Мутную воду, имеющую отдельные механические взвеси, или воду прозрачную, но не отвечающую санитарным требованиям, необходимо очищать и обезвреживать. Для этого используются следующие способы:
1. отстаивание и коагуляция воды в специальных баках для осветления воды и удаления из нее взвешенных частиц;
2. фильтрование воды через угольные, угольно-песочные, песочные фильтры, силуминовые фильтр-прессы или керамические обеспложивающие фильтры;
3. умягчение воды катионитовым методом;
4. хлорирование воды с последующим дехлорированием и фильтрацией.
Отстаивание и коагуляцию применяют при поступлении на производство мутной воды, не поддающейся фильтрации. Для этого необходимы две емкости: в первой вода отстаивается, вторая служит сборником очищенной воды. Каждая емкость снабжается спускной трубой для слива отстоя и боковым краном для слива чистой воды.
В тех случаях, когда вода отстаивается плохо, проводят одновременно и коагуляцию воды, для чего на 1 т воды задают от 50 до 150 г сернокислого глинозема (сульфата алюминия) в виде 5%-ного раствора или сульфата железа, или железного купороса в сочетании с гашеной известью и аэрированием. Во время отстаивания вследствие реакции с солями карбонатной жесткости, растворенными в воде, образуется гидроксид алюминия в виде хлопьев. При опускании хлопьев на дно в течение 6-8 ч происходит осаждение мелких взвешенных примесей. Отстоявшуюся воду подвергают фильтрованию.
Коагулянт подается в воду двумя способами - в виде раствора или в сухом измельченном виде. Первый способ получил наибольшее распространение. Оборудование для коагуляции воды состоит из затворных и растворных баков, дозаторов коагулянта смесителей (в затворном баке готовят раствор коагулянта, а в растворном его смешивают с водой).
Растворение коагулянта и перемешивание его с водой осуществляется мешалками или сжатым воздухом. Сжатый воздух подается в бак через систему перфорированных труб диаметром 3-4 мм, выполненных из кислотостойких материалов. Скорость воздуха в трубах 10 м/с, скорость на выходе из отверстий 20 м/с.
В качестве дозаторов коагулянта используют бачки с шаровыми кранами и постоянным сечением отверстия, дозаторы поплавкового типа, дозаторы системы Хованского и насосы-дозаторы. Для смешения коагулянта с водой применяют различные конструкции смесителей, в том числе дырчатые, перегородчатые, механические. Продолжительность смешивания 1-2 мин.
Для фильтрования воды используют песочные фильтры, представляющие собой герметически закрытые цилиндрические резервуары, заполненные кварцевым песком или слоем гравия и кварцевого песка, а также керамические фильтры и фильтр-прессы.
Биологическую очистку воду проводят фильтрованием через обеспложивающие фильтры или хлорированием. В качестве обеспложивающих фильтров применяют керамические свечные фильтры, состоящие из нескольких фильтрующих элементов – свечей, размер пор которых не превышает 1,5-1,57 мкм. Каждая свеча пропускает 120 л воды в час при давлении 0,2-0,25 МПа. Фильтр из 39 свечей фильтрует в 1 мин 78 л воды. Ежедневно по окончании работы свечи промывают, пропуская воду в течение 10 мин в направлении, обратном току воды при фильтровании.
Обеспложивающее фильтрование может быть осуществлено и на фильтр-прессе, для чего используется обеспложивающий фильтр-картон марки ФКО-2. При этом сначала вода фильтруется на фильтр-прессе через осветляющий фильтр-картон, а затем направляется на второй фильтр-пресс для фильтрования через обеспложивающий фильтр-картон.
Хлорирование воды с целью улучшения ее биологического состояния производится после фильтрования. Для хлорирования используют газообразный хлор, который дозируется специальными приборами – газодозаторами или хлораторами. Хлорирование может производиться также водным раствором хлорной (белильной) извести. Оборудование для хлорирования воды хлорной известью аналогично оборудованию, применяемому для коагуляции воды.
При хлорировании микроорганизмы уничтожаются не хлором, а кислородом, выделяющимся при распаде хлорноватистой кислоты, образовавшейся при растворении хлора в воде. При этом идет реакция по уравнениям
Н2О+Cl2=НClО+НCl; HClO=HCl+O.
При применении хлорной извести, которая представляет собой смесь гипохлорита кальция Ca(OCl)2, хлорида кальция CaCl2 и гашенной извести Ca(OH)2, из гипохлорита кальция при распаде выделяется свободный хлор.
Доза хлора, установленная органами государственной санитарной инспекции, с учетом хлоропоглощаемости воды и общего количества микробов в 1 мл воды, должна быть от 0,33 до 2 мг/л, длительность контакта (соприкосновения) хлора с водой - не менее 1 ч (с уменьшением дозы хлора период контакта может доходить до 2 ч, с увеличением дозы контакт можно уменьшить до 30 мин).
Количество остаточного активного хлора в воде, поступающей на изготовление напитков, должно проверяться лабораторией.
Процесс хлорирования состоит из двух операций: приготовления раствора хлорной извести и добавления его к общей массе воды с последующим перемешиванием и выдерживанием (контакт). Количество остаточного хлора контролируют. При хлорировании воды газообразным хлором последний вводится в необходимом количестве в водопроводную трубу через серебряную трубку, имеющую насадку с мелкими отверстиями. Однако при таком способе введения хлора дозировка его затруднительна. Иногда применяют другой способ дозировки хлора, при котором предварительно насыщают хлором определенное количество воды, а затем эту хлорную воду вносят в воду, подлежащую хлорированию. Для более точной дозировки хлора пользуются хлоратами и газодозаторами.
После очистки вода должна соответствовать требованиям приведенным в таблице 1.
Таблица 1. Требования к воде после очистки
| Наименование показателя | Количество |
| Железо (Fe2+, Fe3+) | 2-3 мг/л |
| Марганец (Mn2+) | 0.5 мг/л |
| Хлориды (Cl-) | 350 мг/л |
| Фенолы | 0.001 мг/л |
| Общая жесткость | 14 мг·экв/л |
| Соотношение Ca:Mg | Не менее 1:1 |
| Остаточная щелочность | 1.8 мг·экв/л |
| Коли-титр | Не менее 300 |
3. Описание технологической схемы производства нектара «Мультифруктовый»
Технология производства соков и нектаров включает в себя следующие стадии: подготовку сырья, приготовление сахарного сиропа, приготовление купажного сиропа, пастеризацию и розлив напитков.
Аппаратурно-технологическая схема представлена в приложении 2.
Основными видами сырья для приготовления нектара «Мультифруктовый» являются вода, сахар, лимонная кислота. В качестве полуфабрикатов используют концентрат яблочного сока, яблочное пюре, концентрат манго и концентрат мультифруктовый.
Рассмотрим стадии производства нектара.
В стадию подготовки сырья входит блок подготовки воды. Вода подаваемая из артезианской скважины поступает в мешочный фильтр 1, где задерживаются грубые взвеси, пыль, песок и т.д. Далее вода поступает в ионообменную установку 2, где происходит умягчение воды с 10 до 3 мг/л (мг.экв/л) за счет ионного обмена ионов Са2+ и Мg2+, создающих жесткость в воде, на ионы Nа+. Ионообменная колонна подлежит регенерации 1 раз в сутки. Регенерация длится 4 часа и происходит следующим образом. В бак солевого раствора 3 подается вода и NaCl, и этот солевой раствор прокачивается сверху вниз через колонну, далее колонна промывается 1700-2000 м3 чистой воды. Вода после обработки на ионообменной установки должна соответствовать требованиям приведенным в таблице 2.
Таблица 2. Требования к воде, прошедшей через ионообменную установку
| Наименование показателя | Количество | Единица измерения |
| Общая жесткость | 1·10-3-3·10-3 | моль/л |
| Содержание ионов кальция | 40-80 | мг/л |
| Содержание ионов магния | не допускается | |
| Общая щелочность | 0,5·10-3-2·10-3 | моль/л |
| Содержание анионов | 1·10-3-2·10-3 | моль/л |
| Содержание хлоридов | не более 70 | мг/л |
| Содержание сульфатов | не более 200 | мг/л |
| Содержание ионов железа | не более 0,3 | мг/л |
| рН | 6-7 | |
| Содержания ионов марганца | не более 0,05 | мг/л |
| Содержание нитритов | не более 3 | мг/л |
| Содержание нитратов | не более 25 | мг/л |
| Содержание сероводорода | не допускается | |
| Окисляемость | не более 2 | мг О2/л |
| Содержание аммиака | не допускается |
Очищенная умягченная вода собирается в напорной емкости 4, где создается суточный запас воды. Далее вода рециркуляционным насосом 5 подается в УФ-установку 6, где убиваются все патогенный микроорганизмы за счет длины волны 250-255 нм, и вода вновь перекачивается в напорную емкость 4. Установлено, что ультрафиолетовая часть спектра на участке от 225 до 300 нм обладает специфическим биологическим действием, которое достигает своего максимума при длине волны 260 нм. Этот участок спектра называют бактерицидным. Известно, что при УФ-облучении происходят глубокие изменения в наследственном аппарате клетки. Эффективность обеззараживающего облучения определяется рядом факторов: биологическими особенностями микроорганизмов, степенью обсемененности воды, интенсивностью облучения и поглотительной способностью минеральной воды. Перед поступлением в производство нектара вода еще раз проходит керамический свечной фильтр 7 и УФ-стерилизатор 8. Эта операция необходима для очистки воды от мелких примесей и микроорганизмов.
Сахарный сироп готовят по холодному методу. Расчетное количество сахара 66.78 кг и лимонной кислоты 1.61 кг загружается в бункер-дозатор 9, откуда поступает в сахарорастворитель 10. Вода в количестве 186 л после окончательной очистки по системе трубопроводов поступает в сахарорастворитель 10, где с помощью насоса 20 перекачивается «на себя». За счет многократной перекачки насосом происходит растворение сахара и лимонной кислоты. Таким образом получают раствор сахара и лимонной кислоты нужной концентрации.