XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Введение. Человек на 60–70 % состоит из воды, что обуславливает его потребность в чистой питьевой воде на регулярной основе. Однако в современных условиях, учитывая состояние экологии, человек чаще не имеет свободного доступа к питьевой воде надлежащего качества. В связи с этим особое значение имеет водная промышленность, которая обеспечивает потребителя чистой питьевой водой и природной минеральной водой. Последняя, в свою очередь, широко распространена, так как способна не только утолить жажду, но и имеет лечебно-оздоровительное действие: помогает укрепить иммунитет, восстановить кислотно-щелочной баланс, повысить уровень гемоглобина в крови, укрепить зубы и кости (при нормальном содержании фтора), улучшить мышление и память, укрепить нервную систему и т. д. Польза минеральной воды обуславливает ее востребованность и популярность.

На данный момент в России эксплуатируется более 400 месторождений минеральных вод [1]. Согласно сведениям Госкомстата, в Российской Федерации на сегодняшний день зафиксировано больше 700 наименований минеральной воды. Из них порядка 100 брендов добывают на Северном Кавказе, где находится треть всех разведанных резервов российской минеральной воды. Особое значение имеет регион Кавказских Минеральных Вод, где разливаются самые популярные и востребованные, знакомые еще с советских времен, бренды минеральной воды, такие как «Ессентуки» и «Нарзан». Ключевыми недропользователями в регионе Кавказских Минеральных Вод являются ОА «Кавминкурортресурсы», а также предприятие ОАО «Ставропольские минеральные воды». Этим двум компаниям принадлежит более 80 % всех эксплуатационных ресурсов в Ставропольском крае. Остальными 20 % владеют на правах аренды примерно 20 предприятий, которые имеют лицензии на добычу минеральной воды [1].

К более известным сортам минеральной воды относятся [1]:

– нарзан – лечебно-столовая вода из Кисловодска с минерализацией 2–3 г/л. Ее добыча началась в 1894 г.;

– ессентуки № 17 – вода с минерализацией 10–14 г/л. Скважины находятся в г. Ессентуки Ставропольского края;

– боржоми – лечебная вода из Грузии с минерализацией от 2,5 до 7,5 г/л.

Самые покупаемые негазированные минеральные воды [1]:

– Архыз – лечебно-столовая вода со слабой минерализацией из Тебердинского района Карачаево-Черкесской Республики;

– природная питьевая вода «Серебряный ключ» – столовая вода Бехтемирского месторождения Алтайского края со слабой минерализацией. Содержит ионы серебра;

– Черноголовская – столовая вода с минерализацией < 1 г/л из подмосковного города Черноголовки.

Минеральные воды являются природными подземными водами и формируются в толще земной коры с определенными геолого-структурными, геотермическими, гидрогеологическими и геохимическими условиями, которые определяют закономерности их пространственной локализации, газовый, ионно-солевой и микроэлементный состав, температуру и другие показатели [1]. Следует обратить внимание, что эти показатели могут меняться. В связи с этим, очень важным является совершенствование методов и средств контроля качества и безопасности выпускаемых фасованных минеральных напитков.

Методы и средства. Классификация и систематизация минеральных вод базируются на нахождении совокупности некоторых характеристик и наиболее значимых свойств, позволяющих подчеркнуть в единой системе подземной гидросферы разновидности, а также основные категории минеральных вод по их целевому назначению и гидрогеохимическим отличительным чертам.

Минеральные воды, действие которых определяется ионным составом и минерализацией, делятся [2]:

– на углекислые воды;

– сероводородные воды;

– железистые воды;

– бромные, йодные, йодобромные воды;

– кремнистые термальные воды;

– мышьяковистые воды;

– радоновые (радиоактивные) воды;

– борсодержащие воды;

– воды, обогащенные органическим веществом.

Питьевые минеральные подземные воды подразделяются на лечебно-столовые, лечебные и столовые (табл. 1) [2].

Таблица 1

Классификация и минерализация подземных минеральных питьевых вод

Наименование группы	Общая минерализация
Лечебно-столовые воды	от 1,0 до 10,0 г/дм3
Лечебные	от 10,0 до 15,0 г/дм3
Столовые	от 1 г/ до г/дм3

В зависимости от преобладающих солей вода несет в себе различную пользу [2]:

– гидрокарбонатная вода не допускает накопления в мышцах молочной кислоты. Её советуют пить при сахарном диабете, болезнях почек и некоторых видах инфекционных заболеваний;

– магниевая вода обладает седативным эффектом, эффективна для борьбы со стрессом и нервным перенапряжением;

– сульфатная вода полезна для печени, лечения желчнокаменной болезни и непроходимости кишечника;

– хлоридная вода обладает желчегонным действием, полезна для нормализации работы органов ЖКТ (противопоказана людям с гипертонией).

По величине общей минерализации минеральные воды подразделяются [2]:

– на маломинерализованные от 1 до 5 г/дм³;

– среднеминерализованные от 5 до 10 г/дм³.

К минеральным водам, вне зависимости от степени минерализации, относят воды с содержанием компонентов, представленных в табл. 2 [3].

Таблица 2

Компоненты в составе лечебно-столовой минеральной воды

Биологически активный компонент	Содержание компонента мг на 1 л воды	Наименование группы минеральной воды
Свободная двуокись углерода (содержащаяся в источнике)	≥ 500	Углекислая
Железо	≥ 10	Железистая
Бор (в пересчете на ортоборную кислоту)	35,0–60,0	Борная
Кремний (в пересчете на метакремниевую кислоту)	≥ 50	Кремнистая
Йод	5,0–10,0	Йодная
Органические вещества (в расчете на углерод)	5,0 – 15,0	Содержащая органические вещества

Так как в состав минеральной воды входят различные активные компоненты, в том числе вредные, процесс производства одним из этапов требует фильтрации. Взвешенные вещества, содержащиеся в воде, вызывают помутнение воды и снижают эффективность бактерицидной обработки. В минеральной воде могут находиться грубодисперсные и тонкодисперсные взвешенные элементы. С целью удаления последних минеральную воду фильтруют на керамических свечных фильтрах, где в качестве фильтрующего материала используют микропористую керамику с размером пор 1 мкм и более. Таким образом удаляют взвеси и бактерии, имеющие размеры более от 1 до 2 мкм.

Минеральная вода проходит ряд этапов при поставке на рынок. А именно:

– каптирование минерального источника;

– транспортирование минеральных вод;

– приемка;

– хранение;

– фильтрация;

– обеззараживание;

– охлаждение;

– сатурация.

При розливе минеральных вод и закупоривании бутылок предусматривается выполнение следующих операций [4]:

– мойка бутылок;

– контроль качества бутылки (бракераж при использовании инспекционных аппаратов для проверки продукта на посторонние включения: кусочки пробки, стекла и др.);

– этикетирование (наименование изготовителя, минерализация, назначение воды, показания по лечебному применению, рекомендации по хранению, даты розлива, срок хранения, номер браковщика или бригады, обозначение стандарта);

– упаковка (по ГОСТ 13085-79) [5];

– отгрузка (производится по ГОСТ 18477-79) [6].

Также необходим контроль производства продукции, так называемый технохимический и микробиологический контроль.

Технохимический и микробиологический контроль является главным параметром наблюдения за точностью ведения технологических процессов производства минеральной воды. Грамотно структурированный непрерывный контроль производства обеспечивает выпуск продукта, отвечающего действующим стандартам. Контроль качества продукции, а также соблюдения точности выполнения режимов реализовывает заводская лаборатория.

Контроль за качеством минеральных вод по химическим показателям должен соответствовать требованиям ГОСТ 13273-88 «Воды минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые» [7]. Массовая концентрация компонентов не должна превышать значений, указанных в табл. 3 [8].

Таблица 3

Предельно допустимая концентрация компонентов в минеральной воде

Наименование компонентов	Предельно допустимая концентрация компонентов, мг/дм3
Нитраты (по N	50,0
Нитриты (по N )	2,0
Свинец (Pb)	0,1
Селен(Se)	0,05
Мышьяк (As) в расчете на металлический мышьяк: в лечебных водах в лечебно-столовых водах	2,0 1,5
Фтор (F): в лечебных водах в лечебно-столовых водах	15,0 10,0
Фенолы	0,001
Другие органические вещества (в расчете на углерод, ): в лечебных водах в лечебно-столовых водах	15,0 10,0
Радий (Ra)	5,0 ·Ки/

Для проверка на качество состава минеральные воды отбираются на устье скважины, либо непосредственно из каптажа источников (колодца, галереи и т. д.). Цикличность отбора проб определяется технологической схемой эксплуатации месторождения минеральных вод, утвержденной в установленном порядке. В случае выявления отклонений от введённых норм, отбор проб проводится по всей технологической линии с целью обнаружения причин, влияющих на изменение качества минеральной воды и их устранения.

Полный химический анализ производится один раз в год, краткий – не реже одного раза в квартал для вод глубокого формирования и надежно защищенных от антропогенного воздействия, ежемесячно – для вод неглубокого залегания и слабозащищенных.

Наиболее полно химический состав учитывается в формуле, которую в начале XX в. разработал российский ученый М.Г. Курлов. Кроме элементов и их концентрации в формуле указываются некоторые физические характеристики и производительность источника, из которого ее получают [4].

,

где S – указывает на микроэлементы и свободные газы (например, СО₂), их количество, мг/л; М – общая минерализация напитка, г/л; pH – кислотность воды; анионы и катионы – химические формулы и количество ионов в эквивалент-процентах, первыми идут наиболее значимые ионы, далее по нисходящей; t – температура на выходе из скважины; D – объем в м³, который выдает источник (скважина) в сутки.

Формулу Курлова иногда называют паспортом воды, настолько точно она описывает ее состав [4]. Например:

Обращая внимание на общую минерализацию, определяют уровень воздействия напитка на человека.

Контроль за качеством минеральных вода по санитарно-микробиологическим показателям характеризуется по следующим показателям: колиформные бактерии, содержащие мезофильных, мезотровных аэробов и факультативных анаэробов, синегнойная палочка [8].

Санитарно-микробиологический контроль качества воды источника и бальнеосистемы осуществляется территориальными учреждениями госсанэпидслужбы, а также аккредитованными для этих целей бактериологическими лабораториями.

Анализ санитарно-микробиологического минеральных вод проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 18963-73 «Вода питьевая. Методы санитарно-микробиологического анализа» [9]. Определение микробиологических показателей в водах, насыщенных двуокисью углерода, проводится после их дегазации.

Тест минеральной воды можно проводить:

– экспресс-методом;

– весовым методом.

Для первого случая в чистый стакан необходимо набрать 100 мл бутилированной воды. В течение 10 мин ей нужно постоять. Дальше рассматривается след от капли данной жидкости на стекле. Минеральная вода даст расплывчатый контур следа, но внутренняя часть будет заполнена беловатым налётом. След капли у лечебно-столовых вод должен быть более плотно заполнен белым налётом, а у лечебных вод след будет полностью белым [10].

Второй же метод, весовой, позволяет в лабораторных условиях определить концентрацию минеральных солей в граммах на каждый кубический дециметр.

Для анализа минеральной воды, необходимо провести ряд экспериментов.

Для первого анализа необходимо нанести небольшое количество воды из бутылки на чистое стекло или зеркало и дать жидкости высохнуть. Если после этого на поверхности не останется никаких следов, то вода чистая. Об избытке хлора будет говорить высохшее беловатое пятно, а о переизбытке солей – круговые разводы на месте капли.

Второй анализ требует отстоять в банке минеральную бутилированную воду. Для этого образец воды нужно налить в чистую трёхлитровую банку и поставить её в тёмное место на несколько дней. Качественная вода должна остаться такой же чистой и прозрачной, без запаха и осадка. Если вода помутнела, позеленела, появился осадок или неприятный запах, значит, в ней присутствовали бактерии. О наличии вредных химических веществ будет свидетельствовать масляная плёнка на поверхности воды.

Самый достоверный анализ минеральной воды можно получить только в специально аккредитованных испытательных лабораториях или с помощью экспресс-методов и средств автоматизированного контроля [11].

Заключение. В заключение хочется обратить внимание, что минеральная вода является хорошим источником питьевой воды, однако она содержит различные элементы, которые способствуют улучшению здоровья, но в больших дозах (или при определенных заболеваниях у потребителя) могут нанести вред. Необходимо внимательно знакомиться с инструкцией и составом, указанным на этикетке бутылки, которые производитель обязан указать после проведения всех необходимых анализов и тестов. Общая рекомендация гласит, что лечебно-столовую минеральную воду следует употреблять не более пары стаканов, столовую – не более 2 л в сутки. Так как тесты в домашних условиях не имеют высокой точности, то необходимо руководствоваться информацией, которую предоставляет производитель. При правильном выборе и употреблении минеральной воды возможно достичь лечебно-оздоровительного эффекта. Представляется перспективным провести исследование по контролю качества минеральной воды с помощью экспресс-анализа жидких фасованных продуктов в расфасованной таре.

Библиографический список

1. ГОСТ Р 54316-2020. Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия. URL: https://docs.cntd.ru/document/564463542 (дата обращения: 24.11.2022).

2. Разбор в минералке с диетологами. URL: https://59.ru/text/food/2020/06/28/69338176/#:~:text=%D0%9A%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%20%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%BE%2C%20%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0%20%D0%BF%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%B5%D1%82,%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C%20%D0%B8%20%D1%83%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BF%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%83 (дата обращения: 24.11.2022).

3. Лечебно-столовые минеральные воды. URL: https://www.gastroscan.ru/handbook/332/5822 (дата обращения: 24.11.2022).

4. О воде, способах её очистки и улучшения качества (минеральная вода). URL: https://o-vode.net/kakaya-byvaet/mineralnaya (дата обращения: 28.11.2022).

5. ГОСТ 13085-79. Воды минеральные для экспорта. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение воды. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200006573 (дата обращения: 28.11.2022).

6. ГОСТ 18477-79. Контейнеры универсальные. Типы, основные параметры и размеры. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200011295 (дата обращения: 28.11.2022).

7. ГОСТ 13273-88. Воды минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200022236 (дата обращения: 28.11.2022).

8. Контроль качества и безопасности минеральных вод по химическим и микробиологическим показателям. URL: https://mibio.ru/docs/110/mr_96225_kontrol_kachestva_i_bezopasnosti_mineralnih_vod.pdf (дата обращения: 28.11.2022).

9. ГОСТ 18963-73. Вода питьевая. Методы санитарно-микробиологического анализа. URL: https://allgosts.ru/13/060/gost_18963-73 (дата обращения: 28.11.2022).

10. Тест минеральной воды на качество (в домашних условиях). URL: https://oskada.ru/analiz-i-kontrol-kachestva-vody/test-mineralnoj-vody-na-kachestvo-analiz.html (дата обращения: 28.11.2022).

11. Способ экспресс-анализа жидких фасованных продуктов и установка для его осуществления: пат. RU2696810. Рос. Федерация; заявл. 29.12.2018; опубл. 06.08.2019, Бюл. № 22. URL: https://patents.google.com/patent/RU2696810C1/ru (дата обращения: 28.11.2022).

Код для цитирования: Скопировать