软饮料工艺学-软饮料用水及水处理
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软饮料加工原理,主要工艺流程及操作要点
软饮料加工原理,主要工艺流程及操作要点Soft drinks are popular beverages that are enjoyed by people of all ages around the world. They are typically carbonated, non-alcoholic beverages that come in a variety of flavors. The processing of soft drinks involves several key principles that ensure the final product is safe, flavorful, and shelf-stable. Soft drink processing primarily involves four main stages: water treatment, syrup making, blending, and carbonation.软饮料是深受世界各地人们喜爱的饮料，适合各个年龄段的人们。
它们通常是含二氧化碳的非酒精饮料，口味多样。
软饮料的加工包括几个关键原理，确保最终产品安全、口感好且具有耐储藏性。
软饮料加工主要包括四个主要阶段：水处理、糖浆制备、混合和气化。
The first step in soft drink processing is water treatment. Water is the main ingredient in soft drinks, so it is crucial that it is of high quality. Water treatment involves filtration, sterilization, and the removal of impurities to ensure that the water is clean and safe for consumption. This step is essential for producing a high-quality final product that meets food safety standards.软饮料加工的第一步是水处理。
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。
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
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 软饮料及其水处理
3.国内外软饮料发展现状
世界软饮料10强国： 美国、日本、德国、巴西、英国、意大利、墨 西哥、中国、加拿大。 软饮料发展的方向： 碳酸饮料为主流产品，其次发展果汁饮料、瓶 装饮用水、咖啡饮料和茶饮料等。 世界碳酸饮料的三大品牌： 可口可乐、健怡可乐、橙汁汽水 三大香型占世界总产量的71.4%，其中可乐是世 界第一香型，占52.7%。
硬度分为总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。 总硬度
碳酸盐硬度（又称暂时硬度）加热煮沸去除
Ca(HCO3)2/Mg(HCO3)2/CaCO3/MgCO3
非碳酸盐硬度（又称永久硬度）：
CaCl2/MgCl2/CaSO4/MgSO4/Ca(NO3) 2/Mg(NO3)2
硬度的单位是mmol/L或mg/L CaCO3。过去使用的有 meq/L（毫克当量/升）和德国度（1L水中含有10mgCaO 为1度），它们之间有如表1-3所示的关系：
表1-3 不同硬度表示方法之间的关系 硬度单位 mmol/L mmol/L 1 meq/L 1 德国度 2.804
mg/L CaCO3
4.2 发展方向与措施：
“天然、营养、优质、多品种、多档次” （1）鼓励和规范发展符合饮料消费市场规律的产品，重 点发展茶饮料、果汁及果汁饮料、蔬菜汁饮料，植物 蛋白饮料和矿泉水，降低碳酸饮料比重。 （2）支持饮料企业规模化生产，加快产品升级换代，提 高附加值，搞好综合利用。 （3）形成一批技术装备良好，经营管理高效，具国际竞 争力的生产企业，力创数个国际品牌。 （4）软饮料新产品开发。如：野生果蔬汁饮料、保健茶 饮料、瓶装水（富氧太空水,负离子水）、特殊用途饮 料（视力疲劳者、美容、专用）等。
50.045
meq/L
德国度 mg/L CaCO3
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。
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。
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❖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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23
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。
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24
❖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。
7
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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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26
❖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。
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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
20
（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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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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1
❖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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2
第二节 饮料加工用水的处理
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
❖ 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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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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5
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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6
Chapter2 软饮料用水 及水处理
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
3
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，
❖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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12
❖（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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13
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。
21
（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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22
❖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。
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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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16
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＞
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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14
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。
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
盐不适合加入混凝剂 时应快速搅拌
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10
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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11
❖（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。
❖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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25
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。
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8
Al（OH）3凝聚机理
1
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
2
氢氧化铝可吸 附水中的自然 胶体和悬浮物
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9
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
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23
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。
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24
❖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。
7
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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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26
❖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。
18
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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19
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
20
（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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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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1
❖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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2
第二节 饮料加工用水的处理
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
❖ 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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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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5
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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6
Chapter2 软饮料用水 及水处理
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
3
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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4
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，
❖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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12
❖（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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13
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。
21
（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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22
❖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。
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15
❖（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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16
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＞
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。
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
盐不适合加入混凝剂 时应快速搅拌
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10
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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11
❖（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。
❖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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25
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。
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8
Al（OH）3凝聚机理
1
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
2
氢氧化铝可吸 附水中的自然 胶体和悬浮物
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9
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