Кондиционирование и газирование воды

Вода, являющаяся основным компонентом безалкогольных на­питков, по качеству должна соответствовать более высоким требова­ниям, чем обычная питьевая вода.

В производстве используют воду из городского водопровода или воду из артезианских скважин, ее фильтруют, умягчают, удаляют соли железа и обеззараживают (как описано в гл. 3). Такую обработку промышленной воды называют кондиционированием. Кондициони­рование воды способствует улучшению ее вкуса и обесцвечиванию.

В безалкогольные напитки диоксид углерода вводят искусствен­но, он легко образует в воде насыщенные растворы. Растворимость газа СО, зависит от темпе-

 

12

10 15 Температура, 'С

ратуры и давления и ее можно определить по гра­фику (рис. 94).

С повышением давления или понижением температу- ^ ры растворимость диоксида о™ углерода увеличивается. «Наиболее благоприятными и £ практически достижимыми | для насыщения воды диок- J сидом углерода можно при­нять температуру 1—2°С и давление 0,30-0,35 МПа. Температура воды не долж­на превышать 4°С.

Рис. 94. Кривые растворимости диоксида углерода в зависимости от давления и температуры

На растворимость СО_: значительно влияют состав и концентрация растворен-

ных в воде минеральных солей, веществ коллоидной дисперснос­ти, воздуха. Минеральные соли, вступая в реакцию с диоксидом углерода, связывают его, а вещества коллоидной дисперсности снижают активность насыщения напитков СО_г. Лучше всего гази­руется умягченная вода,

Присутствие в напитках воздуха, как и любого другого газа, сни­жает растворимость СО_Р поэтому их перед сатурацией для более полного насыщения деаэрируют (удаляют воздух) в специальном аппарате — деаэраторе. Деаэрацию воды проводят при остаточном давлении в аппарате 37,5-40 кПа и температуре 4— ТС.

Продолжительность процесса сатурации влияет на глубину насы­щения воды: при медленном увеличении рабочего давления в колон­ке степень насыщения воды или напитка диоксидом углерода увели­чивается, а при быстром повышении давления происходит пересы­щение раствора и избыток СО₂ улетучивается, Длительное газирование воды целесообразно только до определенного предела, не более 1 ч.

В среднем содержание диоксида углерода в газированных напитках не превышает 0,4%, следовательно, потери его достигают 70—80%. С целью экономии диоксида углерода стараются избегать лишних пере­качек газированных жидкостей по протяженным коммуникациям, повышенных давлении и скорости потока. Путь воды от холодильника до сатуратора должен быть по возможности коротким, а трубопрово­ды и сборники для охлажденной воды покрыты теплоизоляцией.

Диоксид углерода - бесцветный газ, в 1,5 раза тяжелее воздуха. I дм³ в нормальных условиях весит 1,98 г. При атмосферном давле­нии 760 мм рт. ст. в одном объеме воды растворяется: при 20"С -0,88, 10°С — 1,19, 0°С — 1,71 объемов СО₂. А растворение по массе в 1 дм³ составляет соответственно:.1,7; 2,3; 3,4 г.

При растворении диоксида углерода в воде образуется угольная кислота (СО₂ + Н₂О Ы Н₂СО₃). При этом только не больше \% растворенного СО₂ превращается в угольную кислоту.

Диоксид углерода доставляют на завод безалкогольных напитков в баллонах или цистернах (под давлением), снабженных редукцион­ным вентилем и манометром. Сатуратор соединяют шлангом с балло­ном (цистерной) и проводят насыщение воды газом. Обычно на 10 дал воды расходуется примерно 1 кг диоксида углерода. Перед гази­рованием воду рекомендуется охлаждать до 1-2°С, а затем направ­лять в сатуратор, куда подают и диоксид углерода.

В производстве безалкогольных напитков используют сатураторы различных конструкций. На рис. 95 представлена схема автоматизиро­ванной сатурационной установки непрерывного действия, состоя­щей из сатурационной колонки 4, деаэрационной колонки 7, водя­ного насоса 12 и шкафа с пусковой электроаппаратурой.

Сатурационная колонка 4 представляет собой герметичный ци­линдрический сосуд. Внутри нее установлена труба, в которой на вертикальном стержне укреплены решетчатые диски 3. Верхняя часть

Вода

— Воздух СО;

В ОЗДуХ И СО;

Рис.95. Схемаавтоматизированной сатурационной установки АСК

 

колонки заполнена насадкой из керамических колец и предназначе­на для насыщения воды диоксидом углерода, а нижняя часть колон­ки является сборником газированной воды. На колонке установлены сборник для смеси воздуха и диоксида углерода, манометр, предох­ранительный клапан, редукционный клапан для диоксида углерода, датчики верхнего и нижнего уровней воды.

 

Деаэрационная колонка 7 — это трехсекционный цилиндричес­кий сосуд, внутри которого смонтированы разделительные конусы, каждый из которых состоит из диафрагмы 8, наклонной трубы 9 и воронки с тарелкой. На верхней крышке колонки установлен клапан для отвода смеси воздуха и диоксида углерода.

При работе сатуратора умягченная, профильтрованная и охлаж­денная до 4—7°С вода нагнетается насосом 12 в водоструйный эжек­тор 10, который засасывает диоксид углерода из сатурационной колонки 4. В деаэрационную колонку 7 вода, отчасти насыщенная в эжекторе диоксидом углерода, поступает снизу и постепенно под­нимается вверх. Пузырьки газа, не успевшие раствориться в воде, заполняют пространство под диафрагмой 8, образуя газовую по­душку над слоем воды. Вследствие разности равновесного давления воздуха, соответствующего его концентрации в воде, и парциаль­ного давления в газовой подушке происходит деаэрация воды. Од­нако этот процесс нельзя считать эффективным, так как поверх­ность массообмена невелика.

По мере накопления газовой смеси под диафрагмой вода вытес­няется до тех пор, пока не откроется нижний конец наклонной тру­бы 9. По этой трубе газовая смесь перепускается в верхнюю часть

деаэрационной колонки 7, откуда через диафрагмовый клапан 11 выводится в атмосферу. Диафрагмовый клапан отрегулирован на сброс смеси только при работающем насосе 12.

Из деаэрационной колонки вода подается по трубопроводу через обратный клапан 6 в нижний конец центральной трубы сатураци-онной колонки 4. Проходя сквозь отверстия решетчатых дисков 3, вода и диоксид углерода интенсивно перемешиваются, что способ­ствует лучшему растворению газа. Достигнув верхней кромки цент­ральной трубы, вода переливается на сетку, которая равномерно распределяет воду по насадке.

Диоксид углерода поступает в сатурационную колонку через ре­дукционный клапан 2, с помощью которого давление СО₂ поддер­живается 0,6 МПа.

Газированная вода, пройдя в верхней части через насадку из ко­лец, собирается в нижней части сатурационной колонки, откуда че­рез патрубок 1 направляется к разливочному автомату. Уровень гази­рованной воды в колонке поддерживается автоматически посредством двух электрических датчиков 5.

Для нагнетания воды в деаэрационную колонку 7 используется поршневой двухцилиндровый насос двойного действия с приводом от электродвигателя.

Массовая доля диоксида углерода в воде на выходе из сатуратора составляет 0,65%.

Сатурационные установки выпускают производительностью 3000, 6000, 12000 дм³/ч с рабочим давлением в деаэраторе 0,085, в сатура­торе 0,6 МПа.