Технология за производство на газирани безалкохолни напитки

Калцинираната сода (Na₂CO₃) е специфичен реагент за отстраняване на постоянната твърдост,  което се постига чрез замяната на Са²⁺ и Mg²⁺ с Na⁺. Така обаче се повишава алкалността, което е нежелано в безалкохолната промишленост.
Обратната осмоза е процес от групата на мембранните, в който движеща сила е разликата в налягането на двата разтвора от двете страни на селективно пропускливата мембрана. Тук е необходимо прилагането на свръхналягане.
В конкретния случай водата се омекотява чрез йонообменни смоли. Доста години йонитите са се използвали само за вода, предназначена за технически нужди, заради това че при тяхната синтеза те отделят примеси, които дават определен вкус и аромат на водата. Днес отстраняването на йоните, които обуславят твърдостта на водата, намира своето най-ефективно и едновременно с това технически най-просто решение в този процес.
Йонообменните методи се основават на способността редица твърди (естествени и синтетични) материали да обменят своите йони, с йони намиращи се в разтвора, когато са в контакт. Такива материали се наричат йонити, като в зависимост от обменящия йон те биват катионити и анионити. Наименованието им се образува от йона, участващ в обменната реакция (Na-катионит, H-катионит и т.н.). Процесът на обмена на йони протича, когато водата се филтрира през пласт от катионити и анионити. В резултат на това соловия състав на водата се изменя, като калциевите и магнезиевите йони се заменят с натриевите или водородните йони от йонитите, а последните приемат Ca⁺⁺ и Mg⁺⁺ от водата. След изтощаване йонообменните смоли се регенерират, като се обработват с разтвори на натриев хлорид, солна или сярна киселина, в зависимост от отдавания катион.
При омекотяване на водата с натриев катионит NaR протичат следните реакции:

2NaR + Ca(HCO₃)₂ → CaR₂ + 2NaHCO₃

2NaR + MgCl₂ → MgR₂ + 2NaCl

В резултат на обмяната на натриевия катион на йонита с калция и магнезия от солите на водата, тя се омекотява, но се образуват натриев бикарбонат, натриев хлорид и други, завишаващи нейната алкалност, което не винаги е допустимо. Затова такава вода е целесъобразно да се използва за технически цели.
Регенерирането на йонообменните смоли в натриева форма се извършва с 10 ÷ 12%-ен разтвор на натриев хлорид, при което протичат реакциите:

CaR₂ + 2NaCl → 2NaR + CaCl₂
MgR₂ + 2NaCl → 2NaR + MgCl₂

При работа с водородни катионити, водородният катион измества калция и магнезия от техните соли, в резултат на което се разрушава бикарбонатния анион с отделяне на CO₂. Освен това се образува солна или сярна киселина в количества, еквивалентни на съдържащите се хлориди и сулфати. В резултат на получените киселини се завишава киселинността на водата. Регенерирането на водородните катиони се извършва с 2 ÷ 5%-ен разтвор на солна или сярна киселина.
За отстраняване на недостатъците на натриевите и водородните катионити, при необходимост се прилага тяхното последователно или паралелно включване. Тези схеми позволяват да се компенсират алкалността и киселинността на двата йонита.
Йонообменните смоли най-често са синтетични високомолекулни съединения. Смолите са твърди, неразтворими, механично много здрави, химично устойчиви вещества, притежаващи йонообменна способност.
Йонообменният метод намира широко приложение. Ако трябва да се предвиди кои йонообменни смоли могат да бъдат използвани за обработка на технологична вода, то това са смолите във водородна форма, тъй като се получава кисела вода, което от своя страна води до намален разход на лимонена киселина при производството на газирани безалкохолни напитки.

Обеззаразяване на водата

Биологичната стабилност на водата се постига чрез нейното хлориране, озониране, обработка със сребърни йони, ултравиолетови лъчи, керамични филтри и други.
Озонирането е много ефективен, но скъп съвременен метод, който обикновено се прилага за биологично стабилизиране на натурални минерални води.
Хлорирането е най-разпространения начин за биологично стабилизиране на водата чрез използване на газообразен хлор или хипохлориди. При внасянето на хипохлориди, във водата се отделят активен хлор и кислород, в зависимост от pH на средата на реакциите:

Ca(OCl)₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + 2HOCl
2HOCl ↔ H₂O + Cl₂O
Cl₂O → O + Cl₂

В съвременните инсталации за обработка на водата се дозират 6 ÷ 9 mg/dm³ свободен хлор, който за около 15 минути осигурява бактерициден ефект. Дозата на хлора може да бъде завишена, ако трябва да протекат някои други процеси, като окисляване на железния сулфат, на органичните примеси и други.
Прилагането на други методи за биологично стабилизиране на водата е все още ограничено, особено при производството на напитки.