Лабораторна робота № 1 визначення загальних фізико-хімічних показників води для харчових виробництв

Мета роботи: визначити основні фізико-хімічні показники води з різних джерел водопостачання.

Загальні відомості

Вимоги до якості води, що використовується на підприємствах, в кожному конкретному випадку визначаються, виходячи з вимог технології. Для води, яка

використовується на харчових підприємствах і входить до складу харчових продуктів, існує ряд параметрів, які необхідно витримувати, незалежно від типу підприємства. Процес водопідготовки на харчових виробництвах суттєво залежить від основного чинника: якості вихідної води. Виходячи з якісних показників води з джерела водопостачання і, відповідно до вимог нормативних документів та споживача харчової продукції, розробляється схема підготовки води для конкретного виробництва, що включає, як правило кілька етапів для забезпечення більшої ефективності очищення. Вимоги до води, яка використовується в різних галузях промисловості суттєво відрізняються. Як правило вони відображені ц відповідних ДСТУ, ТУ, технологічних інструкціях, фармакологічних статтях та інших нормативних документах. Вимоги коливаються в надзвичайно широкому діапазоні: від видалення лише зважених часток до води надчистої за всіма компонентами. Вміст забруднень в такій воді настільки малий, що хімічними методами не визначається і в узагальненому вигляді виражається величиною електропровідності.

Всі промислові підприємства є споживачами води. Вона використовується для таких основних цілей:

• господарсько-побутове постачання;

• відведення тепла, підігрів, кондиціювання;

• основні технологічні потреби.

Вимоги до води для господарсько-побутових потреб мінімальні – це, як правило водопровідна вода. В деяких випадках допускається застосування поверхневих або підземних вод без обробки або оборотних.

Води другої групи найбільш часто використовуються в обороті води, основні вимоги до них – мінімальна корозійна активність і відкладення солей. Для цього вода пом’якшується або знесолюється, додаються інгібітори, луги або кислоти для коригування рН. Вимоги до якості води для таких потреб на різних виробництвах майже однакові.

Для вод третьої групи вимоги суттєво відрізняються залежно від типу виробництва. В харчовій промисловості вимагається вода за складом близька до водопровідної, але з обмеженнями по вмісту домішок, заліза, марганцю, солей жорсткості і біозабруднень. Найбільш розповсюджено використання пом’якшеної води (соки, горілка, пиво, безалкогольні напої). Ряд виробництв використовує знесолену воду.

Для санітарної оцінки чистоти використовуваної підприємством води і придатності її для використання, має важливе значення визначення ступеня її забрудненості.

Каламутність та прозорість. Каламутність води викликана присутністю тонко дисперсних домішок, обумовлених нерозчинними або колоїдними неорганічними або органічними речовинами різного походження. Якісне визначення проводять описово: каламутність не помітна (відсутня); слабка опалесценція; опалесценція слабокаламутнв; мутна; сильно мутна. Каламутність ‒ показник, обумовлений наявністю у воді завислих часток, що зменшують її прозорість. Кількісний метод визначення каламутності зводиться до оцінки проходження світла через воду і ступеня його розсіювання і не дає уявлення про хімічний склад забруднень. Тому прямої залежності між мутністю і шкодою для здоров'я немає. Однак наявність у воді великої кількості нерозчинної суспензії перешкоджає її використанню у господарсько-побутових цілях і для пиття. Бувають випадки, коли каламутність заважає проведенню заходів з очищення води. Наприклад, при використанні ультрафіолетових ламп для знезараження води каламутність перешкоджає проходженню через воду УФ-променів і знезараження стає малоефективним. Дуже часто каламутність викликана окисленням киснем повітря наявністю у воді двовалентного заліза. Каламутність вимірюється в ЄМФ (одиницях мутності по формазіну) або в мг/ л (по каоліну). СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» передбачає допустиму каламутність води не більше 2,6 ЄМФ або 1,5 мг/л. Поряд з каламутністю особливо у впадках, коля вода має незначну кольоровість та каламутність користуються показником «прозорість». Міра прозорості – висота стовпа води, при якій можна спостерігати опущену у воду білу пластину спеціальних розмірів (диск Секкі), або розрізняти на білому папері шрифт визначеного розміру. Результати виражаються в сантиметрах.

Кольоровість - це ступінь забарвлення води, яка вимірюється в градусах платиново-кобальтової шкали. Вимірювання кольоровості зводиться в порівнянні зразків води з еталоном. Кольоровість води, як і каламутність - показники, які не характеризують хімічний склад забруднювачів, але є дуже важливими. Висока кольоровість характерна для вод з відкритих джерел і неглибоких колодязів і обумовлюється наявністю у воді органічних сполук, цвітіння і т.п. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» передбачає допустиму кольоровість води не більше 20 градусів.

Запах і присмак - органолептичні властивості води, які вимірюються за допомогою органів чуття людини. За характером запахи поділяють на дві групи: природного походження та штучного походження. Інтенсивність запахів першої групи вимірюється за п’ятибальною шкалою, запахи другої групи називають за визначальним запахом (хімічний, хлорний, бензиновий і т.ін.). Інтенсивність смаку та присмаку теж визначається за допомогою шестбалової шкали. Якісну характеристику відтінків смакових відчуттів - присмаку виражають описово: хлорний, рибний, гіркуватий і т.д. Найбільш розповсюдженим єсолоний смак води, обумовлений розчиненим у воді хлоридом натрію, гіркий – сульфатом магнію, кислий – надлишком вільного діоксину вуглецю і т.д. За силою впливу на органи смаку іони деяких металів утворюють такі ряди: катіони: NH⁴⁺ > Na⁺ > K⁺; Fe²⁺ > Mn²⁺ > Mg²⁺ > Ca²⁺; аніони: ОН^- > NO^3- > Cl^- > HCO₃^- > SO₄^2- .. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» передбачає допустимі запах і присмак не більше 2-х балів, тобто згідно ГОСТ 3351-74 запах і присмак можуть відчуватися споживачем, якщо звернути на це його увагу.

Жорсткість (загальна) - сукупність властивостей, обумовлених наявністю у воді іонів Ca²⁺ і Mg^{2 +}. Як правило, жорсткість води збільшується, якщо вода контактує з гірськими породами, що містять сульфати і карбонати кальцію і магнію. Жорстка питна вода має гіркуватий смак, специфічний запах та створює негативний вплив на органи травлення. В побутових умовах надлишок солей жорсткості у воді призводить до накипоутворення на поверхнях нагріву побутових приладів, сантехніки і т ін. В харчовій промисловості жорстка вода погіршує якість продуктів, викликаючи випадіння осадів солей при їх зберіганні. Ряд інгредієнтів харчових продуктів погано розчиняються в жорсткій воді. Це характерно для бутильованої питної води, пива, соків, горілчаних виробів. При митті пляшок жорстка вода залишає плями на поверхні. Тому жорсткість води, яка використовується при приготуванні різних продуктів чітко регламентована і знаходиться в межах від 0,1-0,2 мг-екв/л. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» передбачає допустиму концентрацію солей жорсткості не більше 7 мг-екв / л, для деяких територій за рішенням головного державного санітарного лікаря показник може бути збільшений до 10 мг-екв/л, треба відзначити, що європейські норми жорсткості набагато нижче.

Загальна мінералізація (сухий залишок) - показник, що характеризує кількісне визначення солей і мінералів у воді. Є узагальненою характеристикою і не дає уявлення про хімічний склад води. У побуті та промисловості, вода з високою мінералізацією залишає білі сліди на сантехніці, обладнанні або тарі після висихання. Визначається за допомогою показника електропровідності (мкСм/см). СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» передбачає допустиму загальну мінералізацію не більше 1000 мг/л, для деяких територій за рішенням головного державного санітарного лікаря показник може бути збільшений до 1500 мг/л.

Залізо часто зустрічається у воді у вигляді іржі або розчиненому вигляді. Хоча СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» і не нормує, скільки якого заліза присутній у воді, а враховує тільки загальний показник (не більше 0,3 мг /л), при проектуванні системи водоочищення це має велике значення. Наприклад, якщо вода, що містить залізо, знаходиться у відкритому джерелі або неглибокому колодязі, то це залізо реагує з киснем повітря і перетворюється в звичайну іржу. Інший випадок, вода, що містить залізо, знаходиться на глибині, де повітря не містить кисень у достатній для окислення кількості. Така вода тече з кранів прозора, а постоявши деякий кількість часу, каламутніє, набуваючи характерний іржавий колір. У таких випадках проводяться різні заходи по знезалізнення води.

Марганець - хімічний елемент, метал. Зустрічається у воді, як правило, у формі Mn²⁺. Високі концентрації цього елемента рідкісні, проте будучи присутнім у воді, створює чимало клопоту. Характерна ознака наявності марганцю - почорніння поверхонь контактують з водою. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» передбачає допустиму концентрацію марганцю у воді не більше 0,1 мг/л. Видалення марганцю аналогічно заходам щодо знезалізнення води.

Окислюваність перманганатна - це величина, яка характеризує наявність у воді органічних і неорганічних речовин окислюваних при певному випробуванні. Вимірюється в міліграмах кисню, що бере участь в реакції окислення цих речовин. По суті, цей показник є комплексним і не дає уявлення про хімічний склад забруднювачів, але при цьому дуже корисний для загального уявлення про насиченість води органічними сполуками. Можна виявити деяку залежність між джерелом води і показниками перманганатної окислюваності. Якщо вода добувається з глибокої свердловини то окислюваність, швидше за все, буде низькою, а якщо з наземного джерела або неглибокого колодязя - то високою. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питноганатна окислюваність  води» передбачає максимальний показник  5 мгО₂/л.

рH - водневий показник, який характеризує кислотність води. Чиста вода має нейтральний рH = 7, але оскільки вода в природі ідеально чистою не буває, а представляє з себе розчин солей, мінералів, органічних сполук та ін, її кислотність як правило відрізняється від нейтрального показника в ту або іншу сторону. Якщо вода має PH <7, то така вода вважається кислою, якщо рH> 7 - лужний. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гігієнічні вимоги та нормативи якості питної води» допускає величину водневого показника від 6 до 9. Крім негативного впливу на організм людини лужної чи кислої води, точне визначення водневого показника необхідно для визначення можливості використання реагентів для очищення води.

Загальні вимоги до води для деяких харчових виробництв наведено в таблиці 1.1. За органолептичними показниками вода, яка використовується при приготуванні горілки, пива, безалкогольних напоїв або соків повинна бути прозорою, безбарвною, без сторонніх запахів та присмаків.

Таблиця 1.1