C 第二章 软饮料用水及水处理2015.1.10

原水→净化（澄清、过滤）→软化→消毒→成品水
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一、混凝沉淀（澄清）
水中所含的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，加 混凝剂中和胶粒表面所带的电荷，从而促 使其相互聚集，由小颗粒变成大颗粒，发 生沉淀，达到使水澄清的目的。 与此同时，由于加入的某些混凝剂形成 的胶体吸附能力很强，可以吸附水中的胶 体和悬浮物，随之凝聚成粗大絮状物而沉 降，使水澄清。
锰在水中的存在状况：存在形式与铁极为相似，
常与铁共存，但其含量一般比较低。锰含 量为0.3mg/L左右的水，有时会由于氯化 作用呈现淡褐色。
锰的影响：较高浓度锰也会使饮料风味不良，
和铁一样，锰的存在可导致水中沉淀物的 产生。
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六、有机物
种类：分为一般有机物和有机污染物
国际饮用水标准对有机污染物评价时，一般应符 合的条件： 1、具有足够证据表明该物质能引起急性或慢性疾病。 2、已知该物质在水中含有相当的浓度。 3、该物质能在水中较为经常地检出。 4、具有能用于监测和控制目的的分析方法 5、该物质浓度可以进行控制。 [分析方法] [水中的浓度][较为经常检出] [毒理证据] [控制浓度]
第三节 水处理方法
水处理的目的
a保持水质的稳定性和均一性 b去除水中的悬浮物及胶体等杂质 c去除有机物，以消除异臭、异味和脱色 d将水的碱度降至规定的限度以下 e去除微生物，使微生物指标符合饮用水卫生 标准 f去除铁锰化合物和溶解于水中的气体 g降低硬度。
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水处理的总体工艺流程
的无机物质、也有浮游生物及微生物等。 影响：产生沉淀、影响CO2的溶解、变味变质
• 2、胶体物质 多为包括黏土性无机胶体和高分
子有机胶体
影响：无机胶体产生使水质和饮料产生混浊， 有机胶体使饮料带色。
• 3、溶解物质 以分子和离子形态存在，溶解物
质主要是溶解性气体、溶解盐类和其他有机物 影响： 影响CO2的溶解，产生异味，影响色泽
第二章 软饮料用水及水处理
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第一节 软饮料用水概述
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一、水源的分类及特点 （一）地表水
• 来源：地表水包括河 水、江水、湖水、水 库水、池塘水、浅井 水等。 • 特点：水量丰富，矿 物质含量低，硬度一 般为1~8m mol/L； 水质波动大；易遭受 污染 。
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明矾使用的注意事项
水的pH值 水温 搅拌
一般要求待处理 水的pH为6.57.5；
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
刚加入混凝剂 时应快速搅拌, 然后降低速度
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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。
＜0.1 ＜100 不得检出
致病菌
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不得检出
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第二节 水质标准的主要指标
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浊度 碱度 水质标准 主要指标 臭和味
有机物
硬度
溶解氧
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铁锰离子
微生物
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一、浊度
定义：浊度又称混浊度，表示水中悬浮物 对光线透过时的阻碍程度。一般将1L蒸馏 水中含有1mgSiO2时的浊度规定为1度。 成因：原水中所含的杂质是发生水混浊的 主要原因，导致水混浊的主要杂质是悬浮 物质和胶体物质。季节和供水途径的变化， 都有可能因原水中所含杂质而产生混浊现 象。
a 与金属离子形成水垢 b消耗饮料的有机酸，影响糖酸比 c影响CO2的溶解量 d改变pH，容易滋生微生物 f生产果汁型碳酸饮料时，与果汁中的某些成 分发生反应，形成沉淀。
措施：一般在设计产品配方时，采取多加
酸的方法来保证产品质量。
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五、铁、锰含量
铁的存在形式及特点：铁锰在地表水中的含量极低，
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影响： a硬度过高，容易产生碳酸钙和有机酸 钙沉淀 b影响饮料的滋味 c加热时，形成水垢沉淀物，影响工艺 传热和设备清洗。
措施：进行软化处理。采用石灰软化、 离子交换、反渗透(RO)、电渗析等。
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计量方法：通常以相当于1L水中含有的
CaCO3或CaO的毫克数来表示。德国度-1 度相当于1L水中含有10mg CaO;英国度-1 度相当于0.7L水中含有10mg CaCO3;法国 度-1度相当于1L水中含有10mg CaCO3。 我国的法定计量单位为m mol/L表示。
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水中胶体颗粒可分为憎水和亲水两大类 水中黏土等无机物属于憎水性胶体， 有机物如蛋白质、淀粉和胶质等属于 亲水性胶体。 胶体表面是带电的，其中黏土、细菌、 病毒等均带负电，氢氧化铝、氢氧化铁 等的微晶体都是带正电的胶体。
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影响：
浊度高时，能保护微生物免受消毒作用， 同时能刺激细菌的繁殖。因此在水消毒过 程中，浊度低时才能保证其消毒效果。 会使人感到厌恶。 同时根据水质情况，采用凝聚、沉降或过 滤、氯化等方法去除杂质。
措施：饮料厂必须注意原水的浊度变化，
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二、臭和味：
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项目名称
浊度/度
GB5749-2006 生活饮用水卫生标准
＜3
GB1079-1989 软饮料用水标准
＜2 ＜5 无臭无味 ＜500 ＜100 ＜0.1 ＜0.1 ＜10 ＜50
色度/度 ＜15 味及臭 无异臭、无异味 总固形物/（mg/L） ＜1000 总硬度（以CaCO3计（mg/L）＜450 铁（以Fe计）/（mg/L） 锰（以Mn计）/（mg/L） 高锰酸钾消耗量/（mg/L） 总碱度（以CaCO3计）/ （mg/L） 游离氯/（mg/L） 细菌总数/（个/ml） 大肠菌群/（个/L） 0.3～0.02 ＜100 不得检出 ＜0.3 ＜0.1 ＜3
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八、微生物 水中微生物指示菌：主要指示菌是大肠 菌群或大肠菌总数。辅助性指示菌还 有类链球菌和亚硫酸盐还原梭状菌等。
饮用水微生物要求：理想的饮用水不应 含有已知的任何致病微生物，也应没 有标志粪便污染的细菌。
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影响：a水中的微生物会影响饮料的质量，产 生絮状沉淀。 b有害的微生物影响饮料的风味 c有时还会导致饮料的变质败坏。
主要含于地下水中。铁一般以无色重碳酸盐的形式存在于 地下水中。地下水被开采后，Fe2+离子就被氧化成为Fe3+， 容易形成Fe(OH)3的沉淀。 Fe2+ → Fe3+ → Fe(OH)3↓
影响：
a大量铁的沉淀会使水呈现令人厌恶的红棕色，并导致沉淀、 着色或褪色。 b当水中的铁的浓度超过0.3mg/L时，会损害饮料的风味， c铁含量多的水还容易生长微生物，使水产生臭气。 由于铁对饮料，特别是对果蔬汁饮料的影响，有必要限 制水中铁的含量，为此，规定饮料用水中铁的含量必须低 于0.1mg/L。 措施：铁含量高的水可用暴气和过滤,或凝聚沉淀过滤、离 子交换等方法处理。 2015-1-10 24
范围划分：以德国度表示的软硬水范围
0～4dH为特软水；4～8dH软水；8～15dH 为中等硬度水；16～30dH为硬水；大于 30dH为特硬水。饮料生产及设备清洗对水 的硬度要求有区别 。
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四、碱度
定义：水的碱度是指水中能与强酸发生中
和反应的物质的总量，以m mol/L为单位。
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硬度的分类：
分为碳酸盐硬度（暂时硬度）、非碳酸盐 硬度（永久硬度）
碳酸盐硬度主要是由钙镁的碳酸盐和重碳酸盐产 生的硬度。其中的重碳酸盐经煮沸可以分解为溶解 性很小的碳酸盐，成为沉淀而从水中除去，故又成 为暂时硬度。 Ca(HCO3)2 CaCO 3 + CO2+H2O Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 +2CO2 非碳酸盐硬度硬度主要是指钙镁的硫酸盐、硝酸 盐和氯化物。一般在煮沸时不会析出，故而又被成 为永久硬度。 总硬度＝暂时硬度＋永久硬度
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B硫酸铝Al2(SO4)3
作用原理类似于明矾，但其是 强酸弱碱盐，使用时须加入生石灰 等碱性物质调整pH。
1. 混凝剂 A 明矾 ［KAl2(SO4)2]· 12H2O或
K2SO4· Al2(SO4)3· 24H2O 它是一种复盐。在水中Al2(SO4)3发生水 解作用生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体 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。
使用时注意Cl－、Fe3＋ 含量及碱度、微生物含量
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二、水中的杂质及其对饮料生产的影响
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天然水中的杂质分三类：
溶解物质
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胶体物质
悬浮物质
d> 200nm
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d< 1nm 1nm < d< 200nm
• 1、悬浮物质 悬浮杂质主要是泥土、砂粒之类
措施：进行脱臭和除味处理。由气体引起的
可采取脱气方式，由还原物质引起的用氯 和臭氧进行氧化。由金属离子引起的可采 用离子交换等方法处理。活性炭吸附是行 之有效的方法。
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三、硬度
定义：水的硬度是指水对于肥皂的离子沉淀
能力。
成因：水的硬度是由多价金属离子，主要是
水中可溶性的钙和镁的量决定的。溶有较 多Ca2＋和Mg2＋的水叫做硬水。相反，只溶 有少量或不含Ca2＋和Mg2＋的水叫做软水。
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三、软饮料用水的水质要求
首先要符合GB5749-2006《生活饮用水卫生 标准》，该标准规定了 生活饮用水水质卫生要求、 生活饮用水水源水质卫生要求、 集中式供水单位卫生要求、 二次供水卫生要求、 涉及生活饮用水卫生安全产品卫生要求、 水质监测和检验方法。 其次须符合GB1079-1989《软饮料用水质量标准》
要求：软饮料用水应当无臭和无味。 成因：
a水臭的产生主要是有机物的存在，某些水臭 是生物活性增加的表现，有些则是工业污 染造成的。 b水的异味主要是来自无机物。 c氯化过程出现余氯气味 d硫磺、甲烷等物质使水产生异味。
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影响：
a影响饮料的滋味和气味。 b有时促使饮料产生沉淀。
分类：水中的碱性物质有NaOH、Ca(OH)2、
碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐、磷酸盐等构 成。 根据成分物质可分为三大类，即重碳酸 盐碱度（HCO3-）、碳酸盐碱度（CO32-） 和氢氧化物碱度（OH-） 。水中这三类离 子的总量为总碱度（以碳酸钙计量时，和 暂时硬度值相吻合）。
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影响：
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影响：饮用水中存在有机物，会导致碳酸饮 料的充气困难，并产生异味、沉淀等现象。
措施：去除水中有机物的方法可用氯化或组 合采用凝聚、沉淀、过滤等方法。
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Hale Waihona Puke Baidu
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七、溶解氧
影响： a水中溶解的氧会对包括铁锰铜以及含有氮和 硫的化合物进行氧化—还原反应，这种反 应会加速各类饮料品质的劣变。 b营养成分损失，脂肪氧化，Vc损失。 c发生酶促褐变 d同时，氧气等气体的存在还会影响碳酸饮料 中CO2的溶解量，并产生异味。 措施：必要时需进行水的脱气处理。
措施：水中的微生物可以通过适当水处理，包
括凝聚、沉淀、过滤和消毒加以去除。微 生物的灭菌以氯处理最为有效，而且简便。 在现代饮料生产中还经常使用紫外线灭菌、 臭氧灭菌和过滤除菌。
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从感官方面综合分析，如果水质标 准的主要指标不达标，会对饮料产生哪 些影响?
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（二）地下水
• 来源：深井水、泉水、自流井水等。
• 特点：水质较清，水温较稳定，但矿物质含量较 高，一般不易遭受污染。
含盐量为100~5000mg/L,硬度为2~10m mol/L
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（三）城市自来水
• 来源：主要指地表水或地 下水经过适当的水处理工 艺，水质达到要求并贮存 在水塔中的水。 • 特点：水质好且稳定， 达到饮用水标准。