Роль води у харчовій промисловості
Вода як основна або допоміжна сировина використовується в переважній більшості технологічних процесів отримання харчових продуктів. Майже всі харчові виробництва пов'язані зі споживанням води з конкретного джерела. Основні проблеми, що виникають при цьому, пов'язані з тим, що вихідна вода не має необхідної якості і вимагає додаткового очищення. У ряді виробництв, пов'язаних з виготовленням бутильованої води, води для дитячого харчування, води для пива та лікеро-горілчаної продукції, як правило, потрібна спеціальна підготовка води, пов'язана не тільки з її очищенням, але й із введенням (дозуванням) окремих мікро- та макроелементів. Додатковою складністю при вирішенні цього питання є те, що однакових джерел води практично не буває, тому система водопідготовки у кожному конкретному випадку має створюватися з урахуванням місцевих умов.
Для виробництва соків, безалкогольних напоїв, пива, лікеро-горілчаних виробів потрібна підготовка води згідно з жорсткими специфічними вимогами, основні позиції яких викладені у відповідних нормативних документах [1]. Для ряду харчових виробництв, наприклад, хлібобулочних виробів, молока та молочних продуктів достатньо, щоб вода задовольняла вимоги до питної води.
Вода є унікальним харчовим продуктом. Засвоюваність організмом людини різних необхідних речовин з рідкого середовища на порядок і перевищує їх засвоюваність з твердої їжі. Значною мірою це стосується набору мікро- та макроелементів, що містяться у природній воді.
Основний природний хімічний склад води пов'язані з розчиненими у ній мінеральними компонентами: макро- і мікроелементами. Перші - іони кальцію, магнію,натрію, калію, хлориди, сульфати, бікарбонати залежно від переважання тих чи інших речовин визначають гідрохімічний клас вод. Однак смакові особливості води можуть бути обумовлені і присутністю в ній мікроелементів, наприклад, заліза, марганцю, цинку, міді [2]. Органолептичні властивості і особливо смак води мають важливе фізіологічне значення підтримки водно-сольового балансу організму людини і значною мірою визначають процес її підготовки у харчовому виробництві.
Другими за значимістю для людини є іони магнію [32-34]. Вони бере активну участь в обмінних реакціях, у побудові низки ферментних систем, необхідні реалізації гексокиназной реакції, тобто. для фосфорилювання глюкози та використання її клітинами організму. Іони магнію активує в корі великих півкуль мозку процес гальмування, побічно, через іони натрію і калію, стимулюють активність аденозинтрифосфорної кислоти в мозковій тканині, чим посилюють гліколіз і процес дихання в тканинах мозку, сприяють поліпшенню загального самопочуття, виявляють антиспастичну слизових оболонок та шкірних покривів до проникнення бактерій та токсичних речовин. У той же час надлишок іонів магнію веде до порушення обміну речовин і припинення зростання.
Важливе значення у водному обміні організму людини мають іони натрію та калію як антагоністи. Так, ведення іонів калію сприяє виведенню іонів натрію. Нестача іонів калію сприяє затримці води в організмі та розвитку набряків, а нестача іонів натрію веде до дегідратації організму.
При підвищеному вмісті сульфатів у воді порушується функція травної системи і вона має неприємний присмак.
Науковими дослідженнями НДІ екологіїлюдини та гігієни навколишнього середовища ім.А.Н.Сисіна РАМН та Стоматологічною Асоціацією Укаїни було показано, що проблема фторування має визначальне значення у справі формування здорових зубів у дітей та у справі загальної профілактики карієсу. Проблема карієсу актуальна і для дорослого населення, оскільки його наслідки не обмежуються руйнуванням жувального апарату. Ускладнені форми карієсу ведуть часто до запальних процесів щелепно-лицьової області, алергізації організму, захворювань ЛОР органів, травної, видільної та інших систем.
За даними ВООЗ, широке поширення захворювання на карієс значною мірою пов'язане з дефіцитом фтору в питній воді. Так, у профілактиці захворювання на карієс, використання покращених жувальних гумок оцінюється всього у 2 – 3 %, а вживання сучасних фторвмісних зубних паст – у 25 – 30 %. Найбільш високий профілактичний ефект (від 40 до 70%) забезпечує надходження в організм фторидів із водою. Таким чином, без достатнього забезпечення організму фторидами за рахунок питної води, ефективне вирішення проблеми карієсу практично неможливе.
На жаль, діапазон і рівень фізіологічно необхідних концентрацій фторидів у воді є надзвичайно вузьким, низьким і становить 0,6-1,5 мг/л. При більш низьких концентраціях практично немає позитивного впливу цього елемента на організм людини, а збільшення концентрацій до значень більше 2-3 мг/л призводить до серйозних порушень кісткової тканини, пригнічення функціональної активності центральної нервової системи [1, 4].
На прикладі мікроелементу фтору було докладніше розглянуто значення надходження мікроелементів в організм людини саме з питною водою та харчовими продуктами, що містять значну кількістьрідини.
Мікроелемент йод бере участь у синтезі гормонів щитовидної залози, впливає на метаболічні та регенераторні процеси організму. При надлишку впливає на активність ферментних систем, змінює структурно-функціональні характеристики щитовидної залози, печінки, нирок. При нестачі – зміна метаболічних процесів організму, притаманних гіпофункції щитовидної залози [1, 5]. Норма фізіологічної повноцінності йоду в питній воді та рідких продуктах на її основі становить 10-125 мкг/л. У той же час надходження йоду в організм не повинно перевищувати 1 мг/добу, при його надлишковому надходженні в організм, зокрема з водою, він не встигає виділятися і може розвинутися хронічне отруєння.
На сьогодні вітчизняними та зарубіжними дослідниками встановлено оптимальні параметри макромінерального складу питної води, які значною мірою збігаються з вимогами САН ПіН 2.1.4.116-02 (див. Таблицю).
Наявність серйозних обмежень щодо макро- і мікроелементного складу питних вод і рідких харчових продуктів накладає високу відповідальність як на самі харчові виробництва, так і на виробників обладнання, що використовується.
Установки водопідготовки для харчових виробництв повинні мати відповідні сертифікати та санітарно-епідеміологічні дозволи застосування обраної апаратури та матеріалів з цією метою.
Незважаючи на високу складність здійснення великомасштабних проектів з багатостадійним очищенням та введенням добавок, проведенням процесів іонного обміну або зворотного осмосу, сучасні методи комп'ютерного моделювання процесів водопідготовки дозволяють відмовитися від створення пілотних моделей і, як наслідок, значно покращує фінансово-тимчасові показники проектування тамонтажу ліній водопідготовки та їх адаптацію під конкретні умови
Необхідно відзначити, що остаточний вибір схеми водопідготовки здійснюється виробником продукції за безпосередньою участю фірми, яка займається проектуванням, постачанням, монтажем та пуском в експлуатацію обладнання водопідготовки.