Нурсеитова Зейнеп Туреханкызы, т.ғ. к
Сусындарды көміртегі диоксидімен қанықтырудың теориялық негіздері
жүктеу/скачать 2.9 Mb.
|
| 1.1.2 Сусындарды көміртегі диоксидімен қанықтырудың теориялық негіздері
Қанықтыру дегеніміз (карбонизация немесе сатурация) суды көміртегі диоксидімен араластыру. Суды көміртегі диоксидімен қанықтыру деңгейіне өнімнің дәмі, қасиеті және тұрақтылығы байланысты болады. СО-мен байытылған алғашқы өнімді 1767 жылы ағылшын ғалымы Джозеф Пристили жасады. Ғалымды сыра ашуы барысында бөлінетін көбіршіктер қызықтырды және де ол ашып жатқан сыраның екі контейнерінің астына ішінде суы бар бөшке қойды. Белігіл бір уақыт өткен соң су СО2 -ге қанықты. Алынған судың дәмін көріп Пристли таң-тамаша болды [7]. Газдалған сусын алатын алғашқы құрылғыны 1770 жылы химиг Торберн Бергмано (Швеция) жасады және де ол сатуратор деп аталды. Бергманның зерттеулерін ары қарай немец ғалымы Иоганн Швепп жалғастырды. Ол жасаған 1783 жылғы өндірістік газдалған сусын өндіруге арналған қондырғысы оған жеке кәсіпорнын ашуға мүмкіндік берді және де ол осы күнге дейін жұмыс жасайды [8]. Қазақстан Республикасының сусындар өндірісі бойынша техникалық құжаттарға сай сусын құраындағы СО2 мөлшері 10 г/л (1%) аспауы керек. Әдетте сусындар көміртегі қостотығымен 0,3-0,6%- концентрацияға дейінгі қанықтырылады. Тәтті алкогольсыз және әлсіз алкогольды сусындар миксер-сатуратор көмегімен қанықтырылады. Мұнда су тек ғана көміртегі диоксидімен қанықтырылып ғана қоймасатан, сондай-ақ шәрбәтпен араластырылады [9]. Газдалған алкогольсыз сусындар құрамындағы көміртегі диоксидінің мөлшері (%) келесідей болуы керек: Күшті газдалған .................................................................................0,40 көп Орташа газдалған..........................................................0,30-0,40 аралығында Әлсіз газдалған.............................................................0,20-0,30 аралығында Көмірқышқыл газының мөлшерінің жоғары болуы сусынның дәмі мен хош иісін ұзақ уақыт сақтап, оны бүлінуден қорғайды. Судағы көмірқышқыл газының көбеюімен қатар ондағы оттегінің мөлшері азаяды, бұл сусындардың сапасы мен қауіпсіздігіне жағымды әсер етеді, өйткені суда еріген оттегі өнімнің сыртқы түрін немесе дәмін нашарлататын жағымсыз қышқылдану өнімдерінің пайда болуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, суда ерітілген ауа мен оттегі көмірқышқыл газының ыдырауына кедергі келтіреді, сондықтан карбонизация алдында арнайы қондырғыларда - деаэраторларда судың түсуі болады [10]. Осылайша, газдандыру үрдісі алдын-ала суды салқындатуды, одан еріген ауаны жоюды (деаэрация) және көмірқышқыл газымен қанықтыруды қамтиды. Көмір қышқыл газының суда еруі әлсіз көмір қышылы түзілумен жүреі, ары қарай ол Н және НСО иондарына диссоцияцияланады: (1) Судағы көмірқышқыл газының еру жылуы - 5,9 ккал/г-моль. үрдіс экзотермиялық болғандықтан, Ле-Шателье принципіне сәйкес қыздыру тепе-теңдігі жылуды сіңірумен бірге жүретін жағына қарай жүреді, ол - ерітіндіден көмірқышқыл газының шығуы жағы. Сондықтан көмірқышқыл газының ерігіштігі су температурасының төмендеуімен және қысымның жоғарылауымен жоғарылайды (1-сурет). Осыған байланысты, қанықтырудан бұрын суды 2-4 ° C температурасына дейін салқындату керек. Синхронды араластыру қондырғыларында су мен сироп қоспасын карбонизациялау кезінде қоспасы 4-10 ° C дейін салқындатылады [11]. Көмірқышқыл газының көлемімен, температурасыменжәне қысымымен байланыс келесідей тепе-теңдікпен өрнектеледі: V= RT/P-A (2) мұндағы, V – 1 кг газдың көлемі; T – газ температурасы, Кельсин градусымен; P – газ қысымы, R –әмбебап газ тұрақтысы; A – идеальды газ тепе-теңдігінен ауытқуды ескергендегі қосымша шама. Сурет 1- 760 атм. қысымда, түрлі температурада 1 л суда еріген көмірқышқыл газы мөлшері Салқындатылған су тоңазытқыштан сатураторға қысқа мерзімде өтуі керек, ал жылытуды болдырмау үшін құбырлар мен салқындатылған су жинағыштарды қоршаған ортадан оқшаулағыш материалдармен оқшаулау керек [12]. Сусындардың көмірқышқыл газымен қанықтылығы синхронды араластырғыш қондырғыларда және акратофорларда арнайы көпіршікті қондырғы арқылы жүзеге асырылады, ал су әртүрлі конструкторлардың қанықтырғыштарына қанықтырады. Қанықтырудың қолданылған әдістеріне байланысты сатураторлар араластыратын, бүркейтін, құрама болып бөлінеді. Суды қанықтыруы барботерден түсетін газбен араластыру арқылы жұмыс жасайтын сатуратор араластыратын деп аталады. Бүркейтін немесе бағаналы сатураторлар деп, онда ең кішкентай бөлшектерге шашыратылған су керамикалық саптамамен толтырылған қанықтыру колонкасынан өтіп, көміртегі диоксидіне қарай жылжитын қондырғыны айтады. Жоғарыда аталған екі әдісте немесе одан да көп әдісі қолданылатын сатураторлар құрама деп аталады [13]. Сатураторлардағы және синхронды араластыру қондырғыларындағы жұмыс қысымы 0,4 МПа-дан аспауы керек, ал осы құрылғыларды пайдалану, олардың жұмыс жасау реті және техникалық қызмет көрсету жабдықтың әр түрі үшін әзірленген пайдалану нұсқауларына сәйкес жүргізілуі керек. Көмірқышқыл газымен қаныққанға дейін судан еріген газдарды шығару келесі мәселелерді болдырмайды: • судағы оттегі ашытқы микроорганизмдерінің колонияларының дамуына ықпал етеді; • суда еритін оттегі С дәруменінің бұзылуын және тотығуын тудырады; • оттегі болған кезде тотығу реакциясы сусындардың лайлануына әкеледі; • оттегі сусындардағы хош иісті заттардың жойылуына және олардың дәмінің өзгеруіне әкеледі; • оттегі сусындардың түссіздігін тудырады [14]. Көмірқышқыл газының суда еруі жылдамдығы оның суды қанықтыруымен байланысу деңгейіне айтарлықтай әсер етеді. Қанықтыру қондырғысының қанығу бағанындағы жұмыс қысымының баяу көтерілуі судың немесе сусынның көміртегі диоксидімен қанығу дәрежесін жоғарылатуға, ең бастысы - сумен немесе сусын ерітіндісіндегі оның молекулалық байланысының беріктігін арттыруға мүмкіндік береді. Көмірқышқыл газының сіңу дәрежесіне сонымен қатар газдың сумен жанасу ұзақтығы да әсер етеді. Ерітудің ең жоғары жылдамдығы бірінші сағатта байқалады - ерітілген СО2 мөлшері 0,3% жетеді, ал келесі бірнеше сағатта судағы СО2 мөлшері өте баяу 0,46% дейін көтеріледі (2-сурет). Судағы СО2 мөлшері нормаланғандықтан, бір сағат ішінде бұл процестің ұзақтығын арттыру экономикалық тұрғыдан мүмкін емес [15]. Сурет 2- Карбонизаицлиялану ұзақтығына байланысты судағы еріген СО2 мөлшері Карбонизацияүрдісі барысында қысымының, температурасының және ұзақтығының тұрақты мәндерінде судың көміртегі диоксидімен қанығу дәрежесіне газдың сұйық фазамен жанасу ауданы әсер етеді, ол өз кезегінде газдың суға ену жылдамдығын анықтайды және бұл тәуелділік келесі теңдеумен көрінеді: Q=DS∆pτ (3) мұндағы, D – диффузия тұрақтысы; S – жанасу ауданы, м2 ; p – судағы және оның бетіндегі парциальды қысым айырмашалығы, Па; τ – үрдіс ұзақтығы. Сондықтан, көптеген сатураторлардың конструкцияларында көміртегі диоксидінің сумен жанасу аймағын ұлғайтуға мүмкіндік беретін түрлі саңылаулар қолданылады. Бұл Рашита сақиналары, тақтайшалар немесе басқа құрылғылар болуы мүмкін. Қолданыстағы стандарттарға сәйкес жоғары газдалған сусынның 100 даллына көмірқышқыл газының максималды мөлшері 19 кг құрайды. Мұндай сусындарда көмірқышқыл газының мөлшері кемінде 0,4%, яғни сусынның 100 декалитріне шаққанда 4 кг болуы керек екенін ескерсек, көмірқышқыл газының жоғалуы шамамен 70-80% жетеді [16]. Сусындарды немесе суды көмірқышқыл газымен қанықтыру процесінің тиімділігін арттыру және көмірқышқыл газының шығынын азайту үшін газдалған суды қанықтыру нүктесінен құю машинасына беру үшін газдалған суды немесе сусындарды ұзақ жолмен бойынша өткізбеу керек, және жоғары қысыммен және жоғары жылдамдықпен сорып алмау керек. Бұл сусындардың газсыздандырылуына әкеледі. жүктеу/скачать 2.9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|