صناعة المياه الغازية

صناعة المياه الغازية

مقدمة:
المياه الغازية (http://www.eng-uni.com/en/tags/%C7%E1%DB%C7%D2%ED%C9.html)من أكثر المشروبات انتشارا ًفي العالم لأنها مرطبات منعشة ومطفئة للظمأ ومفيدة في عملية الهضم وتزود الجسم بقدر من الطاقة وأحيانا ًببعض المغذيات الأخرى , وتكون هذه المياه بنكهات مختلفة مثل الليمون والبرتقال والفريز والأناناس والتوت والكولا... إلخ.
(المرجع: تصنيع الخضار والفاكهة _ الشق العملي)

أولا-المكونات الأساسية لمياه الغازية:

1) السكر النقي: والنظيف تركيزه يصل إلى 60-45% ويذاب السكر في الماء ضمن خزانات من المعدن الذي لا يصدأ أو مجهزة بمحركات للذوبان وتوضع في غرفة جدرانها من البورسلان وتقع في الطوابق العليا عادة للمصنع , تجري تصفية المحلول السكري في مصافي قطنية أو من اللبّاد وتدعى مرشحات التنقية.

2) المواد المكسبة للطعم والرائحة : لإعطاء المياه الغازية الطعم والنكهة والرائحة وتضاف على أحد الأشكال التالية:

أ - العصير الطبيعي للفاكهة كعصير البرتقال والليمون والفريز وغيرها ولكنه غير شائع الاستعمال لغلاء ثمنه وسرعة تلف المياه الغازية المحضرة منه .

ب - مركزات العصير الطبيعي للفاكهة التي تحضر من العصائر الطبيعية بالتخلص من جزء من مائها بإحدى طرق تركيز العصير,وعادة هذه المركزات تكون عالية اللزوجة وكثيفة القوام ويتم تخفيفها عند الاستعمال إلى الحد المطلوب.

ج- المواد المكسبة للنكهة وتكون على شكل زيوت عطرية طيارة ذات نكهة مماثلة لنكهة الفاكهة سواء كانت هذه المواد طبيعية أو صناعية تحضر كيميائيا ًلتعطي الطعم والنكهة المرغوبين كبديل لطعم ونكهة الفاكهة المراد تقليدها,وكما قد تكون على شكل مستحلب من خلاصات الأعشاب والحشائش وقلف الأشجار ذات الطعم والرائحة المميزة كما في منتجات الكولا, إلا أنه لا يستحب بسترة هذه المواد حتى لا يؤدي ذلك إلى فقد جزء من طعمها ونكهتها لذلك يجب أن تحفظ بطريقة مناسبة كإضافة حمض عضوي أو بنزوات الصوديوم.

3) - حمض عضوي مناسب لإكساب المياه الغازية الناتجة طعما ًحمضيا ًمقبولا ًفمثلا يستخدم حمض الستريك وحمض الماليك وحمض الأسكوربيك ويستخدم من الأحماض المعدنية حمض الفوسفور فقط بنسبة بسيطة في منتجات الكولا,أما الأحماض المعدينة الأخرى فقد منع استخدامها لاحتوائها على شوائب مواد سامة.

4) - مادة ملونة مناسبة لنوع الفاكهة المميزة للمياه الغازية ويشترط أن يكون مسموحا ًباستخدامها حسب القوانين الغذائية فمثلا ًيستخدم ملون أصفر غروب الشمس في خلطة مندرين برتقال ويستخدم الكاراميل الناتج عن السكر المحروق كملون بالإضافة إلى اشتراكه في تكون الطعم المميز الخاص في الكولا.
(المرجع: تصنيع الخضار والفاكهة _ الجزء العملي)

5) – غاز CO2 :

طرق الحصول على CO2:

أ)- يتم الحصول على غاز ثاني أكسيد الكربون من مصانع البيرة أو الكحول كناتج ثانوي من عملية التخمر وبعد ذلك تجري تنقيته وتعبئته في اسطوانات فولاذية خاصة بسعة 30-20كغ تحت ضغط عال حيث يتحول معه بداخلها إلى الحالة السائلة ومن ثم يتم نقله إلى مصانع المياه الغازية .وبمجرد رفع الضغط عنه يتحول إلى غاز ثاني أكسيد الكربون ويذاب في الماء المبرد إلى درجة حرارة 1.5م تحت ضغط يتراوح مابين 7-3كغ\سم3 في أجهزة خاصة تدعى الخلاطات ومنها الخلاطات الاسطوانية والكروية والمزدوجة (كروية واسطوانية) تقوم بزيادة سطح التلامس بين الماء والغاز أو بضرب الماء مع الغاز أو بمزجهما فيمتص الماء الغاز بسرعة,وهناك نوع آخر من الخلاطات تقوم بمزج الماء والشراب ثم مع الغاز وهي أفضل من الأنواع السابقة حيث تزداد كمية السائل عند مزج الشراب مع الماء لتخفيفه إلى الدرجة النهائية المناسبة ومع التبريد يعرض لضغط من الغاز مما يزيد من سعة استيعاب الغاز,كما تزداد قابلية الغاز للذوبان في الماء بانخفاض درجة الحرارة و بارتفاع الضغط الواقع على مزيجهما.
وأحيانا ًيتم الحصول على غاز ثاني أكسيد الكربون على حالة صلبة((ثلج جاف))وعند تعرضه للهواء الجوي يتحول هذا الثلج إلى الحالة الغازية ويستخدم في تحضير ماء الصودا بإضافة 1كغ ثلج جاف لكل 300 ليتر من الماء المبرد إلى الدرجة 5 م .

أما فوائد إضافة الغاز للمياه الغازية فهي:
1-يكسب المياه الغازية الطعم الحمضي المميز لها.
2-له تأثير فيزيولوجي يساعد في عملية الهضم وتحريك الغذاء واستساغة المواد المنحلة في الماء والشراب.
3-المياه الغازية تبدو بوجود غاز ثاني أكسيد الكربون وكأنها أكثر برودة وفي درجة الحرارة نفسها لأنهعندما يتحرر يأخذ حرارة من الوسط المحيط.
4- يساعد على إظهار الطعم والنكهة المميزين للفاكهة التي صنعت منها المياه الغازية.
5-إطالة مدة القابلية للحفظ.
(المرجع: تصنيع الخضار والفاكهة _ الشق العملي)

6) - الماء:
يجب أن يكون الماء المستعمل في صناعة (http://www.eng-uni.com/en/tags/%D5%E4%C7%DA%C9.html)المياه الغازية صالحا ًللشرب ونقيا ًمن الناحية الكيميائية والبكتريولوجية ومطابقا ًللشروط الصحية والمواصفات الملائمة.
وتجهز مصانع المياه الغازية بأجهزة تنقية المياه وإزالة عسرها وحتى معالجتها ميكروبيولوجيا لأنّه قد يحتاج ماء الشرب لبعض المعاملات الخاصة لجعله صالحا ًلصناعة المياه الغازية.
لذا يجب إجراء كافة الاختبارات لتحديد صلاحيته للاستعمال

المعاملات التي يجب إجراؤها عليه وتشمل المعاملات التالية:
1-التنقية من الناحية البكتريولوجية.
2-إزالة الأملاح والمعادن التي تسبب العسر والقلوية للمياه لأن هذه الأملاح تتحد مع الحمض الموجود في الشراب الأساسي وتعادله وبالتالي تكسب المياه الغازية طعما ً غير مرغوب فيه وتجعلها غير متجانسة كناتج مصنع , وقد تتفاعل تلك الأملاح إن وجدت مع بعض مكونات الشراب وتؤدي إلى تكوين رواسب أو عكارة في الزجاجات المعبأة وبالتالي تسيء إلى مظهرها ولذلك يجب أن لاتزيد نسبة القلوية في المياه الغازية عن 100 جزء في المليون ,وتزال هذه الأملاح المسببة للعسر والقلوية في الظروف الصناعية لأنه لا يجوز زيادة كمية الحمض المضافة إلى الشراب.
-3إزالة الرائحة والطعم الغريبين اللذين يسيئان إلى طعم المياه الغازية الناتجة ورائحتها وخاصة آثار كبريت الهيدروجين والغازات الأخرى الناتجة عن نشاط الأحياء الدقيقة وكذلك غاز الكلور المستخدم في التعقيم.
(المرجع: تصنيع الخضار والفاكهة _ الشق العملي)

تعبئة المياه الغازية
وكمثال عليها تعبئة عبوات الPET (1) ليتر:
تصنع عبوات الواحد ليتر(وكذلك الجامبو)من البولي إثيلين و عبوات الPET هذه تسمى قبل عملية التشكيل بالبريفورم حيث تكون على شكل أنبوبات صغيرة بهذا الشكل

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)

شكل البريفورم
مراحل عملية التعبئة

1) مرحلة التشكيل :
·تدخل البريفورمات إلى آلة تسمى آلة الحقن والتي هي عبارة عن فرن حراري حرارته 110-120 درجة مئوية ويحتوي على عدد من القوالب التي تأخذ حجم العبوة النهائي حيث وبنتيجة الحرارة المرتفعة تتحول البريفورم إلى مادة شبه سائلة سهلة التشكيل يتم ضخ الهواء فيها فتأخذ شكل القالب ..تخرج بعدها العبوات المشكلة لتنتقل عبر ناقل هوائي تحت تأثير ضخ الهواء لتصل إلى خط سير التعبئة ...

2) مرحلة الشطف :

·حيث تدخل العبوات الفارغة على رينسر يحتوي على مرشات وكل مرش مزود بملاقط تقوم بقلب العبوات ورش الماء النظيف داخلها من أجل شطفها ثم تعيد العبوات إلى وضعها الطبيعي وتدخلها مرة أخرى إلى خط سير التعبئة.

3)مرحلة التعبئة :
·تتم عملية التعبئة ضمن آلة التعبئة تحتوي على 110 صمام تعبئة وتحتوي على حساسات خاصة تتحسس وجود العبوات وتقوم بسحب العبوة الفارغة وتدخل داخلها أنبوبة التعبئة حيث تقوم أولا بضخ غاز CO2 داخل العبوة وعندما يتساوى الضغط في العبوة مع الضغط داخل خزان آلة التعبئة ينزل الشراب المدد المبرد والمضاف ل ثاني أكسيد الكربون داخل العبوة وعندما تصل لحد معين (1ليتر ) تتوقف عملية التعبئة ..

4) مرحلة القفل :
·تتم عملية القفل ضمن آلة تسمى ألكوا تغلق العبوات بالطبات البلاستيكية وتنقلها بعدها إلى خط السير حيث تمر أمام كاشف بصري يوجد عليه عامل يراقب وجود عبوات غير مقفلة بشكل جيد أو أية عبوة غير مطابقة للمواصفات ويقوم بعزلها ..

5) رفع درجة الحرارة أعلى من نقطة الندى :
·تمر العبوات ( والتي تكون حرارتها بعد التعبئة حالي 7- 9 درجة مئوية ) على آلة تسمى WORMER تقوم برفع درجة حرارة العبوات إلى نقطة الندى – نقطة الندى +4 والهدف من هذه العملية:
·منع تكاثف قطرات الماء على العبوة لأن ذلك يسيء لشكلها ويعيق التصاق لصاقة البيان عليها
·رفع درجة الحرارة يساعد على تمدد الغاز داخل العبوة فيتوزع بداخلها بشكل جيد كما يعطي العبوة المتانة اللازمة والمفيدة لتحمل إجهادات عمليات النقل والتسويق والتداول .

6) مرحلة لصق بطاقة البيان :
·تمر العبوات بعد خرجها من الWORMER لتمر على آلة Video Jet التي تحتوي على حساس وعندما تمر العبوة تحتها تقوم بنفث الحبر على الطبة والذي يحتوي على معلومات عن تاريخ الإنتاج وتاريخ الانتهاء والخط ورقم الخلطة والسعر كما يوضح المثال التالي :
·P:14\7\2008 B478
·E:13/1/2009 L8196
·السعر 25
ثم تدخل العبوة إلى آلة الليبل التي تقوم بنفث الصمغ على وسط العبوة في المكان المخصص للصق الليبل ( بطاقة البيان ) ثم تقوم بإعطائها الليبل ولصقه على العبوة

7) مرحلة التغليف :
·تنتقل العبوات بعدها إلى آلة التغليف حيث تزود كل 6 عبوات (على شكل صفين ) بكرتونة من الأسفل وورق بولي ايتلين من الأعلى لتدخل بعدها إلى فرن حرارته حوالي 100 درجة مئوية لبضعة ثواني تفيد في ( تسييل ) الورق بحيث يلتصق على العبوات بالشكل المناسب ...

مرحلة التوضيب :
·تصل العبوات بعدها إلى نهاية خط السير لتقوم آلة البالتايزر التي تقوم بترتيب الصناديق على الطبلية بشكل مناسب وبعد إكتمال الطبلية توضع على قرص خشبي دوار لتقوم اللفافة بلفه بالورق المناسب .. وبعدها تقوم الرافعة الشوكية بنقل الطبلية إلى المستودع للتخزين في المستودع تمهيدا لتسويقها فيما بعد ....

الأقسام الموجودة في مصانع المياه الغازية

يتألف مصنع المياه الغازية من الأقسام التالية :
·1- قسم معالجة المياه
2- قسم الشراب .
·3- قسم إنتاج co2.
·4- قسم التعبئة .
·5- مستودعات للتخزين .
·6- وقد يكون هناك محطة معالجة لمياه الصرف

توضيح تسلسل الخطوات التكنولوجية في كل قسم مع الإشارة إلى النقاط الحرجة بيئيا :
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)

ملاحظات :
·اختبار P و M: اختبار تقدير كربونات وبيكربونات الكالسيوم والمغنزيوم يستخدم فيها مشعرات مثل:فينول فتالين-ميتل بروبيل- حمض كبريت - عينة ماء.
·اختبار الكلور:يجري بأخذ 5مل من عينة الماء في أنبوب اختبار ويضاف له كاشف الكلور الحر ويترك لمدة 3 دقائق يظهر بعدها لون وردي محمر في حال وجود الكلور وهذا اللون يتناسب مع تركيز الكلور ,ويقاس التركيز باستخدام جهاز لوني ليقيس اللون ويعطي التركيز .
·اختبار الحديد : يجري بأخذ 5مل من عينة ماء ويضاف إليها نقطتين من كاشف الحديد عدم وجود لون يدل على عدم وجود الحديد.
·هذا بالإضافة لاختبار T.H (القساوة الكلية) و Ca.H(قساوة الكالسيوم)والتي يستخدم فيها مواد مثل EDTAومشعرات مثل الايروكروم الأسود وميروكسيد الصوديوم وماءات الصوديوم وماءات النشادر وكل نواتج العمليات السابقة ترمى بطبيعة الحال في مياه الصرف , أما بالنسبة لقياس درجة الPHفيتم بجهاز قياس رقم الPH وكذلك المود الصلبة الكلية T.D.S تتم باستخدام الجهاز المخصصوكلتا العمليتين لا تستهلكان مواد ترمى في مياه الصرف .
·- هذا بالإضافة لوجود وحدات لمعالجة المياه للحصول على مياه soft تستخدم في بعض الآلات مثل المرجل الذي ينتج البخار المستخدم في تعقيم الآلات كما يستخدم في المبادلات الحرارية لمنع تراكم الكلس الذي يحدث تراكمه في حال استخدام المياه العادية(العسرة).
·تحتوي وحدات المعالجة مادة (So3 Na2)التي تخلص الماء العسر من شوارده وخاصة Ca++وmg++وذلك بالتبادل الشاردي معNa+:
Ca(HCo3)2+2 So3Na _______ So3 Ca+2 NaHCo3
·يتم إجراء بعض المعايرات للتأكد من سلامة عمل وحدات المعالجة يستخدم فيها بعض المواد مثل ماءات النشادر وكاشف الايروكروم الأسود وال EDTA ونواتج المعايرة المتبقية يصار إلى رميها في مياه الصرف.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] (http://www.eng-uni.com/en/t9604.html)

تحليل النقاط الحرجة بيئياً:

1- يوجد في أي منشأة لصناعة المشروبات الغازية العديد من الآليات مثل شاحنات تسليم المواد الأولية وشاحنات نقل المنتج النهائي والعديد من الروافع الشوكية وغيرها وكل هذه الآليات تخضع بين الفترة والأخرى لعملية صيانة وتشحيم , وبالتالي قد يحدث تسرب في بعض الزيوت على أرضية المنشأة وهنا لا بد من تنظيف هذه الزيوت باستخدام الماء مع محاليل منظفة والماء المتخلف عن التنظيف سوف يرمى بطبيعة الحال في مياه الصرف .

2- أثناء عملية نقل شوالات السكر لوضعه في وعاء الاستقبال قد يحدث تسرب للسكر خارج الوعاء مما يستدعي تنظيف أرضية المنشأة باستخدام الماء والمنظفات والتي تصرف بطبيعة الحال في مياه الصرف .

3- يتم ضبط الجودة في المنشأة بإجراء العديد من الاختبارات , وبعد إجراء الاختبارات اللازمة سوف ترمى العينات المأخوذة مع المواد الكيميائية المستخدمة في الاختبارات في مياه الصرف ... وإذا ما نظرنا إلى تكرارية الاختبارات وبالتالي إلى الكميات الناتجة عنها ( حيث أن بعض الاختبارات تجرى كل ربع ساعة مثل اختبار البريكس وتقدير حجم الغاز ) يمكننا استنتاج الكميات سواء من أحماض ومواد عضوية وغيرها التي تصل لمياه الصرف.

3- أما بالنسبة للعبوات سواء كانت معدنية أو بلاستيكية فإنها ترمى في حاويات خاصة ثم يتم تجميعها ليعاد تدويرها خارج المنشأة .

4- بالنسبة لل Sludge ( المتجمع في أسفل حوض الترسيب في وحدة معالجة الماء أو المتجمع في أسفل((في حال وجود وحدة معالجة)) فعند وصوله إلى مستوى معين يتم ضخه إلى صهريج خاص وعندما يمتلأ الصهريج يتم ترحيله إلى أماكن خاصة.

5- يتم تصفية المحلول السكري الخارج من خزان تذويب السكر إلى خزان تحضير الشراب باستخدام مرشحات خاصة وهذه المرشحات يتم تنظيفها بين فترة وأخرى مما يقتضي استخدام الماء في التنظيف وكل هذه الشوائب سوف تصير إلى مياه الصرف .

6- بالنسبة للصودا الموجودة في برج الشطف فإنه وبعد فترة من الاستعمال سوف تصبح غير فعالة مما يقتضي التخلص منها ( في مياه الصرف ) واستبدالها بصودا جديدة .

7- البخار المتولد من المرجل والذي يغذي عدة آلات ومنها آلة ال Wormer بالإضافة لتسخين الماء المستخدم في آلة الغسيل الموجودة في بداية خط تعبئة الشعبي وينتج عن كلا الآلتين كمية من الماء الساخن التي ترمى في مياه الصرف وتسبب تلويثا حراريا .
8 - يتم في نهاية كل وردية أو عند الانتقال من نوع شراب لآخر إجراء عملية شطف وتنظيف لخزانات الشراب وخزان الماء وآلة المزج وخزان التبريد وخزان الانتظار وآلة التعبئة (بعد إغلاق صمامات التعبئة بكؤوس مناسبة ) .
وبالتأكيد فإنه وبعد الانتهاء من التنظيف سوف ترمى المياه مع محتوياتها في ماء الصرف , كما يمكن أن تستخدم هذه المياه لشطف وتنظيف أرضية المنشأة ثم تصرف في مياه الصرف ...

9 – يلاحظ في المنشأة وجود ضوضاء صادرة عن عمل الآلات , تعتبر هذه الضوضاء أحد أنواع التلوث التي تؤثر على العمال الموجودين داخل المنشأة بشكل خاص ( كون المنشأة موجودة ضمن منطقة غير سكنية )..

10 – كما يوجد ضمن المنشأة مطعم ومغاسل وحمامات ينتج عنها مخلفات وانبعاثات مختلفة يرمى الكثير منها في مياه الصرف ..

وبالنهاية رح نحكي عن حفظ المياه الغازية:

1 - يعتمد الانتاج المحليعلى سرعة استهلاك المياه الغازية بمجرد انتاجها ولذلك يتم حفظها بالاعتماد على عدة عوامل:

أ - ارتفاع الحموضة عن طريق الحمض المضاف من الشراب الاساسي وعن طريق غاز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء

ب - تسخين الشراب الأساسي أثناء تحضيره وإذابة السكر.

ج - تعقيم الماء بالكلور وتعقيم الزجاجات أثناء غسلها بالصودا الكاوية

د - توفر النظافة أثناء التعبئة وإقلال التلوث البكتريولوجي بالغسيل الدوري وتطهير أحواض إذابة السكر وأنابيب نقل الشراب الأساسي ...إلخ

2 - قد تضاف للمياه الغازية مادة حافظة مثل بنزوات الصوديوم بنسبة 300 - 500 جزء بالمليون , فتساعد على الحفظ ولو أن هذه النسبة أقل من النسبة الحافظة 0.13% حيث أن إضافة مثل هذه النسبة الأخيرة تؤثر على الطم النهائي للمياه الغازية ولذلك لا ينصح باستخدامها.

3 - في حال الرغبة في حفظ المياه الغزية لمدة طويلة فلا بد من بسترتهاعلى حرارة 65.5 لمدة نصف ساعة أو على درجات أعلى لمدة أقل, ويساعد وجود غاز ثاني أكسيد الكربون على إتمام البسترة