1. План лекції
1. Загальна характеристика водних ресурсів
2. Склад природної води. Необхідність очищення води.
3. Нормативні документи, які регламентують якість води
4. Роль складових води у формуванні якості продукції харчових
виробництв
2. Всесвітня організація охорони здоров`я (ВООЗ) у
четвертому виданні Керівництва ВООЗ по
забезпеченню якості питної води зазначає, що
в світі щороку два мільйони людей помирають,
а мільярди людей страждають від хвороб, які
передаються через воду. Більшість з цих людей
– діти молодше 5 років. Тому проблема
забезпечення безпечності питної води
залишається дуже актуальною у світі і може
в значній мірі попередити високу смертність
та страждання людей.
3. Однією з важливих невирішених соціальних
проблем у світі є проблема низької якості
питної води та її дефіциту
За прогнозами, до 2025 р дві
третини населення землі будуть
жити в умовах постійного браку
питної води
5. Усі характеристики води за
масштабом впливу можна поділити на
загальні (глобальні)
що стосуються
безпосередньо людини, і
характеризують воду як
продукт харчування
6. Вода та органічні
елементи (білки,
жири, вуглеводами
тощо) формує
середовище життя
клітин, підтримує
зв'язки між ними
Вода виступає
самостійним
продуктом
харчування (питна
вода)
Вода
використовується
для приготування їжі
(продуктів
харчування) як у
домашніх умовах, так
і в харчовій
промисловості
Вода є незамінним
засобом гігієни
людини
7. В даний момент 70 %
поверхні Землі покриті
водою , а придатний до
вживання тільки 1 % цієї
води.
Факти про
воду
85 % всіх захворювань у
світі передається за
допомогою води.
У води є 3 агрегатних
стани : рідке , тверде й
газоподібне. Проте
вчені виділяють 5
різних станів води в
рідкому вигляді і 14
станів в замерзлому
вигляді.
8. За даними ЮНЕСКО ,
найчистіша вода
знаходиться у Фінляндії.
У всьому світі в середньому у сільськогосподарському виробництві
використовують 69 % запасів води, у промисловості – 23 %, а на
господарські потреби – 8 %.
США є світовим лідером
споживання води на душу
населення (2842 м3 на рік, проти
1385 м3 в середньому по світу).
9. Потреба води для виробництва деяких видів
продукції з розрахунку на 1 т становить: пшениці –
1200 т, рису – 2700, кукурудзи – 450, картоплі – 160,
сої – 2300, яловичини – 15000, свинини – 6000, м'яса
птиці – 2800, молока – 900 і сиру – 5300 т.
На виробництво 1 кг шоколаду необхідно 24 000
літрів води, 1 кг м'яса - 15 500 л, 1 кг маслин - 4 400
л, 1 кг цукру - 1500 л, 1 чашки кави - 140л.
10. За визначенням Європейської Економічної Комісії ООН,
держава, водні ресурси якої не перевищують 1,5 тис.м³ на
одного мешканця, вважається водонезабезпеченою.
На одного мешканця України припадає 1 тис. м3 питної
води на рік. Краще забезпечені водою західні області
країни (до 1,5 —2,0 тис. м3 на 1 мешканця). В південних
областях цей показник складає 0,07—0,40 м3 на 1
мешканця).
Україна займає
передостаннє місце за
запасами питної води на
душу населення серед країн
СНД. За запасами води,
доступними для
використання, Україна
належить до
малозабезпечених країн.
11. Ресурси прісних вод України складаються з поверхневих та підземних водних мас. На території
України протікає 22,5 тисяч річок довжиною більше 4 км і 117 річок довжиною більше 100 км.
Найбільші ріки України – це Дніпро, Дністер, Сіверський Донець, Південний Буг, притоки
Дунаю – Тиса та Прут. Крім того, на території України розташовано біля 7 тисяч озер, 23 тисячі
штучних водойм та водосховища.
Поверхневі ресурси прісних вод – це стоки річок, які є дуже мінливими і їх об’єм складає 87,7
км3/рік (без стоку Дунаю). Об’єм стоку Дунаю відноситься до перспективних і складає 30-35
км3/рік. Для місцевого споживання мають значення запаси води в прісних озерах, які складають
приблизно 3,3 км3.
В Україні загальні запаси природної води складають 94 км3,з яких доступні для використання
56,2 км3, включаючи 3,2 млрд. м3 підземних вод, що складає 0,009 % світових ресурсів запасів
прісної води.
12. На сьогодні всі водойми України за рівнем забруднення наблизились до III класу, а
існуючі технології підготовки питної води розраховані на доведення природної
води до якості питної ефективні лише тоді, коли вихідна вода відповідає 1–2 класу.
13. На даний час в Україні існує 4 джерела
питного водопостачання:
централізоване водопостачання;
поверхневі води (криниці,
джерела)
артезіанські свердловини
питна бутильована вода.
Питне водопостачання України майже
на 80 % забезпечується за рахунок
поверхневих вод.
15. Вода – найбільш аномальна речовина в природі. Це пов’язано з
тим, що властивості води в більшості не відповідають фізичним
законам, які властиві всім іншим речовинам.
Найбільша густина води спостерігається при плюсовій температурі (+4),
що забезпечує життя під водою взимку, теплоємність води вдвічі
перевищує теплоємність будь-якої іншої речовини (це дає змогу
регулювати температуру повітря на Землі, внаслідок повільного
нагрівання та охолодження, що пояснює вибір води в якості теплоносія в
енергетиці), властивість води при замерзанні збільшуватися в об’ємі,
обумовлює здатність льоду спливати на поверхню, тобто зберігає життя
під льодом.
16. Вода є хорошим розчинником, тому в природі в достатньо чистому
вигляді її практично не існує і без відповідної обробки її неможливо
використовувати для пиття. Природна вода є багатокомпонентною
системою, яка містить різні домішки як в розчинному так і в
нерозчинному стані. Крім того в якості домішок в ній можуть
міститися гази, мінеральні та органічні речовини, а також
мікроорганізми
У вигляді іонів, недисоційованих молекул, колоїдів і суспензій у
природних водах міститься понад 50 елементів, проте тільки деякі
з них, найбільш важливі, зустрічаються у значних кількостях. У
1994 році хімічних сполук у природі налічувалося близько
півмільйона. Через 6-7 років хімічних сполук було вже більш як 20
мільйонів, а 2011 року виявилося понад 60 мільйонів.
17. Джерело забруднення Можливі основні компоненти
забруднення
Міське звалище Важкі метали, органічні сполуки,
хлориди, натрієві солі, кальцієві
сполуки
Промислове звалище Органічні та неорганічні сполуки
Місця захоронення
небезпечних відпрацьованих
речовин
Неорганічні речовини (важкі
метали) та органічні сполуки
(пестициди, розчинники)
Резервуари та відстійники Органічні складові, нітрати,
сульфати, солі амонію,
мікробіологічні забруднюючі
речовини
Сільськогосподарська
діяльність
Нітрати, гербіциди, пестициди
Каналізаційна вода, міські
стоки та бруд
Важкі метали, органічні сполуки,
мікробіологічні забруднення,
продукти нафтопереробки
Використання реагентів проти
обледеніння
Хлориди, солі натрію та кальцію
Джерела антропогенного забруднення води
18. До якісних показників води
відносяться також: температура,
запах, смак, прозорість,
каламутність, кольоровість, які
характеризують органолептичні
показники води.
Фізичні
показники
Хімічні
показники
Санітарно-
гігієнічні
показники
та
біологічні
показники
Склад
природних
вод
21. Перші – іони кальцію, магнію, натрію,
калію, хлориди, сульфати, бікарбонати
від переваги тих чи інших складових
визначають гідрохімічний склад вод.
Основними складовими води, які можуть
негативно впливати на формування якості
кінцевого продукту є мінералізація води,
загальна жорсткість, вміст заліза та
марганцю.
22. Хлоридні
• Кальцієві
• Магнієві
• Натрієві
Карбонатні
• Кальцієві
• Магнієві
• Натрієві
Сульфатні
• Кальцієві
• Магнієві
• Натрієві
Для характеристики
природних вод запропоновано
класифікацію, де використано
принцип їх розділення по
переважаючому вмісту
катіонів та аніонів з
підрозділом за кількісними
співвідношеннями між ними.
23. Хімічних склад природних вод:
Розчинені гази – кисень, азот, сірководень, діоксид
вуглецю тощо.
Головні іони (макрокомпоненти) – К+, Nа+,Mg2+, Са2+, Cl-, SО4
2-
НСО3-, СОз2-.
Біогенні речовини – сполуки азоту, фосфору, силіцію і заліза.
Органічні речовини – органічні кислоти, складні ефіри,
гумусові речовини, азотовмісні сполуки (білки,
амінокислоти, аміни)
Мікроелементи – всі метали, крім головних іонів, а також
деякі інші компоненти, зокрема радіоактивні елементи.
Забруднюючі речовини (пестициди, синтетичні
поверхнево-активні речовини, феноли, нафтопродукти
тощо)
24. Іонний склад природних вод
(% до маси)
Морська вода Річкова вода
Катіони Аніони Катіони Аніони
Na+ 1,08 Cl- 1,94 Na+ 0,0005 Cl- 0,0006
Mg2+ 0,13 SO4
2- 0,09 Mg2+ 0,0003 SO4
2- 0,0012
K+ 0,04 S2- 0,27 K+ 0,0002 S2- 0,0004
Ca2+ 0,04 HCO3
- 0,1 Ca2+ 0,0013 HCO3
- 0,0059
25. Що потрапляє в організм з водопровідною
водою за 25 років?
28. В iсторiї гiгiєнiчного нормування якості
питної води можна видiлити 4 етапи:
1 етап — органолептичний
Органолептичний етап вiдноситься до стародавніх часів. У
працях вчених вже тодi зустрiчалися певні орiєнтири щодо
оцiнки якостi питної води. Зокрема, за свiдченнями
Гiппократа (трактат «Про повiтря, воду та мiсцевостi») та
Вiтрувiя (трактат «10 книг з архiтектури»), щоб вiдрiзнити
«чисту», тобто здорову воду, вiд непридатної, не здоровоi,
слід використовувати такі зовнішні ознаки її якості, як
прозорість, смак, запах тощо. Необхідно відзначити, що
органолептичний спосіб оцінки якості води панував протягом
багатьох століть.
29. 2 етап — етап кількісного та якісного
хімічного аналізу
Становлення етапу кількісного та
якісного хімічного аналізу пов’язане з
вiдкриттями видатних вчених
Ломоносова та Лавуаз’є у галузі хiмiї, а
його початок датується серединою XVIII
столiття.
Органолептичнi властивостi води як
основний та єдиний показник її якостi у
цей період вiдступають на другий план.
Натомість пріоритетними стають
результати хiмiчного аналiзу.
30. Природно, що вибiр методiв
досліджень визначається їх
доступнiстю. Спочатку найбiльшу
увагу придiляли визначенню таких
хімічних показників якості питної
води, як загальна мiнералiзація,
вмiст хлоридів та сульфатів,
жорсткості. І лише наприкінці ХІХ
столiття почали визначати
нітросполуки (аміак, нiтрити та
нiтрати).
В 1854 роцi на І конгресi гiгiєнiстiв,
що відбувся у Брюселi (Бельгія), була
зроблена спроба порiвняти данi щодо
хiмiчного складу питної води рiзного
походження.
За дорученням конгресу на території
Саксонсько—Веймарського
герцогства (Німеччина) була
дослiджена вода з рiзних криниць.
Саме таким чином народився перший
стандарт на питну воду.
31. Поштовхом до поглибленого бактеріологічного
вивчення складу води став стримкий розвиток
мiкробiологiї. Вiдкриття Роберта Коха, який
працював в 1891 році у вогнищi великої
епiдемiї холери в Гамбурзi (Німеччина), яка,
мала саме водне походження, і вперше
запропонував використвувати гiгiєнiчний
норматив як показник кiлькiсної оцiнки води
3 етап — бактеріологічний
Третій етап стандартизації якості води
характеризувався не тільки
переважним вивченням бактерiального
складу води, але й переходом до
гiгiєнiчного нормування якостi,
насамперед, не води вододжерел, а
саме питної води.
32. У 1914 році в США був опублiкований
перший стандарт якостi питної води, згiдно
з яким нормувався лише бактерiальний
склад: проводився пiдрахунок загальної
кількості колонiй мікроорганізмів та
визначався титр Е.coli. Проте новий
стандарт, що був розроблений у 1925 роцi,
вже нормував i бактерiальний склад, i
органолептичнi властивостi.
Перший стандарт якостi питної води в Європi був ухвалений в
Радянськiй Росiї в 1937 роцi i мав назву «Тимчасовий стандарт
якостi водопроводної води». Цим стандартом, зокрема,
регламентувалися органолептичнi властивостi (запах,
кольоровість, каламутнiсть тощо) та бактерiальний склад.
Таким чином, в основi перших стандартiв знаходились дещо
спрощені принципи нормування води, які виходили лише з
точкi зору визначення її придатностi для задоволення питних
потреб, оцінки ступеня її безпеки та нешкiдливостi для
здоров’я, тобто проблема гiгiєни водопостачання була
пов’язана тiлькi з ров’язанням проблем фiзiолого—гiгiєнiчний
змісту.
33. Hа четвертому, регламентаційному, етапi, у
зв’язку з накопиченням нових наукових даних
щодо особливостей впливу на органiзм людини
хiмiчних чинників навколишнього сеедовища
з’явилася необхiднiсть перегляду стандартiв, що
були розроблені, з метою їх розширення. Так,
Державний стандарт на питну воду, який
використовувався на території України,
переглядався у 1945, 1954, 1973, 1982 роках.
4 етап — регламентацій ний
34. Державні санітарні норми та правила (ДСанПіН
2.2.4-171-10) - обов'язковий для
виконання нормативно-правовий акт
центрального органу виконавчої влади, що
забезпечує формування державної політики у
сфері охорони здоров'я.
В Україні наказом МОЗ України від 12 травня 2010
року № 400 затверджені Державні санітарні
норми та правила "Гігієнічні вимоги до води
питної, призначеної для споживання людиною"
(ДСанПіН 2.2.4-171-10).
35. Національний стандарт ДСТУ
7525:2014 “Вода питна. Вимоги та
методи контролювання якості” набрав
чинності з 01 лютого 2015 року.
Вимоги даного національного
стандарту є добровільними
для застосування і суб’єкт
господарювання самостійно приймає
рішення щодо застосування
положень ДСТУ 7525:2014 “Вода
питна. Вимоги та методи
контролювання якості” у своїй сфері
діяльності.
38. Каламутність води викликана присутністю тонко
дисперсних домішок, обумовлених нерозчинними або
колоїдними неорганічними або органічними речовинами
різного походження.
Каламутність вимірюється в НОК (нефелометрична одиниця
каламутності) або в мг/л (по каоліну). ДСанПіН 2.2.4.171-10
«Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для
споживання людиною» передбачає допустиму каламутність
води не більше 1 НОМ або 0,58 мг/л.
Якісне визначення
проводять описово:
каламутність не помітна
(відсутня); слабка
опалесценція; опалесценція
слабокаламутна; мутна;
сильно мутна.
Кількісний метод визначення
каламутності зводиться до
оцінки проходження світла
через воду і ступеня його
розсіювання і не дає уявлення
про хімічний склад
забруднень.
39. Кольоровість ‒ це ступінь забарвлення води, яка вимірюється
в градусах платиново-кобальтової шкали. Вимірювання
кольоровості зводиться до порівняння зразків води з
еталоном. Кольоровість води як і каламутність ‒ показник,
який не характеризує хімічний склад забруднювачів. Висока
кольоровість характерна для вод з відкритих джерел і
неглибоких колодязів і обумовлюється наявністю у воді
органічних сполук, цвітіння і т.п. ДСанПіН 2.2.4.171-10
«Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для
споживання людиною» передбачає допустиму кольоровість
води не більше 20 градусів.
40. Запах‒ органолептична властивістіь води,
яка вимірюється за допомогою органів
чуття людини (сенсорно).
Інтенсивність
запаху, бали
Характеристика Описове визначення
0 Запах відсутній Відсутність відчутного запаху
1 Дуже слабкий Запах, який не відчуває споживач,
але відчувається досвідченим
дослідником
2 Слабкий Запах, який не привертає увагу
споживача, але відчувається,
якшо вказати на нього
3 Помітний запах Запах, що легко відчувається
4 Відчутний запах Запах, який привертає до себе
увагу і робить воду непридатною
для вживання
5 Дуже сильний
запах
Запах настільки сильний, що
робить воду непридатною для
використання
41. Інтенсивність смаку та присмаку води
визначається за допомогою шестибалової шкали.
Якісну характеристику відтінків смакових
відчуттів ‒ присмаків виражають описово:
хлорний, рибний, гіркуватий і т.д.
Найбільш розповсюдженим є солоний смак води,
обумовлений розчиненим у воді хлоридом натрію,
гіркий – сульфатом магнію, кислий – надлишком
вільного діоксиду вуглецю і т.д.
За силою впливу на органи смаку іони деяких
металів утворюють такі ряди:
катіони: NH4+ > Na+ > K+; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+;
аніони: ОН- > NO3- > Cl- > HCO3
- > SO4
2- .
42. Жорсткість (загальна) ‒ сукупність властивостей,
обумовлених наявністю у воді іонів Ca2+ і Mg2 +.
Жорсткість води збільшується, якщо вода
контактує з гірськими породами, що містять
сульфати і карбонати кальцію і магнію.
Жорстка питна вода має гіркуватий смак,
специфічний запах та створює негативний вплив
на органи травлення.
Група води Загальна жорсткість, мг-екв/л
Дуже м’яка До 1,5
М’яка 1,5-4,0
Середньої жорсткості 4,0-8,0
Жорстка 8,0-12,0
Дуже жорстка Більше 12,0
43. Загальна мінералізація (сухий залишок) ‒ показник,
що характеризує кількісне визначення солей і
мінералів у воді. Є узагальненою характеристикою і
не дає уявлення про хімічний склад води.
Група води Загальна мінералізація, мг/л
Ультрапрісна До 100
Прісна 100-1000
Слабкопрісна 1000-3000
Солона 3000-10000
Сильносолона 10000-50000
Розсол Більше 50000
48. Частина виробництв харчових продуктів задовольняється водою,
яка відповідає якості питної води, або артезіанською водою без
додаткового очищення. Також харчові підприємства можуть
використовувати воду поверхневих джерел без її очищення.
Вода є основною сировиною для
виробництв бутильованої питної води,
відновлених соків, безалкогольних та
алкогольних напоїв, пива: для розливу
питної води – 100%, виробництва
соків – 90%, безалкогольних напоїв –
95%, пива – 90%, горілки – 60%.
49. Порівняно з іншими галузями народного
господарства, питомі витрати води в
харчовій промисловості є низькими
Нормативні
сумарні питомі
витрати води на
1 т м’ясної
продукції
становлять 83
м3 (із них 20 м3
безпосередньо
витрачається на
виготовлення
продукції)
На 1 т синтетичних волокон, на 1 т
целюлози сульфітної та на 1 т чавуну
такі витрати становлять 2590, 1665 та
401 м3 відповідно.
В харчовій промисловості є найвищим
відсоток використання води питної якісної.
При цьому майже вся питна вода, крім тієї, що є
складовою харчового продукту, переходить в
категорію стічних вод, які часто неочищеними
скидаються в навколишнє середовище.
50. Основні напрями водопідготовки на
підприємствах харчової промисловості
Вода не підлягає температурному впливу. В таких
процесах, як гідротранспорт, миття сировини, сольовий
склад води практично не змінюється, і тому не
чинить шкідливого впливу на об’єкт, з яким контактує. В
процесі використання в таку воду потрапляють тільки
механічні забруднення. Для повторного використання цієї
води достатньо її освітлення за допомогою відстоювання.
Чим більший розмір отворів розподільчих та
розбризкувальних пристроїв, тим менші вимоги до
ступеня освітлення води, що використовується в оборотній
системі. Також сюди відноситься вода, яку використовують
для миття приміщень та обладнання. Однак така вода
після використання є сильно забрудненою миючими та
дезінфікуючими засобами, тому використання такої оди
повторно можливо дише після її глибокого очищення, що
включає в себе звільнення від завислих часток, колоїдних
високомолекулярних домішок, органічних домішок,
поверхнево-активних речовин і т.д. Процеси очищення
такої води можуть включати в себе коагуляцію,
флокуляцію, сорбцію і т.д.
51. Вода підлягає температурному впливу. В
оборотних системах охолодження
теплообмінної апаратури вода
багаторазово нагрівається та охолоджується.
При цьому у зв’язку з випаровуванням
частини води зростає кількість солей, у тому
числі погано розчинних солей карбонатної
жорсткості, які здатні утворювати накипи. В
основному утворюються відкладення
карбонату кальцію внаслідок порушення
вуглекислотної рівноваги, що
інтенсифікується з підвищенням температури.
Для запобігання цьому технічну воду
підкислюють сірчаною кислотою, в результаті
чого солі карбонатної жорсткості
перетворюються у краще розчинні сульфати,
тобто карбонатна жорсткість переходить у
некарбонатну.
52. Вода використовується для одержання
харчових продуктів. Така вода потребує
обов’язкового доочищення: звільнення
від зважених часток, знезалізнення,
звільнення від солей жорсткості,
пом’якшенні, коригування хімічного
складу, додаткового вилучення
органічних сполук і т.д. Залежно від типу
продукції схеми підготовки води до
технологічного процесу можуть включати
як дві-три додаткових операції так і цілі
технологічні лінії по підготовці води для
технологічного процесу.
Для виробництва пива,
безалкогольної продукції,
соків, горілки не
допускається повторне
використання води навіть
після глибокого її очищення.
53. Вода, яка використовується у технологічному процесі
виробництва харчової продукції повинна перш за все
забезпечувати стабільність складу та органолептичних
показників продукції не тільки в процесі виробництва, а й
у процесі зберігання готового продукту.
55. 1. Що в сучасному світи розглядається під поняттям “віртуальна
вода”? Яке значення для оцінки рівня використання водних
ресурсів має цей показник?
2. Які основні причини скорочення запасів питної води на
Землі? Які є можливості поповнення цих запасів?
3. Яка країна використовує воду льодовиків для виробництва
продуктів харчування?
4. Проаналізувати стан забезпечення якісною питною водою
регіонів України.
5. Проаналізувати вимоги стандартів якості питної води
України , Європи та США.
56. 1. Водоподготовка: Справочник. /Под ред.
С.Е. Беликова. – М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.
2. Все про воду: збірник матеріалів про воду/
Укл. С.В. Овчаренко, Р.І. Гараєв. – Черкаси:
«Вертикаль». 2006. – 141 с.
3. ДСанПін 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до
води питної, призначеної для споживання
людиною». Затверджені наказом МОЗ
України від 12.05.2010 № 400, зареєстровано
в Мін’юсті України наказом від 01.07.2010 за
№452/17747.
Editor's Notes
Для опрацювання цих питань рекомендується використовувати інтернет-ресурси.
