Міністерство освіти і науки РФ
Іркутський Державний Технічний університет
Кафедра хімічної технології
Реферат на тему:
«Вплив кисню на воду, без алкогольні напої»
Виконав:
Перевірив:
Іркутск2007г.
Зміст
1. Вода
2. Критерії оцінки якості та ідентифікація мінеральних питних столових вод
3. Антиоксидантні властивості питної води
4. Безалкогольні напої
5. Двоступінчате озонування в технології очищення дифузійного соку
6. Вплив озонування дефекованного соку на якісні показники очищеного соку
7. Склад летких компонентів безалкогольного пива, отриманого в процесі аерації.
Критерії оцінки якості та ідентифікація мінеральних питних столових вод
До мінеральних питних столових вод у відповідності з термінологією ФАО / ВООЗ [1] відносять води з показником «мінералізація» (М) менше 1 г / дм 3, підземного походження, постійного складу і розливається без його зміни.
Якщо в європейських країнах найбільшим попитом користувалися води з низькою мінералізацією, такі, як «Пер'є», «Евіан», та ін, то в Росії, що володіє унікальними родовищами мінеральних вод, традиційно розливали переважно води лікувально-столові і лікувальні, тобто . води з М вище 1 г / дм 3 І лише в останні десятиліття змінилася структура виробництва і споживання розфасованої в ємності мінеральної води.
Збільшення попиту і відповідно квоти мінеральних столових вод на споживчому ринку пов'язане з процесами антропогенного впливу на поверхневі і грунтові води, що забезпечують системи централізованого та нецентралізованого питного водопостачання, і погіршенням якості питної води.
З ростом номенклатури розливали мінеральну вод зросла кількість фальсифікацій продукції, що, у свою чергу, актуалізувало проблему їх ідентифікації
У той час як завдання ідентифікації та підтвердження генезису мінеральних лікувальних і лікувально-столових вод важка, але вирішувана [2], проблема підтвердження відповідності складу столових вод їх найменуванню до теперішнього часу практично не вирішувалася.
Мінеральні води розливають по загальним [3] або індивідуальним для кожного найменування технічним умовам, в цих документах описані якісні характеристики, виражені за допомогою регламентування кількісного вмісту основних макрокомпонентів, значення показника «мінералізація» і специфічних компонентів і сформульовані вимоги до безпеки вод. Крім того, в документах загального призначення [4] встановлені гранично допустимі вмісту токсичних елементів у водах.
Європейські вимоги до безпеки і якості мінеральних вод [5] щодо змісту ксенобіотиків, таких, як пестициди, нафтопродукти, поліароматичні вуглеводні та інші, не збігаються з вітчизняними через відсутність аналогічних нормативів в діючих документах.
У вітчизняній літературі є розрізнені відомості [6-8], присвячені міграції персістент-них токсикантів на мінеральні води, які так само могли б бути використані в якості ідентифікаційних показників.
Раніше [9], досліджуючи закономірності формування мінеральних лікувально-столових та лікувальних вод, що служать основою для їх ідентифікації, знайшли, що виявлення генези базується на комплексі даних про основний хімічний склад і зміст специфічних компонентів.
Задача ідентифікації мінеральних столових вод значно складніше.
За органолептичними ознаками столові води розрізняються незначно, так як смакові якості формуються співвідношенням основних іонів, таких, як гідрокарбонати, сульфати, хлориди, кальцій, магній, натрій і калій, і їх кількістю.
Так як сумарний вміст основних іонів лімітовано величиною 1 г / л, воно практично не робить впливу на смак води. Разом з тим істотний вплив на смак або його «маскування» надає насичення вод діоксидом вуглецю, що підвищує спрагогамуючі властивості води. Таким чином, технологічний прийом - газування вод - ще більше зменшує відмінності в органолептичних властивостях.
Крім того, на відміну від підземних вод з високою мінералізацією, що містять в значущих кількостях
такі специфічні компоненти, як літій, стронцій, борати, силікати, що дозволяють їх ідентифікувати, в їдальнях водах ці компоненти, як правило, присутні в низьких концентраціях, що значно ускладнює ідентифікацію.
Якщо на першому етапі досліджень інформація про зміст та співвідношення макрокомпонентів може служити основою для об'єднання столових вод в групи, то ідентифікувати воду конкретного найменування на підставі таких даних не представляється можливим.
Тому задача встановлення генезису столових вод може бути вирішена тільки на підставі даних хімічних аналізів максимально можливої кількості мікроелементів і виявленні співвідношень комплексу компонентів, характерних для вод однакового походження.
Склад підземних вод формується в часі, підпорядковується суворим закономірностям, залежать від тектоніки, історії геологічного розвитку планети та окремих геологічних структур, рельєфу, клімату [10].
Існуюче різноманіття типів мінеральних вод зумовлено геохімічної ситуацією водоносних горизонтів конкретних регіонів. Кінцевий етап формування представляє собою рівновагу системи «вода <=> порода» і виражається формулою: вода <=> неорганічні сполуки <=> органічні сполуки <=> гази [11].
Так як мета роботи - виявлення комплексу специфічних, присутніх у водах компонентів, їх співвідношення властивим даному водоносному горизонту (ВГ), званим надалі «ідентифікаційними комплексами» (ІК), то при прогнозуванні ІК розглядали вплив геохімії водовмісних порід на формування складу води.
Наприклад, взаємодія води з карбонатними породами, найпоширеніші мінерали яких - целестин і стронціаніт, обумовлює присутність стронцію, а підвищений вміст літію характерно для вод, що залягають у глинистих водовмісних породах [12].
Були вивчені хімічні склади численних проб вод, відібраних зі свердловин, розкривають Касимовский, гжельской-ассельского, Оксько-Протвінскій, Подільсько-Мячіковскій і Каширський водоносні горизонти. Московського артезіанського басейну.
Отриману в результаті моніторингу аналітичну інформацію систематизували і використовували для обгрунтування критеріїв ідентифікації вод.
Після статистичної обробки даних хімічних аналізів знайшли достовірні діапазони вмісту компонентів для кожного водоносного горизонту (табл. 1).
Порівнюючи дані за змістом компонентів у пробах вод, відібраних з різних свердловин, розкривають певний водоносний горизонт, встановили, що концентрації макро-і мікрокомпонентів незначно змінюються.
Такі зміни характерні для всіх водоносних горизонтів, залежать від нерівномірного розподілу мінералів, що становлять водовмісних порід, та наявності зон підвищеної тріщинуватості і карстових порожнеч.
Наявність закарстованості і тріщинуватості в окремих зонах порушує лінії водотривів, що поділяють водоносні горизонти, що сприяє змішанню вод з різних го нтах і, отже, призводить до локальних змін їх складу. Крім того, зростання концентрацій деяких компонентів у водах, що належать одному водному горизонту, залежить безпосередньо від глибини свердловини, тобто гідрогеохімічній зональності [13].
З даних табл. 1 видно, що діапазони концентрацій деяких компонентів, а також значення показника «мінералізація» (М) у водах з різних водоносних горизонтів близькі або тотожні.
За подобою макрокомпонентного складу об'єднали води різних горизонтів у групи. До першої групи віднесли води Оксько-Тарусского (З 1, ok-tr) і Турабьевского (З 3 trb) горизонтів. Водовмісних порід Оксько-Тарусского горизонту складені вапняками з прошарками глин і пісковиків. Турабьевскій горизонт приурочений до вапняків і доломітів, покрівля гори-
Таблиця 1
Таблиця 2
За тим же принципом у другу групу об'єднали води - гжельской-Ас-сільського і Касимівського горизонтів. Гжельской-ассельского горизонт представлений вапняками. Водовмісних порід Касимівського горизонту складаються зі світлих вапняків і доломітів, в різній мірі тріщинуватими і закарстованими, з витриманими по простяганню і потужності первоцвіти глинистими прошарками.
Води цієї групи належать до хлоридним сульфатним гідрокарбонатних натрієво-магнієво-кальцієвих або сульфатним хлоридним гідрокарбонатних натрієво-магнієво-кальцій вим. Їх іонний склад виражений схожими формулами:
або
У третю групу об'єднали води з високим вмістом сульфатів Каширського, Подільсько-Мячіковского і Оксько-Протвінского горизонтів. Всі ці горизонти приурочені до вапняки і доломіт з незначними прошарками глин і мергелів. Оксько-Протвінскій водоносний горизонт відрізняється наявністю тріщинуватих вапняків.
Макрокомпонентного склад вод третьої групи описується як гідрокарбонатні сульфатний магнієво-натри-ево-кальцієвий або гідрокарбонатні сульфатний натрієво-магнієво-каль-ціевий і виражається як і подібними формулами
або
Встановлені відмінності між групами вод у відношенні іонно-сольового складу очевидні. У межах однієї групи, води так само відрізняються між собою.
Для виявлення набору відмінних компонентів для кожного водоносного горизонту провели нормалізацію аналітичної інформації після усереднення хімічних даних, тобто взяли мінімальне значення концентрації кожного компонента за одиницю, потім щодо його розраховували змісту аналогічного компонента в інших водних горизонтах. Отримали дані (табл. 2), наочно демонструють
індивідуальні характеристичні набори для кожного досліджуваного водоносного горизонту.
З даних табл. 2 видно, що води Оксько-Тарусского і Турабьевского горизонтів, об'єднані за іонно-со-лівому складу в першу групу, розрізняються не тільки концентраціями кальцію, магнію, гідрокарбонатів, хлоридів, сульфатів, але й змістом діоксиду кремнію.
Згідно з даними табл. 2, для диференціювання вод другої групи - гжельской-ассельского і Касимівського горизонтів, характеризується схожими формулами, доцільно використовувати дані за змістом літію, натрію, стронцію, фторидів і сульфатів. Для обох водоносних горизонтів характерна підвищена концентрація боратів і силікатів.
Підвищений вміст боратів характерно також і для вод третьої групи. Як і в раніше розглянутих випадках, води третьої групи об'єднані за принципом подібності складів і відносяться до гідрокарбонатно-сульфат-ним натрієво-магнієво-кальцієвих (магнієво-натрієво-кальцієвих).
Іонно-сольовий склад вод цієї групи значно відрізняється від складів вод, розглянутих вище, з високою концентрацією сульфатів. Разом з тим для вод кожного з цих водоносних горизонтів характерно зміст відмінних компонентів, таких, як літій, магній, фториди, хлориди, сульфати.
Аналіз наведених в обох таблицях даних дозволив виділити особливості, характерні для вод, видобутих з кожного водоносного горизонту. Так, води Турабьевского горизонту відрізняються найменшим значенням мінералізації, гжельской-ассельского - високою концентрацією боратів і силікатів, Подільсько-Мячіковского - літію, стронцію, фторидів, сульфатів.
Використовуючи усереднені і нормалізовані дані, представлені в табл. 1 і 2, легко віднести досліджувану пробу води до якої-небудь із груп. Отже, ці таблиці служать основою для ідентифікації вод, а дані, наведені в них, - основою для складання ідентифікаційних комплексів.
Крім включених до таблиці компонентів для вод, що видобуваються з окремих свердловин, як було зазначено вище, з-за особливостей будови водовмісних порід можлива наявність особливих специфічних мікроелементів. Такі елементи встановлюють додатково при виконанні хімічних аналізів.
Отже, основний ІК мінеральних столових вод, що видобуваються з вивчених ВГ, включає макрокомпоненти, складові формулу води: натрій, магній, кальцій, хлориди, сульфати, гідрокарбонати. Додатковий ІК містить мікроелементи: літій, стронцій, калій, фториди, борати, силікати. Крім того, в якості ідентифікаційних можуть бути використані артекомпоненти, такі, як токсичні компоненти (наприклад, нітрити, нітрати або персистентні ксенобіотики, що мігрували в систему, відповідальну за формування води).
Антиоксидантні властивості питної води Іркутський Державний Технічний університет
Кафедра хімічної технології
Реферат на тему:
«Вплив кисню на воду, без алкогольні напої»
Виконав:
Перевірив:
Іркутск2007г.
Зміст
1. Вода
2. Критерії оцінки якості та ідентифікація мінеральних питних столових вод
3. Антиоксидантні властивості питної води
4. Безалкогольні напої
5. Двоступінчате озонування в технології очищення дифузійного соку
6. Вплив озонування дефекованного соку на якісні показники очищеного соку
7. Склад летких компонентів безалкогольного пива, отриманого в процесі аерації.
Критерії оцінки якості та ідентифікація мінеральних питних столових вод
До мінеральних питних столових вод у відповідності з термінологією ФАО / ВООЗ [1] відносять води з показником «мінералізація» (М) менше 1 г / дм 3, підземного походження, постійного складу і розливається без його зміни.
Якщо в європейських країнах найбільшим попитом користувалися води з низькою мінералізацією, такі, як «Пер'є», «Евіан», та ін, то в Росії, що володіє унікальними родовищами мінеральних вод, традиційно розливали переважно води лікувально-столові і лікувальні, тобто . води з М вище 1 г / дм 3 І лише в останні десятиліття змінилася структура виробництва і споживання розфасованої в ємності мінеральної води.
Збільшення попиту і відповідно квоти мінеральних столових вод на споживчому ринку пов'язане з процесами антропогенного впливу на поверхневі і грунтові води, що забезпечують системи централізованого та нецентралізованого питного водопостачання, і погіршенням якості питної води.
З ростом номенклатури розливали мінеральну вод зросла кількість фальсифікацій продукції, що, у свою чергу, актуалізувало проблему їх ідентифікації
У той час як завдання ідентифікації та підтвердження генезису мінеральних лікувальних і лікувально-столових вод важка, але вирішувана [2], проблема підтвердження відповідності складу столових вод їх найменуванню до теперішнього часу практично не вирішувалася.
Мінеральні води розливають по загальним [3] або індивідуальним для кожного найменування технічним умовам, в цих документах описані якісні характеристики, виражені за допомогою регламентування кількісного вмісту основних макрокомпонентів, значення показника «мінералізація» і специфічних компонентів і сформульовані вимоги до безпеки вод. Крім того, в документах загального призначення [4] встановлені гранично допустимі вмісту токсичних елементів у водах.
Європейські вимоги до безпеки і якості мінеральних вод [5] щодо змісту ксенобіотиків, таких, як пестициди, нафтопродукти, поліароматичні вуглеводні та інші, не збігаються з вітчизняними через відсутність аналогічних нормативів в діючих документах.
У вітчизняній літературі є розрізнені відомості [6-8], присвячені міграції персістент-них токсикантів на мінеральні води, які так само могли б бути використані в якості ідентифікаційних показників.
Раніше [9], досліджуючи закономірності формування мінеральних лікувально-столових та лікувальних вод, що служать основою для їх ідентифікації, знайшли, що виявлення генези базується на комплексі даних про основний хімічний склад і зміст специфічних компонентів.
Задача ідентифікації мінеральних столових вод значно складніше.
За органолептичними ознаками столові води розрізняються незначно, так як смакові якості формуються співвідношенням основних іонів, таких, як гідрокарбонати, сульфати, хлориди, кальцій, магній, натрій і калій, і їх кількістю.
Так як сумарний вміст основних іонів лімітовано величиною 1 г / л, воно практично не робить впливу на смак води. Разом з тим істотний вплив на смак або його «маскування» надає насичення вод діоксидом вуглецю, що підвищує спрагогамуючі властивості води. Таким чином, технологічний прийом - газування вод - ще більше зменшує відмінності в органолептичних властивостях.
Крім того, на відміну від підземних вод з високою мінералізацією, що містять в значущих кількостях
такі специфічні компоненти, як літій, стронцій, борати, силікати, що дозволяють їх ідентифікувати, в їдальнях водах ці компоненти, як правило, присутні в низьких концентраціях, що значно ускладнює ідентифікацію.
Якщо на першому етапі досліджень інформація про зміст та співвідношення макрокомпонентів може служити основою для об'єднання столових вод в групи, то ідентифікувати воду конкретного найменування на підставі таких даних не представляється можливим.
Тому задача встановлення генезису столових вод може бути вирішена тільки на підставі даних хімічних аналізів максимально можливої кількості мікроелементів і виявленні співвідношень комплексу компонентів, характерних для вод однакового походження.
Склад підземних вод формується в часі, підпорядковується суворим закономірностям, залежать від тектоніки, історії геологічного розвитку планети та окремих геологічних структур, рельєфу, клімату [10].
Існуюче різноманіття типів мінеральних вод зумовлено геохімічної ситуацією водоносних горизонтів конкретних регіонів. Кінцевий етап формування представляє собою рівновагу системи «вода <=> порода» і виражається формулою: вода <=> неорганічні сполуки <=> органічні сполуки <=> гази [11].
Так як мета роботи - виявлення комплексу специфічних, присутніх у водах компонентів, їх співвідношення властивим даному водоносному горизонту (ВГ), званим надалі «ідентифікаційними комплексами» (ІК), то при прогнозуванні ІК розглядали вплив геохімії водовмісних порід на формування складу води.
Наприклад, взаємодія води з карбонатними породами, найпоширеніші мінерали яких - целестин і стронціаніт, обумовлює присутність стронцію, а підвищений вміст літію характерно для вод, що залягають у глинистих водовмісних породах [12].
Були вивчені хімічні склади численних проб вод, відібраних зі свердловин, розкривають Касимовский, гжельской-ассельского, Оксько-Протвінскій, Подільсько-Мячіковскій і Каширський водоносні горизонти. Московського артезіанського басейну.
Отриману в результаті моніторингу аналітичну інформацію систематизували і використовували для обгрунтування критеріїв ідентифікації вод.
Після статистичної обробки даних хімічних аналізів знайшли достовірні діапазони вмісту компонентів для кожного водоносного горизонту (табл. 1).
Порівнюючи дані за змістом компонентів у пробах вод, відібраних з різних свердловин, розкривають певний водоносний горизонт, встановили, що концентрації макро-і мікрокомпонентів незначно змінюються.
Такі зміни характерні для всіх водоносних горизонтів, залежать від нерівномірного розподілу мінералів, що становлять водовмісних порід, та наявності зон підвищеної тріщинуватості і карстових порожнеч.
Наявність закарстованості і тріщинуватості в окремих зонах порушує лінії водотривів, що поділяють водоносні горизонти, що сприяє змішанню вод з різних го нтах і, отже, призводить до локальних змін їх складу. Крім того, зростання концентрацій деяких компонентів у водах, що належать одному водному горизонту, залежить безпосередньо від глибини свердловини, тобто гідрогеохімічній зональності [13].
З даних табл. 1 видно, що діапазони концентрацій деяких компонентів, а також значення показника «мінералізація» (М) у водах з різних водоносних горизонтів близькі або тотожні.
За подобою макрокомпонентного складу об'єднали води різних горизонтів у групи. До першої групи віднесли води Оксько-Тарусского (З 1, ok-tr) і Турабьевского (З 3 trb) горизонтів. Водовмісних порід Оксько-Тарусского горизонту складені вапняками з прошарками глин і пісковиків. Турабьевскій горизонт приурочений до вапняків і доломітів, покрівля гори-
Таблиця 1
| Компонент | Водоносні горизонти | ||||||
| Оксько-Тарусского (З 1, ok-tr) | Турабьевскій (З 3 trb) | Гжельской- Ассельского (З 3 gP 1 a) | Касимовский (З 3 ksm) | Оксько- Протвінскій (З 1 ok-tr) | Каширський (З 2 kљ) | Подільсько-1 Мячіковскій (З 2 pd-mі) | |
| Вміст компонентів, мг / л | |||||||
| Li | <0.01 | <0.01 | <0.01 | 0.02-0.04 | 0.03-0.09 | 0.1-0.2 | 0.18-0.2 |
| K | 3-8 | 0.1-4.5 | 5-12 | 6-15 | 8-14 | 10-15 | 14-16 |
| Na | 9-40 | 2-26 | 30-150 | 18-44 | 30-90 | 30-50 | 26-40 |
| Mg | 18-25 | 5-15 | 30-60 | 28-48 | 40-60 | 50-70 | 60-120 |
| Ca | 85-130 | 20-80 | 110-130 | 80-120 | 90-130 | 70-140 | 75-160 |
| Sr | 0.3-0.8 | 0.05-0.3 | 0.1-0.7 | 0.8-1.2 | 1-8 | 15-18 | 15-22 |
| F | 0.2-0.5 | 0.1 | 0.2-0.4 | 0.7-1.0 | 1.0-3.4 | 3-5 | 3.5-4.8 |
| Cl | 4-60 | 1-38 | 50-210 | 20-100 | 30-50 | 3-40 | 3-17 |
| SO 2 | 20-60 | 4-33 | 80-200 | 40-90 | 120-500 | 300-500 | 300-800 |
| HCO 3 | 350-420 | 150-287 | 340-460 | 300-350 | 200-310 | 170-210 | 213-270 |
| H 3 BO 3 | <2.5 | <2.5 | 2-24 | 2-5 | 3-13 | 2-7 | 6-10 |
| SiO 2 | 4-7 | 5-13 | 10-20 | 6-17 | 5-90 | 10 | 6-10 |
| Мінералізація | 0.5-0.8 | 0.3-0.5 | 0.7-1.2 | 0.5-0.8 | 0.4-0.7 | 0.6-1.1 | 0.6-1.4 |
Таблиця 2
| Компонент | Водоносні горизонти | ||||||
| Оксько-Тарусского (З 1, ok-tr) | Турабьевскій (З 3 trb) | Гжельской- Ассельского (З 3 gP 1 a) | Касимовский (З 3 ksm) | Оксько- Протвінскій (З 1 ok-tr) | Каширський (З 2 kљ) | Подільсько-1 Мячіковскій (З 2 pd-mі) | |
| Нормалізовані одиниці (НЕ) | |||||||
| Li | - | - | - | 1 | 2 | 5 | 6.3 |
| Na | 1.7 | 1 | 6.4 | 2.2 | 4.3 | 2.9 | 2.4 |
| Mg | 2.1 | 1 | 4.5 | 3.8 | 5 | 6 | 9 |
| Ca | 2.1 | 1 | 2.4 | 2 | 2.2 | 2.1 | 2.4 |
| Sr | 2.5 | 1 | 2 | 5 | 22.5 | 80 | 92.5 |
| F | 3 | 1 | 3 | 8 | 12 | 40 | 41 |
| Cl | 3.2 | 2 | 13 | 6 | 4 | 2.1 | 1 |
| SO 2 | 2.4 | 1 | 8.2 | 3.8 | 18.2 | 23.5 | 35.3 |
| HCO 3 | 2 | 1.2 | 2.1 | 1.7 | 1.3 | 1 | 1.3 |
| H 3 BO 3 | - | - | 6 | 1 | 2.7 | 1.5 | 2.7 |
| SiO 2 | 1 | 1.8 | 3 | 2 | 1.4 | 2 | 1.6 |
За тим же принципом у другу групу об'єднали води - гжельской-Ас-сільського і Касимівського горизонтів. Гжельской-ассельского горизонт представлений вапняками. Водовмісних порід Касимівського горизонту складаються зі світлих вапняків і доломітів, в різній мірі тріщинуватими і закарстованими, з витриманими по простяганню і потужності первоцвіти глинистими прошарками.
Води цієї групи належать до хлоридним сульфатним гідрокарбонатних натрієво-магнієво-кальцієвих або сульфатним хлоридним гідрокарбонатних натрієво-магнієво-кальцій вим. Їх іонний склад виражений схожими формулами:
У третю групу об'єднали води з високим вмістом сульфатів Каширського, Подільсько-Мячіковского і Оксько-Протвінского горизонтів. Всі ці горизонти приурочені до вапняки і доломіт з незначними прошарками глин і мергелів. Оксько-Протвінскій водоносний горизонт відрізняється наявністю тріщинуватих вапняків.
Макрокомпонентного склад вод третьої групи описується як гідрокарбонатні сульфатний магнієво-натри-ево-кальцієвий або гідрокарбонатні сульфатний натрієво-магнієво-каль-ціевий і виражається як і подібними формулами
Встановлені відмінності між групами вод у відношенні іонно-сольового складу очевидні. У межах однієї групи, води так само відрізняються між собою.
Для виявлення набору відмінних компонентів для кожного водоносного горизонту провели нормалізацію аналітичної інформації після усереднення хімічних даних, тобто взяли мінімальне значення концентрації кожного компонента за одиницю, потім щодо його розраховували змісту аналогічного компонента в інших водних горизонтах. Отримали дані (табл. 2), наочно демонструють
індивідуальні характеристичні набори для кожного досліджуваного водоносного горизонту.
З даних табл. 2 видно, що води Оксько-Тарусского і Турабьевского горизонтів, об'єднані за іонно-со-лівому складу в першу групу, розрізняються не тільки концентраціями кальцію, магнію, гідрокарбонатів, хлоридів, сульфатів, але й змістом діоксиду кремнію.
Згідно з даними табл. 2, для диференціювання вод другої групи - гжельской-ассельского і Касимівського горизонтів, характеризується схожими формулами, доцільно використовувати дані за змістом літію, натрію, стронцію, фторидів і сульфатів. Для обох водоносних горизонтів характерна підвищена концентрація боратів і силікатів.
Підвищений вміст боратів характерно також і для вод третьої групи. Як і в раніше розглянутих випадках, води третьої групи об'єднані за принципом подібності складів і відносяться до гідрокарбонатно-сульфат-ним натрієво-магнієво-кальцієвих (магнієво-натрієво-кальцієвих).
Іонно-сольовий склад вод цієї групи значно відрізняється від складів вод, розглянутих вище, з високою концентрацією сульфатів. Разом з тим для вод кожного з цих водоносних горизонтів характерно зміст відмінних компонентів, таких, як літій, магній, фториди, хлориди, сульфати.
Аналіз наведених в обох таблицях даних дозволив виділити особливості, характерні для вод, видобутих з кожного водоносного горизонту. Так, води Турабьевского горизонту відрізняються найменшим значенням мінералізації, гжельской-ассельского - високою концентрацією боратів і силікатів, Подільсько-Мячіковского - літію, стронцію, фторидів, сульфатів.
Використовуючи усереднені і нормалізовані дані, представлені в табл. 1 і 2, легко віднести досліджувану пробу води до якої-небудь із груп. Отже, ці таблиці служать основою для ідентифікації вод, а дані, наведені в них, - основою для складання ідентифікаційних комплексів.
Крім включених до таблиці компонентів для вод, що видобуваються з окремих свердловин, як було зазначено вище, з-за особливостей будови водовмісних порід можлива наявність особливих специфічних мікроелементів. Такі елементи встановлюють додатково при виконанні хімічних аналізів.
Отже, основний ІК мінеральних столових вод, що видобуваються з вивчених ВГ, включає макрокомпоненти, складові формулу води: натрій, магній, кальцій, хлориди, сульфати, гідрокарбонати. Додатковий ІК містить мікроелементи: літій, стронцій, калій, фториди, борати, силікати. Крім того, в якості ідентифікаційних можуть бути використані артекомпоненти, такі, як токсичні компоненти (наприклад, нітрити, нітрати або персистентні ксенобіотики, що мігрували в систему, відповідальну за формування води).
Природна вода - складна гетерофазних система, що знаходиться в квазірівноважних стані і реагує на всі зовнішні впливи. Її склад характеризується тісним взаємозв'язком між неорганічними і органічними компонентами і підкоряється загальним законам фізико-хімічної теорії розчинів. Будь-яке зовнішнє вплив (з привнесенням реагентів або без таких) призводить до порушення сформованих у воді фізико-хімічних рівноваг і створення нових, що веде до зміни концентращ1І всіх хімічних елементів.
У залежності від того, якими параметрами володіє вода, вона може бути лікувальною, корисною, шкідливою і навіть смертельно небезпечною. Від того, яку воду п'є людина, без жодного перебільшення безпосередньо залежать його здоров'я і навіть саме життя. У багатьох економічно розвинених країнах запаси прісної води катастрофічно скорочуються. У майбутньому можливі серйозні розбіжності і протиріччя між країнами через дефіцит прісної води.
Згідно з повідомленням Всесвітньої організації охорони здоров'я, внаслідок вживання недоброякісної питної води у світі щорічно помирає 5,3 млн. осіб, а за прогнозами протягом найближчих 30 років кількість людей, які не будуть мати доступу до доброякісної воді, збільшитися з 1,4 до 2,3 млрд людей. За даними ЮНЕСКО, понад 80% недуг, поражаюцщх людство, виникають внаслідок споживання питної води низької якості, так як саме з водою в організм людини потрапляють важкі метали, феноли, нітрати, хлористі сполуки, отрутохімікати та інші шкідливі речовини [1].
Тому процеси підготовки питної води у відповідності зі структурою домішок природних вод і показником її якості повинні передбачати видалення з води шкідливих мінеральних і органічних речовин, усунення з води патогенної мікрофлори і вірусів, поліпшення органолептичних властивостей води (каламутності, кольоровості, запаху, присмаку), а також збагачення води корисними мікро-та макроелементи.
На практиці в нашій країні воду, перед-мапмаченмую для системи центрального водопостачання, піддають тільки освітленню, знебарвлення, обезжелезіва-нію та знешкодженню.
Крім централізованих систем у міських квартирах або в котеджах використовують пристрої для очищення води, які залежно від технології можна розділити на шість основних груп: хутра-
нические фільтри грубої очистки; ультрафіолетові знезаражувачі; адсорбційні очисники; електрохімічні знезаражувачі; картріджниє системи, в яких зазвичай поєднуються три процеси: механічне фільтрування; хімічне і адсорбційна взаємодія води з картриджем; хімічне знезараження води; мембранні фільтри.
Перша, друга, третя і шоста групи побутових пристроїв для очищення води відносяться до безреагентному систем водо-підготовки і, отже, в очищену воду не надходять і в ній не утворюються хімічні речовини, які були відсутні у вихідній воді. Електрохімічні і картріджниє системи - це реагентні системи водопідготовки.
Зазначені та інші технології отримання питної води не забезпечують дотримання необхідного діапазону значень окисно-відновного потенціалу (ОВП) і водневого показника (рН).
Величина рН повинна мати слаболужну реакцію і перебувати в межах від 7,2 до 8,5, що фізіологічно близько для організму людини. Даний інтервал рН дозволяє краще зберегти кислотно-лужну рівновагу рідин в організмі, в більшості своїй мають
| Вид води | pH | ОВП |
| Дистильована | 5.85 | +180 ... +220 |
| Водопровідна (Москва) | 7.45 | +240 ... +320 |
| «Липецький бювет», негазована | 8.37 | +155 ... +260 |
| «Святий іаочнік», негазована | 7.65 | +186 ... +267 |
| Вопаріа, негазована | 7.45 | +168 ... +330 |
| Вопаяіа, газована | 4.93 | +260 ... +335 |
| Аріа т1пега1е, газована | 4.61 | +266 ... +300 |
| «Пепсікола» | 2.87 | +362 ... +405 |
Вода з негативним окислювально-відновним потенціалом за рахунок своїх відновлювальних властивостей нормалізує окислювально-відновний баланс в організмі, що призводить [2,3]:
до уповільнення старіння організму і лікуванню від цілого ряду захворювань;
нормалізації мікрофлори шлунково-кишкового тракту шляхом стимулювання процесу зростання власної нормальної мікрофлори (біфідобактерій і лактобацил) і придушення патогенної та умовно-патогенної мікрофлори, в тому числі золотистого з тафілококка, сальмонели, шигели (дизентерія), кандиди, аспергіл, лістерій, клостридій, синьогнійної палички, хелікобактерій пілорі (яка вважається основною причиною виникнення виразкових хвороб);
активізації та відновлення імунної системи у людей з ослабленим імунітетом і після імунодепресивної терапії, в тому числі після впливу променевої і хіміотерапії, у післяопераційний та реабілітаційний періоди;
зміцненню антимутагенної (антиканцерогенну) системи організму;
відновленню детоксикаційної функції печінки та відновленню печінкової тканини;
прискореному ранозагоєння та зменшення запальних процесів в організмі;
придушення вірусів гепатиту С, герпесу і грипу;
поліпшення загального самопочуття;
забезпечення прискореного росту і дозрівання рослин без використання хімікатів, наприклад овочів в тепличних господарствах.
Двоступінчате озонування в технології очищення дифузійного соку
Для очищення соків бурякоцукрового виробництва в якості основних реагентів використовують вапно і діоксид вуглецю. Один із шляхів вдосконалення технології очищення сахарсодержащіх розчинів - використання окислювачів як додаткових реагентів очищення з метою підвищення показників якості одержуваних продуктів, а також зниження витрати вапна та діоксиду вуглецю [3].
Разом з тим одна з проблем розвитку сучасних технологій - проблема екології. Застосування різних хімічних препаратів на всіх стадіях виробництва призводить до поступового їх накопичення в навколишньому середовищі і в кінцевому рахунку до негативного впливу на якість продукції [1].
Озон як природне природна речовина з цієї точки зору екологічно безпечний. Він не накопичується у навколишньому середовищі, активно вступає в реакції з різними групами сполук і швидко розкладається на молекулярний та атомарний кисень. Продукти реакцій озону, в основному оксиди, також не є токсичними чи шкідливими сполуками, як, наприклад, більшість хлороргані-чеських сполук, при цьому даний окислювач здатний розкладати такі речовини, як пестициди та інші хімікати, до більш безпечних форм [2]. По дії на живі об'єкти озон може виявляти як стимулюючу, так і біоцидну спрямованість, а також здатний сповільнювати процеси метаболізму живої клітини.
Раніше нами були проведені дослідження впливу озонування на якісні показники очищення при обробці соку основної дефекації. Досліди проводили за класичною вапняно-вуглекислотної схемою з включенням елемента озонування. Встановлено, що доцільно проведення комбінованої очищення дифузійного соку з застосуванням озону при температурі 80''С, його концентрації в озоно-повітряної суміші 7 г / м ^ і витраті 3,25 м ^ суміші на
Така одноступінчата обробка не дозволяє в повній мірі видалити фарбувальні речовини, оскільки в процесі подальшого очищення утворюються нові темно-забарвлені сполуки, а також інші розчинні несахаров. У зв'язку з цим проведено дослідження з розробки способу очищення дифузійного соку з використанням дворазового введення озону: на гарячій ступені основної дефекації і на додатковій дефекації перед II сатурацією.
Передбачене кількість озоно-повітряної суміші 0,5 -
Дифузійний сік направляли на прогресивну преддефекацію до рН 10,8-11,2 при температурі 54 ... 56 ° С, комбіновану основну дефекацію з витратою вапна 2,0-2,5% до маси соку, в процесі проведення гарячої ступені основної дефекації сік обробляли однією частиною диспергованої озоно-повітряної суміші. Далі здійснювали I сатурацию при температурі 85 ... 90 ° С до кінцевого значення рН 10,8-11,2, відділення осаду шляхом фільтрування, дефекацію перед II сатурацією тривалістю 4-6 хв при температурі 80 ... 85 ° С і витраті вапна 0,2-0,3% до маси соку. У процесі дефекації перед II сатурацією сік обробляли другою частиною диспергованої озоно-повітряної суміші. Далі проводили II сатурацию при температурі 85 ... 90 ° С до кінцевого значення рН 9,0-9,5 і відділення осаду шляхом фільтрування. Отриманий сік аналізували. Результати представлені в таблиці.
| Спосіб проведення очішенного соку | Показники очішенного соку | ||
| Чистота% | Кольоровість ум. Од. | Ефект очищення,% | |
| Предолженний | 91,37 | 12,41 | 38,96 |
| Типовий | 90,42 | 15,94 | 31,53 |
При обробці соку озоно-повітряною сумішшю в процесі основної дефекації відбувається інтенсивне розкладання моносахаридів, продукти розпаду яких в лужному середовищі окислюються з утворенням постійних безбарвних з'єднань замість того, щоб конденсуватися в високомолекулярні красяіще речовини. Але процеси утворення барвних речовин активно тривають в лужному середовищі
на дефекації перед II сатурацією, що призводить до зниження ефекту, досягнутого за озонуванні. Цю проблему дозволяє уникнути обробка соку озоном в два ступені: у процесі основної дефекації і в процесі дефекації перед II сатурацією. Таким чином, знижується кольоровість і запобігає її освіту не тільки на основний дефекації, але і на дефекації перед II сатурацією [4].
Озонування соку у процесі основної дефекації нерозривно пов'язане з впливом окислювача на значну масу осаду, у зв'язку з цим додаткову кількість озону витрачається на окислення органічної частини коагулятом. У результаті відбувається пептизація обложеної маси і частина несахаров перехоз ^ т назад в розчин, знижуючи чистоту соку. Двоступінчата обробка озоно-повітряною сумішшю дозволяє знизити обсяг продувається газу на основному дефекації, що супроводжується більш низьким ступенем пептизації несахаров. На другому ступені, при озонуванні в процесі дефекації перед II сатурацією, відбувається додаткове окислення несахаров з утворенням складних проміжних сполук, які в процесі II сатурації адсорбуються на осаді карбонату кальцію, підвищуючи чистоту соку.
Таким чином, комбінована очищення дифузійного соку з обробкою соку озоном в два ступені досить ефективна, тому що при цьому підвищується ефект очищення на 7,4%. Запропонований спосіб забезпечує збільшення чистоти очищеного соку на 0,95%, зниження його кольоровості на 22,1% в порівнянні з класичною схемою очищення.
Вплив озонування дефекованного соку на якісні оказателі очищеного соку
Застосування окислювачів у процесі очищення сахарсодержащіх розчинів призводить до значного інгібірова-нію реакцій утворення темнопофар-них сполук і зниження кольоровості продуктів перетворення редукуючих речовин [4-6]. Результати досліджень впливу окислювачів і відновників на окремі групи барвників також свідчать про перевагу окислювачів в області знебарвлення сахарсодержащіх розчинів [2].
У даній роботі проведено дослідження процесу озонування в умовах очищення дифузійного соку, зокрема на етапі дефекації перед II сатурацією. Визначали вплив обробки озоном на чистоту, кольоровість, масові частки солей кальцію і редукуючих речовин очищеного соку.
З представлених графіків видно, що раціональні умови обробки озоном дефекованного соку наступні: температура 85 ° С, споживання озоно-повітряної суміші 4,5 м 3 / м 3 соку, концентрація озону 10 г / м 3.
Насичення напівпродуктів озоном у процесі очищення дифузійного соку здійснюється з метою ініціалізації протікання додаткових хімічних реакцій, в результаті яких відбувається окислення цілого ряду несахаров, що супроводжується їх розпадом. Продукти розпаду, а також створені проміжні сполуки згодом здатні адсорбуватися на карбонат кальцію. Деякі сполуки (наприклад, гумінові речовини) окислюються до діоксиду вуглецю і води [3]. При цьому спостерігаються підвищення чистоти і швидкості седиментації, зниження фільтраційного коефіцієнта і кольоровості очищеного соку.
Озон має велику надлишкову ^, енергією молекули (24 ккал / моль). При здійсненні технологічних операцій він легко взаємодіє з речовинами лужного характеру, фенолсодержа-ські сполуками, макромолекулами білків, високомолекулярними сполуками та ін, що в більшості випадків супроводжується їх деструкцією та адсорбцією продуктів реакцій на карбонат кальцію. При цьому знижується кольоровість і підвищується ефективність видалення несахаров з очищеного соку [1].
У зв'язку з високим окислювальним потенціалом молекулярного озону при обробці дефекованного соку відбувається інтенсивне розкладання моносахаридів, продукти розкладання яких у лужному середовищі окислюються з утворенням стійких безбарвних сполук, що запобігає кольороутворення.
Насичення озоном проміжних продуктів цукрового виробництва призводить до значного зниження інтенсивності їх забарвлення, що пояснюється впливом розчиненого озону на присутні в реакційній середовищі молекули барвників. При цьому відбуваються окислення високомолекулярних сполук і розрив подвійних зв'язків вуглецевого скелета, чим і обумовлено зниження кольоровості і в'язкості сахарсодержащего розчину.
У результаті зниженою стійкості несахаров в сильнощелочной середовищі зі збільшенням лужності спостерігається інтенсифікація процесів окислення і розкладання несахаров під дією озону. Утворені при цьому озон-ди і молозоніди можуть реагувати з Са (0Н) 2 з утворенням нетоксичних сполук у вигляді осаду.
З підвищенням температури соку розчинність озону в ньому зменшується, але, як відомо, збільшується швидкість хімічних реакцій і відповідно швидкість взаємодії озону з неса-харами, тому при збільшенні температури процесу до 80 ° С відбувається інтенсифікація розкладання і видалення не-сахаров.Повишеніе температури вище 80 ° С призводить до збільшення кольоровості і зниження ефекту очищення за рахунок значного зниження розчинності озону в реакційному середовищі, хоча швидкість хімічних реакцій при цьому досить висока.
Підвищення концентрації або витрати озоно-повітряної суміші вище експериментально встановлених значень практично не викликає зміни показників якості очищення дифузійного соку, до того ж при цьому знижується коефіцієнт утилізації озону і значно зростають енергетичні витрати. Отже, проводити очистку при таких параметрах недоцільно.
Склад летких компонентів безалкогольного пива, отриманого в процесі аерації
Для виробництва безалкогольного пива існує ряд спонукають причин: все ширше пропагується здоровий спосіб життя; споживачами такого пива можуть стати водії, яким не доведеться боятися негативних наслідків; релігійні причини, що накладають заборону на споживання алкоголю.
В даний час існує ряд технологій виробництва безалкогольного пива, які умовно можна підрозділити на дві групи: технології, за якими пригнічується процес утворення спирту, і технології, де спирт віддаляється з готового пива.
У першій групі технологій використовують спеціальні штами дріжджів, не зброджують мальтозу в алкоголь (або зброджують в обмеженому обсязі). Крім того, при отриманні безалкогольного пива запобігає утворення спирту унаслідок пониження температури бродіння по досягненні певної міри зброджування. За цими технологіями проводиться пиво з високим вмістом залишкових Сахаров і з переважанням солодкуватого присмаку. На смак такого пива впливає відсутність продуктів бродіння. Дані сорти можна назвати скоріше безалкоголь-пимі напоями, ніж пивом. У другій групі технологій алкоголь видаляється з готового пива одним із двох способів: термічним, коли алкоголь віддаляється за допомогою теплової енергії з використанням низької точки кипіння алкоголю; мембранним за допомогою мембран з дуже дрібними порами для видалення алкоголю за рахунок відмінності в розмірі молекул.
Дана робота присвячена розробці технології безалкогольного пива, заснованої на обмеженні освіти етилового спирту за рахунок підвищеної аерації пивного сусла киснем повітря перед головним бродінням. У результаті відбувається часткове переведення процесу бродіння на процес дихання з подальшим збільшенням біомаси дріжджів і зменшенням утворення спирту. У той же час через наявність деякої кількості в суслі незброджені Сахаров поряд з процесом дихання йде і процес бродіння, в результаті якого утворюються смакові і ароматичні речовин, що зумовлюють букет зрілого пива.
Відомо, що під час бродіння дріжджі виділяють в пиво цілий ряд продуктів метаболізму, які зазнають кількісні і якісні зміни, частково реагуючи один з одним. Побічні продукти бродіння мають вирішальне значення для якості готового пива, тому їх освіту і розщеплення потрібно розглядати разом з метаболізмом дріжджів. Це речовини, що формують букет молодого пива (діацетил, альдегіди, сірчисті сполуки). Вони надають пиву нечистий, зелений, незрілий смак і запах і при підвищеній концентрації негативно впливають на якість пива, але в ході бродіння і дозрівання можуть бути видалені з пива біохімічним шляхом, в чому і полягає мета дозрівання пива. Друга група - речовини, що формує букет готового пива (вищі спирти, ЕФД-ри). Вони значною мірою визначають аромат пива: їх наявність в певній концентрації служить передумовою для отримання якісного пива. Ці речовини на відміну від першої групи не можуть бути вилучені з пива технологічним шляхом.
Освіта побічних продуктів бродіння і синтез запасних речовин дріжджів залежать від слова процесу. Значний вплив надає азотний обмін дріжджів і швидкість розмноження. Деякі продукти (наприклад, піруват) накопичуються при розмноженні, інші (ацетат) - коли дріжджові клітини не ростуть. Так як на побудову біомаси дріжджів використовується частина енергії, отриманої від бродіння, то зміна ступеня зростання означає, що більше або менше енергії може бути використано для синтезу побічних продуктів бродіння. Наприклад, при стимулюванні зростання дріжджів утворюється менше ефірів і більше вищих спиртів [1].
Утворюються при бродінні леткі речовини належать до різних груп хімічних сполук: вищі спирти, летючі кислоти, ефіри, альдегіди та їх похідні, сірковмісні речовини. Піруват і ацетальдегід - найважливіші метаболіти дріжджів (їх високі концентрації створюють неприємний букеті і знижують якість пива). До кінця головного бродіння вміст альдегідів підвищується, потім воно знижується. Більш висока норма введення дріжджів, підвищена температура і бродіння під тиском збільшують утворення альдегідів, перемішування - зменшує [1].
Освіта вищих спиртів тісно пов'язане з нормою введення дріжджів, аерацією і температурою.
Летючі речовини, особливо діацетил і ацетальдегід, досягають максимальної концентрації при головному бродінні. Крім того, вже на перших стадіях бродіння утворюються помітні кількості летючих органічних і жирних кислот [1].
Дріжджі утворюють в пиві органічні кислоти - оцтову, піровіно-Градний, молочну, яблучну, лимонну та інші, які присутні у всіх сортах пива.
Тривалість виробничого циклу отримання пива визначається в основному тривалістю процесу дозрівання. Під дозріванням пива увазі облагороджування молодого пива, що виражається в поліпшенні його смаку та аромату. Досягається це різними фізичними і хімічними реакціями, що протікають в пиві на стадії доброджування. Утворюється багато нових хімічних сполук, яких не було в молодому пиві і які впливають на органолептичні властивості пива. З дріжджових клітин виділяються компоненти, які надають готовому продукту певні консистенцію і смак. У результаті всіх процесів встановлюється рівновагу між різними ароматичними компонентами [1].
Природа дозрівання пива дуже складна. Безсумнівно, що при витримці пива відбувається ефірообразованіе.
При дозріванні пива в ньому знижується кількість побічних продуктів, що додають йому смак і аромат незрілого пива.
Серед складових речовин пива величезну роль у створенні характерного аромату і смаку грають леткі речовини. Однак концентрації їх повинні бути нижче певного рівня. Якщо цього немає, то окремі леткі сполуки або групи їх можуть домінувати і руйнувати гармонійність смаку. Мабуть, немає певної речовини, яке займало б провідне місце серед арома-
тичних компонентів пива. В даний час виділено та ідентифіковано велику кількість індивідуальних ароматичних компонентів пива. За впливом на аромат пива їх можна розташувати в наступній послідовності: ефіри, діацетил, кислоти, вищі спирти. Інші автори [1] на перше місце ставлять діацетил. Крім того, на аромат пива великий вплив мають сірчисті з'єднання. Пивні дріжджі більшою частиною утворюють однакові ароматичні речовини, однак у різних штамів кількість їх значно коливається. Це особливо проявляється в освіті ефірів дріжджами.
Не викликає сумніву, що аерація посилює утворення ацетальдегіду, активуючи весь процес бродіння. Є експериментальні дані про високу концентрацію ацетальдегіду після бродіння більше аерірованной сусла, ніж після зброджування менш аерірованной.
Аерація сусла, зокрема гарячого, сприяє видаленню Н28 і ЗОЗ, але може збільшити концентрацію диметил-сульфіду [1].
Аерація не збільшує вміст диацетила в пиві, але підвищує активність дріжджів, тому на ранніх стадіях бродіння утворюється більше ацетолактата. Це може негативно вплинути на кількість диацетила в пиві, а отже, на якість пива.
При нестачі кисню зброджування екстракту сповільнюється, що також може призвести до високого вмісту диацетила в пиві [1].
Основні споживчі властивості пива - його смак і аромат, які залежать від вмісту різних, більшою мірою летючих сполук, що утворюються в процесі бродіння і дозрівання пива. Незначний вміст цих сполук не дає можливості визначити їх за допомогою хімічних методів. Складність складу і мікроконцентрацій компонентів дозволяють застосовувати методи фізико-хімічного аналізу, з них найбільш об'єктивний для ідентифікації компонентів - метод газорідинної хроматографії [2].
Мета роботи - дослідження складу летких продуктів, що утворюються при бродінні і доброжуванні пива, що забезпечують його смак і аромат при отриманні безалкогольного пива з використанням аерації сусла киснем повітря.
У завдання досліджень входило: визначення оптимальних параметрів процесу хроматографії для дослідження якісного складу летких компонентів; визначення часу виходу чистих летючих компонентів; дослідження процесів бродіння і доброджування при отриманні безалкогольного пива за допомогою аерації сусла киснем повітря; дослідження зразків готового безалкогольного пива і проведення порівняльного аналізу результатів .
Приготоване сусло до завдання дріжджів аерированії киснем повітря до наступних концентрацій: у контрольному зразку - 6-8 мг / дм 3 в дослідному зразку - 40-45 мг / дм 3 [3, 4, 5].
Для насичення сусла киснем використовували експериментальну установку, що складається з кисневого балона, редуктора з манометрами, трубки, гермегімескі з'єднує балон з посудиною, ішюлненним пивним суслом (рис. 1).
У аеровані сусло додавали дріжджі з нормою завдання 20 млн Кл. / см 3 та проводили бродіння і доброджування 110 класичною технологією.
Для визначення летючих компонентів у процесі роботи було застосовано Газохроматографический аналіз (Надосадова колонка), при якому дотримувалися певні параметри хроматографії, оптимальні для максимального розділення суміші (табл. 1).
Кількісну обробку хроматограм робили вручну, тобто після визначення площ піків на хрому-піктограма розраховували концентрації компонентів в аналізованому зразку
З i (мг / дм 3) без введення калібрувального множника
де Р i, Р СТ - вимірювані параметри хроматографічних піків цікавить і стандартного речовин (пло-щади); f i - калібрувальний множник для визначається з'єднання щодо стандартного речовини, f i = 1;
q ст, q см - кількості стандартного речовини і аналізованої суміші, відібрані та змішані для аналізу.
До аналізу дистиляту пива провели ідентифікацію летючих компонентів, які в пиві виявляють наступним чином: визначають час виходу чистих летючих компонентів і порівнюють з піками на хроматограмі.
Виданих, представлених на рис. 2-7, можна зробити висновки, що в процесі
бродіння підвищується концентрація всіх летючих компонентів у контрольному і дослідному зразках. У дослідному зразку з вмістом кисню в суслі 40-45 мг 02/дм 3 до завдання дріжджів відзначаються більш високі значення оцтового альдегіду, вищих спиртів і етилового ефіру оцтової кислоти в порівнянні з контролем. Низька загальний вміст летких компонентів в обох зразках можна пояснити більш низькою концентрацією початкового пивного сусла (7%).
У процесі дображивания знижується концентрація оцтового альдегіду, причому в дослідному зразку його значення дещо вище, ніж у контрольному. Концентрації інших летючих компонентів при до-бражіваніі продовжують рости. Після 10-13 добу дображивания накопичення вищих спиртів і етилового ефіру оцтової кислоти незначно. Виходячи з цього, слід припустити, що процес доброджування може займати 10-13 діб при отриманні безалкогольного пива.
Після закінчення процесу дозрівання проводили дослідження безалкогольного пива «2его», отриманого в лабораторних умовах (табл. 2).
Аналіз фізико-хімічних показників отриманого зразка готового пива, свідчить, що пиво «2его» відповідає безалкогольному пиву.
На підставі проведених досліджень можна зробити наступні висновки.
У зразках готового пива, отриманого з використанням процесу аерації сусла перед його бродінням, ідентифіковані наступні леткі компоненти: ацеталь-дегід, етиловий ефір оцтової кислоти, етиловий спирт, н-пропіловий, ізобутіл-ловий, ізоаміловий і аміловий спирти.
У процесі головного бродіння підвищується концентрація всіх летких компонентів. У дослідному зразку з вмістом кисню в суслі 40-45 мг 02/дм 3 до завдання дріжджів відзначаються більш високі значення ацетальдегіду, вищих спиртів і етилового ефіру оцтової кислоти в порівнянні з контролем.
Загальне низький вміст летких компонентів в обох зразках (досвід і контроль), мабуть, є наслідком низької концентрації початкового пивного сусла (7%).
У процесі дображивания знижується концентрація ацетальдегіду, причому в зразку з аерацією сусла його зміст декілька вище, ніж у контрольному. Концентрації інших летючих компонентів в ході дображивания продовжують зростати, що свідчить про процес дозрівання пива
Після 10-13 добу дображивания накопичення вищих спиртів і етилового ефіру оцтової кислоти незначно, з чого можна зробити висновок, що процес доброджування при отриманні безалкогольного пива проводять не більше 13 діб.
У результаті зниженою стійкості несахаров в сильнощелочной середовищі зі збільшенням лужності спостерігається інтенсифікація процесів окислення і розкладання несахаров під дією озону. Утворені при цьому озон-ди і молозоніди можуть реагувати з Са (0Н) 2 з утворенням нетоксичних сполук у вигляді осаду.
Підвищення концентрації або витрати озоно-повітряної суміші вище експериментально встановлених значень практично не викликає зміни показників якості очищення дифузійного соку, до того ж при цьому знижується коефіцієнт утилізації озону і значно зростають енергетичні витрати. Отже, проводити очистку при таких параметрах недоцільно.
Склад летких компонентів безалкогольного пива, отриманого в процесі аерації
Для виробництва безалкогольного пива існує ряд спонукають причин: все ширше пропагується здоровий спосіб життя; споживачами такого пива можуть стати водії, яким не доведеться боятися негативних наслідків; релігійні причини, що накладають заборону на споживання алкоголю.
В даний час існує ряд технологій виробництва безалкогольного пива, які умовно можна підрозділити на дві групи: технології, за якими пригнічується процес утворення спирту, і технології, де спирт віддаляється з готового пива.
У першій групі технологій використовують спеціальні штами дріжджів, не зброджують мальтозу в алкоголь (або зброджують в обмеженому обсязі). Крім того, при отриманні безалкогольного пива запобігає утворення спирту унаслідок пониження температури бродіння по досягненні певної міри зброджування. За цими технологіями проводиться пиво з високим вмістом залишкових Сахаров і з переважанням солодкуватого присмаку. На смак такого пива впливає відсутність продуктів бродіння. Дані сорти можна назвати скоріше безалкоголь-пимі напоями, ніж пивом. У другій групі технологій алкоголь видаляється з готового пива одним із двох способів: термічним, коли алкоголь віддаляється за допомогою теплової енергії з використанням низької точки кипіння алкоголю; мембранним за допомогою мембран з дуже дрібними порами для видалення алкоголю за рахунок відмінності в розмірі молекул.
Дана робота присвячена розробці технології безалкогольного пива, заснованої на обмеженні освіти етилового спирту за рахунок підвищеної аерації пивного сусла киснем повітря перед головним бродінням. У результаті відбувається часткове переведення процесу бродіння на процес дихання з подальшим збільшенням біомаси дріжджів і зменшенням утворення спирту. У той же час через наявність деякої кількості в суслі незброджені Сахаров поряд з процесом дихання йде і процес бродіння, в результаті якого утворюються смакові і ароматичні речовин, що зумовлюють букет зрілого пива.
Відомо, що під час бродіння дріжджі виділяють в пиво цілий ряд продуктів метаболізму, які зазнають кількісні і якісні зміни, частково реагуючи один з одним. Побічні продукти бродіння мають вирішальне значення для якості готового пива, тому їх освіту і розщеплення потрібно розглядати разом з метаболізмом дріжджів. Це речовини, що формують букет молодого пива (діацетил, альдегіди, сірчисті сполуки). Вони надають пиву нечистий, зелений, незрілий смак і запах і при підвищеній концентрації негативно впливають на якість пива, але в ході бродіння і дозрівання можуть бути видалені з пива біохімічним шляхом, в чому і полягає мета дозрівання пива. Друга група - речовини, що формує букет готового пива (вищі спирти, ЕФД-ри). Вони значною мірою визначають аромат пива: їх наявність в певній концентрації служить передумовою для отримання якісного пива. Ці речовини на відміну від першої групи не можуть бути вилучені з пива технологічним шляхом.
Освіта побічних продуктів бродіння і синтез запасних речовин дріжджів залежать від слова процесу. Значний вплив надає азотний обмін дріжджів і швидкість розмноження. Деякі продукти (наприклад, піруват) накопичуються при розмноженні, інші (ацетат) - коли дріжджові клітини не ростуть. Так як на побудову біомаси дріжджів використовується частина енергії, отриманої від бродіння, то зміна ступеня зростання означає, що більше або менше енергії може бути використано для синтезу побічних продуктів бродіння. Наприклад, при стимулюванні зростання дріжджів утворюється менше ефірів і більше вищих спиртів [1].
Утворюються при бродінні леткі речовини належать до різних груп хімічних сполук: вищі спирти, летючі кислоти, ефіри, альдегіди та їх похідні, сірковмісні речовини. Піруват і ацетальдегід - найважливіші метаболіти дріжджів (їх високі концентрації створюють неприємний букеті і знижують якість пива). До кінця головного бродіння вміст альдегідів підвищується, потім воно знижується. Більш висока норма введення дріжджів, підвищена температура і бродіння під тиском збільшують утворення альдегідів, перемішування - зменшує [1].
Освіта вищих спиртів тісно пов'язане з нормою введення дріжджів, аерацією і температурою.
Летючі речовини, особливо діацетил і ацетальдегід, досягають максимальної концентрації при головному бродінні. Крім того, вже на перших стадіях бродіння утворюються помітні кількості летючих органічних і жирних кислот [1].
Дріжджі утворюють в пиві органічні кислоти - оцтову, піровіно-Градний, молочну, яблучну, лимонну та інші, які присутні у всіх сортах пива.
Тривалість виробничого циклу отримання пива визначається в основному тривалістю процесу дозрівання. Під дозріванням пива увазі облагороджування молодого пива, що виражається в поліпшенні його смаку та аромату. Досягається це різними фізичними і хімічними реакціями, що протікають в пиві на стадії доброджування. Утворюється багато нових хімічних сполук, яких не було в молодому пиві і які впливають на органолептичні властивості пива. З дріжджових клітин виділяються компоненти, які надають готовому продукту певні консистенцію і смак. У результаті всіх процесів встановлюється рівновагу між різними ароматичними компонентами [1].
Природа дозрівання пива дуже складна. Безсумнівно, що при витримці пива відбувається ефірообразованіе.
При дозріванні пива в ньому знижується кількість побічних продуктів, що додають йому смак і аромат незрілого пива.
тичних компонентів пива. В даний час виділено та ідентифіковано велику кількість індивідуальних ароматичних компонентів пива. За впливом на аромат пива їх можна розташувати в наступній послідовності: ефіри, діацетил, кислоти, вищі спирти. Інші автори [1] на перше місце ставлять діацетил. Крім того, на аромат пива великий вплив мають сірчисті з'єднання. Пивні дріжджі більшою частиною утворюють однакові ароматичні речовини, однак у різних штамів кількість їх значно коливається. Це особливо проявляється в освіті ефірів дріжджами.
Не викликає сумніву, що аерація посилює утворення ацетальдегіду, активуючи весь процес бродіння. Є експериментальні дані про високу концентрацію ацетальдегіду після бродіння більше аерірованной сусла, ніж після зброджування менш аерірованной.
Аерація сусла, зокрема гарячого, сприяє видаленню Н28 і ЗОЗ, але може збільшити концентрацію диметил-сульфіду [1].
Аерація не збільшує вміст диацетила в пиві, але підвищує активність дріжджів, тому на ранніх стадіях бродіння утворюється більше ацетолактата. Це може негативно вплинути на кількість диацетила в пиві, а отже, на якість пива.
При нестачі кисню зброджування екстракту сповільнюється, що також може призвести до високого вмісту диацетила в пиві [1].
Основні споживчі властивості пива - його смак і аромат, які залежать від вмісту різних, більшою мірою летючих сполук, що утворюються в процесі бродіння і дозрівання пива. Незначний вміст цих сполук не дає можливості визначити їх за допомогою хімічних методів. Складність складу і мікроконцентрацій компонентів дозволяють застосовувати методи фізико-хімічного аналізу, з них найбільш об'єктивний для ідентифікації компонентів - метод газорідинної хроматографії [2].
Мета роботи - дослідження складу летких продуктів, що утворюються при бродінні і доброжуванні пива, що забезпечують його смак і аромат при отриманні безалкогольного пива з використанням аерації сусла киснем повітря.
У завдання досліджень входило: визначення оптимальних параметрів процесу хроматографії для дослідження якісного складу летких компонентів; визначення часу виходу чистих летючих компонентів; дослідження процесів бродіння і доброджування при отриманні безалкогольного пива за допомогою аерації сусла киснем повітря; дослідження зразків готового безалкогольного пива і проведення порівняльного аналізу результатів .
Показник | Значення |
| Матеріал колонки, м | Сталь |
| Довжина колонки, м | 3,0 |
| Внутрішній діаметр колонки, мм | 2,0 |
| Твердий носій нерухомої фази | Chromaton N-AW-HMDS |
| Нерухома рідка фаза | Carbowax-300 |
| Концентрація НЖФ на твердому носії,% | 15 |
| Обсяг проби, мкл | 0.5-10.0 |
| Температура термостата колонки, єС | 60 |
| Температура випаровування, єС | 200 |
| Температура детектора, єС | 200 |
| Витрата газу-носія, см 3 / хв -1 | 20 |
| Витрата газів для полум'яно-іонізаційного детектора, см 3 / хв -1: | |
| Водень | 30 |
| Повітря | 300 |
Приготоване сусло до завдання дріжджів аерированії киснем повітря до наступних концентрацій: у контрольному зразку - 6-8 мг / дм 3 в дослідному зразку - 40-45 мг / дм 3 [3, 4, 5].
Для насичення сусла киснем використовували експериментальну установку, що складається з кисневого балона, редуктора з манометрами, трубки, гермегімескі з'єднує балон з посудиною, ішюлненним пивним суслом (рис. 1).
У аеровані сусло додавали дріжджі з нормою завдання 20 млн Кл. / см 3 та проводили бродіння і доброджування 110 класичною технологією.
Для визначення летючих компонентів у процесі роботи було застосовано Газохроматографический аналіз (Надосадова колонка), при якому дотримувалися певні параметри хроматографії, оптимальні для максимального розділення суміші (табл. 1).
Кількісну обробку хроматограм робили вручну, тобто після визначення площ піків на хрому-піктограма розраховували концентрації компонентів в аналізованому зразку
З i (мг / дм 3) без введення калібрувального множника
де Р i, Р СТ - вимірювані параметри хроматографічних піків цікавить і стандартного речовин (пло-щади); f i - калібрувальний множник для визначається з'єднання щодо стандартного речовини, f i = 1;
До аналізу дистиляту пива провели ідентифікацію летючих компонентів, які в пиві виявляють наступним чином: визначають час виходу чистих летючих компонентів і порівнюють з піками на хроматограмі.
Виданих, представлених на рис. 2-7, можна зробити висновки, що в процесі
У процесі дображивания знижується концентрація оцтового альдегіду, причому в дослідному зразку його значення дещо вище, ніж у контрольному. Концентрації інших летючих компонентів при до-бражіваніі продовжують рости. Після 10-13 добу дображивания накопичення вищих спиртів і етилового ефіру оцтової кислоти незначно. Виходячи з цього, слід припустити, що процес доброджування може займати 10-13 діб при отриманні безалкогольного пива.
Після закінчення процесу дозрівання проводили дослідження безалкогольного пива «2его», отриманого в лабораторних умовах (табл. 2).
Аналіз фізико-хімічних показників отриманого зразка готового пива, свідчить, що пиво «2его» відповідає безалкогольному пиву.
На підставі проведених досліджень можна зробити наступні висновки.
У процесі головного бродіння підвищується концентрація всіх летких компонентів. У дослідному зразку з вмістом кисню в суслі 40-45 мг 02/дм 3 до завдання дріжджів відзначаються більш високі значення ацетальдегіду, вищих спиртів і етилового ефіру оцтової кислоти в порівнянні з контролем.
У процесі дображивания знижується концентрація ацетальдегіду, причому в зразку з аерацією сусла його зміст декілька вище, ніж у контрольному. Концентрації інших летючих компонентів в ході дображивания продовжують зростати, що свідчить про процес дозрівання пива
Після 10-13 добу дображивания накопичення вищих спиртів і етилового ефіру оцтової кислоти незначно, з чого можна зробити висновок, що процес доброджування при отриманні безалкогольного пива проводять не більше 13 діб.
| Показник | Значення |
| Аромат | Гармонійний |
| Смак | Повний, збалансований |
| Масова частка сухих речовин у початковому суслі, мас.% | 7,20 |
| Дейчтвітельная ступінь зброджування,% | 48,33 |
| Масова частка дейсвітельно екстракту, мас.% | 3,72 |
| Масова частка спирту, мас.% | 0,48 |
| Змісту мальтози, г/100см 3 сусла | 1,25 |
| Кислотність, к.од. | 2,26 |
| Колір, кол. Од. | 1,01 |
| Білкова стійкість, перделах осадження, см 3 / 100см 3 | 17,00 |