Использование технологии озонирования воды в индустрии напитков

«ЗАО НПК Медиана-Фильтр» к.х.н Смирнов В.Б.

Основную массу любого напитка составляет вода, поэтому качеству воды на предприятии по производству напитков должно уделяться должное внимание. В зависимости от источника водоснабжения предприятия прилагают большие или меньшие усилия для доведения качества воды до установленных норм. Иногда достаточно принять профилактические меры, по обеззараживанию воды, однако такие случаи должны рассматриваться скорее как исключение, нежели правило. Обычно для очистки воды приходится возводить целые цеха. Существующий арсенал методов очистки воды довольно узок:

• Фильтрация воды через зернистые загрузки.
• Баромембранные процессы (для корректировки солевого состава и тонкой фильтрации).
• Ионообменные технологии
• Обработка воды окислителями и/или коагулянтами.

Обычно методы очистки подбирают таким образом, чтобы за один прием привести воду к нормативным показателям (конечно, если это позволяют существующие методы). Одним из методов позволяющих привести показатели качества воды к нормативам¹, без изменения минерального состава воды, является насыщение воды озоно- воздушной (кислородной) смесью.

По месту применения озона в технологической схеме очистке воды озонирование делят на два типа. Первый, преозонирование осуществляемое на начальном этапе подготовки воды, с целью окисления примесей, и как следствие образованию нерастворимых и биодоступных соединений. Второй, постозонирование осуществляемое исключительно с целью финишной дезинфекции, что сопряжено с процессами доокисления остаточных органических соединений (в виде микроорганизмов), улучшения органолептических свойств воды и насыщения ее кислородом.

Данное сообщение посвящено первому типу озонирования- преозонированию сырой воды.

Преозонирование, как метод очистки воды, может использоваться либо вместе с зернистыми фильтрами, в этом случае обработанная озоном вода подвергается фильтрованию через слой зернистой загрузки фильтра, такая схема реализуется для «слабоокрашенных» вод с низким содержанием органических соединений (до 20 мг О₂ /л в единицах ХПК). Также озонирование воды может применяться как стадия дестабилизации коллоидов перед коагуляцией, такая схема реализуется для «среднеокрашенных» вод с содержанием органических соединений до 65-70 мг О₂ /л в единицах ХПК.

Как уже упоминалось, преозонирование воды преследует целью окисление соединений различной природы. Деструкция сложных органических биополимеров (аминополисахаридов, полисахаридов, белков, нуклеиновых кислот) на более мелкие молекулярные фрагменты; перевод относительно малорастворимых соединений в нерастворимые (это, прежде всего, относится к соединениям железа и марганца); разрушение комплексов тяжелых металлов с органическими лигандами за счет деструкции последних. Планируя систему водоподготовки (реконструкция или вновь проектируемая) в которой ключевое значение имеет технология озонирования воды, следует помнить о том, что недостаточное озонирование (низкая производительность генератора озона) на стадии преозонирования зачастую хуже схем обходящихся без озонирования. Поясним. Например, соединения, содержащие оксиметиленовую (- СН₂ОН) или ацетильную (СН₃-С=О)группы окисляются озоном до карбоновых кислот или углекислого газа только при достаточном его количестве и времени воздействия, а при недостатке озона образуются альдегиды, содержание которых строго нормируется. Другой пример. При недостаточной дозе озона на стадии преозонирования подземных вод содержащееся в них железо окисляется в первую очередь, а соединения марганца могут, остаться не окисленными, поэтому на этапе финишного озонирования воды (постозонирования) может происходить его окончательное окисление до оксида марганца ( IV ), который выпадает в осадок и ухудшает внешний вид расфасованной воды.

Вообще же действует общее правило: недостаточная доза озона дестабилизирует примеси содержащиеся в воде², что может привести к повышению токсичности последней в сравнении с исходной водой. Т.о. выбор адекватной производительности озонатора является важным условием успешной подготовки воды. Ориентировочная доза озона на преозонирование может быть определена из таблицы №1, как видно она зависит от содержания в воде способных к окислению соединений.

Таблица №1

Эффективность озонирования воды определяется четырьмя факторами:

• количеством окисляющихся примесей находящихся в обрабатываемой воде (ориентировочно равно удвоенному значению ХПК (Б));
• температура воды;
• производительность озонового генератора;
• эффективность смешения озоно-воздушной смеси с водяным потоком

Следует знать, что производительность генератора озона относится к содержанию озона в газовой фазе. А при растворении озона в воде только часть его переходит в воду (пропорционально его содержанию в газовой фазе). Для ориентировочного определения степени усвоения озона из озоно-воздушной смеси можно условно принять, что только 60-65% озона от указанной производительности озонатора будет окислять примеси содержащиеся в воде.

¹Под нормативом здесь подразумевается : СанПиН 2.1.4.1116-02

²Этим пользуются для улучшения процесса коагуляции.

Использованная литература:

1. Смирнов В.Б. Применение озона в водоподготовке./ Шестая международная конференция «Вода, напитки и соки». Материалы конференции. 27-30 сентебря 2005 года.- М: Издательский комплекс МГУПП, 2005.-116с.

2. Первая всероссийская конференция «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии». Тез. докл.- Москва, 7 – 9 июня 2005 г . МГУ химический факультет .

3. Электронный информационный ресурс научно производственной компании «Медиана-фильтр»

6. В.В. Лунин, М.П. Попович, С.Н. Ткаченко Физическая химия озона.- М: Изд-во МГУ, 1998.-480с

7. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное и дополненное. Учебное пособие. М.: Издательство АСВ, 2004.496 т2.