіалізний та ін. Крім того, у виробництві пива практикують декарбонізацію води вапном, нейтралі­зацію бікарбонатів, а при виготовленні безалкогольних напоїв - відстоювання, коагуляцію, фільтрування, а також вапняно-содовий спосіб пом'якшення. У ви­робництві горілок і лікеро-горілчаний напоїв проводять знезалізнення, дезодо­рацію та купажування води. При виробництві коньяків воду відстоюють та по-ямкшують.

Відстоювання і коагуляція. Якщо вода містить суспендовані неорганічні та органічні речовини, то перед наступною обробкою її відстоюють. Під дієюсили тяжіння завислі часточки осаджуються. Згідно із законом Стокса швид­кість осадження завислих часточок (м/с) можна визначити за формулою:

V = х сі     х д (2 5)

18 х м (2.5)

де рх,р2 - густина часточок і рідкого середовища, кг/м3; (і - динамічний ко­ефіцієнт в'язкості рідкого середовища, Пахс; сі - діаметр часточки, м; g - при­скорення вільного падіння, м/с2.

Освітлюють воду у відстійниках періодичної чи безперервної дії. У випад­ках коли домішки, наприклад гумінові речовини, кремнієва кислота та її солі, знаходяться в колоїдно-дисперсному стані, при додаванні відповідної хімічної сполуки відбувається коагуляція колоїдних частинок і осадження пластівців, що утворюються. Як коагулянти використовують сульфат алюмінію (глинозем) А12(804)3х18Н2О, сульфат заліза Бе2(804)3х9Н20 або залізний купорос Бе804х7Н20 вапном.

Малорозчинний гідроксид алюмінію являє собою позитивно заряджені ча­стинки, які адсорбують частинки з негативним зарядом. Утворені великі зависі при осіданні захоплюють інші завислі речовини, завдяки чому вода освітлюєть­ся.

Іон водню, що звільнився згідно наведеним рівнянням, реагує з гідрокар­бонат іоном із утворенням води та оксиду вуглецю. Під час гідролізу сульфату алюмінію утворюється сірчана кислота, яка розщеплює бікарбонати з утворен­ням сульфату, води, діоксиду вуглецю. Таким чином, під час коагуляції частина тимчасової твердості (0,7-1,0 ммоль/дм ) переходить у постійну. Гідроксид алюмінію при рН менше 4 має вигляд дрібних пластівців, вище 4 - великих пластівців, оптимальний показник рН 7,5-7,8, а при рН більше 8 утворюється не гідроксид, а алюмінат. Тому вода не освітлюється.

Використання як коагулянту сульфату заліза прискорює процес освітлен­ня, особливо при рН 8,2-8,5. Дозу коагулянтів визначають у лабораторії. Вона коливається в межах від 50 до 150 г на 1 м води.

До обладнання для очищення води за цим способом входять збірник, обла­днаний мішалкою або системою перфорованих труб для подачі стисненого по­вітря і призначений для розчинення коагулянту, дозатор, змішувач та збірники для розчинення. Розчин коагулянту приблизно 5%-ної концентрації після рете­льного перемішування мішалкою або стисненим повітрям із збірника через до­затор передають у змішувач, а потім у збірник для розчинення, де протягом 6-8 год. осаджують завислі часточки.

Фільтрування води. З метою видалення завислих часточок воду фільтру­ють на пісочних і вугільно-пісочних фільтрах.

Керамічні фільтри та фільтрпреси використовують, в основному, для біо­логічного очищення.

Пісочний фільтр - це сталевий циліндричний корпус, всередині якого за­кріплена решітка з отворами діаметром 1 мм. На решітку укладений шар круп­ного піску завтовшки 5,0 мм, потім шар (500 мм) середнього (з розміром піщи­нок 2,0-2,5мм) і шар (400 мм) дрібного піску.

Найвищу затримуючу здатність має кварцовий пісок із вмістом близько 100 % кремнезему, з середнім діаметром частинок 0,6-1,0 мм. Насипна маса 1,5 т/мЗ.

Для фільтрування води використовують закриті фільтри, до яких рідина подається насосом або із закритих напірних збірників під тиском.

Воду подають у фільтр через розподільну головку. Вона проходить зверху до низу через шар піску, фільтрується і виводиться через патрубок. До патрубка прикріплений повітряний клапан для видалення повітря при заповненні фільтра водою. З метою забезпечення припливу води її під постійним тиском подають на фільтр через редуктор або з водонапірного збірника.

Внаслідок накопичення великої кількості осадів на фільтруючому шарі швидкість фільтрування знижується. Тому 1-2 рази на місяць фільтр промива­ють, пропускають через фільтруючий шар воду з великою швидкістю у напря­мку, зворотньому фільтруванню.

Вугільно-пісочні фільтри використовують для очищення води з неприєм­ним запахом, підвищеним вмістом хлору й незадовільним кольором. Фільтрую­чі матеріали представлені 4 шарами, см: гравій 10, пісок 35, активоване вугілля 15, гравій 10. Шари відокремлюють один від одного мідними лудженими сітка­ми. Вугільні колонки засовують з тією ж метою, тільки вугілля в них вкладають щільним шаром, щоб запобігти спливанню.

Керамічні фільтри використовують не тільки для відокремлення зависі, а й частково з метою біологічного очищення за типом мембранних фільтрів. Кера­мічний фільтр має герметичний корпус із щільно закритою кришкою та решіт­кою всередині, на якій закріплено пустотілі керамічні свічки з розмірами пор близько 1,5 мкм.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17 


Похожие статьи

А М Куц, В М Кошова - Технологія бродильних виробництвконспект лекцій