ПРОИЗВОДСТВО БУТИЛИРОВАННОЙ ВОДЫ
уверенность в качестве продукта
Вода является уникальным пищевым продуктом. Усвояемость организмом человека различных необходимых веществ из жидкой среды на порядок и более превосходит их усвояемость из твердой пищи. В значительной степени это касается набора микро- и макроэлементов, содержащихся в природной воде.
Основной природный химический состав воды связан с растворенными в ней минеральными компонентами: макро- и микроэлементами. Первые - ионы кальция, магния, натрия, калия, хлориды, сульфаты, бикарбонаты в зависимости от преобладания тех или иных веществ, определяют гидрохимический класс вод. Однако, вкусовые особенности воды могут быть обусловлены и присутствием в ней микроэлементов, например, железа, марганца, цинка, меди. Органолептические свойства и особенно вкус воды имеют важное физиологическое значение для поддержания водно-солевого баланса организма человека и в значительной степени определяют процесс её подготовки.
Вкусовые качества воды обусловлены в первую очередь содержанием и соотношением катионов кальция и магния, бикарбонат-ионов, а также концентрацией и соотношением сульфатов, хлоридов и карбонатов. Эти макроэлементы воды в первую очередь определяют физиологическую полноценность воды для организма. Органолептические свойства воды влияют на секреторную деятельность желудка, а изменение вкусовых ощущений воды оказывает действие на чувствительность ахроматического зрения и частоту сердечных сокращений. Так, содержание солей жесткости в питьевой воде в пределах 1 – 4 мг-экв/л не только улучшает её вкусовые качества, но и способствует протеканию нормальных обменных процессов в организме. С питьевой водой человек получает (согласно норм) 1–2 г минеральных солей в сутки, а в связи с тем, что в отличие от многих пищевых продуктов ионы в воде находятся в гидратированном состоянии, их усвояемость организмом увеличивается на порядок.
Особое значение для организма человека имеют ионы кальция, как основной структурный компонент в формировании опорных тканей. Недостаток в организме кальция ведет к остеопорозу, а недостаток его в водном обмене ведет к отекам. В то же время повышенное содержание кальция в воде (100 – 500 мг/л) способствует камнеобразованию в почках и мочевом пузыре. Наличие в необходимых количествах ионов кальция питьевой воде влияет как на возбудительный, так и на тормозной процессы в коре больших полушарий головного мозга, стимулирует кроветворение и секреции слюнных и поджелудочной желез, поддерживает высокий уровень обмена веществ и усиливает защитные реакции организма. Снижение уровня ионов кальция в крови вызывает учащение сердечного ритма и повышение кровяного давления.
Вторыми по значимости для организма человека являются ионы магния. Они активно участвует в обменных реакциях, в построении ряда ферментных систем, необходимы для осуществления гексокиназной реакции, т.е. для фосфорилирования глюкозы и использования ее клетками организма. Ионы магния активирует в коре больших полушарий мозга процесс торможения, косвенно, через ионы натрия и калия, стимулируют активность аденозинтрифосфорной кислоты в мозговой ткани, чем усиливают гликолиз и процесс дыхания в тканях мозга, способствуют улучшению общего самочувствия, оказывают антиспастическое и сосудорасширяющее действие, повышает устойчивость слизистых оболочек и кожных покровов к проникновению бактерий и токсичных веществ. В то же время, избыток ионов магния ведет к нарушению обмена веществ и приостановке роста.
Немаловажное значение в водном обмене организма человека имеют ионы натрия и калия как антагонисты. Так, ведение ионов калия способствует выведению ионов натрия. Недостаток ионов калия способствует задержке воды в организме и развитию отеков, а недостаток ионов натрия ведет к дегидратации организма.
Среди анионов особое значение для организма человека имеют хлорид-ионы. Они поддерживают осмотическое давление плазмы крови, лимфы, клеточного содержимого спинномозговой жидкости, регулируют водный баланс организма, участвуют в образовании соляной кислоты желудочного сока и поддерживают кислотно-желудочное равновесие. Повышенное содержание хлоридов отрицательно влияет на функции системы пищеварения.
При повышенном содержании сульфатов в воде нарушается функция системы пищеварения и она имеет неприятный привкус.
Огромное значение для организма человека имеет присутствие в питьевой воде микроэлементов, особенно фторидов и йода. Неслучайно в нормативный документ СанПиН 2.1.4.1116-02, "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости" включено обязательное содержание этих элементов при розливе воды по первой и высшей категории качества.
Практический интерес к фторированию питьевой воды обусловлен, в первую очередь, физиологической ролью этого элемента. Кроме известного антикариесного воздействия фтора отмечается его свойство являться биокатализатором процессов минерализации, что используется в лечебных целях при остеопорозе, рахите и других заболеваниях, а также способность фтора стимулировать иммунореактивность и кроветворение в организме человека. На основе натурных наблюдений показано, что природные воды с повышенным содержанием фтора в сочетании с кальцием положительно влияют на устойчивость организма к радиационному поражению. Фтор даже способен снижать концентрацию стронция в костной ткани примерно на 40% и этот процесс не сопровождается обеднением скелета людей кальцием.
Научными исследованиями НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН и Стоматологической Ассоциацией России было показано, что проблема фторирования имеет определяющее значение в деле формирования здоровых зубов у детей и в деле общей профилактики кариеса. Проблема кариеса актуальна также и для взрослого населения, так как его последствия не ограничиваются разрушением жевательного аппарата. Осложненные формы кариеса ведут часто к воспалительным процессам челюстно-лицевой области, аллергизации организма, заболеваниям ЛОР органов, пищеварительной, выделительной и другим системам.
По данным ВОЗ, широкое распространение заболевания кариесом в значительной степени связано с дефицитом фтора в питьевой воде. Так, в профилактике заболевания кариесом, использование улучшенных жевательных резинок оценивается всего в 2 – 3 %, а употребление современных фторсодержащих зубных паст – в 25 – 30 %. Наиболее высокий профилактический эффект ( от 40 до 70 % ) обеспечивает поступление в организм фторидов с водой. Таким образом, без достаточного обеспечения организма фторидами за счет питьевой воды, эффективное решение проблемы кариеса практически невозможно.
К сожалению, диапазон и уровень физиологически необходимых концентраций фторидов в воде чрезвычайно узок, низок и составляет 0,6-1,5 мг/л. При более низких концентрациях практически отсутствует положительное воздействие этого элемента на организм человека, а увеличение концентраций до значений более 2-3 мг/л приводит к серьезным нарушениям костной ткани, угнетению функциональной активности центральной нервной системы.
На примере микроэлемента фтора было более подробно рассмотрено значение поступления микроэлементов в организм человека именно с питьевой водой и пищевыми продуктами, содержащими значительное количество жидкости.
Микроэлемент йод участвует в синтезе гормонов щитовидной железы, воздействует на метаболические и регенераторные процессы организма. При избытке – влияет на активность ферментных систем, изменяет структурно-функциональные характеристики щитовидной железы, печени, почек. При недостатке – изменение метаболических процессов организма, характерных для гипофункции щитовидной железы. Норма физиологической полноценности йода в питьевой воде и жидких продуктах на её основе составляет 10-125 мкг/л. В то же время, поступление йода в организм не должно превышать 1 мг/сутки, при его избыточном поступлении в организм, в частности с водой, он не успевает выделяться и может развиться хроническое отравление.
У Нас есть собственное мнение по вопросу "физиологической полноценности" воды, которое изложено в статье "Вода и здоровье".
К настоящему времени отечественными и зарубежными исследователями установлены оптимальные параметры макро-минерального состава питьевой воды, которые в значительной степени совпадают с требованиями СанПиН 2.1.4.1116-02, "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости".
Норматив разделяет воду (негазированную), расфасованную в емкости, на две категории - "Первая" и "Высшая". Основным отличием между категориями является, наличие в требованиях к химическому составу воды "Высшей категории" ограничений не только по максимальным концентрациям отдельных веществ, но и лимитирование их минимального содержания.
Показатели ("Вода высшей категории") для которых нормируются максимальные и минимальные значения:
Сухой остаток (200 - 500 мг/л);
Солесодержание (300 - 700 мг/л);
Жесткость общая (1,5 - 7 мг экв./л);
Кальций (25 - 80 мг/л);
Магний (5 - 50 мг/л);
Щелочность общая (0,5 - 6,5 мг экв./л);
Щелочность свободная (300 - 400 мг/л);
Йодид-ион (0,04 - 0,06 мг/л);
Фторид-ион (0,6 - 1,2 мг/л).
Источники воды с подходящим химическим составом в природе встречаются достаточно редко. Даже если производство бутилированной воды имеет доступ к источнику воды состав которой соответствует нормативу, есть некоторые тонкости которые следует учитывать на стадии проектирования производства.
РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА В ПОДГОТОВЛЕННОЙ ВОДЕ
При расчете водопотребления производства бутилированной воды необходимо учитывать не только непосредственный расход воды на производство продукта, но и ряд других факторов влияющих на потребление подготовленной воды.
Часовой расход подготовленной воды на производство продукта (Wh, л/ч) рассчитывается по формуле -
Где:
Nh - максимальная часовая производительность линии розлива (в штуках бутылок);
Wb - объем одной бутыли (в литрах);
kw - коэффициент выражающий количество воды расходуемой на финишную мойку тары.
Суточную потребность в воде (Wd, л/сутки) определяют по формуле -
Где:
Wh - часовой расход подготовленной воды на производство продукта (л/час);
Tw - продолжительность работы линии розлива в сутки (часы);
kw - коэффициент выражающий количество воды расходуемой на финишную мойку тары.
При расчете суточной потребности в подготовленной воде, также необходимо учитывать расход воды на приготовление моющих растворов и плановых моек оборудования розлива.
Если в конструкции линии розлива не предусмотрены собственные резервуар и насос, питающие блок розлива, то необходимо рассчитать пиковый расход продуктовой воды (Wp, л/с), по формуле -
Где:
Nb - количество бутылей одновременно размещенных в блоке (узле) розлива (в штуках бутылок);
Wb - объем одной бутыли (в литрах);
Ts - время цикла заполнения (в секундах).
Данные о величине максимального секундного расхода необходимы для правильного подбора насоса (насосной станции) подающего подготовленную воду на линию розлива.
Для финишной мойки тары должна использоваться только продуктовая вода. Расход воды на финишную мойку обычно составляет 5 - 15%% от объема воды разлитой в тару. Соответственно коэффициент - kw принимается в пределах 1,05 - 1,15, в зависимости от заявленных производителем конкретного оборудования линии розлива характеристик.
При расчете требуемой производительности источника водоснабжения, также следует учитывать расход воды на собственные нужды водоочистного оборудования, который зависит от применяемых технологий и оборудования водоподготовки. Общее потребление исходной воды рассчитывается организацией производившей расчет и подбор оборудования, после согласования с Заказчиком технологии и состава станции водоподготовки.
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ И ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ДЛЯ НУЖД ПРОИЗВОДСТВА БУТИЛИРОВАННОЙ ВОДЫ
В подготовке воды для производства бутилированной воды могут применяться практически все существующие технологии очистки и водоподготовки. В данной статье мы не будем заострять внимание на технологиях и оборудовании предварительной очистки воды таких как: механическая фильтрация, осветление/обезжелезивание, деманганация, удаление сероводорода, снижение содержания органических веществ, снижение окисляемости и т.п., а рассмотрим методы финишной водоподготовки, так как именно они определяют химический состав, органолептические свойства и санитарную безопасность подготовленной воды.
Финишную подготовку воды воды можно условно разделить на несколько этапов, это:
В зависимости от химического состава и других особенностей предварительно очищенной воды, выше перечисленные этапы могут располагаться в разной последовательности или совсем отсутствовать в технологической цепочке финишной подготовки воды.
СНИЖЕНИЕ ОБЩЕГО СОЛЕСОДЕРЖАНИЯ
Немного маркетинга
Конечного потребителя мало интересует то что написано на этикетке - химический состав воды, категория и т.п.
Конечный потребитель весьма привередлив и то "вкусная" вода или нет (по его мнению) повлияет на длительность Ваших (как производителя) с ним отношений.
Конечный потребитель будет крайне возмущен, обнаружив в своем чайнике, кулере и т.д и т.п. накипь, он проигнорирует все Ваши доводы о физиологической полноценности доставленной ему воды, ее природном происхождении и сбалансированном химическом составе.
Возмущение потребителя гарантировано вызовет появление во вскрытой таре или на видимых поверхностях кулера следов "цветения" воды, и никакие разговоры, о необходимости периодической санации кулера и невозможности длительного хранения воды в открытой таре, не произведут на него ни малейшего впечатления. Но это уже другая история.
Основная "проблема" природных вод заключается в том что они способны вызывать накипеобразование, даже при относительно небольших уровнях жесткости. Жесткость в большинстве природных вод присутствует в виде гидрокарбонатов кальция и магния Са(НСО3)2, Mg(НСО3)2, которые обусловливают временную жёсткость воды. Для предотвращения накипеобразования необходимо снижать гидрокарбонатную щелочность товарной воды.
СТОИТ ОТМЕТИТЬ что любая технология снижения щелочности подразумевает попутное снижение жесткости и общего солесодержания подготовленной воды.
Технологии применяемые для снижения общего солесодержания:
ДЕКАРБОНИЗАЦИЯ и НАНОФИЛЬТРАЦИЯ применимы при относительно низком содержании солей жесткости - до 10 мг экв./л, щелочности - до 5 мг экв./л и общей минерализации до 900 мг/л. В случае если исходная вода высоко минерализована, в качестве ключевой технологии, следует рассматривать технологию ОБРАТНОГО ОСМОСА или альтернативные ей методы обессоливания воды.
ПРИ ДЕКАРБОНИЗАЦИИ удаляются ионы кальция и магния, образующие карбонатную жесткость (заменяются на водородные ионы), некарбонатная жесткость - называемая также "остаточная" жесткость - при этом остается. В процессе декарбонизации также удаляется "временная" щелочность (HCO3) связанная с ионами кальция и магния.
На эффект очистки воды H-катионированием с голодной регенерацией влияет присутствие в исходной воде ионов натрия. Когда в исходной воде много натрия, щелочность фильтрата от начала рабочего цикла снижается, затем возрастает и в среднем за цикл составляет 0,7-0,8 мг экв./л. В начале и конце рабочего цикла получается глубоко умягченный фильтрат, появление некарбонатной жесткости наблюдается в средней части фильтроцикла. "Усреднение" химического состава фильтрата в этом случае можно произвести в промежуточном накопительном резервуаре системы хранения подготовленной воды.
"Побочным" эффектом от применения декарбонизации является низкое - около 3 единиц - значение pH (водородный показатель) подготовленной воды. То есть в технологии водоподготовки предприятия по производству бутилированной воды потребуется нормализация pH - либо на стадии хранения продуктовой воды, либо на этапе коррекции солевого состава подготовленной воды.
К ПРЕИМУЩЕСТВАМ применения установки декарбонизации можно отнести относительно низкие - стоимость оборудования и эксплуатационные затраты.
К НЕДОСТАТКАМ - повышенные требования к безопасности помещения водоподготовки и безопасности труда обслуживающего персонала, в виду того что для регенерации загрузки установки используется КОНЦЕНТРИРОВАННАЯ СОЛЯНАЯ ИЛИ СЕРНАЯ КИСЛОТА . А также необходимость нейтрализации регенерационных стоков от установки.
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ НАНОФИЛЬТРАЦИИ применяются мембранные элементы с определенным размером пор, что обеспечивает их селективность к многозарядным и "крупным" ионам. Одновалентные ионы (катионы и анионы) в основном не задерживаются мембраной. Реально при селективности по MgSO4 на уровне 98-99%% селективность по NaCl для различных нанофильтрационных мембран составляет 20-70%. При пропускании воды через такую нанофильтрационную мембрану удаляются все взвеси, коллоиды, бактерии и вирусы, катионы тяжелых металлов и часть органических загрязнений. Происходит достаточно глубокая очистка от солей жесткости - в 10-50 раз. Концентрация солей натрия уменьшается незначительно. В результате вода умягчается и частично обессоливается.
Степень умягчения воды определяется характеристиками применяемых мембран и, поскольку селективность нанофильтрационных мембран к катионам Ca2+ и Mg2+ различна, и зависит от состава воды.
Селективность "среднестатистической" нанофильтрационной мембраны по основным ионам:
Кальций (Ca2+) - 88%;
Магний (Mg2+) - 91%;
Натрий (Na+) - 55%;
Щелочность (HCO3-) - 86%;
Сульфаты (SO42-) - 57%;
Хлориды (Cl2-) - 70%.
Снижение общего солесодержания составляет, в среднем - 66%, и зависит от солевого состава исходной воды.
ДОСТОИНСТВОМ нанофильтрации воды является снижение не только жесткости воды, но и щелочности, солесодержания, а также удаление механических, органических и биологических загрязнений воды при отсутствии необходимости использования реагентов и проблем с солевыми стоками при относительно простой схеме. В некоторых случаях, применение этой технологии позволяет отказаться от коррекционной обработки.
НЕДОСТАТКОМ - является меньшая возможная глубина умягчения воды (хотя при производстве бутилированной воды, в ряде случаев, это может быть и достоинством), необходимость более тщательной предподготовки воды, чем при ионном обмене, и значительно большие объемы потребления воды, электроэнергии и объем отходов. Правда, поскольку последние являются малосолевыми, их сброс существенно легче согласовать с экологическими органами.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАТНОГО ОСМОСА целесообразно при высоком, более 1500 мг/л, солесодержании исходной воды. Селективность мембраны установки обратного осмоса, по основным ионам, составляет 99 - 90%%, то есть происходит глубокое обессоливание воды.
Средняя селективность мембраны обратного осмоса по основным ионам (в реальных условиях):
Кальций (Ca2+) - 98,7%;
Магний (Mg2+) - 98,4%;
Натрий (Na+) - 95,1%;
Щелочность (HCO3-) - 94,1%;
Сульфаты (SO42-) - 96,7%;
Хлориды (Cl2-) - 95,1%;
Фосфаты (PO43-) - 99,8%.
Снижение общего солесодержания составляет, в среднем - 95,4%, и зависит от солевого состава исходной воды.
Если производимая вода должна отвечать требованиям СанПиН 2.1.4.1116-02, "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости" - Первая категория то дальнейшая корректировка солевого состава в общем не требуется. В случае когда планируется производить воду "Высшей категории" солевой состав товарной воды будет необходимо изменять.
В виду схожести конструктивных особенностей и принципов работы установок нанофильтрации и установок обратного осмоса, специфика применения их очень схожа, однако имеются и некоторые эксплуатационные отличия.
К ДОСТОИНСТВАМ технологии обратного осмоса можно отнести значительное снижение солесодержания и практически полная стерильность воды, обработанной данным методом.
К НЕДОСТАТКАМ - необходимость более тщательной предподготовки воды, чем при ионном обмене, и значительно большие объемы потребления воды, электроэнергии и объем сильно засоленных отходов. Низкий уровень pH (5 - 6 ед.) подготовленной воды. Необходимость в последующей корректировке солевого состава, в случае если производитель решает разливать воду "Высшей категории".
КОРРЕКЦИЯ СОЛЕВОГО СОСТАВА
Для улучшения вкусовых свойств воды и приведения показателей ее химического состава в соответствие с СанПиН 2.1.4.1116-02, "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости" - Высшая категория в большинстве случаев потребуется корректировать содержание отдельных минеральных веществ или солевого состава в целом в предварительно частично обессоленной воде. Также может возникнуть необходимость в коррекции значения водородного показателя (pH).
Выбор метода (методов) посредством которого будет осуществляться коррекция зависит от химического состава воды подаваемой на установку снижения общего солесодержания и применяемой для обессоливания технологии.
В случае применения нанофильтрации в качестве технологии частичного обессоливания и при определенном химическом составе воды подаваемой на установку, КОРРЕКЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ МОЖЕТ НЕ ПОТРЕБОВАТЬСЯ.
Основные методы коррекции солевого состава товарной воды применяемые в производстве бутилированной воды:
Подмес исходной воды к частично обессоленной воде;
Дозирование раствора (растворов) минеральных веществ;
Фильтрование через частично растворимые загрузки имеющие в своем составе необходимые минералы.
ПОДМЕС целесообразно использовать, в случаях когда в исходной воде отсутствуют критичные превышения ПДК (Предельно Допустимых Концентраций) химических веществ, регламентированных нормативом. К критическим превышениям можно отнести превышения в более чем десять раз, от ПДК, по отдельным ионам.
Технически подмес реализуется путем объединения потока воды подаваемой на оборудование частичного обессоливания и потока обессоленного фильтрата, с ограничением скорости первого потока. Вода подаваемая для коррекции не должна содержать вещества допустимое содержание которых обозначено в нормативе как - "Отсутствие" или "Следы".
Требуемый расход воды в линии подмеса (W2, л/ч) рассчитывается по формуле:
Где:
С0 - требуемое содержание вещества в товарной воде (мг/л);
С1 - содержание вещества в фильтрате (мг/л);
W1 - расход фильтрата (л/ч);
С2 - содержание вещества в исходной воде (мг/л).
За С2 принимается вещество с максимальным превышением ПДК норматива. После расчета требуемого расхода, необходимо проверить расчетное содержание других ионов в подготовленной воде.
Проверка содержания любого вещества после подмеса (C0, мг/л) рассчитывается по формуле:
Где:
С1 - содержание вещества в фильтрате (мг/л);
W1 - расход фильтрата (л/ч);
С2 - содержание вещества в исходной воде (мг/л);
W2 - расход в линии подмеса (л/ч).
ДОЗИРОВАНИЕ растворов необходимых веществ в обессоленную воду на равне с технологией подмеса, является одним из самых распространенных методов коррекции солевого состава воды разливаемой в бутыли. В отличии от последнего, коррекция дозированием позволяет "точечно" изменять химический состав воды, хотя и является более дорогостоящим решением, как в капитальных, так и в эксплуатационных затратах.
Ввод раствора (растворов) в частично обессоленную воду производится посредством насоса дозатора из реагентного резервуара, в котором раствор готовится и хранится.
Управление насосом дозатором и соответственно количеством вводимого реагента осуществляется - либо пропорционально потоку фильтрата (по водосчетчику), либо приборами, контролирующими содержание определенных ионов в воде или измеряющими общее солесодержание фильтрата после ввода корректирующего раствора.
Расчет требуемой производительности насоса дозатора производится по той же формуле что и расчет производительности линии подмеса, но с некоторыми нюансами.
Требуемая производительность дозирующего насоса (W2, л/ч) рассчитывается по формуле:
Где:
С0 - требуемое содержание вещества в товарной воде (мг/л);
С1 - содержание вещества в фильтрате (мг/л);
W1 - расход фильтрата (л/ч);
С2 - содержание вещества в дозируемом растворе (мг/л);
kw - диапазон дозирования.
Коэффициент kw указывает на то в каком диапазоне возможны регулировки насоса дозатора. Например - принимая kw = 1, мы при расчете получаем значение максимальной производительности насоса, т.е. при необходимости - мы не сможем увеличить количество вводимого вещества. Рекомендуемые значения коэффициента kw находятся в диапазоне 0,3 - 0,7.
ФИЛЬТРОВАНИЕ ЧЕРЕЗ ЧАСТИЧНО РАСТВОРИМЫЕ ЗАГРУЗКИ применимо при уровне pH ниже 6. В процессе фильтрования воды через такие загрузки, материал фильтра постепенно растворяется насыщая воду различными минералами. Одновременно с увеличением солесодержания, повышается значение pH подготавливаемой воды. Подобные материалы как правило обладают самолимитирующими свойствами, по мере нормализации pH растворение материала прекращается.
Типичной загрузкой применяемой для коррекции солевого состава и pH воды является CALCITE , производства компании CLACK CORP (USA). Гранулы CALCITE в основном состоят из природного карбоната кальция и, в меньшей степени, хлорида кальция. Постепенно растворяясь, CALCITE переходит в воду в виде гидрокарбоната кальция и хлоридов. Кроме этого, в межзерновом пространстве и на поверхности гранул происходит нейтрализация содержащегося в воде свободного диоксида углерода.
Конструктивно установка коррекции солевого состава на базе частично растворимых загрузок, представляет собой "обычный" скорый напорный фильтр.
Решение о целесообразности применения того или иного метода коррекции зависит от многих факторов. Это - и химический состав исходной и предварительно подготовленной воды; и выбранная технология предподготовки; и экономические факторы, которые безусловно следует учитывать. Не стоит забывать и о том что все вышеперечисленные методы могут применяться не только по отдельности, но и как угодно комбинироваться.
Для получения стабильного химического состава подготовленной воды необходимо предусмотреть промежуточный (усреднительный) резервуар для сбора воды со скорректированным солевым составом, в качестве означенного резервуара может использоваться резервуар хранения продуктовой воды.
СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ ПРОДУКТОВОЙ ВОДЫ
Система хранения продуктовой воды предназначена для сбора и накопления подготовленной воды. Резервуар входящий в систему хранения позволяет компенсировать пиковые расходы продуктовой воды при ее розливе, а также обеспечивает работу оборудования водоподготовки с постоянной (оптимальной) производительностью.
Система хранения должна обеспечивать санитарную безопасность хранимой воды и исключать возможность попадания в нее механических, химических, органических и других загрязнителей.
Накопительный резервуар системы должен быть изолирован от прямого контакта с окружающей его атмосферой. На дыхательной системе резервуара необходимо установить механические фильтры, а в некоторых случаях, например если в качестве стерилизующего воду агента применяется озон (O3), фильтры катализаторы. Также для стерилизации воздуха попадающего в резервуар при "дыхании" иногда используются воздушные ультрафиолетовые стерилизаторы.
Для обеспечения санитарной безопасности хранимой воды и продления срока ее хранения существует несколько методов, это:
Установка ультрафиолетовых излучателей непосредственно в резервуар;
Непрерывная циркуляция воды через установку ультрафиолетового обеззараживания;
Ввод озоно-воздушной смеси в резервуар хранения.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ САНИТАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКТА
Вода разливаемая в бутылку должна быть не только стерильной, но и обладать антисептическими свойствами. Выполнение последнего условия необходимо для того чтобы обеспечить стерильность тары и пробки с целью максимально увеличить срок хранения бутилированной воды. Данную задачу в полной мере решает ОЗОНИРОВАНИЕ ВОДЫ перед подачей ее на розлив.
А как же ультрафиолетовое обеззараживание или насыщение воды ионами серебра? - Спросите ВЫ.
УСТАНОВКИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ не обеспечивают пролонгированного эффекта стерилизации, то есть вода на выходе из стерилизатора практически не содержит живых микроорганизмов, но не обладает антисептическими свойствами. Такая вода, контактируя с микробиологическими загрязнителями присутствующими на внутренних поверхностях трубопроводов, бутыли, пробки да и просто в окружающем воздухе, повторно осеменяется. Микроорганизмы попавшие в такую воду начинают размножаться и вскоре их число выходит за пределы ПДК норматива.
О эффективности или "полезности" ОБРАБОТКИ ВОДЫ ИОНАМИ СЕРЕБРА написано немало статей. Мы же выскажем свою точку зрения по данному вопросу и приведем несколько абсолютно достоверных фактов, которые легко проверить.
Отечественные санитарные нормы ограничивают ПДК ионов серебра в воде - величиной 50 мкг/л. Гибель некоторых микроорганизмов (далеко не всех) в воде, вызывают концентрации серебра свыше 250 мкг/л. Серебро - тяжелый метал, способный накапливаться в организме человека, данный метал относится ко второму классу опасности (высоко опасные вещества). В "до предельных" концентрациях ионы серебра обладают слабовыраженным бактериостатическим эффектом (способностью замедлять рост микроорганизмов). Применение данного метода для обеспечения антисептических свойств воды, на Наш взгляд, не только неэффективно, но и опасно.
ОЗОНИРОВАНИЕ представляет собой единственный современный метод обработки воды, который действительно универсален, поскольку он проявляет своё действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении. Озон является одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы. Механизм обеззараживания воды озоном основан на его способности инактивировать сложные органические вещества белковой природы, содержащиеся в животных и растительных организмах. При озонировании, одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а также ее дезодорация и улучшение вкусовых качеств.
Обесцвечивающее действие озона объясняется окислением соединений, вызывающих цветность воды; они превращаются в более простые молекулы, не имеющие окраски. Озонирование придаёт воде отчётливый голубой оттенок.
Озон не придает воде привкусов и запахов и обладает весьма ценным свойством самораспада – после окончания обработки, через некоторое время (до 12 часов с учетом распада газовой фазы), озон превращается обратно в кислород. Благодаря этому передозировка озона не является проблемой. По своей сути очистка воды озоном эквивалентна многократно ускоренной процедуре природной очистки воды, протекающей в естественных условиях под действием кислорода воздуха и солнечного излучения.
Во время озонирования могут образовываться такие побочные продукты как: кетоны, альдегиды, броматы (если имеются бромиды), органические кислоты, пероксиды. Перед применением озонирования необходимо убедится в отсутствии в обрабатываемой озоном воде веществ которые могут образовывать указанные соединения.
Для получения озона применяется специальное оборудование – озоногенератор, который вырабатывает озон из окружающего, предварительно осушенного, воздуха или из чистого кислорода. Полученный на озоногенераторе озон вводят либо в резервуар системы хранения продуктовой воды, либо в специальный смеситель (сатуратор), установленный непосредственно перед блоком розлива воды в бутыли.
Рекомендуемые нормы содержания озона в воде для производства бутилированной воды:
Вода для розлива в бутыль - 0,15 - 0,30 мг/л;
Вода для финишной мойки тары и пробки - 0,4 - 0,6 мг/л;
Вода доставляемая конечному потребителю - не более 0,1 мг/л (согласно норматива).
Рекомендуемое содержание озона в воде, доставляемой конечному потребителю, не должно превышать 0,02 мг/л, что достигается выдерживанием готовых к отправке бутылей на складе в течении 12 часов. В противном случае производство может получат жалобы от потребителей на резкий запах присутствующий в воде.
КОРРЕКЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
На стадии коррекции солевого состава воды, коррекция содержания таких элементов как фтор и йод затруднительна по нескольким причинам. Это - и очень жесткая "вилка" ПДК, в рамках которой нужно поддерживать концентрацию (Йодид-ион - 0,04 - 0,06 мг/л, Фторид-ион - 0,6 - 1,2 мг/л), и вероятность распада в процессе хранения и обеззараживания подготовленной воды.
Дозирование растворов таких веществ необходимо производить непосредственно в бутыль, вводя нужную дозу раствора через головку розлива в момент наполнения бутыли. Для точного дозирования раствора используются прецизионные насосы дозаторы синхронизированные с блоком розлива.
Требуемая производительность прецизионного насоса дозатора(W2, мл/с) рассчитывается по формуле:
Где:
С0 - требуемое содержание вещества в бутилированной воде (мг/л);
V0 - объем бутыли (л);
T0 - время заполнения бутыли (л/с);
С1 - содержание вещества в фильтрате (мг/л);
С2 - содержание вещества в дозируемом растворе (мг/л);
kw - диапазон дозирования.
Коэффициент kw указывает на то в каком диапазоне возможны регулировки насоса дозатора. Например - принимая kw = 1, мы при расчете получаем значение максимальной производительности насоса, т.е. при необходимости - мы не сможем увеличить количество вводимого вещества. Рекомендуемые значения коэффициента kw находятся в диапазоне 0,3 - 0,7.
Разработка технологии водоподготовки для производства бутилированной воды требует комплексного подхода. Стабильность качества конечного продукта зависит от степени автоматизации всего комплекса водоподготовительного оборудования и степени интеграции его с линией розлива.