虹桥医院2饮料用水的要求及处理

2021年2月6日发(作者：荨麻疹的病因)
旧知复习：

饮料生产常用辅料及包装材料。

课题引入：

饮料的含量最多的成分是什么？水。饮料用水要用什么样的水呢？

项目二

包装饮用水生产技术

任务一


饮料用水的要求及其处理

一、饮料用水的种类及要求

1
、饮料用水的来源

地下水：井水、泉水、自流井水等。

地表水：指河水、江水、湖水、水库水、池塘水等。

自来水：经过适当的水处理工艺，水质达到一定要求并贮存在水塔中。

2
、饮料用水的种类

（
1
）饮料生产用水：主要是指用于 饮料生产的水，要求不仅要符合生活饮用水
的标准，还要对水进行软化，去除水中溶解的盐类。

水中溶解的盐类对饮料的影响表现在：水中溶解的盐类会影响碳酸饮料的形态
和风味；在果蔬生 产中，果蔬中的花色素与
Ca
2+
、
Mg
2+
、
F e
2+
、

Fe
3+
、
Al
3+
、
Mn
2+
等金属离子形成蓝色络合盐；茶和咖啡浸提用水的水质对浸提液的色泽和风 味也会
产生影响。

（
2
）一般用水：主要是指饮料生产中的辅助用 水，用于饮料原料和包装容器的
清洗、饮料设备及附属器具的清洗等。这种水必须符合生活饮用水的标准 ，要求无
色透明、无臭无味、安全卫生，不得含有有害离子，细菌总数要求在允许范围内。
< br>（
3
）冷却用水：冷却用水水质要求不太严格，只要不混入饮料，水质无须达到
生活饮用水的标准，没有必要除去其色泽、气味等。但是需要注意由于硬水容易结
垢，用前考虑进行软化 。由于冷却水用量较大，工厂多进行循环利用。

二、天然水中的杂质

１
.
悬浮物质

天然水中凡是料度大于
0.2um
的杂质统称为悬浮物。这类杂物使水质呈混浊状
态，在静置时会自行沉降。悬浮杂质主要是泥土、砂料之 类的无机物质，也在浮游
生物（如蓝藻类、绿藻类、硅藻类）及微生物。

悬浮物质在 成品饮料中能沉出来，生成瓶底积垢或絮状沉的蓬松性微粒。有害
的微生物不仅影响产品风味，而且还会 导致产品变质。


２
.
胶体物质


胶体物质的大小大致为
0.001
～
0.20
μ
m
。具有两个很重要的特性：


（１）光线照射上去，被散射而呈混浊的丁达尔现象。


（２）因吸附水中大量离子而不能自行下沉，即具有稳定性。

胶体物质多数是粘土性 无机胶体，它造成水质混浊。高分子有机胶体是分子量
很大的物质，一般是动植物残骸经过腐蚀分解的腐 植酸、腐植质等，是造成水质带
色的原因。


３
.
溶解物质


这类杂质的微粒在
0.0 01um
以下，以分子或离子状态存在于水中。溶解物主要
是溶解气体、溶解盐类和其它有机物 。


（１）溶解气体：天然水源中的溶解气体主要是氧气和二氧化碳，此外是硫化 氢
和氯气等。这些气体的存在会影响碳酸饮料中
CO
2
的溶解量及产生异味。


（２）溶解盐类：天然水中常含的无机盐离子
,
所含溶解盐的 种类和数量，因地区
不同差很大。这些无机盐构成了水的硬度和碱度。

二、水质对饮料品质的影响

1
、
浊度：
是指水中悬浮物杂 质对光线透过时所产生的障碍程度，
1mgSiO
2
/L
为
1
度。形成浊度的物质主要是微生物、泥土、沙粒、原生生物等悬浮物质。对饮料的
影响：在饮料贮存时 升至瓶颈处或从饮料中沉淀出来，导致瓶颈积垢，出现一种絮
状沉淀的蓬松黏性微粒，
或者在瓶 底沉淀；
在生产汽水中，
会在灌装时造成
CO
2
迅速
消耗， 导致灌装后瓶内汽水高度不一致。生产中多采用混凝过滤法除去。

2
、色度：是指除 去悬浮物后水样的颜色。
1mg
铂
/L
为
1
度。形成色度的 物质主
要是腐殖质、腐殖酸，铁、锰离子等有色物质。对饮料的影响：影响饮料的外观和
味道。 多采用活性炭吸附法除去。

3
、臭气和异味：
H
2
S有臭鸡蛋味，铁铜有金属味等影响饮料的香气和味道，甚
至出现沉淀影响饮料外观。脱臭脱味方法： 铁锰可做除铁除锰处理；气体或还原性
物质可做氧化处理；微量的臭气和异味可用活性炭吸附。

4
、硬度：饮料用水的水质硬度要求＜
8.5
°
d
（1L
水中含有
10mgCaO
为
1
德国
度）
。 硬度过大对饮料的影响：水的总硬度高会对茶汤的色泽和滋味不利；
Ca(HO
3
)< br>2
等与有机酸反应产生沉淀；非碳酸盐硬度过高时会使饮料呈现盐味；洗瓶时形成水
垢增 加烧碱用量。除去方法：软化。

5
、碱度：对饮料的影响：与有机酸反应改变风味； 降低酸度，使微生物容易生
存；与果汁中的某些成分反应，产生沉淀；与金属离子反应形成水垢；影响二 氧化
碳溶解度。

6
、铁和锰：地下水中含量较高。
Fe
→
Fe
→
Fe(OH)
3
使水带有黄褐色，而且变
得混浊，< br>有金属味，
锰的影响同铁。
铁
（
Fe
计）
≤
0.1 mg/L
，
锰
（
Mn
计）
≤
0.1 mg /L
。
生产中将亚铁盐氧化成铁盐，凝聚沉淀过滤除掉；石灰软化法也可以除去水中的铁
和锰；如果水中铁、锰含量较高，可用专门的设备除去。

7
、余氯：消毒残留的余 氯，会使饮料的颜色和味道发生变化，多用活性炭法除
去。

8
、微生物：影 响保质期，使饮料外观和味道受到影响。可用氯、紫外线、臭氧
消毒法处理。

2+
3+
四、饮料用水的处理

水处理实质：

①

去除水中固体物质；

②

降低硬度和碱度；

③

杀死微生物；

④

除异味。

水处理程序：混凝
---
过滤---
软化
---
消毒

（一）混凝与过滤

取一杯混浊的水进行观察。首先，发现一些粗大的泥沙颗料迅速沉到杯底，水
逐渐澄清，杯底的下沉物渐 渐增多。但在一定时间以后，水就不容易进一步澄清。
这是悬浮物和胶体所致。


要去除水中细小悬浮物和胶体物质，需进行水处理。水处理过程中有两种途径。
一种是在水中加 入混凝剂，使水中细小悬浮物及胶体物质互相吸附结合成较大的颗
粒，从水中沉淀出来，此过程称混凝（ 凝聚）。另一种方法是细小悬浮物和胶体物
质直接吸附在一些相对巨大颗粒表面，然后把水中的沉淀物去 除的工艺过程，这就
是过滤
P4
。

若两种途径并用时，则过滤过程在混凝过程之后。

1
、混凝
P34
1
）混凝剂

胶体物质在水中能保持悬浮分散不易沉降的稳定性。其原因是同 一种胶体的颗
粒带有相同电性的电荷，彼此间存在着电性斥力，使颗粒之间相互排斥。这样它们
就不可能互相接近并结合成大的团粒，因而也就不易沉降下来。添加混凝剂后，胶
体颗粒表面电荷被中和 ，破坏了胶体稳定性，促使小颗粒变成大颗粒而下降，从而
得到澄清的水。


①常用的铝盐有明矾

［
KAl(SO
4
)
2］·
12H
2
O
或
K
2
SO
4
·
Al
2
(SO
4
)
3
·
24H
2
O
，它是一
种复盐。在水中
Al
2
(SO
4< br>)
3
发生水解作用生成氢氧化铝，氢氧化铝带正电荷，而天然
水中的胶体物质大 都带负电荷，因此，两者发生电性中和作用。同时，氢氧化铝的
胶体又能吸附水中的自然胶体和悬浮物， 在中和与吸附的共同作用下，水中的胶体
微粒逐渐凝聚成大的絮状物沉淀下来，在沉淀过程中，水逐渐变 得澄清透明。


明矾的加入量一般为
0.001
％～
0.02
％，
为了加速混凝，
加入前需把明矾块弄碎，
并在加入后用 木棒搅
1
～
2min
。

②碱式氯化铝


③铁盐


常用的是硫酸亚铁
(FeSO
4
·
7H
2
O)
，另外也用氯化铁
(FeCl
3
·< br>6H
2
O)
和硫酸铁。国
内用于水处理的是前两种，铁盐在水中发生水 解产生了
Fe(OH)
3
胶体。
Fe(OH)
3
的混
凝作用及过程与铝盐相似。

2)
助凝剂

< br>为了提高混凝的效果，经常需要加入一些辅助药剂，称助凝剂。助凝剂本身不
起凝聚作用，仅帮助 凝絮的形成
,
如用来调节
pH
值的碱、酸、石灰等。有时水中混
浊度 不高，为了加速完成这一过程，可以投入粘土。


近来发展的有机混凝剂，多为丙烯酸的化合物，有带正电荷和带负电荷的两种

3)
加速凝聚


适当的搅拌，可以加速凝聚和沉淀的过程。

4)
电凝聚


用铝电极在适宜
pH
值的水中产生铝离子，从而形成胶体而凝聚的一种方法。

2
、过滤

1
）

过滤原理及工艺过程

过滤原理

原水通过粒状料层时，其中一些悬浮物和胶体物质被截留在孔隙中或介质表 面
上，这种通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法称为过滤。


过滤过程是一系列不同过程的综合，包括阻力截留（筛滤）、重力沉降和接触
凝聚。


（１）阻力截留：单层滤料层中粒状滤料的级配特点是上细下粗，也就是，上
层孔隙小，下层孔隙大，当原水由上而下流过滤料层时，直径较大的悬浮杂质首先
被截留在滤料层的孔隙 间，从而使表面的滤料的孔隙越来越小，拦截住后来的颗粒，
在滤层表面逐渐形成一层主要由截留的颗粒 组成的薄膜，起到过滤作用。


（２）重力沉降：当原水通过滤层时，众多的 滤料颗粒提供了大量的沉降面积，
例如
1
克球形砂粒，
可供悬浮物沉淀的有效 面积约
400m2
。
当原水经过滤料层时，
只
要速度适宜，其中的悬 浮物就会向这些沉淀面沉淀。


（３）接触凝聚：砂粒等物质具有巨大的表面 积，它和悬浮物的微小颗粒之间
有着吸附作用，因此砂粒在水中时带有负电荷，能吸附带正电的微粒（如 铁、铝的
胶体微粒及硅酸），形成带正电荷的薄膜，因而能使带负电荷的胶体（粘土及其它
有机 物）凝聚在砂粒上。

接触凝聚和重力沉淀是发生在滤料深层的过滤作用，而阻力截留主要发生在滤
料表层。


过滤的工艺过程


过滤的工艺过程基本上由两个过 程组成，即过滤和冲洗两个循环过程。过滤为
生产清水的过程，而冲洗是从滤料表面冲洗掉污物，使之恢 复过滤能力的过程。多
数情况下，冲洗和过滤的水流方向相反，因而一般把冲洗称为反冲或反洗。

2
）过滤方式

①池式过滤：将过滤介质（滤料）填于池（罐）中。

特点：
“
粗滤
”
的一种，能除去大部分悬浮物、胶体和微生物。结构简单、处理
量大，但不能除去致 病菌。


常见滤料：砂、石英砂、磁铁矿石、石头、无烟煤等。


②砂滤棒过滤


特点：属于“精滤”，适用于水量较少，只含少量有机物、细菌及其它杂质时。

基本 原理：原水在外压下通过砂滤棒，有机物及微生物被微孔截留在砂滤棒表
面，滤出的水可达到基本无菌。


使用中应注意问题


砂滤棒使用一段时间后， 砂芯外壁逐渐挂垢而降低滤水量。这时则必须停机，
卸出砂芯，对砂芯进行处理。方法是堵住滤芯出水嘴 ，浸泡在水中，用水砂纸轻轻
擦去砂芯表面被污染层，至砂芯恢复原色，即可安装重新使用。


若使用洗涤剂，也可以作到封闭冲洗，不用卸出砂芯。

< br>砂滤棒在使用前均需消毒处理，
一般用
75%
酒精或
0.25
％新洁尔灭，
或
10%
漂白