饮料用水及水处理
-软饮料用水及水处理
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B.水的碱度
定义： 水的碱度是指水中能与Ｈ＋结合的OH-、CO3-和 HCO3-的总含量,合称为水的总碱度。 其中 OH-的含量称氢氧化物碱度， CO3-的含量称碳酸盐碱度， HCO3-的含量为重碳酸盐碱度。 水中OH-、CO3-、 HCO3-的总含量为水的总碱度。
天然水中通常不含OH-， 又由于钙、镁碳酸盐的溶解度很小，所以当水中 无钠、钾存在时，CO3-的含量也很小。 因此，天然水中仅有HCO3-存在。 只有在含Na2CO3或K2CO3的碱性水中，才存在有CO3-离子。
胶体物质的大小大致为0.001～0.20μm。
胶体的种类：无机胶体和有机胶体
具有两个很重要的特性： ⑴ 光线照射上去，被散射而呈混浊的丁达尔现象。 ⑵ 因吸附水中大量离子而不能自行下沉，即具有稳定性。
胶体物质对成品饮料质量的影响
1.混浊 2.变色 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
生物（如蓝藻类、绿藻类、硅藻类）及微生物。
对成品饮料质量的影响
1.呈现浑浊 2.可浮在瓶颈产生颈环 3.悬浮物质在成品饮料中能沉出来，生成瓶底积垢或絮 状沉淀的蓬松性微粒。 4.悬浮物会使碳酸饮料中的二氧化碳迅速消耗。 5.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.胶体物质的影响
胶体、 溶解物质
● 处理方法：一、混凝沉淀 先对水质进行精密
分析，了解水源中杂质
种类、状态，并确定用 水量，以便决定水处理
二、水的过滤 三、硬水软化 四、水的消毒
的工艺、设备。
一、混凝沉淀
目的是除去悬浮物和胶体。 ●混凝沉淀：在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小 悬浮物或胶体微粒相互吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀 下来的过程。 ●混凝剂:混凝时所加入的溶解盐类称为混凝剂。
3饮料用水
膜过滤是一种物理分离过程，以膜两侧的压力差为驱动力， 以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时， 膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而 成为透过液，而原液中体积大千膜表面微孔径的物质则被截 留在膜的进液侧，成为浓缩液，从而实现对原液的分离和浓 缩的目的。
5、其他过滤装置 （1）大孔离子树脂过滤器 （2）钛棒过滤器 （3）化学纤维蜂房式过滤器
（3）总碱度等于总硬度时，说明水中只含有Ca2+、Mg2+的碳 酸氢盐。
4、水的硬度与碱度对软饮料生产的影响
（1）硬度的影响：钙镁离子与有机酸反应产生沉淀，影 响产品感官；非碳酸盐硬度过高时，使饮料出现盐味；在 加工容器、管道、锅炉内形成水垢。
（2）碱度的影响：与金属离子反应形成水垢，并产生不 良气味；和有机酸反应，改变饮料的糖酸比与风味；影响 碳酸饮料的二氧化碳溶解量；使饮料酸度下降，造成微生 物感染；生产果汁型碳酸饮料时，与果汁的某些成分发生 反应，产生沉淀。
3、水的硬度与碱度的关系
总硬度=暂时硬度+永久硬度，总碱度通常与暂时硬度相符。
（1）总碱度大于总硬度时，说明水中存在OH-、CO2-3， 属于碱性水；
（2）总碱度小于总硬度时，说明水中存在Ca2+、Mg2+的氯化 物，基本上不存在OH-、CO2-3，属于非碱性水。如果Ca2+、Mg2+ 和OH-、CO2-3同时存在，则会发生沉淀。
过滤介质是保证过滤作用的重要条件之一，其性能与 结构直接影响过滤和净化的质量。对过滤介质的基本要求 是：
（1）应具有足够的化学稳定性； （2） 应具有足够的机械强度； （3）不溶于水； （4）不产生有毒、有害物质。
常见的过滤介质有：砂粒、石英砂、磁铁矿石、无烟 煤、活性炭、玻璃纤维、石棉、纸板等。
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。
2饮料用水的要求及处理
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Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+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）—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。
（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卩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。
饮料用水及水处理
水的碱度： 天然水中能与H+结合的OH-、CO3-和HCO3-的含量。天然水中通常仅存在HCO3-。
硬水有许多缺点： 1、和肥皂反应时产生不溶性沉淀，降低洗涤效果。 2、工业上，钙盐镁盐沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时会导致锅炉爆炸。 3、对人体健康和日常生活造成一定影响。 南方多为软水，北方多为硬水，饮用水不超过25度，最适宜为8-18度。
（2）离子交换树脂的分类与性能
分类： 强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性等 性能： 密度、含水率、溶胀性、机械强度、耐热性、酸性、碱性、选择性和交换容量。
（3）离子交换树脂的处理、转型及再生
1、新树脂的处理及转型 阳树脂由Na型→H型（水浸泡→等量7%HCl浸泡1h→水洗至pH3~4→等量8%NaOH浸泡1h→水洗至pH8-9→3-5倍7%HCl浸泡2h）；阴树脂由Cl型 →OH型。
反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）和微滤（MF）都是以压力差为推动力的膜分离过程，它们没有本质区别，只是渗透膜的孔径大小不同，截留物质的相对分子量不同。
（三）、离子交换法处理水
离子交换法——利用离子交换剂把原水中人们所不需要的离子暂占有，然后再将它释放到再生液中使水得到软化的方法。
（2）微孔膜过滤器 滤芯为高分子材料，决定过滤效果。 （3）活性炭过滤器 多孔性物质，具有很强的吸附能力，能吸附水中的气体、臭味、氯离子、有机物、细菌及铁与锰等杂质，一般可将水中的有机物除去90%以上。 超滤膜+优质椰壳活性炭+麦饭石+远红外活化石+天然磁石
二、水的软化
（一）石灰软化 在原水总硬度中碳酸盐硬度较高的情况下，在水中加入石灰，可降低碳酸盐硬度和碱度。 CaO+H2O------Ca(OH)2 CO2+Ca(OH)2------CaCO3+H2O Ca(HCO3)2+Ca(OH)2------2CaCO3+2H2O Mg(HCO3)2+Ca(OH)2------MgCO3+CaCO3+2H2O MgCO3+Ca(OH)2------Mg(OH)2+CaCO3 2NaHCO3+Ca(OH)2------CaCO3+NaCO3+2H2O
饮料用水及水处理
混凝 沉淀 过滤 软化 消毒
1.2.1 混凝沉淀
水的沉淀
除去水中较大的不溶性悬浮性杂质
溶解性或悬浮于水中的细小粒子
水处理
混凝机理
01
胶体在水中保持悬浮
02
不易沉降的原因
地下水
来源：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。地质层是一个自然过滤层，可滤去大部分悬浮物、水草、藻类、微生物等，因此使水质较澄清。此外，地下深处受气候影响较小。
污染物：可溶性矿物质，如含Ca2+、Mg2+、Fe3+的碳酸氢盐，一般含盐量为100～5000 mg/L。硬度为2～10 mmol/L，有的高达10～25mmol/L 。
Байду номын сангаас
电渗析法(ED)
工作原理 利用离子在电场下定向迁移现象和离子交换膜 的选择透过性达到除盐的效果。 在外加直流电场的作用下，水中离子作定向迁移，使一部分水中的大部分离子迁移到另一部分中，从而达到除盐的目的。
目的：杀灭水里治病菌和有害微生物，
1
防止水传染疾病。
2
消毒方法： 氯消毒 紫外线消毒 臭氧消毒
Al（OH）3凝聚机理
在近中性的水中，氢氧化铝带正电荷，而天然水中的自然胶体，大多带负电荷，起电性中和的作用
氢氧化铝胶体可吸附水中的自然胶体和悬浮物
使用时的注意事项
刚加入混凝剂 时应快速搅拌
1
2
3
碱式氯化铝（PAC）或聚合氯化铝， [Al2(OH)nCl6-n]m 其中：n=1-5，ｍ＜＝10
3
3105饮料生产技术技能训练-工作任务1饮料用水的水质处理.
(3)活性炭过滤
活性炭具有多孔性，可以吸附异味，去除各 种杂质。在用氯破坏水中的有机物、杀灭微生物 时，以活性炭作为余氯的吸附剂是最适宜的。
活性炭使用一段时间后需要进行清洗再生。 实际生产中常把活性炭过滤与砂滤棒过滤器串联 使用。另外活性炭具有腐蚀性，用铁制容器装活 性炭时要涂上防腐蚀涂料。
2．电渗析法
电渗析工作原理图
3.离子交换法
利用离子交换树 脂交换离子的能力， 按需要交换水中的离 子，从而使水质符合 使用要求的方法。
离子交换树脂净化水的原理
4．反渗透法
以半透膜为介质， 对被处理水的一侧施 以压力，使水穿过半 透膜，而达到除盐的 目的。
常用的氯：液氯(钢瓶袋)、次氯酸钠、漂白 粉和高效漂白粉。 加氯的方法：将漂白粉澄清液通过塑料管滴 入贮水池进水口的水流中，使漂白粉液与水能充 分的混合，并保持较长的接触时间，从而取得较 好的杀菌效果。
2.紫外线消毒
紫外线消毒的原理：微生物经紫外线照射后， 微生物细胞内的蛋白质和核酸的结构发生裂变而 引起死亡，因紫外线对水有一定的穿透能力，故 能杀灭水中的微生物，使水得以消毒。 设备：紫外线饮水消毒器
渗透与反渗透现象
三、水的消毒
原水经以上各项处理后，水中绝大多数的微 生物已被除去。但是仍有部分微生物留在水中， 为了保证产品质量和消费者的健康，对水要进行 严格的消毒处理。 目前国内外常用的消毒方法有氯消毒、紫外 线消毒和臭氧消毒。
1.氯消毒
工作任务1
饮料用水的水质处理
水处理的目的 1.除去水中固体物质；
2.降低硬度和含盐量；
3.杀灭微生物及排除所含异气。
一、水的过滤
软饮料加工技术—软饮料用水及水处理
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。
第一章 软饮料用水及水处理
砂滤棒过滤器
2.2 水的过滤
3、过滤的形式 ③ 活性炭过滤
a. 原理：活性炭是一种多孔性物质，具有很强的吸附能力， 能吸附水中的气体、臭味、氯离子、有机物、细菌及铁、锰等 杂质，可将水中有机物除去90%以上。 b.清洗：活性炭使用过一段时间后，由于截污过多，活性炭表 面及内部的微孔被水中的杂质堵塞，活性丧失，压降增大，出 水水质变差，应及时反冲洗与再生。 c.反冲洗的操作步骤: 四步
1.1 水源的分类及其特点
水源的来源不同分地表水、地下水、城市自来水三种。 ① 地表水 a. 定义：地表存积的天然水 b. 包括：江河水、湖水、池溏水、水库水、浅井水。 c. 特点： d. 结论：地表水制作饮料要慎重，无把握保证水质较好的情况下不使 用地表水。 ② 地下水： a. 定义：是经过地层的渗透、过滤，进入地层并存积在地层中的天然 水，存在于土壤和岩层中。 b. 包括：深井水，泉水和自流井水等。 c. 分类：潜水、承压水、泉水 d. 地下水的质特点： e. 结论：硬度不到1mmol/L时，是制作饮料的最理想用水。 ③ 城市自来水 a. 定义：地表水经过适当的水处理工艺，水质达到一定要求并贮存在 水塔中的水。 b. 包括： c. 结论： 可以做饮料用水。
石灰软化处理水的过程原理
石灰软化设备：加速澄清池
2.3 硬水软化 2、离子交换法
<1> 定义： 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。 离子交换剂分为三类 <2> 离子交换树脂软化水的原理： a. 离子交换树脂在水中是解离的： b. 当原水中含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子则出现： RSO3-H+ + Na+ RSO3- Na+ + H+ c. 当原水中含有SO42-、CL-、HCO3-、HsiO3-等阴离子，则出现： R三N+OH- + CLR三CL + OHd. 从b、c反应看出：水中溶解的阴阳离子被树脂所吸附，离子 交换树脂中的H+和OH-进入水中，从而达到水质软化的目的。
简述饮料用水水处理的工艺流程
简述饮料用水水处理的工艺流程1.饮料用水处理的第一步是原水的预处理,包括去除固体、微生物和胶体物质。
The first step in the treatment of water for beverages is pre-treatment of raw water, which includes removing solids, microorganisms, and colloidal substances.2.接下来是调节水的PH值和硬度,以确保符合饮料生产的要求。
Next is the adjustment of water pH and hardness to ensure it meets the requirements for beverage production.3.深度过滤是继续处理的一部分，可以去除水中的微小颗粒和有机物。
Depth filtration is part of the continued treatment to remove fine particles and organic matter from the water.4.紧接着是活性炭过滤，用来去除水中的异味和有机物质。
Next is activated carbon filtration, used to remove odors and organic matter from the water.5.通过反渗透膜，可以进一步去除水中的溶解固体和微生物。
Reverse osmosis membranes can further remove dissolved solids and microorganisms from the water.6.最后的消毒步骤是利用紫外线或臭氧处理水中的细菌和病毒。
The final disinfection step involves using ultraviolet light or ozone to treat bacteria and viruses in the water.7.经过这一系列的工艺处理，原水变成适合饮料生产的优质水。
软饮料用水及水处理
软饮料用水及其处理
我国水资源的状况
天然水的种类及特点
天然水中的杂质及特征
软饮料用水标准 水质的检测和测定 水处理---水的混凝、过滤、软化和消毒
水是生命之源，地球虽然有70.8％的面积为水所覆盖，但其中97.5％的水是咸水，无法饮用。在余下的2.5％的淡水中，有87％是人类难以利用的两极冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪。人类真正能够利用的水仅占地球总水量的0.26％。
01
02
2.3 天然水中的杂质
（3） 溶 解 物 质 天然水中的杂质 （3） 溶 解 物 质 ①盐 类-- 钙 镁 盐 、 钠 盐 、 铁 盐 及 锰 盐—硬度H（总硬度、暂时硬度、永久硬度）、碱度A及其关系； A总> H总， 水中存在OH-、碳酸根，属于碱水； A总< H总，水中存在钙镁离子的氯化物，基本没有OH-、碳酸根，属非碱性水； A总= H总，水中只含有钙镁的碳酸氢盐。 H总过大，饮料出现沉淀、盐味、增加洗涤剂的用量成本增加； A总过大，出现水垢、改变果汁糖酸比、影响二 氧 化 碳的溶解、有利于微生物的繁殖、沉淀、 ②气 体-- 氧、二 氧 化 碳 、 硫 化 氢 、 氮 气 。它们影响碳酸饮料中二 氧 化 碳的溶解度、其它饮料的风味和色泽。
反渗透（Reverse Osmosis）：反渗透脱盐的机理（氢键理论、优先吸附理论）分离溶剂（水）。
离子交换(Ion Excgange)：选择原则，外观、膨胀度、交联度、颗粒度、交换容量；常见的装置，固体床（单床、多床、复床、混合床、双层床）和连续床（移动床、流动床）
有机玻璃离子交换装置 时间型自动软化器 小型全自动复床纯水系统 水力驱动全自动软化器 离子交换装置及全自动软化器 大型自动软化器
悬浮物质 d>0.2 微 米， 主 要 有 细 菌-- 有 致 病 的 和 对 人 体 健 康 无 妨 的； 藻 类 及 原 生 动 物-- 嗅 、 为 、 色、 混 浊； 泥 沙 粘 土-- 混 浊。 对饮料的影响：出现沉淀、影响二氧化碳的溶解、微生物的存在影响产品的风味甚至败坏。
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
自来水做饮料的方法和原理
自来水做饮料的方法和原理自来水做饮料的方法和原理自来水是指供公众使用的城市供水系统所输送的水源。
自来水是一种非常普遍的饮用水，也是人们日常生活中最常见且方便的水源之一。
将自来水转化为饮料的方法众多，包括直接饮用、饮用前的处理和加工等。
下面将详细介绍自来水做饮料的方法和原理。
1. 直接饮用最简单的方法就是直接将自来水饮用。
自来水经过供水系统的处理和加工，通常具有符合饮用标准的水质。
在很多地区，自来水经过消毒和过滤，可以直接饮用。
划分自来水的水质等级主要是根据水源地、供水系统以及处理方法的不同。
一般来说，自来水中的有害物质浓度都是符合国家卫生标准的。
2. 加热消毒在一些特殊情况下，为了增加自来水的安全性，可以对自来水进行消毒处理。
加热消毒是一种常见的处理方法，在自来水中加热至沸腾后，可有效杀灭细菌和病毒，使自来水更适合饮用。
这是因为高温可以破坏细菌和病毒的细胞结构，使其无法生存繁殖。
加热消毒的原理是利用高温来消灭水中的微生物，提高自来水的安全性。
3. 滤水处理滤水是另一种常见的自来水处理方法。
目的是去除自来水中的杂质和污染物，提高水质。
常见的滤水方法包括活性炭过滤、反渗透、超滤等。
活性炭过滤可以去除自来水中的氯和有机物，改善水的口感。
反渗透可以通过膜的选择性通透性，将自来水中的溶解物质、微生物和碎片去除。
超滤则是利用微孔膜的作用将水中的大分子有机物、杂质和微生物过滤掉。
滤水的原理是通过不同的过滤材料或膜来分离和去除水中的有害物质，改善水的质量。
4. 添加饮料调味剂自来水做饮料的一个常见方法是添加饮料调味剂。
饮料调味剂通常是以粉末、浓缩液或糖浆的形式出售的，可用于增加自来水的风味和特色。
常见的调味剂包括果汁、浓缩果汁、糖浆、茶叶、咖啡粉等。
通过添加不同的调味剂，可以制成各种口味的果汁、汽水、茶饮和咖啡等各种类型的饮料。
5. 原理总结自来水做饮料的原理主要是通过处理和加工来提高水质，增加风味和特色。
消毒、滤水和添加调味剂是常见的方法。
饮料用水的处理—水的处理
（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，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：表面积巨大的滤料砂粒， 由于与悬浮物的微小颗粒之间的吸附作用，因 此使得砂粒在水中带负电荷，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。
混凝条件的确定 即原水的状况，包括水温、pH及其他物理性质、化 学性质；混凝剂的性状及添加量；助滤剂的性状及添 加量；混凝沉淀的装置；混凝沉淀的工艺（包括混凝 剂、助滤剂等的添加顺序、搅拌强度及时间）。总之， 水处理时，应先小试，以确定最佳的混凝沉淀条件。
在过滤过程中，当过滤材料不同，过滤结果也不一样， 如细砂、无烟煤常在结合混凝、石灰软化和水消毒的综合水处 理中作为初级过滤材料，而对原水水质基本满足软饮料用水要 求的，可采用砂棒过滤器，为除去水中的色和味，可采用活性 炭过滤器等，还有精滤、超滤和反渗透等。
表面比较粗糙最好有棱角； （4） 价廉物美。
3、过滤的形式
池式过滤、砂滤棒过滤器、活性炭过滤、微孔过滤等。
3.1、 池式过滤
饮料用水及水处理
水硬度过大时，对饮料品质的影响：
易使设备、金属容器产生水垢，玻璃瓶透明度降低， 饮料产生浑浊和沉淀；
降低碳酸化程度、降低饮料的酸度，改变饮料的风味， 并易变质；
Fe2+ 、Mn2+ 接触空气易被氧化而沉淀，造成饮料浑浊、 变色、风味变差等；
非碳酸盐硬度过高时，出现盐味。
（3）水的碱度
水的碱度：水中能与H+结合的OH-、CO32- 、HCO3- 含 量，mmol/L。
1、混凝原理
胶体物质的特性：不易沉降，稳定。 同一种胶体，带有同性电荷，同性相斥，相互间不能
黏结，不能形成大的聚团。 在水中加入相反电荷的混凝剂，与胶体电性中和，破
坏胶体稳定性，胶体之间聚集形成絮状物，同时，将 悬浮物裹入其中，小颗粒→大颗粒，沉降，水澄清。
2、混凝剂
主要有：铝盐、铁盐 ➢ 铝盐：明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等。 ➢ 铁盐：硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁。
二、过滤
过滤是净化水的一项重要工艺过程。 过滤不仅能够除去水中的悬浮物、胶体物质等杂质，
还能除去水中的异味、色泽、铁、锰及微生物。
1、过滤原理
原理：原水通过粒状滤料层时，其中一些悬浮物和胶 体物质等被截留在孔隙中或介质表面，从而将水中的 不溶性杂质分离。
过滤过程包括： ➢ 阻力截留：大颗粒杂质被截留在滤料孔隙间，使孔 隙越来越小，以截留更多的杂质。 ➢ 重力沉降：杂质因重力作用沉降到滤料颗粒表面。 ➢ 接触凝聚：过滤介质与杂质颗粒之间产生吸附作用。
水源的水质分析→了解水中杂质种类、状态→选择水 处理的工艺和设备
水处理的一般程序：混凝→过滤→软化@→消毒
一、混凝
混凝：指在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬 浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中 沉淀的过程。 溶解盐类→混凝剂
饮料用水及水处理
水处理技术可以根据处理对象和应用 领域分为不同的类型，如饮用水处理 、工业用水处理、污水处理等。
水处理技术的重要性与应用领域
重要性
随着全球水资源日益紧张，水处理技术的地位越来越重要。通过水处理技术， 可以有效地提高水质，保障人类健康，促进经济发展和社会进步。
应用领域
水处理技术的应用领域非常广泛，包括饮用水供应、工业用水、农业灌溉、城 市污水处理等。
预处理工艺
01
02
03
沉淀
通过自然沉淀或添加混凝 剂使水中的悬浮物和胶体 物质沉淀下来。
砂滤
去除水中的大颗粒杂质和 悬浮物，通常使用石英砂 作为过滤介质。
活性炭吸附
利用活性炭的吸附性能去 除水中的有机物、余氯和 异味。
过滤处理工艺
超滤
利用膜过滤技术，去除水中的细 菌、病毒、悬浮物和胶体等物质。
纳滤
软化设备
通过离子交换或膜分离技术降 低水的硬度，常用的有离子交
换器和反渗透膜。
除臭除味设备
通过活性炭吸附、氧化还原等 方法去除水中的异味和有害气
体。
水处理材料的选择与应用
过滤材料
根据需要选择不同材质和孔径的过滤 材料，如活性炭、陶瓷滤芯等，用于 去除水中的杂质和异味。
消毒剂
选择符合国家标准的消毒剂，如次氯 酸钠、二氧化氯等，根据水质情况进 行定期消毒。
去除水中的盐分、重金属和有害有 机物等，同时保留部分矿物质。
反渗透
通过加压使水通过半透膜，去除水 中的所有杂质和离子，产出纯水。
消毒处理工艺
氯消毒
紫外线消毒
向水中添加氯气，杀死水中的细菌和 病毒。
利用紫外线的照射破坏细菌和病毒的 DNA结构，使其失去活性。
2饮料用水的要求及处理
2饮料用水的要求及处理饮料用水的要求及处理是指在饮料生产过程中所使用的水的质量标准和处理方法。
水是饮料生产过程中不可或缺的重要原料，对水质的要求和处理方法直接关系到最终产品的质量和食品安全。
以下是就饮料用水的要求及处理进行详细阐述。
一、饮料用水的要求1.清洁卫生：饮料用水应无杂质、异味、色度等，不含任何细菌、病毒和寄生虫等有害物质。
2. 适宜硬度：饮料用水的硬度应适中，在0.2~0.5mmol/L范围内，硬度过高会影响饮料的口感，过低则容易腐蚀设备、管道。
3.适宜pH值：饮料用水的pH值应在6.5~8.5范围内，过高或过低都会影响饮料的稳定性和味道。
4. 含氧量：饮料用水的含氧量要求较高，一般在8~12mg/L之间，以保证饮料的气味和口感。
5.微生物指标：饮料用水的总菌落、大肠菌群、霉菌和酵母菌等微生物指标均不能超过国家卫生标准规定。
6.重金属和有机物质：饮料用水要求重金属和有机物质含量低，不超过国家卫生标准规定的限值。
二、饮料用水的处理方法1.预处理：包括混合沉淀、絮凝沉淀、砂滤等工艺，用于去除水中的颗粒物、悬浮物和浑浊物等。
2.活性炭吸附：通过活性炭对水中的有机物质、异味物质吸附作用，去除水中的杂质和臭味。
3.离子交换：通过离子交换树脂对水中的离子进行交换，去除水中的重金属离子、硬度离子等。
4.反渗透：利用半透膜原理，将水中的溶解性固体、微生物等通过膜截留，得到高纯净的水。
5.紫外线消毒：使用紫外线照射水体，破坏细菌、病毒的DNA结构，达到杀菌消毒的目的。
6.臭氧处理：臭氧具有强氧化性，能有效去除水中的异味、臭味和有害物质，提高水质。
7.稳定调节：通过添加适量的稳定剂和调节剂，调整饮料用水的pH 值、硬度和氧含量，以稳定饮料的质量。
总结：饮料用水的要求及处理对于饮料的生产至关重要，只有使用符合要求的水源，并通过适当的处理方法，才能得到水质优良的饮料用水，保证饮料的品质和安全。
饮料企业在生产中应严格遵守国家相关卫生标准，建立和完善水质检测和处理流程，确保生产出高质量、安全可靠的饮料产品。
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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、沉降
混凝、絮凝和过滤
整理ppt
石灰纯碱、离子 交换、ED或RO
水的硬度
❖水中离子沉淀肥皂的能力。
❖硬脂酸钠+钙或镁离子→硬脂酸钙或镁↓
(肥皂) (含量)
(沉淀物)
总硬度 =碳酸盐硬度 + 非碳酸盐硬度
暂时硬度
永久性硬度
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来源：地表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的水。
城市自来水
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。
污染物：Cl-，Fe3+含量及碱度、微生物量。
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1.1.2 水中杂质对饮料生产的影响
水处理的目的
水处理
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。
胶体在水中保持悬浮 不易沉降的原因
同一种胶体的颗粒带有 相同电性的电荷，彼此 排斥，不能结合成大颗粒
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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。
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Al（OH）3凝聚机理
1
2
在近中性的水中， 氢氧化铝带正电荷， 而天然水中的自然 胶体，大多带负电 荷，起电性中和的 作用
氢氧化铝胶体可吸附 水中的自然胶体和悬 浮物
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使用时的注意事项
水的pH值
水温
搅拌
一般要求待处 理水的pH为 6.5-7.5（中性）
一般要求水温 25-35℃；
第1章 饮料用水及水处理
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本章主要解决三个问题： （1）饮料生产用水为什么要处理？ （2）饮料生产用水怎样处理？ （3）处理后的水应达到什么标准？
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❖第一节：软饮料用水的水质要求 ❖第二节：软饮料用水的水处理
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1.1 饮料用水的水质要求
1.1.1 水源的分类及其特点
❖地表水 ❖地下水 ❖城市自来水
量。
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1.1.3 饮料用水的水质要求
❖饮料用水，除应符合我国“生话饮用水卫 生标准(GB5749—2006)”(表1-5)外，还应 符合表1-6所列的指标。
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1.2 饮料用水的水处理
对不符合要求的水质进行改良，称为水处理。
❖ 目的：保持水质的稳定性和一致性； 除去水中的悬浮物和胶体等杂质； 去除有机物等，以消除异味和异色； 降低硬度和含盐量；杀灭微生物；驱除异气。
❖ 过程：分析水质；选择处理方法和程序；决定工艺设备
❖ 原则：先易后难；先大后小； 先不溶后溶解物； 先过滤后软化消毒。
❖ 一般方法：
混凝
沉淀
过滤
软化
消毒
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1.2.1 混凝沉淀
水的沉淀
自然沉淀
加药物混凝沉淀
除去水中较大的不 溶性悬浮性杂质
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溶解性或悬浮于水 中（浑浊、颜色、臭味） 的细小粒子(胶体)
找一找吧？ 饮料用水的水质，要求硬度小于??德国度
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水硬度过大对饮料的影响
❖ 当水的硬度过大时，会产生碳酸钙沉淀和有机酸钙盐沉淀， 对饮料生产会产生一些不良影响，例如Ca(HC03)2等会与有 机酸反应产生沉淀，影响产品感观品质;
❖ 非碳酸盐硬度过高时，还会使饮料出现盐味； ❖ 另外，在洗瓶时，在浸瓶槽上形成水垢，会增加烧碱的用
刚加入混凝剂 时应快速搅拌
明矾的加入量：一般为0.001％-0.02％
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助凝剂
❖ 为了提高混凝的效果，加速沉淀，有时需加入一 些辅助药剂，称助凝剂。
❖ 助凝剂本身不起凝聚作用，仅帮助絮凝的形成。
❖ 常用的助凝剂有：活性硅酸、海藻酸钠、羧甲基 纤维素钠(CMC)及化学合成的高分子助凝剂，包 括聚丙烯胺、聚丙烯酰胺(PMA)、聚丙烯等。
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地下水
来源：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。地质层是一个自然过滤层，可滤去大部分 悬浮物、水草、藻类、微生物等，因此使水质较 澄清。此外，地下深处受气候影响较小。
污染物：可溶性矿物质，如含Ca2+、Mg2+、 Fe3+的碳酸氢盐，一般含盐量为100～5000 mg/L。硬度为2～10 mmol/L，有的高达10～ 25mmol/L 。
地表水 地下水
自整来理p水pt
来源：地球表面所存积的天然水 包括江水、河水、湖水、水库水、池
塘水和浅井水等。
地表水
特点：水量丰富，矿物质含量较少，硬度为 1-8mmol/L。但是地表水水质不稳定，受 自然因素影响较大。
污染物：主要有黏土、砂、水草、腐殖质、昆 虫、微生物、无机盐等，有时还会被有害物质 (如工业废水等)污染。
添加顺序、搅拌强调及时间等
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1.2.2 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。
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阻力截留（滤料表层） 重力沉降（滤料深层） 接触凝聚（滤料深层）
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过滤的原理
过滤的工艺过程
过滤 生产清水
过滤 过程
❖ 此外，还有用来调节pH值的碱、酸、石灰等。 ❖ 有时水中浑浊度不足，为了加速完成混凝过程，
还可以投入黏土。
新技术、新产品还在不断的创新发展中……
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混凝条件的确定
❖原水的状况，包括水的温度，PH值及其物 理、化学性质
❖混凝剂的性状及添加量 ❖助凝剂的性状及添加量 ❖混凝沉淀的装置 ❖混凝沉淀工艺，包括混凝剂、助凝剂等的
冲洗
滤料再生 方法反冲
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过滤的形式
1. 砂滤池过滤法 无烟煤 细砂 中砂 粗砂
小卵石
大卵石
滤料层 含污能力大，产水能力高 垫 层 防止滤料进入配水系统
作用机理
自身先溶解形成胶体，在与水中杂质作 用，以中和或吸附的形式使杂质凝聚成 大颗粒而沉淀。
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明矾
❖ 明矾是硫酸钾铝，是一种复盐 [KAl(SO4)2]·12H2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O
❖ 在水中A12(SO4)3发生水解作用生成氢氧化铝胶体： A12(SO4)3→2A13++3SO42A13++ H2O→Al(OH)2++H+ Al(OH)2++ H2O→Al(OH) 2++H+ Al(OH)2++ H2O→Al(OH)3↓+H+