Способ подготовки воды для безалкогольных напитков Советский патент 1992 года по МПК A23L2/00 

Изобретение относится к безалкогольной промышленности и может быть использовано при производстве безалкогольных напитков.

Известен способ подготовки воды для безалкогольных напитков с применением электродиализной установки, Исходная вода фильтруется и обрабатывается методом электродиализа, который заключается в переносе ионов растворенных веществ через селективные ионитовые мембраны под действием электрического поля. При прохождении через систему постоянного тока катионы, двигаясь к катоду, проникают через катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми, а анионы, двигаясь в направлении анода, проходят через аниони- товые мембраны, но задерживаются катио- нитовыми. В результате этого ионы обоих знаков выводятся из одного ряда камер в смежный. Применение электродиализного способа водоподготовки позволяет снижать щелочность воды в 2-3 раза, жесткость в

2,5-3 раза, величину рН на 0,5-1,5 единицы, а также удалять нежелательные примеси воды.

Основным недостатком данного способа является то, что многовалентные ионы, присутствующие в воде, сорбируются ионообменным материалом, что приводит к уменьшению солеактивности и увеличению электрического сопротивления мембраны. Отравление мембраны многовалентными ионами приводит к увеличению щелочности в камерах минерализации, что способствует образованию осадка. Увеличение сопротивления мембран-происходит за счет отложения на поверхности катионитовой мембраны гидроокиси железа. При наличии в воде сероводорода на поверхности мембран одновременно с гидратами железа осаждается сульфид железа. Это приводит к снижению механической прочности мембран. Может происходить отравление мем- браны присутствующими в воде органическими веществами. Кроме того,

(Л

С

xj ю о о ю со

данный способ водоподготовки не обеспечивает достаточного обеззараживания воды для нужд технологии безалкогольных напитков.

Наиболее близким техническим решением является способ обработки воды прямым электролизом, который заключается в том, что обработанную воду подают в без- диафрагменный электролизер, а затем создают новое напряжение, которое обеспечивает образование остаточного хлора в обработанной воде в пределах 0,3-0,5 мг/л. При этом контакт данного количества хлора с водой должен быть не менее 30 мин. Данный способ электрохимической обработки воды значения рН не изменяет, Обработанная вода собирается в промежуточный сборник, откуда направляется на технологические нужды.

Недостатком известного способа является то, что при указанных параметрах элек- трохимической обработки воды не происходит достаточного снижения общей жидкости, щелочности, содержания ионов железа и марганца, которые оказывают отрицательное воздействие на биологическую стойкость напитков, а также ухудшается процесс растворимости диоксида и углерода при карбонизации воды. Указанный способ позволяет снизить общую жесткость до 1,0 мпэкв/л, щелочность до 1,5 мг«экв/л, содержание ионов железа и марганца до 0,1 мг/л. Данные показатели не могут позволить получить напиток с высокой не биологической стойкостью и хорошим насыщением диоксидом углерода.

Цель изобретения - снижение общей жесткости и щелочности воды, а также уменьшение содержания в ней ионов железа и марганца.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу подготовки воды методом электролиза, обработку воды ведут током плотностью 35-40 А/м2, а фильтрование проводят через активированный уголь и Н-катионит, при этом перед фильтрованием осуществляют выдержку при перемешивании в течении 1,0-1,5 ч.

Способ подготовки воды для безалкогольных напитков, предусматривающий обработку ее электролизом, осуществляют следующим образом.

Водопроводную воду напорного сборника через ротаметры подают в нижнюю часть двухкамерного электролизера, обрабатывают током плотностью 35-40 А/м2. Полученную воду сливают в сборник и выдерживают при перемешивании 1,0-1,5 ч. После этого воду пропускают через активированный уголь, а затем направляют в Н-ка- тионитовый фильтр.

Пример. Водопроводную воду обрабатывают электролизом при плотности

тока 30 А/м , затем перемешивают в емкости 0,5 ч, фильтрование через активированный уголь и Н-катионит не проводят.

Вода, обработанная при указанных параметрах, имеет жесткость 1 мг-экв/л, щелочность 1,5 мг-экв/л, содержание ионов железа и марганца составляет 0,1 мг/л. Желаемый эффект не достигается. Кроме того, вода имеет запах и привкус хлора и содержит осадок Ре(ОН)з.

Пример 2. Водопроводную воду обрабатывают электролизом при плотности тока 30 А/м2, затем перемешивают в емкости 0,5 ч. Фильтруют через активированный уголь. Полученная вода имеет жесткость 1

мг-экв/л, щелочность 1,5 мг-экв/л, содержание ионов железа и марганца составляет 0,1 мг/л. Желаемый эффект не достигается.

Пример 3. Водопроводную воду обрабатывают электролизом при плотности

тока 30 А/м , затем перемешивают в емкости 0,5 ч, фильтруют через активированный уголь и Н-катионит. Полученная вода имеет жесткость 0,3-0,5 мг-экв/л, щелочность О мг-экв/л, содержание ионов железа и марганца 0,09 мг/л. Вода без запаха и осадка. Пример 4. Обрабатывать воду электролизом при плотности тока 45 А/м практически невозможно и нецелесообразно. Это связано с тем, что из-за относительно

малой концентрации различных солей в водопроводной воде для создания плотности тока 45 А/м необходимо затратить количество электроэнергии в 10-20 раз больше, чем для создания плотности тока 40 А/м2.

Это приведет к значительному удорожанию технологии водоподготовки.

Пример 5. Водопроводную воду обрабатывают электролизом при плотности тока 40 А/м , затем перемешивают в емкости 1,5 ч. Фильтрование через активированный уголь и Н-катионит не проводят.

При этом общая жесткость составляет 1,0 мг-экв/л, щелочность 1,5 мг-экв/л, содержание ионов железа 0,08 мг/л, марганца

0,05 мг/л. Вода без запаха хлора и водорода, но имеет осадок нерастворимых соединений марганца и железа.

Пример 6. Водопроводную воду обрабатывают электролизом при плотности

тока 40 А/м2, затем перемешивают в емкости 1,5 ч, фильтруют только через активированный уголь. Полученная вода имеет жесткость 1,0 мг-экв/л, щелочность 1,5 мг- экв/л, содержание ионов железа 0,08 мг/л,

марганца 0,05 мг/л. Вода прозрачная, без запаха хлора и водорода.

Пример 7. Водопроводную воду обрабатывают электролизом при плотности тока 40 А/м , затем перемешивают в емкости в течение 1,5 ч, фильтруют через активированный уголь и Н-катионит, Полученная вода имеет жесткость 0,3 мг-экв/л, щелочность 0 мг-экв/л, содержание ионов железа 0,08 мг/л, марганца 0,03 мг/л. Вода прозрачна, без осадка, запаха хлора и водорода не имеет.

Пример 8. Водопроводную воду обрабатывают при плотности тока 35 А/м , затем перемешивают в емкости 1,0 ч, фильтруют через активированный уголь и Н-катионит.

Полученная вода имеет 0,5 мг-экв/л, щелочность 0 мг-экв/л, содержание ионов эелеза 0,08 мг/л, марганца 0.05 мг/л. Вода без осадка, прозрачная, запаха хлора и водорода не имеет.

Пример 9. Водопроводную воду обрабатывают электролизом при плотности тока 37 А/м2, затем перемешивают в емкости в течение 1,3 ч, фильтруют через активированный уголь и Н-катионит.

При такой обработке жесткость составляет 0,3 мг-экв/л, щелочность 0 мг-экв/л, содержание ионов железа 0,08 мг/л, марганца 0,03 мг/л. Вода прозначная, без осадка, запах хлора и водорода отсутствует.

Выбранные параметры проведения процесса электролиза при плотности тока 35-40 А/м2 объясняются тем, что при этом происходит выделение атомарного кислорода (т.е. аэрация).

Выделяющийся кислород способствует процессам окисления, благодаря чему образуются нерастворимые соединения железа и марганца, которые выпадают в осадок. При плотности тока менее 35 А/м2 количество и скорость выделения кислорода, рас- творенного в воде, значительно уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс аэрирования, что отрицательно влияет на удаление из воды ионов железа и марганца. Нецелесообразность увеличения плотности тока свыше 40 А/м2 показана в примере 4.

После проведения процесса электролиза предусматривается перемешивание воды в открытой емкости в течение 1,0-1,5 ч. Это необходимо для того, чтобы освободиться от атомарного хлора и водорода, которые выделяются при электролизе воды.

При перемешивании воды менее чем 1,0 ч происходит неполное удаление указанных газов и вода имеет посторонний запах. Проведение перемешивания свыше 1,5 ч ведет к увеличению продолжительности процесса

водоподготовки. При перемешивании воды в течение 1,0-1,5 ч происходит полное удаление хлора и водорода. Вода не имеет посторонних запахов.

Фильтрование через активированный

уголь - неотъемлемая часть технологического процесса. Фильтрование необходимо для того, чтобы очистить воду от нерастворимых соединений железа и марганца, которые образовались при электролизе.

Н-катионитовая обработка воды также является неотъемлемой частью процесса водоподготовки.

После проведения электролиза жесткость воды снижается до 1,0 мг-экв/л, а щелочность до 1,5 мг-экв/л. Дальнейшего снижения жесткости и щелочности воды электролизом достичь невозможно. Поэтому применяют Н-катионитовую обработку, которая позволяет уменьшить жесткость до

0,3-0,5 мг-экв/л, а щелочность до 0 мг- экв/л.

Таким образом, достижение цели предлагаемого изобретения возможно только при совокупности следующих процессов:

электрохимическая обработка воды при плотности тока 35-40 А/м2, перемешивание ее в открытой емкости в течение 1,0-1,5 ч, фильтрование через активированный уголь и Н-катионит,

Формула изобретения

Способ подготовки воды для безалкогольных напитков, предусматривающий обработку воды электрическим током и фильтрование, отличающийся тем,

что, с целью снижения общей жесткости, щелочности, содержания ионов железа и марганца, обработку воды ведут током плотностью 35-40 А/м , а фильтрование проводят через активированный уголь и

Н-катионит, при этом перед фильтрованием осуществляют выдержку при перемешивании в течение 1,0-1,5 ч.

Изобретение относится к безалкогольной промышленности. Целью изобретения является снижение общей жесткости, щелочности, содержания ионов железа и марганца. Воду обрабатывают током с плотностью 35-40 А/м2, выдерживают при перемешивании в течение 1,0-1,5 ч, фильтруют через активированный уголь и Н-катионит.