Вода

09.11.2014

Вода играет уникальную роль в жизни человека. Это реакционно активное соединение, ионы которого H+ и OH- соединены водородными связями. Длина связей составляет 0,096 нм, угол между ними равен примерно 105° (рис. 3.12).

Склонность к образованию водородных связей — характерная особенность молекул воды.
Энергия водородной связи невелика — около 20 кДж/моль; связи во времени неустойчивы, молекулы постоянно расходятся и образуют новые комбинации.
Водородные связи, играющие важную роль в биохимических системах хлебопекарных полуфабрикатов и характерные для воды, приведены ниже:

Ионы H+ и OH- оказывают значительное влияние на компоненты муки, углеводы, белковые вещества, пентозаны, минеральные соли, витамины, ферментные системы и др.
Вода используется в качестве растворителя пищевой поваренной соли, сахара, для приготовления дрожжевой суспензии, биологических разрыхлителей хлебопекарных полуфабрикатов (жидких дрожжей, жидких и густых заквасок, дрожжевых заквасок и т. д.) и теста.
В результате гидратации компонентов муки за счет возникновения координационной связи образуются ионные соединения. В воде растворяются молекулы кислорода, диоксида углерода, спирты, альдегиды, кетоны, сахара и др. Растворение происходит за счет образования водородных мостиков с гидроксильными группами сахаров и спиртов, карбонильными группами альдегидов и кетонов. Водородные связи образуются между водородной и гидроксильной (—OH), карбоксильной (—COOH). карбонильной (—CO), амидной (—NH2), имидной (—NH) и сульфгидрильной (—SH) группами. Вещества, содержащие только неполярные гидрофобные группы, в воде не растворяются.
При приготовлении теста вода играет важную роль, так как от ее массовой доли, состояния, активности, химического состава зависит интенсивность физико-химических, биохимических, микробиологических и коллоидных процессов, влажность хлебопекарных полуфабрикатов и их консистенция, влажность готового хлеба и его пищевая ценность.
Качество воды, используемой на хлебопекарном предприятии, должно удовлетворять требованиям ГОСТ P 51232—98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и контролю качества» и отвечать санитарным правилам и нормам (CaнПиH 2.1.4.1074—01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»). В соответствии с этими документами вода должна быть бесцветной, прозрачной, без постороннего запаха и вкуса. Если в воде присутствуют примеси аммиака, сероводорода и азотистой кислоты, значительная окисляемость воды свидетельствует о ее загрязнении химическими веществами. В питьевой воде не должны содержаться болезнетворные микроорганизмы. О безопасности воды в эпидемиологическом отношении судят по общему числу микроорганизмов и числу бактерий группы кишечных палочек.
Содержание токсичных веществ (мышьяка, молибдена, свинца, нитратов, селена, стронция, аммония, бериллия, полиакриламида, фтора) в питьевой воде регламентируется предельно допустимыми концентрациями (мг/дм3, не более): алюминий остаточный (Al)—0,5; бериллий (Ве)—2*10в-4; молибден (Mo) — 0,25; мышьяк (As)—0,55; нитраты (NO3) — 45; полиакриламид остаточный — 2; свинец (Pb)—0,03; селен (Se)—0,01; стронций (Sr)—7,0; фтор (F) — для климатических районов: I и II — 1,5; III — 1,2; IV — 0,7. Массовые концентрации химических веществ, влияющих на органолептические свойства воды, не должны превышать нормативов, указанных в табл. 3.7.

Большое технологическое значение для производства хлебобулочных изделий имеет жесткость воды, обусловленная содержанием в ней солей кальции и магния. Жесткость воды выражается в миллиграмм-эквивалентах Ca2+ и Mg2+ на i дм3 воды (1 мг * экв. жесткости соответствует содержанию в 1 дм3 воды 20 мг Ca2+ или 12,16мг Mg2+). Общая жесткость воды должна быть не более 7 моль/дм3. По величине общей жесткости (моль/дм3) вода характеризуется как: очень мягкая — до 1,5; мягкая — 1,5—3,0; умеренно жесткая — 3,0—6,0; жесткая — 6,0—9,0 и очень жесткая — более 9.
Жесткость воды оказывает влияние на биотехнологические характеристики полуфабрикатов, качество готовых изделий и должна регулироваться в зависимости от хлебопекарных достоинств перерабатываемой муки. Изменять содержание солей в воде можно ионообменным, известково-содовым или обратноосмотическим методами. Метод обратного осмоса для деминерализации воды является перспективной технологией, которую с успехом применяют на хлебозаводах. Для обессоливания воды используют мембранные аппараты с плоскокамерными или трубчатыми (рулонными) фильтрующими элементами и с мембранными элементами в виде полых волокон.
В настоящее время на хлебопекарных предприятиях используют три типа мембран в зависимости от их селективности: ацетатцеллюлозные, полиамидные, или топкопленчатые, и пол и сульфоновые. Тип мембран выбирают в соответствии с составом исходной воды и требованиями, предъявляемыми к качеству очищенной воды.
Технологическая схема обработки воды включает стадии предварительной очистки, обратноосмотического разделения и коррекции состава воды.
Основной частью системы обратного осмоса является мембранный модуль (рис. 3.13).

Достоинства обратноосмотических установок по сравнению с деминеpaлизаторами — отсутствие образования агрессивных отходов и простота обслуживания. Производительность оборудования от 0,05 до 100 м3/ч.
Автоматизированные комплексы подготовки воды для производства пищевых продуктов (рис. 3.14) осуществляют: механическую очистку, умягчение и обеззараживание воды; удаление железа, марганца и сероводорода; коррекцию pH; регулируемое обессоливание; измерение и контроль параметров воды; дозирование и др.

Для обеззараживания воды применяют также различные химические реагенты. Использование диоксида хлора (ClO2) по сравнению с хлором имеет явные преимущества: не образуются тригалометаны (ТНM), неудаляемые органические галогены и хлор-фенолы, не происходит реакций с NH4+ и соединениями азота. Кроме того, ClO2 проявляет сильное дезинфицирующее действие в широком диапазоне pH, долго сохраняющее бактерицидный эффект в водораспределительных системах. При отсутствии запаха, вкуса и uncia диоксид хлора эффективно воздействует на споры микроорганизмов, вирусы и водоросли; окисляет органические соединения Fe2+ и Mn2+. Окисли тельная способность ClO2 практически не зависит pH и наличия в воде ионов NH+4.
Для полного удаления остаточного хлора воду дехлорируют, пропуская ее через фильтр с активным углем: С + 2Сl2 + 2H2O = CJ2 + 4HCl.
Аналогичное хлору бактерицидное воздействие оказывает озон. Преимущество озонирования воды состоит в том, что под действием озона одновременно с обеззараживанием удаляются привкусы и запахи и происходит обесцвечивание воды, при этом натуральные свойства воды не изменяются, так как избыток озона через несколько минут превращается в кислород. Как обеззараживающий агент озон действует быстрее хлора в 15—20 раз.
Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами (УФ-лучами) с длиной волны 100—400 им является безреагентным физическим методом. Бактерицидные свойства УФ-лучей проявляются при длине волны 200—295 нм, преимущественно при 245 нм. Обеззараживают, как правило, очищенную, прозрачную воду, так как взвешенные вещества и коллоидные примеси рассеивают свет и препятствуют проникновению УФ-лучей в толщу воды. УФ-лучи эффективно действуют в отношении бактерий, спор и вирусов, не изменяя физико-химические и органолептические свойства воды.
Постоянный контроль качества воды осуществляется учреждениями и организациями, в ведении которых находятся централизованные системы питьевого водоснабжения. Государственный контроль за качеством воды осуществляют органы санитарно-эпидемиологической службы. Контроль качества питьевой воды осуществляют по ГОСТ P 51232—98, отбор проб для анализа питьевой воды и определение ее вкуса, запаха, цветности и мутности — по ГОСТ 24481—80 и ГОСТ 3351—74. Методы определения обобщенных показателей качества питьевой воды, ее органолептических свойств, содержания некоторых органических веществ, вредных химических веществ, поступающих и образующихся в процессе обработки воды, и радиационной безопасности воды приведены в ГОСТ P 51232—98.
Воду используют также для теплотехнических целей — производства пара, необходимого для увлажнения воздушной среды в расстойных шкафах и печах.
Для технологических и хозяйственных нужд хлебозаводы используют обычно воду из городского питьевого водопровода. Для бесперебойного снабжения водой и создания постоянного напора во внутренней водопроводной сети устанавливают специальные баки с холодной и горячей водой. Запас холодной воды должен обеспечить бесперебойную работу предприятия в течение 8 ч, запас горячей воды — 5—6 ч.