软饮料工艺学-软饮料用水及水处理
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第一章软饮料用水及水处理
２.胶体
胶体是液体中粒径大小在 １～２ ０0 nm 的微粒。 胶体可分为两种：无机胶体和有机胶体。 ★无机胶体 如硅酸胶体和粘土，是由许多离 子和分子聚集而成的，它们是造成水混浊 的主要原因。 ★有机胶体 主要是高分子物质、有机体， 如蛋白质、腐植质等，多带负电。一般是 动植物残骸经过腐蚀分解的腐植质、腐植 酸，是造成水带色的主要原因。
Ａl (OH) 3十OH -→Ａl O 2 - ＋ ２ H 2 O Ｐ Ｈ ＞ ９．５时，水中不会含有Ａl (OH) 3
另外，水的 pＨ值还会影响Ａl (OH) 3胶粒所 带的电荷。 pＨ﹤ ５时，带负电； pＨ ＞ ５时，带正电； pＨ值在８左右时，以中性氢氧化物的形式 存在。
◇水温 一般要求水温在２５～３５℃在一定的温度范围内。 ◆水温上升，混凝剂溶解速度上升，混凝作用加强，生 成的絮凝物量增加，有利于水中杂质的沉淀去除；水温 下降，则相反。 ◆当水温高于４０ ℃时，生成的絮凝物细小，不利于沉 淀； ◆水温高于 ５ ０ ℃时，则根本失去作用。 ◇搅拌 刚加入混凝剂时，应快速搅拌，以有利于Ａl (OH) 3胶 粒的形成，并扩散到水中各部位及时同水中杂质作用。 当絮团开始形成后，不宜快速搅拌，否则会打碎絮团不 利于沉淀。 ◇混凝剂添加量 使用明矾作为混凝剂时，用量一般为 ０· ００1％～０.０ ２％。
水中所含胶体物质在水中能保持悬浮或分 散不沉淀的原因是因为胶体微粒带有相同 的电荷，产生静电斥力的缘故，所以必须 添加混凝剂中和胶粒表面所带的电荷，破 坏其稳定性，从而促使其相互聚集，由小 颗粒变成大颗粒，发生用的混凝剂有铝盐、铁盐两 类。铝盐包括明矾、硫酸铝、碱性氯化铝 等，铁盐包括硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化 铁等。 混凝剂的作用是自身先溶解形成胶体，再与 水中杂质作用，以中和或吸附的形式使杂 质凝聚成大颗粒产生沉淀。
软饮料加工技术—软饮料用水及水处理
特点：水量丰富，矿物质含量较少，水质不稳定。 地表水的污染物主要有黏土、砂、水草、腐殖质、昆虫、微生物、无机盐等，有时还会被工
业废水污染。
一、软饮料用水的水质要求
（一）水源的分类及其特点
2、地下水 地下水是指经过地层的渗透、过滤，进入地层并存积在地层中的天然水，主要包括深井水、
泉水和自流井水等。 特点：水质较澄清、水温较稳定，但矿物质含量较高。
一、软饮料用水的水质要求
（一）水源的分类及其特点
3、城市自来水 主要是指地表水经过适当的处理工艺，水质达到一定要求并贮藏在水塔中的水。 特点：水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水处理设备简单，容易处理，一次性投资小；
但水价高，经常性费用大。
一、软饮料用水的水质要求
（二）天然水中的杂质
天然水源中的杂质按其微粒分散 的程度，大致可分为3类：
离子交换法是利用离子交换树脂交换离子的能力，按水处理的要求将原水中所不需要的离 子通过交换而暂时占有，然后再将它释放到再生液中，使水得到软化的水处理方法。
离子交换法脱盐率高，也比较经济。但当原水中含盐量过高时，须经常再生，要消耗大量 的酸、碱，且排出的酸、碱废液会对环境造成一定的污染。这种情况下，应在离子交换处 理之前作相应的预处理，如混凝、沉淀、吸附或电渗析等。
饮料用水 ＜2 ＜5
＜500 ＜100 ＜50 ＜0.1 ＜10 ＜0.1 不得检出
二、软饮料用水的水处理
目的：
保持水质稳定性 除去水中的悬浮物和胶体物质 去除有机物、异臭、异味 将水的碱度降到标准以下 去除微生物
二、软饮料用水的水处理
（一）水的净化
水的混凝沉淀与过滤是水处理中的常规处理方法，目的是为了去除水 中的细小悬浮物质和胶体物质。 混凝：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。 过滤：使细小悬浮物和胶体物质直接吸附在一些相对巨大的颗粒表面 而除去，这就是过滤。
业废水污染。
一、软饮料用水的水质要求
（一）水源的分类及其特点
2、地下水 地下水是指经过地层的渗透、过滤，进入地层并存积在地层中的天然水，主要包括深井水、
泉水和自流井水等。 特点：水质较澄清、水温较稳定，但矿物质含量较高。
一、软饮料用水的水质要求
（一）水源的分类及其特点
3、城市自来水 主要是指地表水经过适当的处理工艺，水质达到一定要求并贮藏在水塔中的水。 特点：水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水处理设备简单，容易处理，一次性投资小；
但水价高，经常性费用大。
一、软饮料用水的水质要求
（二）天然水中的杂质
天然水源中的杂质按其微粒分散 的程度，大致可分为3类：
离子交换法是利用离子交换树脂交换离子的能力，按水处理的要求将原水中所不需要的离 子通过交换而暂时占有，然后再将它释放到再生液中，使水得到软化的水处理方法。
离子交换法脱盐率高，也比较经济。但当原水中含盐量过高时，须经常再生，要消耗大量 的酸、碱，且排出的酸、碱废液会对环境造成一定的污染。这种情况下，应在离子交换处 理之前作相应的预处理，如混凝、沉淀、吸附或电渗析等。
饮料用水 ＜2 ＜5
＜500 ＜100 ＜50 ＜0.1 ＜10 ＜0.1 不得检出
二、软饮料用水的水处理
目的：
保持水质稳定性 除去水中的悬浮物和胶体物质 去除有机物、异臭、异味 将水的碱度降到标准以下 去除微生物
二、软饮料用水的水处理
（一）水的净化
水的混凝沉淀与过滤是水处理中的常规处理方法，目的是为了去除水 中的细小悬浮物质和胶体物质。 混凝：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。 过滤：使细小悬浮物和胶体物质直接吸附在一些相对巨大的颗粒表面 而除去，这就是过滤。
软饮料学 第一章 软饮料用水及水处理
毒理 学指 标
氟化物 氰化物 砷 硒 汞 镉 铬（六价） 铅 银 硝酸盐（以氮计） 氯仿 四氯化氮 苯并（a）芘 滴滴涕 六六六
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L μg/L μg/L μg/L μg/L μg/L
＜1.0 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.01 ＜0.001 ＜0.01 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜20 ＜60 ＜3 ＜0.01 ＜1 ＜5
单
位
指
标
感官性状和 一般化学指 标
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L μg/L μg/L μg/L μg/L μg/L 个/ml 个/L Bq/L Bq/L
氢氧化铝是溶解度很小的化合物，它经聚合，以胶体的状态从水中析 出。在近乎中性的天然水中，氢氧化铝胶体带有正电荷，而天然水中的自 然胶体杂质大都带有负电荷，它们间可起电性中和作用，同时它可吸附水 中的自然胶体和悬浮物。在这种中和作用和吸附作用下，水中的胶体微粒 渐渐凝聚成粗大的絮状物而下沉，在沉降的过程中，又将其他悬浮物裹入 夹带在其中一起下沉，使水质澄清。 在使用明矾时要注意以下几点： 水的pH值一般在6.5－7.5（中性范围）。 pH值过高或过低都会使氢氧 化铝溶解，致使水中铝离子残留量上升。 水温一般要求在25℃－35℃。在一定温度范围内，水温上升，混凝剂 溶解速度加快，混凝作用加强，生成的絮凝物量增加，有利于水中的杂质 沉淀去除；水温下降，则相反。但当水温高于40℃时，生成的絮凝物细小， 不利于沉淀；水温高于50℃时，则根本失去混凝作用。 搅拌，刚加入混凝剂时应快速搅拌，以利于氢氧化铝胶体的形成，并 扩散到水中各部位及时同水中的杂质作用。当絮凝物开始形成后，不宜快 速搅拌，否则絮凝物被搅散，不利于沉淀。 使用明矾的用量为0.001％－0.02％。
第一章 软饮料用水及水处理_PPT幻灯片
二、天然水中的杂质
1.悬浮物质 粒度大于200nm的大分子物质，如泥砂等无机物、浮 游生物、微生物。造成饮料的浑浊、沉淀、变色。
2.胶体物质 胶体物质的大小大致为1nm~200nm、无机物，如黏 土和硅酸等无机胶体和腐殖质等有机胶体。造成水及饮料 的浑浊和变色。
水的碱度—— 指水中能与H+结合的OH-、CO32-和 HCO3-的含量(mmol/L)。高碱度水使饮料产生沉淀、改 变糖酸比和风味、影响CO2溶解和保质期。
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钛棒过滤器
化学纤维蜂房式过滤器
大空离子吸附树脂过滤器
微孔膜过滤器
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3、软化 通过物理或化学方法部分去除引起水硬度的Ca2+、Mg2+， 降低水的硬度，使其达到饮料用水硬度标准。
2、主要设备的选择
a.臭氧发生器
臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确定。
W = 0.001×Q×P
W- 臭氧发生器的产量(g/h） （L/h）
Q- 设计水量
P- 臭氧投加量，一般为1～5 mg/L 算系数触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确 定。
S=Q/V S- 罐体截面积（m2） V- 流速,一般为8～10m/h
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臭氧灭菌
原理：臭氧发生器产生的臭氧分解出氧原子，氧化破坏微 生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜 成份受损伤而导致新陈代谢障碍，继而穿透膜而破坏膜内脂 蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。
臭氧灭菌 参数选择
第1章软饮料用水水质及水处理
用量：0.001% ~ 0.02%
铁盐（FeSO4 •7H2O）：Fe(OH)3胶体。
✓ Fe(OH)3胶体在碱性水中稳定，故水处理前， 需先加石灰去除水中的CO2。
✓ 用FeSO4 •7H2O时的有效剂量一般为14 ~ 70 mg/L。
✓ Fe(OH)3胶体比同体积的Al(OH)3胶体重，因 此沉淀速度较快。
2.4.2 紫外线消毒
利用营养细胞中的蛋白质和核酸吸收紫外光 谱（光波在200 ~ 295 nm）的能量，导致蛋 白变性，微生物死亡。
消毒时间短，杀菌力强，设备简单，操作管 理方便， 可连续生产；但没有持续的杀菌 作用，灯管的使用寿命较短，成本略多。
紫外线消毒系统
2.4.3 臭氧消毒 臭氧在水中释放O2和O，O是强氧化剂能使
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午12时28分38秒上午12时28分00:28:3820.10.22
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.2220.10.2200:2800:28:3800:28:38Oc t-20
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月22日 星期四12时28分38秒 Thursday, October 22, 2020
4. 水消毒的常用方法？各自的原理？
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2220.10.22Thursday, October 22, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:28:3800:28:3800:2810/22/2020 12:28:38 AM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2200:28:3800:28Oc t-2022- Oct-20
铁盐（FeSO4 •7H2O）：Fe(OH)3胶体。
✓ Fe(OH)3胶体在碱性水中稳定，故水处理前， 需先加石灰去除水中的CO2。
✓ 用FeSO4 •7H2O时的有效剂量一般为14 ~ 70 mg/L。
✓ Fe(OH)3胶体比同体积的Al(OH)3胶体重，因 此沉淀速度较快。
2.4.2 紫外线消毒
利用营养细胞中的蛋白质和核酸吸收紫外光 谱（光波在200 ~ 295 nm）的能量，导致蛋 白变性，微生物死亡。
消毒时间短，杀菌力强，设备简单，操作管 理方便， 可连续生产；但没有持续的杀菌 作用，灯管的使用寿命较短，成本略多。
紫外线消毒系统
2.4.3 臭氧消毒 臭氧在水中释放O2和O，O是强氧化剂能使
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午12时28分38秒上午12时28分00:28:3820.10.22
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.2220.10.2200:2800:28:3800:28:38Oc t-20
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月22日 星期四12时28分38秒 Thursday, October 22, 2020
4. 水消毒的常用方法？各自的原理？
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2220.10.22Thursday, October 22, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:28:3800:28:3800:2810/22/2020 12:28:38 AM
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第二章 软饮料用水及水处理
天然水源中的杂质及其特征
1、天然水源中的杂质分类：按其微粒分散的程度， 、天然水源中的杂质分类：按其微粒分散的程度， 大致可分为三类：悬浮物、胶体、溶解物质。 大致可分为三类：悬浮物、胶体、溶解物质。 2、天然水源中杂质特征 、 （1）悬浮物质 ） 天然水中凡是料度大于0.2μ 的杂质统称为悬浮物 的杂质统称为悬浮物。 天然水中凡是料度大于 μm的杂质统称为悬浮物。 主要是泥砂之类的无机物质，也有浮游生物（如蓝藻类、 主要是泥砂之类的无机物质，也有浮游生物（如蓝藻类、 绿藻类、硅藻类）及微生物。该类杂物使水质呈混浊状态， 绿藻类、硅藻类）及微生物。该类杂物使水质呈混浊状态， 在静置时会自行沉降， 在静置时会自行沉降，在成品饮料中生成瓶底积垢或絮状 沉淀。如是有害的微生物，将影响产品风味， 沉淀。如是有害的微生物，将影响产品风味，或导致产品 变质。 变质。
硬脂酸钠（肥皂） 钙或镁离子 硬脂酸钙或镁（沉淀） 钙或镁离子→ 硬脂酸钠（肥皂）+钙或镁离子 硬脂酸钙或镁（沉淀）
硬度分为总硬度、 硬度分为总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬 度。
碳酸盐硬度（暂时硬度）：主要化学成分是钙、 碳酸盐硬度（暂时硬度）：主要化学成分是钙、镁的 ）：主要化学成分是钙 酸式（ 碳酸盐，其次是钙、镁的碳酸盐。 酸式（重）碳酸盐，其次是钙、镁的碳酸盐。由于酸式 （重）碳酸盐类一经加热煮沸就分解成为溶解度很小的碳 酸盐，硬度大部可除去，故又称暂时硬度。 酸盐，硬度大部可除去，故又称暂时硬度。 Ca(HCO3) → CaCO3 +CO2 +H2O Mg(HCO3) → Mg(OH)2 + CO２ 非碳酸盐硬度（永久硬度）表示水中钙、 非碳酸盐硬度（永久硬度）表示水中钙、镁的氯化物 ）、硫酸盐 （CaCl2、MgCl2）、硫酸盐 (CaSO4、MgSO4)、硝酸盐 、 [Ca(NO3)2,Mg(NO3)2] 等盐类的含量。这些盐类经加热煮沸 等盐类的含量。 不会发生沉淀，硬度不变化，故又称永久硬度。 不会发生沉淀，硬度不变化，故又称永久硬度。
软饮料用水及水处理_《食品工艺学》
一、软饮料用水的水质要求
水是饮料生产中最重要的原料之一，占饮料总体积 的80～95％(固体饮料除外)； 水源的分类及特点
饮料用水包括地表水、地下水、城分类及特点
项目 定义
包括范 围 特点
地表水
地下水
城市自来水
地球表面所存积的 经地层滲透和过
天然水
滤进入地层并存
≤0.1 ≤100 ≤3 不得检出
二、软饮料用水的水质处理
混凝沉淀 水的过滤 硬水软化 水的消毒
自来水工艺流程图
（一）混凝沉淀
混凝沉淀是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小 悬浮物或胶体物质相互吸附结合而成较大颗粒，从水 中沉淀下来的过程。 混凝沉淀适合除去水中细小悬浮物和胶体物质 溶解盐类称为混凝剂。 原理
第一节 软饮料用水及水处理
学习重点:
一、软饮料用水 软饮料用水的水质要求及水中杂质
二、水处理 水中杂质的去除及水的消毒
内容
一、软饮料用水的水质要求 二、 软饮料用水的水质处理
水水是饮料生产中的重要原料之一， 水质的好坏，直接影响成品的质量， 因此，全面了解水的各种性质，对于 饮料用水的处理工作具有重要意义。
地表水经适当的水 处理工艺，水质达 到一定要求并贮存 供给饮用的水 自来水
水质好且稳定，达 到饮用水标准；水 价高，增加成本。
（二）水中杂质及其对软饮料生产的影响
天然水源中的杂质按其粒度大小可分为悬浮物、 胶体和溶解物质3类。
杂质分类 真溶液中溶解 物质
胶体
悬浮物
粒径μm (nm毫微米)
特征
＜0.001 透明
0.001～ 0.2
光照下混 浊
＞0.2
混浊
肉眼可见
常用处理法 离子交换
软饮料工艺学-软饮料用水及水处理
灰等。 有时水中的混浊度不稳定，为加快混凝，加入粘土
以加快粒子间的碰撞机会。
有机合成的絮凝剂可与其它混凝剂协同使用，也可 单独使用，如藻酸钠、聚丙烯酸钠、CMC-Na等。
二、水的过滤
过滤是使水中的胶粒、悬浮物被截留在滤层的 孔隙中或表面。
过滤的方法适合于混浊度低、污染比较轻的水 的处理。
阻力截留（滤料表层） 重力沉降（滤料深层） 接触凝聚（滤料深层）
（一）水的软化
1 热水软化法 根据化合物在不同温度条件下，在水中溶 解度不同而进行的软化方法。
一般用加热法除去碳酸盐硬度。
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑ Mg(HCO3)2→MgCO3↓+H2O+CO2↑ MgCO3+H2O →Mg(OH)2↓+CO2 ↑
2. 化学软化法
化学软化法：石灰软化法、石灰-纯碱软化法及 石灰-纯碱-磷酸三钠软化法
混凝、絮凝和过滤
石灰纯碱、离子 交换、ED或RO
一 混凝沉淀
水的沉淀
自然沉淀
除去水中较大的不 溶性悬浮性杂质
加药物（混凝） 沉淀
溶解性或悬浮于水 中的细小粒子(胶 体)
混凝机理
通过添加混凝剂后，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。
胶体稳定的原因
（1）石灰软化法 此法适合于碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度
较低，而且对水质不要求高度软化的水的处理。
石灰软化的有关反应 将生石灰CaO配制成石灰乳：
CaO+H2O→Ca(OH)2
用石灰乳除去水中重碳酸钙Ca(HCO3)2 、重碳酸镁Mg(HCO3)2和CO2。
以加快粒子间的碰撞机会。
有机合成的絮凝剂可与其它混凝剂协同使用，也可 单独使用，如藻酸钠、聚丙烯酸钠、CMC-Na等。
二、水的过滤
过滤是使水中的胶粒、悬浮物被截留在滤层的 孔隙中或表面。
过滤的方法适合于混浊度低、污染比较轻的水 的处理。
阻力截留（滤料表层） 重力沉降（滤料深层） 接触凝聚（滤料深层）
（一）水的软化
1 热水软化法 根据化合物在不同温度条件下，在水中溶 解度不同而进行的软化方法。
一般用加热法除去碳酸盐硬度。
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑ Mg(HCO3)2→MgCO3↓+H2O+CO2↑ MgCO3+H2O →Mg(OH)2↓+CO2 ↑
2. 化学软化法
化学软化法：石灰软化法、石灰-纯碱软化法及 石灰-纯碱-磷酸三钠软化法
混凝、絮凝和过滤
石灰纯碱、离子 交换、ED或RO
一 混凝沉淀
水的沉淀
自然沉淀
除去水中较大的不 溶性悬浮性杂质
加药物（混凝） 沉淀
溶解性或悬浮于水 中的细小粒子(胶 体)
混凝机理
通过添加混凝剂后，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。
胶体稳定的原因
（1）石灰软化法 此法适合于碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度
较低，而且对水质不要求高度软化的水的处理。
石灰软化的有关反应 将生石灰CaO配制成石灰乳：
CaO+H2O→Ca(OH)2
用石灰乳除去水中重碳酸钙Ca(HCO3)2 、重碳酸镁Mg(HCO3)2和CO2。
软饮料用水及水处理_《食品工艺学》
饮料生产用水不仅要符合饮用水标准，还需要高于此 标准，进一步软化去除其中溶解的盐类 ；
冷却用水的水质要求不太严格，只要不混入饮料，水 质无需达到饮用水的标准，没有必要除去其色泽、气 味等 ；冷却水用量较大，工厂多进行循环利用。
项目名称
指标
项目名称
指标
浊度(NTU-散射浊度单位) 色度（铂钴色度单位）
第一节 软饮料用水及水处理
学习重点:
一、软饮料用水 软饮料用水的水质要求及水中杂质
二、水处理 水中杂质的去除及水的消毒
内容
一、软饮料用水的水质要求 二、 软饮料用水的水质处理
水水是饮料生产中的重要原料之一， 水质的好坏，直接影响成品的质量， 因此，全面了解水的各种性质，对于 饮料用水的处理工作具有重要意义。
≤0.1 ≤100 ≤3 不得检出
二、软饮料用水的水质处理
混凝沉淀 水的过滤 硬水软化 水的消毒
自来水工艺流程图
（一）混凝沉淀
混凝沉淀是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小 悬浮物或胶体物质相互吸附结合而成较大颗粒，从水 中沉淀下来的过程。 混凝沉淀适合除去水中细小悬浮物和胶体物质 溶解盐类称为混凝剂。 原理
应用：
两台联装，交替使用；
砂滤棒使用前要消毒；
安装时凡是与净水接触部 位均需消毒。
3、水的过滤－活性炭过滤器
地表水或地下水不同程度地含有有机物质； 当含量超过后续水处理装置允许进水水质指标时，需 设置活性碳过滤器； 活性炭过滤器一般设置在机械过滤器之后其后需设置 滤芯过滤器； 活性碳过滤器能除去原水中的悬浮杂质，并对氯离子 ，有机物，细菌以及铁及锰等有吸附作用。
≤2 味及臭气 ≤5 总碱度(以CaCO3计)/(mg/L)
无臭无味 ≤50
冷却用水的水质要求不太严格，只要不混入饮料，水 质无需达到饮用水的标准，没有必要除去其色泽、气 味等 ；冷却水用量较大，工厂多进行循环利用。
项目名称
指标
项目名称
指标
浊度(NTU-散射浊度单位) 色度（铂钴色度单位）
第一节 软饮料用水及水处理
学习重点:
一、软饮料用水 软饮料用水的水质要求及水中杂质
二、水处理 水中杂质的去除及水的消毒
内容
一、软饮料用水的水质要求 二、 软饮料用水的水质处理
水水是饮料生产中的重要原料之一， 水质的好坏，直接影响成品的质量， 因此，全面了解水的各种性质，对于 饮料用水的处理工作具有重要意义。
≤0.1 ≤100 ≤3 不得检出
二、软饮料用水的水质处理
混凝沉淀 水的过滤 硬水软化 水的消毒
自来水工艺流程图
（一）混凝沉淀
混凝沉淀是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小 悬浮物或胶体物质相互吸附结合而成较大颗粒，从水 中沉淀下来的过程。 混凝沉淀适合除去水中细小悬浮物和胶体物质 溶解盐类称为混凝剂。 原理
应用：
两台联装，交替使用；
砂滤棒使用前要消毒；
安装时凡是与净水接触部 位均需消毒。
3、水的过滤－活性炭过滤器
地表水或地下水不同程度地含有有机物质； 当含量超过后续水处理装置允许进水水质指标时，需 设置活性碳过滤器； 活性炭过滤器一般设置在机械过滤器之后其后需设置 滤芯过滤器； 活性碳过滤器能除去原水中的悬浮杂质，并对氯离子 ，有机物，细菌以及铁及锰等有吸附作用。
≤2 味及臭气 ≤5 总碱度(以CaCO3计)/(mg/L)
无臭无味 ≤50
02软饮料用水
（1） 过滤原理
具有一定压力(1~2MPa)的水进入容器，由各砂芯滤 棒上的毛细孔进入滤棒内腔，水中的存在的少量有机 物及微生物等杂物即被微孔吸附截留在在砂芯棒的外 部。经过滤的水由各砂芯棒的另一端流出。滤出的水， 可达到基本无菌。
（2）结构
砂棒过滤器外壳是用铝合金铸成锅形的密封容器，分上下 两层，中间以隔板隔开，隔板上（或下）为待滤水，隔板上或 下为砂滤水。容器内安装数根砂滤棒。
• 氢氧化铝的作用： （1）起电性中和； （2）吸附。
〈2 〉 注意事项： 环境pH 值在pH6.5—7.5之间。
① 不同pH下Al（OH）3的存在形式： ② 水的pH对Al(OH)3胶体带电性的影响：
〈3〉铝盐的用量： 明矾：0.001~0.002%。
硫酸铝(Al2(SO4)3.18H2O)的用量：20~100mg/L水。 同时每投1mg/L Al2(SO4)3.18H2O时需加CaO 0.5mg/L 水，来调节pH为6.5~7.5。
4.2、铁 盐
铁盐主要是硫酸亚铁（绿矾）（FeSO4.7H2O）和氯化铁（FeCl3.6H2O）。 原理与铝盐相同，
FeSO4+Ca（HCO3）2 → Fe(OH)2+ CaSO4+ 2CO2↑ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2→4Fe(OH)3
注 意：
▪ 使用绿矾时，在Fe(OH)2→Fe(OH)3的反应中，必须pH>8.0才能完成。
达到上述要求，滤料层应有： 适宜的级配和足够的孔隙率。
级配：指滤料粒径范围及在此范围内各种粒径的数量比例。
通常以不均匀系数K控制。
K= d80/ d10
式中 K——不均匀系数 d80——通过滤料质量的80%的筛孔直径 d10——通过滤料质量的l0%的筛孔直径
具有一定压力(1~2MPa)的水进入容器，由各砂芯滤 棒上的毛细孔进入滤棒内腔，水中的存在的少量有机 物及微生物等杂物即被微孔吸附截留在在砂芯棒的外 部。经过滤的水由各砂芯棒的另一端流出。滤出的水， 可达到基本无菌。
（2）结构
砂棒过滤器外壳是用铝合金铸成锅形的密封容器，分上下 两层，中间以隔板隔开，隔板上（或下）为待滤水，隔板上或 下为砂滤水。容器内安装数根砂滤棒。
• 氢氧化铝的作用： （1）起电性中和； （2）吸附。
〈2 〉 注意事项： 环境pH 值在pH6.5—7.5之间。
① 不同pH下Al（OH）3的存在形式： ② 水的pH对Al(OH)3胶体带电性的影响：
〈3〉铝盐的用量： 明矾：0.001~0.002%。
硫酸铝(Al2(SO4)3.18H2O)的用量：20~100mg/L水。 同时每投1mg/L Al2(SO4)3.18H2O时需加CaO 0.5mg/L 水，来调节pH为6.5~7.5。
4.2、铁 盐
铁盐主要是硫酸亚铁（绿矾）（FeSO4.7H2O）和氯化铁（FeCl3.6H2O）。 原理与铝盐相同，
FeSO4+Ca（HCO3）2 → Fe(OH)2+ CaSO4+ 2CO2↑ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2→4Fe(OH)3
注 意：
▪ 使用绿矾时，在Fe(OH)2→Fe(OH)3的反应中，必须pH>8.0才能完成。
达到上述要求，滤料层应有： 适宜的级配和足够的孔隙率。
级配：指滤料粒径范围及在此范围内各种粒径的数量比例。
通常以不均匀系数K控制。
K= d80/ d10
式中 K——不均匀系数 d80——通过滤料质量的80%的筛孔直径 d10——通过滤料质量的l0%的筛孔直径
第二讲：软饮料用水及水处理
第一篇原料及辅料第二讲软饮料用水及水处理第一节软饮料用水的水质要求在软饮料生产中水占软饮料的85%以上，是其主要原料，水质的好坏直接影响软饮料成品的质量和消费者的健康，因此，全面了解水的性质、掌握水的处理方法，对软饮料的生产具有十分重要的意义。
一．天然水的分类及其特点软饮料用水一般由工厂直接取自天然水源或由城市自来水系统供给。
天然水源主要分为地表水和地下水。
（一）地表水主要指江水、河水、湖水、水库水、浅井水等水源。
其特点为：矿物质含量较少；储量丰富；取用方便。
同时易于受自然环境影响；泥沙、腐殖质、浮游生物以及微生物含量较高。
随着工业发展，地表水污染加重，应引起我们的高度重视。
（二）地下水主要指泉水、井水、自流井以及地下岩层中的水。
其特点为：水质澄清，泥沙、悬浮物、微生物含量较少；水温波动不大；含矿物质较多。
（三）城市自来水自来水是指地表水经过适当处理，使水质达到生活饮用水标准。
其特点为：水质好且稳定，再处理比较容易；水价高；使用时应注意CL-、Fe3+含量及碱、酸、微生物的含量。
二．天然水中的杂质天然水在自然界循环过程中，不断与空气、陆地以及地下岩石接触，因此，自然界中没有绝对纯净的水，都受到不同程度的污染。
（一）天然水中杂质对水质的影响天然水中的杂质大致可分为三类，悬浮物、胶体物质和溶解物质。
详见课本第9页表2。
（二）天然水中杂质的特征1.悬浮物质粒度大于0.2μm的杂质。
主要指泥沙、动物残屑、浮游生物以及微生物。
会引起饮料的沉淀和变质。
2.胶体物质颗粒直径在0.001-0.2μm。
主要指粘土性无机胶体、动植物残骸分解的腐殖质、腐殖酸等有机胶体。
会引起混浊和变色。
3.水溶性杂质粒径一般在0.001μm以下。
主要是一些溶解性盐类、低分子有机物和一些溶解性气体。
水体中主要存在的阳离子有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Zn2+、NH4+、Al3+水体中主要存在的阴离子有Cl-、SO42-、NO3-、H2PO4-、CO32-、HCO3-、SiO32-上述离子的存在构成了水的硬度、碱度和色度。
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2
超滤膜
超滤膜通常采用中空纤维膜。 中空纤维膜为非对称膜。其一侧为具有网络 状微孔的致密层。致密层厚度很小，起分离 作用；纤维的另一侧为海绵状结构，其作用 是增强、支撑致密层。 一定数量的中空纤维紧固成一束，两端粘结 在有机玻璃或其它材质外壳内即成超滤器。
超滤优点： 水不需加热，不必经过相的转变，不用化学
（五） 超滤
1 基本原理 超滤是通过膜表面的微孔结构对物质进 行选择性分离的方法。
当液体混合物在一定压力下流经膜表面 时，溶剂及其它小分子溶质透过膜（超滤 液），而大分子物质则被截留，使其在原液 中的浓度逐渐提高（浓缩液），从而实现大、 小分子间的分离、浓缩和净化。
超滤分离物质的分子量范围为500-100万或尺 寸近似为10-100Å（0.001-0.01um）。
活 性 炭 可 除 去
50%左右的铁；
47-60%的有机物； 95%左右的细菌； 97%左右的大肠菌群。
（四） 微孔过滤器
（1）基本原理 微孔过滤器是由折叠滤膜、支撑构件和塑料 外壳构成。 折叠滤膜可截留0.2u积大，流 量大，工作压差低； 可进行反冲、消毒，多次使用，产品寿命 长，成本低； 使用最高温度100 ℃； 具有广泛的化学适应性，耐酸、碱且能够 耐受大部分有机溶剂； 截留孔径均匀、致密。
2 结构及工作原理
采用活性炭为滤料。
活性炭的比表面积很大（1克活性炭的表面积达 1000m2）； 活性炭表面布满平均直径为20-30Å的微孔，因此活 性炭具有很高的吸附能力。
活性炭的表面有大量的羟基和羧基等官能团，可以 对各种性质的有机物质进行化学吸附以及静电引力 作用。
63-86%的胶体物质
适用于用水量较少，原水中只 含少量有机物、细菌及其它杂 质。
（1）基本原理
待处理水在外压作用下，通过砂芯，水中存在 的少量有机物及微生物被微孔吸附截留在砂滤 棒表面。
滤出的水，可达到基本无菌。
国产砂芯过滤器的规格
型号 规格 高*直径*厚度 800 ×500 ×20 450 ×320 ×10 400 ×300 ×10 砂芯根数 （根） 19 12 6 压强2Kg/cm2 流量Kg/h 1500 800 600
自然沉淀
加药物（混凝） 沉淀
溶解性或悬浮于水 中的细小粒子(胶 体)
除去水中较大的不 溶性悬浮性杂质
1常用的混凝剂
常用的有铝盐和铁盐
铝盐：明矾、硫酸铝、碱式氯化铝。 铁盐：硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁。
作用机理
在水中由于羟基的架桥作用而和铝离子 生成多核络合物，能使微生物吸附沉淀。
带大量正电荷，能有效地吸附水中带有 负电荷的胶粒，因而与吸附的污物在一 起形成大的聚体而沉淀除去。
二、水的过滤
过滤是使水中的胶粒、悬浮物被截留在滤层的 孔隙中或表面。
过滤的方法适合于混浊度低、污染比较轻的水 的处理。
阻力截留（滤料表层）
重力沉降（滤料深层）
过滤的原理
接触凝聚（滤料深层）
（二）过滤的工艺过程
过滤
过滤 过程
冲洗 滤料再生 方法反冲
生产清水
（三）过滤的形式
1. 砂滤池过滤法 无烟煤 细砂 中砂 粗砂
www,
（1） 滤料的选择
足够的化学稳定性，过滤时不溶于水，不产生有害 和有毒物质
足够的机械强度
适宜的级配和足够的孔隙率。
级配：指滤料粒径的范围及在此范围内各
种粒径的数量比例。 级配的表示
Ｋ＝d80/d10
式中 Ｋ―不均匀系数 d80― 80%滤料通过的筛孔直径 d10― 10%滤料通过的筛孔直径 Ｋ越大，则粗细颗粒差别越大
铁盐使用时的注意事项
①
Fe(OH)2氧化产生Fe(OH)3的反应在pH值＞ 8.0时才能完成，故水处理时需要加石灰去除 水中CO2。每投加１mg/L FeSO4，需要加 0.37mg/L的CaO。
②
用FeSO4· 7H2O时有效剂量一般 为14-70mg/l pH值＞６时，铁离子与水中腐植酸 生成不沉淀的有色化合物，所以铁 盐不适合含有机物多的水质。
缺点：
1、水价较高，费用大； 2、使用时要注意控制CL-及微生物量。
（二）地面水
地面水包括：（河水、江水、湖水、水库水）等
优点：
1、水量丰富 2、溶解的矿物质少，硬度小
缺点：
1、常有黏土、腐殖质、昆虫及细菌类等。
2、由于水污染，增加了用水困难
（一）地下水：
地下水是经过地层的渗透、过滤，进入地层并存积在地 层的天然水，主要包括深井水、泉水和自流井水等。
5
注意事项
①使用过的超滤膜不可再干燥，每次使用 后应存放在含有防腐剂的水中（如1-2%甲
醛溶液）；
②操作温度不超过45℃； ③水的回收率不低于85%。
三
溶解性杂质包括：
硬水软化
六种含量大的离子：Ca++、Mg++、Na+、HCO3-、SO4=、Cl两种含量小的离子：Fe++ 两种气体：O2
（３）垫层
垫层应具备的条件
③ ② ①
在高速水流反 冲洗的情况下 应保持不被冲 动；
要形成均匀的 孔隙以保证冲 洗水的均匀分 布。
材料坚固，不 溶于水。
一般垫层采用天然卵石或碎石。
（4）冲洗
超声波扰动 机械扰动 水力表面冲洗 影响冲洗效果的因素：冲 洗强度； 冲洗强度过小，杂质不能 剥离； 强度过大，滤料层膨胀过 度，减少了在反冲过程中 互相碰撞的机会，还会造 成细小粒料的流失和冲洗 水的浪费等。
优点：
水质较为澄清，杂质少
缺点：
矿物质含量较高
项目一：水源及特点
1、饮料用水的水源有哪些？ 2、常见的水源分别有什么优缺点？
项目二：水的处理
水处理的目的
消除悬浮物、颜色、过高的碱 度和硬度，脱盐，杀菌。
悬浮杂质
胶体
溶解性杂质
澄清过滤
混凝、絮凝和过滤
石灰纯碱、离子 交换、ED或RO
一
混凝沉淀
水的沉淀
Ｋ过大的缺点
①各种粒径滤料互相掺杂，降低了孔隙率，对 过滤不利。 ②反冲时，过大的颗粒可能冲不动，而过小的 颗粒可能随水流失。 我国规定，普通过滤池Ｋ＝2-2.2。
滤料层的孔隙率，是指滤料的孔隙体积
和整个滤层体积的比例。
石英砂滤料的孔隙率为0.42左右，无烟煤滤 料的孔隙率为0.5-0.6左右。
（２）滤料层的结构
良好的滤料层结构应满足下列要求： （１）含污能力（kg/m3表示）大。 （２）产水能力(m3/m2.h)或(m/h)高。
过滤时水流方向多采用从上到下的下向流， 在下向流条件下，有两种滤料结构: 一种是滤料粒径上细下粗； 另一种是上粗下细；
理想的滤料层结构是粒径沿水流方向逐渐减小。
（1）石灰软化法
此法适合于碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬 度较低，而且对水质不要求高度软化的水的处 理。
石灰软化的有关反应 将生石灰CaO配制成石灰乳：
CaO+H2O→Ca(OH)2
用石灰乳除去水中重碳酸钙Ca(HCO3)2 、重碳酸镁Mg(HCO3)2和CO2。
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O 除去CO2 Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3↓+2H2O Mg(HCO3)2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCO3↓ MgCO3+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCO3↓
碱式氯化铝优点
一般用量0.005-0.01% pH值范围为6-8（5-9）； 温度适宜范围20-30℃，在相同的效果 下，其用量仅为硫酸铝的25-50%。
从目前发展情况来看，有代替前述明矾和 硫酸铝而成为主要的无机凝聚剂的趋势。
（4）铁盐 常用的是硫酸亚铁(FeSO4· 7H2O)，氯 化铁(FeCl3·6H2O)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作用过程 与铝盐相似。
CO2 SiO3=
Ca++、Mg++含量的总和叫水的硬度；
Ca++、Mg++、Na+、HCO3-、SO4=、Cl-等阴 阳离子的总含量叫含盐量。 饮料工业用水处理包含两个内容： 第一：只降低水中Ca++和Mg++含量的处理，叫 水的软化； 第二：降低全部阴、阳离子含量的处理，叫 水的除盐。
（一）水的软化
H2SiO3+Ca(OH)2→CaSiO3+2H2O
m H2SiO3+n Mg(OH)2→n Mg(OH)2.m H2SiO3
石灰添加量 软化时石灰添加量按下式计算：
G= 56×D(HCa+H
Mg+CO2+0.175) 103×Ｋ
(kg/h)
式中： Ｇ―石灰消耗量，kg/h D―软化水量，t/h HCa― 原水的钙硬度；mol／l H Mg―原水的镁硬度；mol／l CO2―原水中游离的CO2量，mol／l
滤料层
小卵石
大卵石
垫 层
①过滤池中滤层厚度为60-70cm,其中滤料层 厚度45-50cm，垫层厚度20-30cm。 ②常用的滤料有：天然砂、人工破碎的石英 砂、活性炭、磁铁矿石、大理石等； ③滤料的作用：具有吸附悬浮颗粒的表面， 是完成过滤作用的基本介质。 ④垫层的作用是防止过滤时滤料进入配水系 统，冲洗时能平均布水。
101型 106型 112型
（2）砂芯过滤器的结构
外壳：金属铸成锅形的密封容器； 内部：一至数根砂芯。 内部分上下两 层，中间以隔 板隔开，隔板 上（或下）为 待滤水，隔板 下（或上）为 砂滤水。
（3） 使用中应注意问题