Жизнь зарождается
в воде, в какой -
решать вам!
(050) 908-56-58
(096) 510-38-40 заказать звонок
(0)
Корзина пуста!

Вода для правильных напитков

Сусь М.А.

Малецкий З.В.

Успехи украинских производителей напитков, как на внутреннем, так и на внешнем рынке, свидетельствуют о высоком качестве отечественных продуктов, которое невозможно без высококачественного сырья, в данном случае воды. Журнал "Вода и водоочистные технологии" попытался разобраться, какого качества должна быть вода, которой суждено стать пивом, водкой или сладким напитком, а самое главное – как этого качества добиться.

О государственных нормативах качества воды для напитков

Читатели нашего журнала помнят, что в июле 2010 г. на территории Украины вступил в действие новый документ, регламентирующий качество питьевой воды, предназначенной для употребления человеком – ДСанПіН 2.2.417110. Этот документ сменил действовавший на протяжении 28 лет ГОСТ 287482. Новый нормативный документ ужесточил требования к ряду санитарно-токсикологических показателей: содержанию алюминия, марганца, свинца, цинка, ртути, кадмия, молибдена, мышьяка и др. Кроме того, с ДСанПіН введены в действие новые нормативы на содержание в воде аммония, кремния, нитритов, серебра, и хлорсодержащих веществ. Как обстоят дела с нормативными документами, регламентирующими качество технологической воды для производства алкогольных напитков, мы попросили рассказать заведующего отделом технологии напитков УкрНИИСпиртбиопрод к.т.н. Владимира Петровича Ковальчука.

Общие требования к воде для производства ликеро-водочных напитков существуют много лет и определяются действующими на данный момент отраслевыми нормативными документами. В настоящее время для предприятий отрасли действует стандарт СОУ №15.91371237:2005 "Вода підготовлена для лікеро-горілчаного виробництва", разработанный нашим институтом и утвержденный Министерством аграрной политики Украины в 2005 году. Этот отраслевой стандарт включает требования к подготовленной воде для приготовления слабоалкогольных напитков, водок и ликёро-водочных напитков из спирта.

Согласно СОУ №15.91371237: 2005, в качестве сырья для получения технологической воды используется вода питьевая. Это означает, что уже исходная вода должна соответствовать нормативным требованиям к питьевой. Требования же к содержанию отдельных компонентов в воде в результате дополнительной обработки, которую она проходит перед использованием для приготовления ликёро-водочной продукции (стадии умягчения, обработки на обратноосмотических мембранах, активированном угле и др.) являются лишь более жесткими по отношению к воде питьевой даже в сравнении с ныне действующими нормами, что и отображено в упомянутом стандарте. В ближайшее время предполагается пересмотреть эти требования с целью корректировки отдельных положений.

Как сообщили нам в ЗАО "УкрПиво", украинские производители пива и безалкогольных напитков обязаны придерживаться действующего ДСанПіН 2.2.417110 и следовать нормам отраслевых стандартов – Технологическим инструкциям и ДСТУ.

Вода, используемая для приготовления соков и сокосодержащих напитков, должна соответствовать требованиям следующих нормативных документов:

  • ДСанПін 2.2.4171 "Державні санітарні норми та правила. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною"
  • Инструкция І 4.4.4.077 "Інструкція про порядок санітарно-технічного контролю консервів на виробничих підприємствах, оптових базах, в роздрібній торгівлі та на підприємствах громадського харчування"
  • ДСТУ 4283.2:2007 "Соки та сокові продукти"
  • ГН 6.6.1.1130 "Державні гігієнічні нормативи. Допустимі рівні вмісту радіонуклідів 137Cs та 90Sr у продуктах харчування та питній воді"

Таким образом, основываясь на ДСанПіН 2.2.417110 и специальном стандарте своей отрасли, производители напитков составляют собственные технологические регламенты производства. Эти документы являются коммерческой тайной предприятия и не подлежат публикации. Поэтому "Вода и водоочистные технологии", руководствуясь государственными нормативами, здравым смыслом и общехимическими представлениями, предлагает свою версию специальных требо ваний к технологической воде для каждого вида напитков.

О влиянии физико-химического состава воды на качество напитков

Ликеро-водочное производство

К воде, используемой в ликерово дочном производстве, предъявля ются крайне строгие требования, особенно к содержанию солей жесткости (Ca2+ и Mg2+). Это объясняется тем, что растворимость последних в спиртовых растворах значительно ниже, чем в водных, и при смешивании жесткой воды со спиртом они выпадают в осадок. Кроме того, нерастворимые соединения могут образовываться при взаимодействии солей кальция и магния с пектиновыми и дубильными веществами фруктовоягодных настоев.

Во избежание осадкообразования рекомендуется поддерживать значение жесткости воды в пределах 0,2–0,4 мгэкв/л.

Достаточно сильно на качество конечного продукта влияет и общая минерали зация исходной воды. Так, высокое содержание хлорида натрия может придавать напитку солоноватый привкус, сульфата натрия и магния вызывать горечь, а сульфата кальция создавать ощущение терпкости. Для воды, содержащей высокие концентрации солей меди и железа, характерен металлический привкус. Не менее жестко контролируются мутность, цветность и содержание органических примесей (окисляемость воды). Если первые два показателя отрицательно сказываются на внешнем виде продукта, то повышенная окисляемость может стать причиной нежелательных привкусов и запахов.

Таким образом, вода для ликеро-водочного производства должна быть мягкой, слабоминерализованной, прозрачной, не иметь цвета и запаха.

История вопроса

История водки берёт своё начало в 800 году до нашей эры, когда арабские алхимики впервые получили спиртовой дистиллят – "алька хуль". Именно так на смену эпохи виноделия пришла эпоха крепких алкогольных напитков.

Водку, в современном понимании рецептуры этого напитка, научились готовить чудские монахи в России. В качестве исходного сырья они использовали рожь. Задолго до них производство водки освоили китайцы и японцы, которые использовали для получения браги рис и овощи. В Европе же популярность приобрели другие крепкие алкогольные напитки – виски, джин и коньяк.

После нескольких веков существования водки, в XIX веке её рецептура, наконец, получила научное обоснование. Крёстным отцом научной идеи о крепости водки считается Дмитрий Иванович Менделеев. В 1865 он защитил докторскую диссертацию под названием "О соединении спирта с водой". Великий химик предпринял попытку раскрыть взаимосвязь между так называемыми "определёнными" и "неопределёнными" соединениями, обра зующимися между молекулами растворённого вещества и растворителя. Однако, кроме научной новизны, в работе Менделеева был и практический результат – заветные 40 градусов, при которых раствор спирта в воде имеет самую высокую однородность и вызывает максимальный "согревающий эффект" при употреблении.

Сегодня некоторые говорят, что Менделеев не имеел никакого отношения к рецептуре водки, а занимался сугубо научными исследованиями. Однако существует не опровержимое доказательство его причастности к во дочному производству – Дмитрий Иванович возглавлял специальную комиссию по выработке рекомендаций по улучшению водки. Скорее всего, именно на этой должности он с успехом применил результаты своих научных изысканий.

Результаты введения сухого закона и прочих ограничений производства водки показали, что этот напиток у человека не отнять. Куда лучше взять за правило изречение, приписываемое тому же Менделееву: "В мире нет вредных веществ, в мире есть вредные количества".

Производство пива

Наряду с хмелем и солодом, вода является важнейшим компонентом, влияющим на вкус и качество пива. Поскольку технология приготовления пива предусматривает использование различных реагентов и добавок, к воде для пивоварения, в отличие от производства алкогольных и безалкогольных напитков, предъявляются менее жесткие требования. В процессе производства пива вода используется на стадии приготовления солода для замачивания зерна и при затирании солода для получения затора (смесь дробленого солода с водой). В первом случае можно использовать воду, соответствующую питьевой, однако для затора она нуждается в дополнительной подготовке.

Присутствующие в воде карбонаты и особенно бикарбонаты обладают щелочными свойствами и отрицательно влияют на ферменты при затирании солода, препятствуют осаждению белков, увеличивают экстракцию нежелательных веществ (силикатов, полифенолов и танинов) и снижают устойчивость сусла к инфекциям. Поэтому, вода, содержащая большое количество угольной кислоты, непригодна для пивоварения. Что касается жесткости, то для производства пива ее значение не должно превышать 4 мгэкв/л, причем, для светлых сортов нужна более мягкая вода, так как хмелевая горечь в такой воде получается приятной и быстро проходящей. В жесткой воде хмель дает более грубую горечь, характерную для темных сортов пива.

Умягчение воды Nа-катионированием не рекомендуется, так как обработанная вода будет содержать хлорид и сульфат натрия, которые обусловливают ее горько-солёный вкус. Значительное влияние на качество оказывают ионы кальция, взаимодействующие с фосфатами, что способствует сохранению ио нов водорода в сусле (т. е. повышению кислотности сусла), а также флокуляции дрожжей, осаждению

белков и оксалатов, вызывающих мутность пива. Не менее важно наличие магния, так как он способствует ферментации, но в то же время может придавать пиву кислый и горький привкус, поэтому его концентрация в воде не должна превышать 20 мг/л.

Чтобы подытожить, сформулируем 5 основных требований к качеству воды для пивоварения:

  • значение общей жесткости < 4 мгэкв/л;
  • соотношение кальций/магний от 1/1 до 3/1
  • значение общей щелочности воды в пределах 0,5–1,5 мгэкв/л
  • соотношение сульфаты/хлориды >1
  • содержание натрия < 100 мг/л
  • микробиологическая чистота.

Соки, нектары, морсы, сокосодержащие напитки

В случае приготовления натураль ных 100% соков роль воды ограничивается лишь техническим применением – для мытья оборудования и тары, в производстве пара и на хозяйственно-бытовые нужды. Однако, в последнее время соки все чаще готовят из концентратов. Кроме того, вода используется для приготовления нектаров, морсов и сокосодержащих напитков, фруктовая составляющая которых не превышает 50%.

Сок, максимально приближенный к натуральному, может быть получен при разбавлении концентрата только обессоленной водой, поскольку присутствие солей жесткости, хлоридов, сульфатов и щелочность воды оказывают отрицательное влияние на качество приготовляемого продукта.

В частности, щёлочность воды повышает рН напитка, гидрокарбонаты кальция и магния взаимодействуют с пектиновыми и дубильными веществами концентратов, образуя комплексные соединения и вызывая помутнение напитка. Сульфаты и хлориды участвуют в формировании вкуса напитка. Общее количество растворённых солей не только влияет на вкус, но и может обусловливать химическую нестабильность, выпадение осадка, изменение внешнего вида напитка.

Основные требования к воде для производства соков, нектаров, мор­сов: прозрачность, отсутствие запа­ха и цвета, низкая минерализация и микробиологическая чистота.

Безалкогольные и слабоалкогольные напитки

БАН употребляют все, а вот САН, в основном, популярны среди молодёжи. Как следует из приведенных определений этих напитков, главным и, скорее всего, единственным принципиальным отличием между ними является наличие спирта в САН.

Вода для этих напитков должна быть мягкой, чтобы не выпадал осадок солей жесткости, особенно для САН, содержащих спирт. Кроме того, надлежащим образом следует контролировать щелочность воды.

В технологиях производства газированных напитков большой проблемой является присутствие в воде силикатов, взаимодействие которых с угольной кислотой приводит к образованию нерастворимых поликремневых кислот, что ухудшает качество продукта.

В идеальном случае вода для САН и БАН должна иметь минимальное количество примесей, во избежание возможности их взаимодействия с используемыми добавками (консервантами, ароматизатора? ми, красителями, стабилизаторами и др.) и, как результат, ухудшение качества напитка.

Технологии подготовки воды для производства напитков

Несмотря на различия в требованиях к технологической воде в производстве напитков разных видов, современная схема водоподготовки является типовой и предусматривает предварительную очистку исходной воды, деминерализацию методом обратного осмоса и корректировку минерального состава очищенной воды за счёт дозирования минеральных смесей или организации байпаса.

Выбор технологии и аппаратурного оформления водоподготовки в производстве напитков зависит от типа источника водоснабжения и качества воды в нём, вида напитка, а также производительности завода или цеха. Современная схема водоподготовки включает 4 основные стадии: механическая очистка, комплексная очистка или умягчение, очистка на активированном угле и деминерализация методом обратного осмоса. Такая схема позволяет получать очищенную воду трёх типов – техническую для ополаскивания тары, умягчённую для производства напитков и деминерализованную для производства напитков с повышенными требованиями к технологической воде. В зависимости от потребностей конкретного производства эта схема может быть упрощена или дополнена специальным оборудованием.

Помимо химического состава, важно соблюдать микробиологические нормативы качества технологической воды и предупреждать развитие микроорганизмов в водоочистном оборудовании. Применение на завершающей стадии водоподготовки технологии обратного осмоса обеспечивает микробиологическую чистоту продукционной воды. Однако это не гарантирует отсутствие микроорганизмов в воде, которая может отбираться перед системой мембранной деминерализации, и не влияет на санитарное состояние оборудования преподготовки. Эти проблемы решаются в каждом проекте индивидуально – выбираются точки ввода и контроля дезинфицирующих агентов, а схема дополняется дозирующим оборудованием и средствами контроля и измерения. Гарантией микробиологической чистоты продукционной воды является применение ультрафиолетового облучения перед её подачей в технологический процесс.

Для оценки соответствия современных представлений о водоподготовке в производстве напитков украинским реалиям мы попросили ведущие отечественные предприятия рассказать об используемых ими технологиях. На наш вопрос ответил Виктор Николаевич Салтанюк, руководитель проектов по технологии инжинирингового центра ПАО "Оболонь", предприятия, которое на протяжении многих лет лидирует в производстве пивобезалкогольной продукции в Украине.

– ПАО "Оболонь" производит широкий ассортимент пиво без алкогольной продукции, в том числе уникальные продукты группы "Живчик", изготавливаемые на натуральной основе с яблочным соком, а также напитки группы "ностальгия" и "Нова Кола".

Качество технологической воды, а также воды, предназначенной для мойки оборудования, на предприятии жёстко нормируется по физико-химическим и микробиологическим показателям. Технологии водоподготовки на разных заводах, принадлежащих ПАО "Оболонь", отличаются и зависят от качества исходной воды. Например, в Хмельницкой, Кировоградской и Винницкой областях, где вода отличается повышенной жёсткостью и окисляемостью, схемы водоподготовки включают стадию обратного осмоса.

На главном предприятии, расположенном в г. Киеве, применяется технология умягчение воды на слабокислотном катионите в Н-форме. Для обеспечения микробиологической чистоты продукционной воды, на предприятии используется предварительная дезинфекция с последующим кондиционированием воды в фильтре с активированным углём.

Аппаратурное оформление

Механическая очистка

Применение на первой стадии водоподготовки механических фильтров предупреждает засорение коммуникаций, загрязнение фильтрующих материалов и выход из строя основного оборудования. С этой целью обычно используются механические картриджные фильтры с рейтингом фильтрации 5 мкм или сетчатые самопромывные фильтры. Первые содержат полипропиленовые фильтрующие элементы, которые необходимо периодически менять, а вторые сконструированы таким образом, что промывка фильтрующей сетки может осуществляться в автоматическом режиме.

Часто природная вода характеризуется высокой мутностью, которую могут обуславливать взвешенные и коллоидные частицы диаметромменее 5 мкм. В таком случае применение картриджных или сетчатых фильтров оказывается недостаточным. Необходимо включать в схему водоподготовки засыпной механический фильтр. Эти фильтры содержат слой специального зернистого фильтрующего материала, например, на основе диоксида кремния. Стадия предподготовки воды современных производств напитков может также включать мембранный метод очистки – ультрафильтрацию, появившийся сравнительно недавно. Процесс ультрафильтрации осуществляется на специальных пористых половолоконных мембранах. Ультрафильтрационные мембраны задерживают подавляющее большинство нерастворимых и коллоидных примесей, а также крупные молекулы органических веществ, бактерии и вирусы. Тенденция развития технологий водоподготовки показывает, что ультрафильтрация в самом ближайшем будущем займёт позицию основной технологии предварительной очистки воды.

Комплексная очистка или умягчение

Вода большинства украинских источников водоснабжения содержит примеси солей жёсткости, железа и марганца, а также органические вещества. Иногда эти примеси могут появляться внезапно в периоды паводков или при профилактике водопроводных систем.

Технологии приготовления напитков не допускают использование жёсткой воды. В свою очередь присутствие в воде органических веществ, а также примесей железа и марганца способно привести к образованию непредусмотренных технологией химических соединений. При использовании неочищенной воды повышается риск возникновения внештатных ситуаций – образования осадков, ускорения или ингибирования брожения и др. Во избежание этих проблем применяются фильтры комплексной очистки или фильтры-умягчители.

Ультрафильтрационная система предварительной подготовки воды

Фильтры комплексной очистки содержат специальный фильтрующий материал ECOMIX. Фильтрация воды через ECOMIX позволяет снизить содержание солей жёсткости, примесей железа и марганца, органических веществ и аммония. В отличие от традиционных многоступенчатых технологий, фильтры ECOMIX регенерируются химически безопасным раствором хлорида натрия, не требуют специального сервиса и больших помещений, а сточные воды, образующиеся после регенерации, могут сбрасываться в канализацию без дополнительной обработки.

Фильтры-умягчители загружаются ионообменными смолами – сильнокислотными катионитами в натриевой или слабокислотными катионитами в водородной форме, которые удаляют из воды катионы кальция и магния, взамен высвобождая эквивалентное количество ионов натрия или водорода. Фильтры с сильнокислотными катионитами позволяют получить глубоко умягчённую во ду, а с слабокислотными – частично умягчённую со сниженной щёлочностью. Регенерация этих фильтров осуществляется раствором хлорида натрия или кислоты. В результате регенерации катионы кальция и магния переходят в промывочный раствор, а смола насыщается ионами натрия или водорода.

Вода после комплексной очистки или умягчения может использоваться для ополаскивания тары и других технических нужд.

Очистка на активированном угле

Применение фильтров с активированным углём после стадии комплексной очистки или умягчения преследует две цели – устранение

остаточного содержания хлора, который может использоваться для обеззараживания воды, и удаление низкомолекулярных органических примесей. Подробнее об активированных углях и адсорбционных процессах читайте на страницах 16–20 этого номера журнала.

Вода, после фильтрации через слой активированного угля, во-первых, безопасна для мембраны обратного осмоса, а во-вторых, обладает хорошими органолептическими свойствами и соответствует требованиям к качеству технологической, предъявляемым рядом технологий, например, производства без или слабоалкогольных напитков.

Деминерализация методом обратного осмоса

Эта стадия завершает технологическую цепочку водоподготовки и обеспечивает соответствие состава очищенной воды санитарно-химическим и микробиологическим нормативам. Основным элементом системы обратного осмоса является мембрана. Обратноосмотическая мембрана полупроницаема, поэтому в процессе очистки сквозь неё проходят только молекулы воды – пермеат, а большинство растворённых примесей удаляются из системы вместе со вторым потоком – концентратом. Концентрат обратного осмоса может использоваться на производстве в качестве технической воды – для охлаждения в теплообменниках, в прачечных и для уборки территории.

Промышленная система обратного осмоса

Метод обратного осмоса удаляет из воды около 99% растворённых примесей, однако это не всегда удовлетворяет требования к воде для производства напитков. В этих случаях предусматривают дозирование минеральных компонентов или байпас воды с предыдущей стадии с целью корректировки минерального состава конечной воды.

Очищенная и скорректированная по минеральному составу вода собирается в специальных баках-сборниках, откуда через систему ультрафиолетового обеззараживания подаётся в технологическую линию.

Рассмотренная схема водоподготовки той или иной конфигурации работает на большинстве украинских производств напитков, обеспечивая высочайшее качество отечественных продуктов и их конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынках. Следует отметить, что многие из систем выполнены и обслуживаются отечественными компаниями, такими как НПО "Экософт", ПКФ "Экотех", ЧП "Термодистилляция", ООО "Антрис", ТПО "Ариста" и другими. Качество очищенной воды определяется не только конфигурацией водоподготовки, но и материалами, которые используются. Всё водоочистное оборудования и трубопроводы должны быть инертны по отношению к средам, с которыми они контактируют, а также допущены к применению в пищевых технологиях. По аналогии, пищевого класса должны быть: мембраны, все фильтрующие загрузки – песок, ионообменные смолы, активированные угли, и реагенты-биоциды, антискаланты и регенерационные растворы.

Фильтрующие загрузки пищевого класса отличаются от стандартных высокой чистотой, стабильностью и механической прочностью. Они также не должны ухудшать органолептические свойства очищаемой воды. Высокое качество расходных материалов и реагентов напрямую зависит от исходного сырья, технологии производства и системы контроля качества. Именно поэтому по настоящему гарантировать качество поставляемого материала могут только крупные производители, добросовестность которых прошла проверку временем.

Правильно очищенная вода – это не только гарантия отсутствия проблем в производстве напитков, но и самый существенный вклад в качество продукции.