НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

УДК 663.81

ОСТАПЕНКО ВАЛЕНТИНА ВАСИЛІВНА

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ БУТИЛЬОВАНИХ ПИТНИХ ВОД

05.18.05 – Технологія цукристих речовин та продуктів бродіння

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, доцент

Прибильський Віталій Леонідович

Національний університет харчових технологій,

професор кафедри біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Левандовський Леонід Вікторович

Національний університет харчових технологій,

завідувач кафедри біохімії та екології харчових виробництв, професор

кандидат технічних наук, с.н.с.

Ковальчук Володимир Петрович

Український науково-дослідний інститут спирту

і біотехнології продовольчих продуктів,

завідувач лабораторії технології

лікеро-горілчаного виробництва

Захист відбудеться 11.06.2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий 07.05.2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н. М.В. Карпутіна

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

Актуальність теми. Вивчення властивостей води залишається одним із пріоритетних напрямів наукових досліджень як фундаментальної так і прикладної наук. В останній час особлива увага приділяється вивченню впливу води на організм людини. На жаль, виробники бутильованих питних вод (далі – БПВ) орієнтовані на застосування класичних технологій водоготування, які значно змінюють її хімічний склад і фізичні властивості. На фоні зростання виробництва такої продукції це може призвести до значних відхилень стану здоров’я споживачів. Крім цього, нагальною проблемою є також забезпечення належного технологічного рівня виробництва БПВ. Положення ускладнюється тим, що до теперішнього часу в Україні відсутня нормативно-технічна база в цій галузі харчової промисловості, а також унормовані фізіологічні вимоги, які існують у розвинених країнах світу.

Таким чином, актуальним є удосконалення технології БПВ на основі сучасних досліджень властивостей води як складної системи, що забезпечить збереження її основних природних характеристик: збалансованість хімічного складу, органолептичні показники, безпечність, фізіологічну повноцінність і біологічну стабільність при тривалому зберіганні.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано відповідно до напряму наукової діяльності кафедри біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв Національного університету харчових технологій «Розроблення теоретичних основ енерго- та ресурсозбережних, мало- та безвідходних технологій харчового і технічного спирту, солоду, пива, вина, безалкогольних і алкогольних напоїв, концентратів і екстрактів оздоровчої дії».

Автором особисто розроблено програми та методики лабораторних і промислових досліджень, проведено промислові випробування удосконаленої технології, оброблено та узагальнено отримані результати, визначено оптимальні значення технологічних параметрів, розроблено і затверджено нормативно-технічну документацію (НТД) на бутильовані питні води.

Мета і завдання досліджень. Мета досліджень – удосконалення технології БПВ із застосуванням фізичних способів оброблення та забезпеченням біологічної стійкості готової продукції.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

- дослідити склад води артезіанських свердловин різних водоносних горизонтів та БПВ, визначити їх відповідність фізіологічним потребам організму людини;

- розробити способи геомагнітного та магнітно-механічного оброблення води із збереженням її природного складу;

- розробити спосіб оброблення води, що забезпечує її біологічну стійкість при зберіганні із застосуванням препаратів на основі полігексаметиленгуанідинових (далі – ПГМГ) солей та УФ-випромінювання;

- удосконалити технологію і розробити нормативно-технічну документацію на виробництво БПВ;

- впровадити удосконалену технологію БПВ у виробництво;

- визначити соціально-економічну ефективність впровадження удосконаленої технології БПВ.

Об’єкт досліджень – вода артезіанських свердловин, бутильована питна вода та дезинфікуючі препарати різних типів.

Предмет досліджень – технологія бутильованих питних вод.

Методи досліджень – загальноприйняті та модифіковані під час виконання роботи: фізико-хімічні, біохімічні, мікробіологічні методи контролю сировини, готової продукції та дезинфікуючих препаратів.

Наукова новизна отриманих результатів:

- визначено склад води різних водоносних горизонтів та її відповідність фізіологічним потребам організму людини;

- розроблено спосіб геомагнітного оброблення води та визначено характер його впливу на показники тимчасової та постійної жорсткості, загальної лужності, перманганатної окислюванності, водневого показника при різних параметрах обробки;

- розроблено спосіб магнітно-механічного оброблення води, що дозволяє при зменшенні енерговитрат знизити показник загальної жорсткості та збільшити значення рН готової продукції зі збереженням природного балансу мінеральних речовин;

- встановлена ефективність застосування препаратів на основі полігексаметиленгуанідину для забезпечення біологічної стійкості БПВ;

- доведена ефективність комплексного застосування препаратів полігексаметиленгуанідину та ультрафіолетового випромінювання (далі УФ-випромінювання) в технології БПВ.

Наукова новизна підтверджена чотирма деклараційними патентами України на корисну модель.

Практичне значення. За результатами проведених досліджень розроблено технологічні режими водоготування, які передбачають застосування магнітно-механічного оброблення, УФ-випромінювання та препаратів на основі суміші солей полігексаметиленгуанідину гідрохлориду та полігексаметиленгуанідину фосфату. Удосконалена технологія дозволяє розширити асортимент продукції, покращити якісні показники, знизити собівартість та збільшити біологічну стійкість БПВ від 6 місяців до одного року.

Розроблена та затверджена нормативно-технічна документація (технічні умови, технологічні інструкції) на виробництво БПВ за удосконаленою технологією.

Виробництво БПВ за удосконаленою технологією організовано на ПП „Водовоз”. За період з грудня 2006 р. по грудень 2007 р. вироблено 72,6 тис. дал готової продукції.

Соціально-економічна ефективність виробництва БПВ за удосконаленою технологією полягає у виключенні з технологічного процесу енерго- та матеріаломістких стадій пом’якшення води, збільшенням терміну придатності до споживання готової продукції та забезпеченням споживача питною водою зі збереженим природним складом мінеральних речовин. Додатковий прибуток підприємства від удосконаленої технології становить 10890 грн., коефіцієнт економічної ефективності – 1,59, термін окупності – менше року, зниження собівартості продукції на 6,2 %, рентабельність продукції зросла на 10,4 %.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто підібрано, систематизовано і проведено теоретичний аналіз літературних джерел, патентний пошук, організовані та проведені дослідження у лабораторних та виробничих умовах. Автор брав безпосередню участь у написанні наукових статей та заявок на видачу патентів, розробці НТД.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були викладені і обговорені на VII Міжнародному конгресі «Экватэк-2006» (Москва, 2006 р.); на 70, 71, 73 наукових конференціях молодих учених, аспірантів і студентів НУХТ (Київ, 2004, 2005, 2007 р.р.); Х Міжнародній науково-технічній конференції «Нові технології та технічні рішення в харчовій промисловості: сьогодення і перспективи» (Київ, 2005 р.); ХІ Міжнародній конференції «Інформотерапія: теоретичні аспекти та практичне застосування» (Київ, 2006 р.).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 15 друкованих праць, у тому числі 4 статті у наукових фахових виданнях, перелік яких затверджено Вищою атестаційною комісією України, чотири деклараційні патенти України на корисну модель, 6 тез доповідей на наукових конференціях.

Структура і об’єм роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, шести розділів, висновків, списку використаних бібліографічних джерел і додатків. Робота викладена на 127 сторінках машинописного тексту, містить 22 рисунки та 30 таблиць. Список використаної літератури включає 225 вітчизняних і зарубіжних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету та завдання досліджень, охарактеризовано наукову новизну та практичне значення роботи. Наведено відомості про особистий внесок автора, апробацію та опублікування результатів досліджень, структуру та обсяг роботи.

У першому розділі «Стан і сучасні напрями удосконалення технології бутильованих питних вод» наведено результати аналітичних досліджень сучасного стану виробництва БПВ. Визначено, що інтенсивний розвиток індустрії БПВ потребує наукового обґрунтування та розробки сучасних технологій водоготування, які б забезпечили високі споживчі характеристики готового продукту, збереження природних властивостей та хімічного складу води з дотриманням строку придатності.

Проведений аналіз нормативних вимог до питної води свідчить про недостатню державну нормативну базу та її недосконалість для виробництва БПВ, що зумовлює необхідність створення державного стандарту на питну бутильовану воду та санітарних норм і правил для виробництва БПВ.

Встановлено, що найбільш поширені способи водоготування (Na+-, Н+-катіонування, ОН?-аніонування, зворотній осмос) змінюють природній склад води та її фізіологічні властивості. Визначена перспективність використання постійного магнітного поля в технології БПВ з метою часткової або повної заміни реагентних, іонообмінних, мембранних способів пом’якшення води, що створює передумови збереження природних мінеральних речовин вихідної води.

Визначено, що збільшення терміну придатності до споживання готової продукції є однією з основних проблем в технології БПВ. Використання з цією метою препаратів на основі полігексаметиленгуанідинів для оброблення тари є перспективним напрямом забезпечення біологічної стійкості БПВ.

У другому розділі «Об’єкти, методи і методика досліджень» наведено характеристику об’єктів та методів досліджень, приведено загальну методику досліджень.

Як об’єкти досліджень використовували воду питну різних водоносних горизонтів, готову продукцію (БПВ), дезинфікуючі препарати вітчизняного та закордонного виробництва, паковальну тару.

У роботі використовували фізико-хімічні, фотометричні, хроматографічні, спектральні та органолептичні методи аналізу вихідної води, готової продукції та дезинфікуючих препаратів.

Лабораторні дослідження виконані на кафедрі біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв Національного університету харчових технологій, в Ірпінській міській санітарно-епідеміологічній станції, Інституті колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського Національної Академії наук України, Науково-дослідному центрі «Відгук». Дослідження у виробничих умовах виконані на приватному підприємстві «Водовоз».

При дослідженні фізичних способів обробки використовували геомагнітні та магнітні активатори різних конструкцій.

При проведенні досліджень використовували математичні та статистичні методи та методики на основі сучасного програмного забезпечення з використанням персонального комп’ютера. Побудову графіків здійснювали у програмі «МS Office Excel 2003» з використанням діалогової інформаційно-пошукової системи комп’ютерного моделювання. Оптимізацію процесів оцінки якості артезіанських свердловин та БПВ, дезинфекції тари для забезпечення біологічної стійкості готової продукції здійснювали за допомогою програмного забезпечення «MathСad Professional 2000».

У третьому розділі «Дослідження складу вихідної води та готової продукції при виробництві бутильованих питних вод» містяться результати експериментальних досліджень артезіанської води різних водоносних горизонтів (14 зразків) та бутильованих питних вод різних виробників (10 зразків). В роботі встановлена відповідність дослідних зразків води вимогам нормативної документації (далі – вимоги НД, фізіологічні вимоги), а саме ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством», ДСанПіН 383-96 «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання», СанПиН РФ 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества», ТУ У 15.9-32243117-001-2004 «Вода артезіанська питна (газована і негазована). Технічні умови». Основні результати представлені на рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Рис. . Показники якості артезіанських питних вод м. Києва та Київської обл. (березень 2004 р.).

Рис. . Показники якості артезіанських питних вод м. Києва та Київської обл. (березень 2004 р.).

Рис. . Показники якості артезіанських питних вод м. Києва та Київської обл. (березень 2004 р.).

Встановлено, що досліджені зразки артезіанської води за більшістю показників, зокрема мікробіологічних, загальної мінералізації, жорсткості та лужності, вмісту заліза, марганцю перевищують допустимі норми або знаходяться на межі допустимих.

Рис. 4. Показники якості бутильованих питних вод різних виробників

(лютий-березень 2004 р.).

Рис. 5. Показники якості бутильованих питних вод різних виробників

(лютий-березень 2004 р.).

Рис. 6. Мікробіологічні показники бутильованих питних вод різних

виробників (лютий-березень 2004 р.).

Рис. 7. Основні показники фізіологічної повноцінності в бутильованих питних водах (лютий-березень 2004 р.).

Переважна кількість досліджених зразків БПВ, що випускають в Україні при регламентованих органолептичних та фізико-хімічних показниках, не відповідають мікробіологічним вимогам та фізіологічним потребам організму людини.

Визначено джерела артезіанської води, що за органолептичними та фізико-хімічними показниками і фізіологічними властивостями є найбільш прийнятними для виробництва БПВ. При обробленні отриманих даних використовували експериментально-статистичні методи оптимізації. Була здійснена оцінка якості артезіанських та бутильованих питних вод по узагальненому критерію якості. Встановлено, що серед досліджених найкращими зразками артезіанських свердловин є № 3, 7, 14, а збалансованими за мінеральним складом бутильовані питні води, що придатні для щоденного споживання без обмежень є зразки № 1, 2, 5.

Для подальших досліджень використовували воду артезіанської свердловини зразка № 14. В розділі запропоновані також фізіологічні вимоги на основі існуючих вітчизняних і міжнародних нормативів та рекомендацій.

У четвертому розділі «Вплив геомагнітного та магнітно-механічного оброблення на показники питної води» наведено результати досліджень впливу зазначених фізичних способів обробки на фізико-хімічні показники води.

В результаті досліджень впливу геомагнітного випромінювання розроблено спосіб підготовки води та конструкцію активатора, що дозволяє збільшити водневий показник на 1,4...8,2 % та знизити показник загальної жорсткості на 12,3...31,4 %, в тому числі тимчасової жорсткості на 4,9…17,3% (патенти України № 5591 та № 6636).

Доведена перспективність використання магнітно-механічного оброблення води в технології БПВ. Зміну показників рН та жорсткості при збереженні природного мінерального балансу води можна пояснити перерозподілом присутніх у воді іонних комплексів.

Досліджено вплив магнітно-механічного оброблення води в активаторах різних конструкцій при різних швидкостях пропускання (90, 180, 270 л/год), вибрано оптимальну швидкість. Зміни основних показників води при оптимальній швидкості пропускання наведено у табл. 1.

Таблиця 1

Показники питної води при швидкості пропускання 180 л/год

Найменування

показника | Одиниці

вимірювання |

Значення показника

Вода, оброблена в активаторах | Контроль

1 | 2 | 3

рН | ? | 7,5 | 7,7 | 7,9 | 7,2

Загальна жорсткість | мг-екв/дм3 | 4,20 | 3,90 | 3,55 | 5,20

Постійна жорсткість | те саме | 3,15 | 3,10 | 3,20 | 3,35

Тимчасова жорсткість | ?”? | 0,85 | 0,60 | 0,10 | 1,85

Для подальших досліджень обрано активатор 3 при швидкості пропускання 180 л/год.

На рис. 8, 9, 10 наведено зміну водневого показника, загальної та тимчасової жорсткості протягом семи діб зберігання обробленої води.

Встановлена стабільність отриманого ефекту магнітно-механічного оброблення при тривалому зберіганні. При цьому різниця між показниками дослідного і контрольного зразків становила: рН – 0,4...0,55, тимчасова жорсткість – 1,05...1,1 мг-екв/дм3, загальна жорсткість – 1,15…1,25 мг-екв/дм3.

За результатами проведеної серії досліджень розроблено конструкцію магнітно-механічного активатора та спосіб оброблення води (патенти України № 12490 та № 12958). Встановлені оптимальні параметри оброблення – швидкість пропускання 180 л/год, напруженість магнітного поля 25…45 кА/м, тиск 0,1…0,5 МПа.

При цьому значення рН збільшується на 12…14 %, показник тимчасової жорсткості зменшується на 28…30 % при зниженні показника загальної жорсткості на 31…33 %. Встановлена стабільність отриманого ефекту магнітно-механічного оброблення при зберіганні готової продукції протягом строку придатності.

У п’ятому розділі «Використання препаратів на основі полігексаметиленгуанідинових сполук в технології бутильованих питних вод» наведені результати досліджень щодо розроблення способу забезпечення біологічної стійкості БПВ під час зберігання.

Наведено характеристику дезинфікуючих препаратів, що використовують при виробництві БПВ. Доведено, що найбільш перспективними для використання в технології БПВ є засоби на основі полігексаметилен-гуанідинових солей (4-й клас небезпеки, пролонгованість дії, хімічна негре-сивність, нейтральна реакція тощо). Механізм бактерицидної дії препаратів на основі ПГМГ полягає в наступному: більшість мікроорганізмів має негативний сумарний електричний заряд, тому вони притягують катіон бактерицидного препарату, який проникає в середину клітини. Знаходячись всередині, препарат блокує активність ферментів, перешкоджає реплікації нуклеїнових кислот і пригнічує дихальну систему, що призводить до загибелі мікроорганізму.

Встановлено, що при загальній схожості властивостей солей ПГМГ ефективність їх дії різниться (табл. 2).

Таблиця 2

Мінімальна бактеріостатична концентрація солей ПГМГ різного складу

Тест-мікроорганізми | Бактеріостатична концентрація, мкг/см3

ПГМГ-гідрохлорид („Акватон-10”) | ПГМГ-

фосфат

(„Фогуцид”) | ПГМГ-гідрохлорид та четвертинно-амонійні сполуки

(„Гембар”) | Суміш ПГМГ- гідрохлорид та ПГМГ- фосфат („Полідез-20”)

Умовно-патогенні

Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853 | 9,2 | 7,3 | 9,1 | 5,0

Proteus vulgaris HX 19 (№ 222) | 1,2 | 0,7 | 1,4 | 0,45

Escherichia сoli АТСС 25922 | 0,3 | 0,1 | 0,6 | 0,05

Klebsiella pneumonical К-56 (№ 3534) | 0,4 | 0,1 | 0,3 | 0,2

Serratia marcescens K 2811 | 11,8 | 10,0 | 11,9 | 10,0

Патогенні

Staphylococcus aureus АТСС 25923 | 0,5 | 0,4 | 0,7 | 0,2

Salmonella typhimurіum АТСС 79 | 16,0 | 14,0 | 20,0 | 12,0

Дріжджі та плісняви

Candida albicans АТСC 885-653 | 8,8 | 7,0 | 9,9 | 6,1

Penicillium expansum DSM 62841 | 10,6 | 10,1 | 11,4 | 9,2

Для використання в технології БПВ рекомендовано препарат на основі суміш солей ПГМГ-гідрохлориду та ПГМГ-фосфату – „Полідез-20” (табл. 3).

Таблиця 3

Мікробіологічні показники води при використанні препарату „Полідез-20”

Найменування

показники | Без

обробки | Концентрація робочого розчину, % | Вимоги НД

0,01 | 0,025 | 0,05 | 0,10 | 0,25 | 0,5

Кількість мезофільних аеробних і факультативно-анаеробних

мікроорганізмів, в 1 см3 |

28 |

26 |

15 |

1 |

2 |

0 |

0 |

Не

більше 100

Кількість бактерій групи кишкової палички (колі-індекс), в 1 дм3 |

4 |

4 |

3 |

< 3 |

< 3 |

< 3 |

< 3 |

<3

Кількість Pseudomonas aeruginosa, в 1 дм3 |

Відсутні |

Не допус-кають-ся

Кількість патогенних мікроорганізмів, в т.ч. бактерії роду Salmonella, в 100 см3

Після проведених порівняльних досліджень ефективності використання препарату «Полідез-20» для оброблення тари і УФ-випромінювання як найбільш поширеного і безпечного способу знезараження питної води встановлено наступне. УФ-випромінювання діє миттєво, а отже, такий спосіб є ефективним при обробці води в потоці. Разом з цим, даний спосіб не забезпечує пролонгованості бактерицидної дії. На відміну від УФ-випромінювання, антимікробна дія препарату „Полідез-20” проявляється поступово і дозволяє забезпечити стабільні мікробіологічні показники протягом 180 діб зберігання.

За результатами проведених досліджень розроблено спосіб знезараження, який передбачає комплексну обробку води УФ-випромінюванням з довжиною хвилі 253,7 нм при бактерицидній дозі 16 МДж/см2 та обробку тари робочим розчином препарату „Полідез-20” концентрацією 0,025...0,05 %. Встановлено, що комплексна дія УФ-випромінювання та препарату „Полідез-20” дозволяє досягти зменшення концентрації робочого розчину препарату у 2 рази та збільшити біологічну стійкість готової продукції з 6 місяців до одного року.

При дослідженнях біологічної стійкості готової продукції використовували експериментально-статистичні методи оптимізації. Використовуючи метод найменших квадратів, отримано рівняння залежності якісних характеристик води за мікробіологічними показниками: кількість мезофільних аеробних і факультативно-анаеробних мікроорганізмів (КМАФАМ) і кількість бактерій групи кишкової палички (колі-індекс) від концентрації робочого розчину препарату „Полідез-20” для оброблення тари (g) і тривалості зберігання води ().

Для показника КМАФАМ рівняння мало вигляд:

(1)

Значення середньоквадратичної похибки рівняння становило F1 = 13,81 і дисперсії адекватності рівняння: F1ад2 = ( F1 )2 = 190,8.

Для показника колі-індекс рівняння мало вигляд:

(2)

Середньоквадратична похибка рівняння становила F2 = 1,326, а дисперсія адекватності: F2ад2 = ( F2 )2 = 1,758.

Для показника КМАФАМ розрахований критерій Фішера становить FF1р = 0,341, а для показника колі-індекс FF2р = 0,648. Табличний критерій Фішера дорівнює FT = 4,6. Оскільки розраховані критерії Фішера обох рівнянь менші за його табличне значення, то можна вважати, що визначені рівняння адекватні дослідним даним.

Отримані результати представлені на рис. 10.

З використанням узагальненого критерію оптимальності і діапазону змін вказаних параметрів оптимізації методом сіток було розраховано оптимальне (максимальне) значення критерію оптимальності і встановлені оптимальні значення факторів оптимізації. Вони становлять: для концентрації препарату „Полідез-20” – 0,023 %; для терміну зберігання – 327 діб.

0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04

Концентрація препарату, %

Термін зберігання, діб |

300

200

100

Рис. 10. Лінії рівняння узагальненого критерію оптимальності.

У шостому розділі «Розроблення технологічної схеми виробництва бутильованих питних вод» обґрунтована необхідність удосконалення наявних технологій БПВ за результатами проведених досліджень. Подано розроблені апаратурно-технологічну (рис. 11) та принципову технологічну (рис. 12) схеми виробництва бутильованих питних вод за удосконаленою технологією. Приведені дані щодо розробленої нормативно-технічної документації на виробництво БПВ за удосконаленою технологією, організації промислового виробництва та результати розрахунків соціально-економічної ефективності.

ВИСНОВКИ

На основі аналітичного огляду, теоретичних і експериментальних досліджень удосконалено технологію бутильованих питних вод, яка дозволяє забезпечити збереження або покращення її основних природних характеристик: збалансованість хімічного складу, органолептичні показники, епідемічну безпечність, фізіологічну повноцінність і біологічну стійкість при тривалому зберіганні.

1. За результатами досліджень зразків артезіанської води різних водоносних горизонтів визначено джерела артезіанської води, що за органолептичними, фізико-хімічними і мікробіологічними показниками та фізіологічними властивостями води є найбільш придатними для виробництва БПВ.

2. Розроблено спосіб та конструкцію активатора для підготовки води з застосуванням концентрованого геомагнітного випромінювання. Обробка води протягом 5 хв при інтенсивності геомагнітного випромінювання від 4,8 до 6,0 кал/дм3 дозволяє на 12,3...31,4 % знизити показник загальної жорсткості при збільшенні водневого показника на 1,4...8,2 %.

3. Доведено ефективність використання магнітно-механічного оброблення води в технології БПВ. Розроблено спосіб та конструкцію магнітно-механічного активатора для підготовки води (швидкість пропускання 180 л/год, напруженість магнітного поля 25…45 кА/м, тиск 0,1…0,5 МПа). При цьому значення рН збільшується на 12…14 %, показник тимчасової жорсткості зменшується на 28…30 % при зниженні показника загальної жорсткості на 31…33 %. Встановлено стабільність отриманого ефекту при тривалому зберіганні готової продукції.

4. Встановлено перспективність використання препаратів на основі суміші солей полігексаметиленгуанідину гідрохлориду та полігексаметилен-гуанідину фосфату для забезпечення біологічної стійкості бутильованих питних вод.

5. Встановлено, що комплексне оброблення води УФ-випромінюванням при довжині хвилі 253,7 нм і бактерицидній дозі 16 МДж/см2 та тари робочим розчином препарату „Полідез-20” з концентрацією 0,025...0,05 % збільшує біологічну стійкість БПВ від 6 місяців до одного року.

6. Розроблено технологічну схему виробництва БПВ, що передбачає заміну існуючих способів пом’якшення та знезараження води магнітно-механічним обробленням та комплексним застосуванням УФ-випромінювання і дезинфікуючого препарату „Полідез-20”.

7. Розроблено нормативно-технічну документацію на виробництво БПВ за удосконаленою технологією. На ПП „Водовоз” за період з грудня 2006 р. по грудень 2007 р. вироблено 72,6 тис. дал готової продукції.

8. Соціально-економічна ефективність виробництва БПВ за удосконаленою технологією полягає у виключенні з технологічного процесу енерго- та матеріаломістких стадій пом’якшення води, збільшенням терміну придатності до споживання готової продукції зі збереженням природного балансу мінеральних речовин. Додатковий прибуток підприємства від удосконаленої технології становить 10890 грн., коефіцієнт економічної ефективності – 1,59, термін окупності – менше року, зниження собівартості продукції на 6,2 %, рентабельність продукції зросла на 10,4 %.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Прибильський В.Л., Остапенко В.В. Яку воду можна пити? // Харчова і переробна промисловість. – 2004. – № 3. – С. 4–5.

Особистий внесок: брала участь в обробці літературних даних, проведенні експериментальних досліджень, узагальненні їх результатів, підготовці матеріалів до публікації.

2. Вплив геофізичного випромінювання на фізико-хімічні показники води / О.А.Адаменко, О.М.Костюк, В.Л. Прибильський, В.В. Остапенко, І.О. Костюк // Харчова промисловість. – 2005. – № 4. – С. 91–93.

Особистий внесок: брала участь у проведенні експериментальних досліджень, обробленні експериментальних даних та оформленні статті.

3. Вплив механічної і магнітної обробки на фізико-хімічні показники води / В.В.Остапенко, В.Л. Прибильський, І.О. Костюк, О.М. Костюк // Харчова промисловість. – 2007. – № 5. – С. 45–46.

Особистий внесок: брала участь у проведенні досліджень, обробленні експериментальних даних та узагальненні отриманих результатів, оформленні статті до публікації.

4. Використання препаратів на основі полігексаметиленгуанідинових сполук у виробництві бутильованих питних вод / В.В. Остапенко, В.Л. Прибильський, З.М. Романова, В.О. Мірошник // Харчова і переробна промисловість. – 2007. – № 12. – С. 23–25.

Особистий внесок: брала участь у плануванні та проведенні досліджень, обробленні експериментальних даних, аналізі отриманих результатів та оформленні статті до публікації.

5. Деклараційний патент UA 5591, С02F5/00. Спосіб підготовки води / В.Л. Прибильський, В.В. Остапенко, О.А. Адаменко, О.М. Костюк – 20040705843; Заявл. 16.07.2004; Опубл. 15.03.2005. Бюл. № 3. – 3 с.

Особистий внесок: провела патентний пошук, приймала участь в проведенні експериментальних досліджень, узагальненні їх результатів та написанні заявки на патент.

6. Деклараційний патент UA 6636, G01V3/08, A01C1/00, A61H39/00, A61K9/00. Універсальний пристрій для обробки об’єктів / О.А. Адаменко, О.М. Костюк, І.О. Костюк, В.Л. Прибильський, В.В. Остапенко – 20041008548; Заявл. 20.10.2004; Опубл. 16.05.2005. Бюл. № 5. – 3 с.

Особистий внесок: брала участь у проведенні експериментальних досліджень, обробленні одержаних даних та написанні заявки на патент.

7. Деклараційний патент UA 12490, МПК (2006) C02F 1/48, A01G 3/00, F23D 11/00. Магнітно-механічний активатор / О.М. Костюк, І.О. Костюк, О.А. Адаменко, В.Л. Прибильський, В.В. Остапенко – u 200506932; Заявл. 14.07.2005; Опубл. 15.02.2006. Бюл. № 2. – 3 с.

Особистий внесок: брала участь у проведенні експериментальних досліджень, узагальненні їх результатів та написанні заявки на патент.

8. Деклараційний патент UA 12958, МПК (2006) C02F 1/48. Спосіб підготовки води / В.Л. Прибильський, В.В. Остапенко, О.М. Костюк, І.О. Костюк, О.А. Адаменко – u 200506933; Заявл. 14.07.2005; Опубл. 15.03.2006. Бюл. № 3. – 3 с.

Особистий внесок: брала участь у проведенні експериментальних досліджень, узагальненні їх результатів та написанні заявки на патент.

9. Остапенко В.В. Бутилированную воду каждому потребителю // Науково-практичний журнал: Вода і водоочисні технології. – 2003. – № 1(5). – С. 12?15.

Особистий внесок: брала участь в обробці літературних даних, підготовці матеріалів до публікації.

10. Вплив концентрованого планетарного випромінювання на фізико-хімічні показники питної води / В.В. Остапенко, Т.М. Антонюк, І.О. Костюк, О.А. Адаменко, О.М. Костюк, В.Л. Прибильський // Програма і матеріали 70-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів «Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті» (20-21 квітня 2004 р.). – У 2-х ч. – К.: НУХТ, 2004. – Ч. 2. – С. 18.

Особистий внесок: брала участь у проведенні експериментальних досліджень, обробленні отриманих результатів та оформленні доповіді.

11. Дослідження впливу магнітного поля на фізико-хімічні показники води / В.В. Остапенко, К.В. Лепська, В.Л. Прибильський, О.М. Костюк // Програма і матеріали 71-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів «Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті». – К.: НУХТ. – 2005. – Ч. 2. – С. 16.

Особистий внесок: брала участь у підготовці та проведенні досліджень, узагальненні їх результатів, оформленні тез доповіді.

12. Дослідження впливу магнітного поля на фізико-хімічні показники води / В.В. Остапенко, К.В. Лепська, В.Л. Прибильський, О.М. Костюк // Програма і матеріали ІХ-ї Міжнародної науково-технічної конференції «Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення й перспективи». – К.: НУХТ. – 2005. – Ч. 1. – С. 58.

Особистий внесок: брала участь у підготовці та проведенні експериментальних досліджень, обробленні отриманих результатів, оформленні доповіді.

13. Остапенко В.В., Прибыльский В.Л., Костюк А.М. Влияние магнитной обработки на физико-химические показатели питьевой воды // Сборник докладов VII-ого Международного конгресса и выставки «Экватэк-2006». – М.: «Сибико Интернешинел». – 2006. – С. 1021–1022.

Особистий внесок: брала участь у проведенні досліджень, обробленні результатів, оформленні тез доповіді.

14. Новые методы обработки воды / В.В. Остапенко, В.Л. Прибыльский, И.А. Костюк, А.Н. Костюк, А.А. Адаменко // Тези на XI Міжнародній конференції «Інформотерепія: теоретичні аспекти та практичне застосування» Інформаційна та негетропійна терапія. – К.: 2006. – С. 42.

Особистий внесок: брала участь у проведенні експериментальних досліджень, узагальненні їх результатів, оформленні доповіді.

15. Остапенко В.В., Прибильський В.Л., Мисан Г.Ф. Використання препарату «Полідез-20» в технології негазованих фасованих питних вод // Програма і матеріали 73-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів «Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті». – К.: НУХТ. – 2007. – Ч. 2. – С. 12.

Особистий внесок: брала участь у підготовці та проведенні досліджень, обробленні отриманих результатів та оформленні тез доповіді.

АНОТАЦІЯ

Остапенко В.В. Удосконалення технології бутильованих питних вод. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.05 – технологія цукристих речовин та продуктів бродіння. – Національний університет харчових технологій, Київ, 2008.

Робота присвячена вирішенню актуальних питань в технології бутильованих питних вод і направлена на розроблення способів водоготування, що забезпечують збереження або покращення основних природних характеристик води, зокрема збалансованість хімічного складу, органолептичні показники, безпечність, фізіологічну повноцінність і біологічну стабільність протягом строку придатності.

На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень розроблено способи геомагнітного і магнітно-механічного оброблення води та комплексного застосування УФ-випромінювання для знезараження води в потоці та препаратів на основі солей полігексаметиленгуанідину для обробки тари, що при збереженні основних характеристик води дозволило знизити тимчасову жорсткість та збільшити біологічну стійкість готової продукції від 6 місяців до одного року.

Удосконалену технологію впроваджено у виробництво. Соціально-економічна ефективність полягає у виключенні з технологічного процесу енерго- та матеріаломістких стадій пом’якшення води, розширення асортименту готової продукції, збільшення терміну придатності до споживання готової продукції та збереження природного балансу мінеральних речовин.

Ключові слова: вода, бутильована питна вода, водоготування, магнітно-механічне оброблення, жорсткість, біологічна стійкість.

АННОТАЦИЯ

Остапенко В.В. Усовершенствование технологии бутылированных питьевых вод. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.05 – технология сахаристых веществ и продуктов брожения. – Национальный университет пищевых технологий, Киев, 2008.

Робота посвящена решению актуальных вопросов в технологии бутылированных питьевых вод и направлена на разработку способов водоподготовки, которые обеспечивают сохранение основных природных характеристик воды, в частности сбалансированность химического состава, органолептические показатели, безопасность, физиологическую полноценность и биологическую стабильность на протяжении всего срока хранения.

В работе проанализированы образцы артезианской воды разных водоносных горизонтов и определены источники, которые по своим показателям и физиологическим свойствам наиболее подходят для производства бутылированных питьевых вод.

На основе проведенных исследований разработаны способы обработки и конструкции активаторов, которые с помощью концентрированного геомагнитного поля и магнитно-механического воздействия позволяют снизить показатель общей жесткости воды на 12,3…33,0 % при увеличении рН на 1,4…14,0 %. При этом природный макро- и микроэлементный состав воды сохраняются. Установлена стабильность полученного эффекта при хранении готовой продукции.

Обоснована перспективность использования препаратов на основе смеси солей полигексаметиленгуанидина гидрохлорида и полигексаметиленгуаниди-на фосфата (препарат «Полидез-20») для обеспечения биологической стойкости бутылированных питьевых вод.

Установлено, что комплексное использование УФ-лучей для обработки воды в потоке и препарата «Полидез-20» для обработки тары позволяет увеличить биологическую стойкость готовой продукции с 6 месяцев до одного года. Рекомендовано обрабатывать питьевую воду УФ-лучами при длине волны 253,7 нм и дозе УФ-излучения 16 МДж/см2, а оборотную тару и укупорюющие материалы – раствором препарата «Полидез-20» с концентрацией активного вещества 0,025…0,05 %.

На основании проведенных исследований разработана технологическая схема, которая предусматривает замену существующих способов умягчения воды (Na-катионитовое и обратноосмотическое фильтрование) и ее обеззараживания (активный хлор, озон, серебро) на магнитно-механическую обработку с комплексным использованием УФ-лучей и препарата «Полидез-20». Разработана и утверждена в установленном порядке необходимая нормативно-техническая документация (технические условия, технологическая инструкция). После проведения исследований в производственных условиях освоен промышленный выпуск бутылированной воды по усовершенствованной технологии. За период с декабря 2006 года по декабрь 2007 года произведено 72,6 тыс. дал готовой продукции.

Социально-экономическая эффективность производства бутылированных питьевых вод по усовершенствованной технологии состоит в исключении из технологического процесса энерго- и металлоёмких стадий умягчения воды, увеличении срока пригодности к употреблению готовой продукции и сохранении природного баланса минеральных веществ. Дополнительная прибыль от внедрения усовершенствованной технологии составляет 10890 грн., коэффициент экономической эффективности – 1,59, срок окупаемости – менее одного года, снижение себестоимости – на 6,2 % при увеличении рентабельности на 10,4 %.

Ключевые слова: вода, бутылированная питьевая вода, водоподготовка, магнитно-механическая обработка, жесткость, биологическая стойкость.

ANNOTATION

Ostapenko V.V. The improvement of bottled drinking-water technology. – Manuscript.

The Thesis is presented to acquire the Candidate of Technological Sciences in Engineering Sciences, speciality 05.18.05 – sweeteners and fermentation products technology. National University of Food Technologies, Kyiv, 2008.

The dissertation is devoted to the solution of topical questions in bottled drinking-water technology and is referred to the development of water preparation methods, which provide the preservation of the main natural water characteristics, in particular, the balance of the chemical constitution, organoleptic indice, safety, physiological value and biological stability during the time of preservation.

On the base of theoretical and experimental researches there were developed the methods of magnetic and mechanical conversion of water and multiple use of ultraviolet emission and preparations on the basis of the polyhexamethylenguanidine salts. This made possible the reduction of temporary hardness and increase of the biological stability of ready-made products from 6 months to one year.

Improved technology is implemented into the industry. Socioeconomic efficiency can be defined as the removal of energy- and material-intensive phases of water softening from the process, increase of suitability for use of ready-made products term and preservation of the natural balance of the mineral substances.

Key words: water, bottled drinking water, water preparation, magnetic and mechanical conversion, hardness, biological stability.