Вода в пищевой промышленности

И.В.Пригун, М.С.Краснов

ООО "Экодар"

Вода в качестве основного или вспомогательного сырья используется в подавляющем большинстве технологических процессов получения пищевых продуктов. Практически все пищевые производства связаны с потреблением воды из конкретного источника. Основные возникающие при этом проблемы связаны с тем, что исходная вода не имеет необходимого качества и требует дополнительной очистки. В ряде производств, связанных с изготовлением бутылированной воды, воды для детского питания, воды для пива и ликеро-водочной продукции, как правило, требуется специальная подготовка воды, связанная не только с её очисткой, но и с введением (дозированием) отдельных микро- и макроэлементов. Дополнительной сложностью при решении данного вопроса является то, что одинаковых источников воды практически не бывает, поэтому система водоподготовки в каждом конкретном случае должна создаваться с учетом местных условий.

Для производства соков, безалкогольных напитков, пива, ликеро-водочных изделий требуется подготовка воды согласно жестким специфическим требованиям, основные позиции которых изложены в соответствующих нормативных документах [1]. Для ряда пищевых производств, например, хлебобулочных изделий, молока и молочных продуктов достаточно, чтобы вода удовлетворяла требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Вода является уникальным пищевым продуктом. Усвояемость организмом человека различных необходимых веществ из жидкой среды на порядок и более превосходит их усвояемость из твердой пищи. В значительной степени это касается набора микро- и макроэлементов, содержащихся в природной воде.

Основной природный химический состав воды связан с растворенными в ней минеральными компонентами: макро- и микроэлементами. Первые - ионы кальция, магния, натрия, калия, хлориды, сульфаты, бикарбонаты в зависимости от преобладания тех или иных веществ, определяют гидрохимический класс вод. Однако, вкусовые особенности воды могут быть обусловлены и присутствием в ней микроэлементов, например, железа, марганца, цинка, меди [2]. Органолептические свойства и особенно вкус воды имеют важное физиологическое значение для поддержания водно-солевого баланса организма человека и в значительной степени определяют процесс её подготовки в пищевом производстве.

Вкусовые качества воды обусловлены в первую очередь содержанием и соотношением катионов кальция и магния, бикарбонат-ионов, а также концентрацией и соотношением сульфатов, хлоридов и карбонатов. Эти макроэлементы воды в первую очередь определяют физиологическую полноценность воды для организма. Органолептические свойства воды влияют на секреторную деятельность желудка, а изменение вкусовых ощущений воды оказывает действие на чувствительность ахроматического зрения и частоту сердечных сокращений [17]. Так, содержание солей жесткости в питьевой воде в пределах 1 – 4 мг-экв/л не только улучшает её вкусовые качества, но и способствует протеканию нормальных обменных процессов в организме. С питьевой водой человек получает (согласно норм) 1–2 г минеральных солей в сутки, а в связи с тем, что в отличие от многих пищевых продуктов ионы в воде находятся в гидратированном состоянии, их усвояемость организмом увеличивается на порядок.

Особое значение для организма человека имеют ионы кальция [1, 3], как основной структурный компонент в формировании опорных тканей. Недостаток в организме кальция ведет к остеопорозу, а недостаток его в водном обмене ведет к отекам. В то же время повышенное содержание кальция в воде (100 – 500 мг/л) способствует камнеобразованию в почках и мочевом пузыре. Наличие в необходимых количествах ионов кальция питьевой воде влияет как на возбудительный, так и на тормозной процессы в коре больших полушарий головного мозга, стимулирует кроветворение и секреции слюнных и поджелудочной желез, поддерживает высокий уровень обмена веществ и усиливает защитные реакции организма. Снижение уровня ионов кальция в крови вызывает учащение сердечного ритма и повышение кровяного давления.

Вторыми по значимости для организма человека являются ионы магния [32-34]. Они активно участвует в обменных реакциях, в построении ряда ферментных систем, необходимы для осуществления гексокиназной реакции, т.е. для фосфорилирования глюкозы и использования ее клетками организма. Ионы магния активирует в коре больших полушарий мозга процесс торможения, косвенно, через ионы натрия и калия, стимулируют активность аденозинтрифосфорной кислоты в мозговой ткани, чем усиливают гликолиз и процесс дыхания в тканях мозга, способствуют улучшению общего самочувствия, оказывают антиспастическое и сосудорасширяющее действие, повышает устойчивость слизистых оболочек и кожных покровов к проникновению бактерий и токсичных веществ. В то же время, избыток ионов магния ведет к нарушению обмена веществ и приостановке роста.

Немаловажное значение в водном обмене организма человека имеют ионы натрия и калия как антагонисты. Так, ведение ионов калия способствует выведению ионов натрия. Недостаток ионов калия способствует задержке воды в организме и развитию отеков, а недостаток ионов натрия ведет к дегидратации организма.

Среди анионов особое значение для организма человека имеют хлорид-ионы [32-34]. Они поддерживают осмотическое давление плазмы крови, лимфы, клеточного содержимого спинномозговой жидкости, регулируют водный баланс организма, участвуют в образовании соляной кислоты желудочного сока и поддерживают кислотно-желудочное равновесие. Повышенное содержание хлоридов отрицательно влияет на функции системы пищеварения.

При повышенном содержании сульфатов в воде нарушается функция системы пищеварения и она имеет неприятный привкус.

Огромное значение для организма человека имеет присутствие в питьевой воде микроэлементов, особенно фторидов и йода. Неслучайно в нормативный документ САН ПиН 2.1.4.116-02 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости" включено обязательное содержание этих элементов при розливе воды по первой и высшей категории качества.

Практический интерес к фторированию питьевой воды обусловлен, в первую очередь, физиологической ролью этого элемента. Кроме известного антикариесного воздействия фтора отмечается его свойство являться биокатализатором процессов минерализации, что используется в лечебных целях при остеопорозе, рахите и других заболеваниях, а также способность фтора стимулировать иммунореактивность и кроветворение в организме человека. На основе натурных наблюдений показано, что природные воды с повышенным содержанием фтора в сочетании с кальцием положительно влияют на устойчивость организма к радиационному поражению. Фтор даже способен снижать концентрацию стронция в костной ткани примерно на 40% и этот процесс не сопровождается обеднением скелета людей кальцием.

Научными исследованиями НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им.А.Н.Сысина РАМН и Стоматологической Ассоциацией России было показано, что проблема фторирования имеет определяющее значение в деле формирования здоровых зубов у детей и в деле общей профилактики кариеса. Проблема кариеса актуальна также и для взрослого населения, так как его последствия не ограничиваются разрушением жевательного аппарата. Осложненные формы кариеса ведут часто к воспалительным процессам челюстно-лицевой области, аллергизации организма, заболеваниям ЛОР органов, пищеварительной, выделительной и другим системам.

По данным ВОЗ, широкое распространение заболевания кариесом в значительной степени связано с дефицитом фтора в питьевой воде. Так, в профилактике заболевания кариесом, использование улучшенных жевательных резинок оценивается всего в 2 – 3 %, а употребление современных фторсодержащих зубных паст – в 25 – 30 %. Наиболее высокий профилактический эффект ( от 40 до 70 % ) обеспечивает поступление в организм фторидов с водой. Таким образом, без достаточного обеспечения организма фторидами за счет питьевой воды, эффективное решение проблемы кариеса практически невозможно.

К сожалению, диапазон и уровень физиологически необходимых концентраций фторидов в воде чрезвычайно узок, низок и составляет 0,6-1,5 мг/л. При более низких концентрациях практически отсутствует положительное воздействие этого элемента на организм человека, а увеличение концентраций до значений более 2-3 мг/л приводит к серьезным нарушениям костной ткани, угнетению функциональной активности центральной нервной системы [1, 4].

На примере микроэлемента фтора было более подробно рассмотрено значение поступления микроэлементов в организм человека именно с питьевой водой и пищевыми продуктами, содержащими значительное количество жидкости.

Микроэлемент йод участвует в синтезе гормонов щитовидной железы, воздействует на метаболические и регенераторные процессы организма. При избытке – влияет на активность ферментных систем, изменяет структурно-функциональные характеристики щитовидной железы, печени, почек. При недостатке – изменение метаболических процессов организма, характерных для гипофункции щитовидной железы [1, 5]. Норма физиологической полноценности йода в питьевой воде и жидких продуктах на её основе составляет 10-125 мкг/л. В то же время, поступление йода в организм не должно превышать 1 мг/сутки, при его избыточном поступлении в организм, в частности с водой, он не успевает выделяться и может развиться хроническое отравление.

К настоящему времени отечественными и зарубежными исследователями установлены оптимальные параметры макроминерального состава питьевой воды, которые в значительной степени совпадают с требованиями САН ПиН 2.1.4.116-02 (см.Таблицу).

Наличие серьёзных ограничений по макро- и микроэлементному составу питьевых вод и жидких пищевых продуктов накладывает высокую ответственность как на сами пищевые производства, так и на производителей используемого оборудования.

Установки водоподготовки для пищевых производств должны иметь соответствующие сертификаты и санитарно-эпидемиологические разрешающих применение выбранной аппаратуры и материалов в этих целях.

Несмотря на высокую сложность осуществления крупномасштабных проектов с многостадийной очисткой и введением добавок, проведением процессов ионного обмена или обратного осмоса, современные методы компьютерного моделирования процессов водоподготовки позволяют отказаться от создания пилотных моделей и, как следствие, значительно улучшает финансово-временные показатели проектирования и монтажа линий водоподготовки и их адаптацию под конкретные условия.

Необходимо отметить, что окончательный выбор схемы водоподготовки осуществляется производителем продукции при непосредственном участии фирмы, которая занимается проектированием, поставкой, монтажом и пуском в эксплуатацию оборудования водоподготовки.

Солевой состав питьевых вод

Таблица

Ионный состав воды

Требования САН ПиН 2.1.4.116-02

Вода по рекомендациям исследователей

Физиологическая норма

Розлив по высшей категории

Минимальные уровни

Оптимальные

Уровни

Максимальные уровни

мг/л

мг-экв

мг/л

Мг-экв

мг/л

мг-экв

мг/л

Мг-экв

мг/л

мг-экв

Са2+

25 –130

1,25 – 6,5

25 - 80

1,25 – 4,0

10,0

0,52

20,0-60**

1,0-3,0**

-

-

Mg2+

5 – 65

0,42 – 5,4

5 - 50

0,42 – 5,0

2,0

0,65

-

-

-

-

Na+

-

-

Не более

20

Не более

0,87

6,0

0,26

6,0-50,0

0,260-2,300

100

4,45

K+

-

-

-

-

0,8

0,02

1,2-6,2

0,025-0,160

10

0,26

HCO3-

-

-

-

-

23,0

0,38

-

-

397

6,50

Cl-

-

-

Не более

150

Не более

4,22

12,0

0,34

8,0-71,0

0,500-2,000

350

9,90

SO42-

-

-

Не более

150

Не более

1,56

6,0

0,12

-

-

500

10,40

** - определение Ca2+ + Mg2+

Литература

  1. Вода. Санитарные правила, нормы и методы безопасного водопользования населения. Сборник документов. 2-е издание, переработанное и дополненное. /Составители: Ю.А.Рахманин, З.И.Жолдакова, Г.Н.Красовский. – М.: "ИнтерСЭН", 2004. – 768 с.
  2. Эльпинер Л.И. Вода, которую мы пьем. М., Знание, «Человек и природа», 1985, с. 31-50.
  3. Петровский К.С., Ванханен В.Д. Гигиена питания. М., Медицина, 1982.
  4. Руководство по контролю качества питьевой воды. т. 1. Рекомендации Всемирной организации здравоохранения, Женева, 1994, 256 с.
  5. Артюхова С.И., Молибога Е.А. Изучение информированности населения г.Омска о способах профилактики йодного дефицита.// Пищевая промышленность. 2005. № 4., с. 40-41.



Дата публикации: 06.12.2011