Разработка методов контроля и подтверждения соответствия при производстве безалкогольных напитков на предприятии ООО «САНТА»

   Свойства. Известна связанная углекислота, являющаяся составной частью встречающихся  в воде солей (бикарбонаты кальция  и магния, бикарбонат натрия и т. д.). Газообразная углекислота выделяется в процессе дыхания человека. Выдыхаемый воздух содержит примерно от 4 до 5 % СО₂, а атмосферный воздух - приблизительно 0,04 % углекислоты. Предел углекислоты, превышение которого может стать опасным для человека, составляет 4 % (в 100 раз больше) и не достигается даже в переполненных помещениях. Углекислота в значительной степени вмешивается в процессы ассимиляции, диссимиляции и брожения. При нормальной температуре в 20 °С и обычном давлении (760 мм. рт. ст.) диоксид углерода представляет собой бесцветный газ с резким запахом и кисловатым вкусом. Углекислота не горюча (ее используют для наполнения огнетушителей). То, что углекислота не горит, во многих случаях подтверждается ее способностью гасить пламя. Подобное доказательство очень важно в случае возникновения необходимости осмотра шахт колодцев, бродильных цехов или других помещений с повышенным содержанием СО₂. Таким образом, возможна профилактика несчастных случаев, последствием которых может стать удушье.

   Физиологические свойства. Углекислота обладает свойством под действием собственной тяжести накапливаться в нижней части непроветриваемых помещений, вытесняя при этом воздух.

   В отличие от углекислоты, которая  выдыхается из организма через легкие, углекислота, попадающая в желудок человека в результате потребления напитка, оказывает на него совершенно иное воздействие. Результатом попадания такой кислоты в организм становится лучшая усвояемость растворенных в воде или лимонаде веществ, например, сахара и соли. Кроме того, она поддерживает продвижение пищевой кашицы (химуса), способствуя, таким образом, процессу пищеварения. Введение в организм углекислоты улучшает выделение желудочного сока, а значит и подачу жидкости, результатом чего становится быстрое утоление жажды.

   Наряду  с прочими положительными качествами следует отметить и асептические свойства углекислоты, позволяющие под высоким давлением внутри бутылки в течение нескольких дней уничтожать патогенные микроорганизмы, попадающие в напиток (например, из воды). Как показали опыты, проводившиеся с насыщенной углекислым газом водой, она оказывает значительное воздействие на кислый вкус напитка. 
 
 
 
 
 

   2 Технология производства безалкогольного газированного напитка «Яблоко» 

   В аппаратурно - технологической схеме производства безалкогольных газированных напитков можно выделить несколько этапов:

   - подготовка воды;

   - приготовление сахарного сиропа;

   - приготовление купажного сиропа;

   - насыщение купажного сиропа диоксидом  углерода;

   - розлив готового напитка. 

   2.1 Подготовка воды

   Для производства используют водопроводную  воду. Ее подвергают очистке. Вода из трубопровода проходит через дисковой фильтр  для предварительной очистки. Затем  через фильтр сетчатый для грубой очистки, заполненный кварцевым песком. Степень загрязнения фильтрующего слоя взвешенными частицами определяется по перепаду давления между входом и выходом из фильтра.

   Очищенная от грубых примесей вода с помощью  насосной станции  поступает на установку  ультрафильтрации, которая предназначена для снижения мутности и содержания взвешенных частиц. Как все мембранные технологии, процесс ультрафильтрации состоит в пропускании исходной воды через мембрану под давлением. Однако давление, необходимое для ультрафильтрации, значительно ниже давления, необходимого для обратного осмоса. Ультрафильтрационная мембрана задерживает коллоидные частицы, бактерии, вирусы и высокомолекулярные органические соединения, но но пропускает молекулы растворенных солей.

     В процессе фильтрации поры  мембраны загрязняются отложениями сконцентрированных примесей. Поэтому проводится регулярная промывка мембран обратным потоком очищенной воды. При обратной промывке обычно требуется давление, превышающее рабочее давление.

   Процесс фильтрования длится 20-60 мин, после чего следует обратная промывка мембраны. Для этого часть очищенной воды под давлением подается в фильтратный тракт в течение 20-60 секунд.

   Из  установки ультрафильтрации вода поступает  в буферную емкость. Освобожденная  от грубых примесей вода с помощью насосной станции поступает на угольный фильтр, для удаления хлора, очистки воды от запаха. Далее на Na-катионитовые фильтры. Он состоит из двух фильтров. Это обусловлено экономическими соображениями: один из Na-катионитовых фильтров находится на регенерации, а другой – в рабочем состоянии. Это обеспечивает непрерывность производственного процесса. После прохождения определенного количества воды фильтр переключается на регенерацию. Регенерирующий раствор поваренной соли готовят в емкости. Из Na-катионитового фильтра  вода поступает в сборник, отсюда воду направляют в УФ – лампу, для обеззараживания воды УФ – лучами.

   Далее с помощью насосной станции  для  умягчения и обессоливания вода поступает в мембранно-осматическую установку. На ней осуществляется процесс фильтрования воды через полупроницаемые мембраны, которые пропускают воду (фильтрат) и задерживают частицы различного размера, содержащиеся в воде (концентрат). Таким образом, достигается не только умягчение воды, но и ее полное обессоливание и очистка. Обратный осмос снижает щелочность и общий растворимый сухой осадок больше 90 %. Концентрат сливается в канализацию. Из мембранно-осматической установки вода поступает в сборник для подготовленной воды, а из него – в сироповарочный аппарат, сборники для подготовки компонентов купажа и далее в синхронно-смесительную установку.

   2.2 Приготовление белого сахарного сиропа

   Сахарный сироп представляет собой концентрированный водный раствор сахара. Процесс получения сахарного сиропа включает следующие технологические операции:

   растворение сахара в воде;

   кипячение водного раствора;

   фильтрация и охлаждение сиропа.

   Растворимость сахарозы в воде находится в прямой зависимости от температуры (табл. 1).

   Таблица 1 Растворимость сахарозы в воде при различной температуре 

   Чтобы при хранении сироп не подвергался брожению, стремятся получить его возможно более концентрированным. Однако во избежание кристаллизации сахарозы концентрация сиропа должна быть несколько ниже предельной, обусловленной ее растворимостью при температуре хранения. На практике сахарный сироп готовят концентрацией 66-72% к массе. С целью стерилизации сиропа его подвергают кипячению.

   Сахарный сироп варят в сироповарочных котлах. Типовой сироповарочный котел (рис. 1) представляет собой закрытый стальной резервуар 1 цилиндрической формы со сферическим днищем. Котел снабжен паровой рубашкой 2 с патрубками для подвода пара и отвода конденсата и якорной мешалкой 4 с верхним приводом 3, совершающей 47 об/мин и предназначенной для размешивания содержимого котла. В крышке котла имеется люк с задвижкой для загрузки сахара, а также патрубок для залива воды и вытяжная труба 5 для отвода водяных паров.

   Для спуска сиропа служит нижний патрубок. Спускное отверстие закрывается клапаном, перемещаемым штурвалом, соединенным с конической передачей через тягу. Для приготовления сахарного сиропа заданной концентрации рассчитывают потребное количество сахара и воды на одну варку. Предположим требуется приготовить 100 л сиропа концентрацией 65% к массе. В таблице, в которой приведена зависимость плотности сахарных растворов от их концентрации, при концентрации сахарного раствора 65% находят плотность его, равную 1,3190 кг/л. 

   Масса 100 л сиропа составляет 100-1,3190= 131,9 кг. Количество сахара в этом сиропе будет 131,9-0,65 = 85,74 кг, следовательно, воды в нем будет 131,90-85,74 = 46, 16 кг.

   При нагревании и последующем кипячении сахарного сиропа из него выпаривается, в зависимости от продолжительности кипячения, от 2 до 5% воды. Поэтому потребный расход воды для растворения сахара, с учетом ее испарения в количестве 5%, составит 46,16-1,05 = 48,45 кг.

   Рис 2. Сироповарочный котел: 1 - корпус котла; 2 - паровая рубашка; 3- привод для мешалки; 4 - мешалка; 5 - вытяжная труба.

   Фактический расход товарного сахара также увеличивается в соответствии с его влажностью.

   Воду подают в котел и подогревают ее до 55-60° С. Не прекращая нагревания, включают мешалку и загружают сахар. После полного растворения сахара раствор нагревают до кипения; прекратив нагрев, снимают образующуюся на его поверхности пену. Эту операцию повторяют дважды. После снятия пены кипячение продолжают еще 30 мин. Более продолжительное кипячение не рекомендуется, так как это может вызвать карамелизацию сахара. Готовность сиропа определяется по концентрации в нем сахара. Продолжительность технологических операций варки сахарного сиропа составляет около 2 ч. 

   2.3 Приготовление купажного сиропа безалкогольного напитка «Яблоко»

   Сахар по мере надобности доставляют на поддонах в производственный склад сироповарочного  отделения, где после взвешивания на весах сахар ссыпают в промежуточный бункер на хранение. Для получения сахарного сиропа в сироповарочный котел одновременно подают расчетное количество умягченной воды из сборника и 50% яблочного сока из сборника-мерника и нагревают до температуры 50-52°С. При нагревании включают мешалку и в котел постепенно засыпают расчетное количество сахара, доводят до кипения. Затем при размешивании добавляют из сборника-мерника все количество лимонной кислоты, предназначенной для купажа. Кипячение продолжается 30 мин, в течение которых дважды снимают пену. При кипячении не допускают бурного кипения смеси, чтобы не улетучились ароматические вещества яблочного сока.

   Смесь в горячем виде пропускают через  фильтр-ловушку и насосом подают для охлаждения до 20°С в теплообменник  и затем перекачивают в сборник на хранение. В этом сборнике смесь хранят при температуре 10-20°С.

   Колер и яблочный сок непосредственно  из тары подают в сборники, соответственно, установленные на предкупажной площадке. Колер с массовой долей сухих веществ 70% разбавляют водой в соотношении 1:5 в сборнике-мернике. При необходимости яблочный сок из сборника насосом направляют для фильтрования на фильтр-пресс и далее в сборник-мерник, установленный на предкупажной площадке.

   Растворение лимонной кислоты происходит в сборнике-мернике. Из лимонной кислоты готовят 50%-ный  рабочий раствор путем растворения  рассчитанного количества кислоты  в воде температурой 20-25°С при тщательном перемешивании до полного растворения  кристаллов.

   Купажный  сироп готовят полугорячим способом в вертикальных аппаратах с мешалкой, в которые поступают все компоненты купажа из сборников, установленных  на предкупажной площадке. Компоненты подают в следующей последовательности: сахарный сироп из сборника температурой 20°С, оставшиеся 50% яблочного сока из сборника-мерника, колер из мерника. Смесь тщательно перемешивают. Готовый купажный сироп насосом подают на фильтр-пресс, во время фильтрования проверяют прозрачность фильтрата и следят за тем, чтобы давление было постоянным.  Далее купаж поступает в сборники, а затем его охлаждают в теплообменнике  до температуры 8-10°С и направляют в напорные сборники. Сборники снабжены рубашками для поддержания необходимой температуры купажного сиропа.

   Из  напорных сборников купажный сироп самотеком поступает на синхронно-смесительную установку, где он смешивается с охлажденной до температуры 4-6°С водой, насыщается диоксидом углерода. 

   2.4 Насыщение купажного сиропа диоксидом углерода

   Принцип работы синхронно-смесительной установки заключается в следующем:

   Колонка деаэрации представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован  трубопровод, проходящий внутри колонки. Внутри колонки установлены конусные тарелки. Здесь происходит частичное  отделение воздуха от воды.

   Вакуум  в колонке поддерживают с помощью  центробежно-вихревого насоса, который  забирает воду из отдельного бака и  подает в эжектор, отбирающий воздух, выделяющийся из воды.

   Колонка насыщения представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован сливной кран. В нижней части колонки имеется штуцер для подачи насыщенной диоксидом углерода воды из струйной насадки. В средней части расположено три датчика для поддержания уровня воды. Выше датчиков находится редукционный клапан с вентилем для подвода диоксида углерода. Регулировка насыщения воды диоксидом углерода в струйных насадках осуществляется с помощью игольчатого вентиля. Колонка насыщения соединена с накопительной колонкой. На этом же трубопроводе установлен предохранительный клапан и контрольный стакан для сброса газовоздушной смеси.