软饮料工艺学-软饮料用水及水处理

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❖（1） 明矾 ［KAl2(SO4)2]·12H2O或 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O；
❖一种复盐，在水中Al2(SO4)3发生水解作用生 成氢氧化铝
Al2(SO4)3→2Al3++3SO42Al3++H2O→Al(OH)2++H+ Al(OH)2++H2O→Al(OH)2++H+ Al(OH)2++H2O→Al(OH)3 ↓ +H+
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❖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。
❖ 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。 ❖ 常用的助凝剂有很多如用来调节pH值的碱、酸、石
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。
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❖（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。
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铁盐使用时的注意事项
Fe(OH)2氧化产生Fe(OH)3的反应在pH值＞
①
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 ③ 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。
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2 助凝剂
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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第二节 饮料加工用水的处理
源自文库
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
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（三）过滤的形式
1. 砂滤池过滤法 无烟煤 细砂 中砂 粗砂
滤料层
小卵石 大卵石
垫层
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❖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。
❖一般每投入1mg/l 的硫酸铝需加入0.5 mg/l 的石灰 以调整水的pH 值。
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❖（3）碱式氯化铝 碱式氯化铝（PAC）或聚合氯化铝，
[Al2(OH)nCl6-n]m
其中：n=1-5，ｍ＜＝10
❖碱式氯化铝是一种新型的混凝剂。
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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。
❖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
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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。
❖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。
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（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。
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❖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。
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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。
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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
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（二）过滤的工艺过程
过滤 生产清水
过滤 过程
冲洗
滤料再生 方法反冲
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胶体
溶解性杂质
澄清过滤
混凝、絮凝和过滤
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石灰纯碱、离子 交换、ED或RO
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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)
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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，
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Al（OH）3凝聚机理
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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
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氢氧化铝可吸 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
一般要求待处 理水的pH为 6.5-7.5；
水温
搅拌
一般要求水温 25-35℃； 当温度高于 40℃生成的絮 凝物细小， 不利于沉淀
从而得到澄清。
胶体稳定的原因
同一种胶体的颗粒带有 相同电性的电荷
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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
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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Chapter2 软饮料用水 及水处理
刚加入混凝剂 时应快速搅拌
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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。
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❖（2）硫酸铝
❖加入水中的反应原理同明矾；
❖硫酸铝是强酸弱碱盐，水解时使水的酸度增 加，会导致Al（OH）3溶解；
❖因此硫酸铝往往和石灰、氢氧化钠或酸一起 用，以调节水的pH最佳为6.5-7.5。
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。
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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。