饮料加工技术项目一包装饮用水生产技术

1、余夕帆 2016年春包装饮用水生产技术 知识目标知识目标1.了解饮用水的种类、要求和评价指标2.掌握饮料用水的处理方法3.掌握包装饮用水的生产工艺流程、生产工艺药店和质量控制方法； 能力目标能力目标1.能使用水的粗滤和精滤设备；2.能使用和养护水的反渗透装置；3.能使用水的紫外线和臭氧杀菌设备；4.能加工出符合要求的包装饮用水；5.能解决包装饮用水常见的质量问题 素质素质目标目标包装饮用水分类包装饮用水饮用天然矿泉水饮用纯净水其他类饮 用水饮用天然 泉水饮用天然水其他饮用水饮料生产用水饮用天然矿泉水l采用从地下深处自然涌出的或经 钻井采集的，含有一定量的矿物盐、微量元素或 其他成分，在一定区域

2、未受污染并采取预防措施 避免污染的水；在通常情况下，其化学成分、流 量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对 稳定。饮用天然矿泉水饮用天然矿泉水（drinking natural mineral water）饮用纯净水饮用纯净水饮用纯净水（purified drinking water）l以符合GB5749的水为水源，采用适当加工方法，去除水中的矿物质等制成的制品。饮用天然泉水饮用天然泉水饮用天然泉水（drinking natural mineral water）l采用从地下自然涌出的泉水或经钻井采集的、未受污染的地下泉水且未经过公共供水系统的水源制成的制品饮用天然水饮用天然水饮用天然水（

3、natural drinking water）l采用未受污染的水井、水库、湖泊或高山冰川等且未经过公共供水系统的水源制成的制品其他饮用水l以符合GB5749的水为水源，采用适当方法，不经调色处理而成的制品，如添加适量食用香精（料）的调味水。其他包装饮用水其他包装饮用水饮用矿物质水饮用矿物质水（mineralized drinking water）l以符合GB5749的水为水源，采用适当方法，有目的的加入一定量的矿物质而制成的制品。饮料用水的种类及要求饮料生产用水 GB5749-2006生活饮生活饮用水卫生标准用水卫生标准 水质软化水质软化一般用水 生活饮用水标准生活饮用水标准 无色透明、无臭无

4、味、无色透明、无臭无味、安全卫生，不得含有有安全卫生，不得含有有害例子，细菌总数要求害例子，细菌总数要求在允许的范围内在允许的范围内冷却用水 硬水除外硬水除外饮料水质对饮料品质的影响 1.浊度 泥沙、微生物、铁、锰等物质 2.呈色 腐殖酸等植物分解生成物及铁、锰离子等 3.臭气及异味 余氯，H2S 4.硬度饮用天然矿泉水饮用天然矿泉水生产技术生产技术天然矿泉水的发展历史刺猬井刺猬井中国第一瓶天然饮用矿泉水中国第一瓶天然饮用矿泉水中国矿泉水十大品牌中国矿泉水十大品牌天然矿泉水的分类含气天然含气天然矿泉水矿泉水充气天然充气天然矿泉水矿泉水无气天然无气天然矿泉水矿泉水脱气天然脱气天然矿泉水矿泉水（一

5、）天然矿泉水的质量要求1.感官指标感官指标微甜的口感一般是钙带来的，镁则带来一定的硬度和金属感，钠会使得口感清冽。口干舌燥的时候，对这些矿物质的味道极为敏感，喝到天然泉水觉得清甜，这便是钙、镁、钠的共同作用。圣培露的小气泡带来淡淡的矿物芬芳，普娜口感适中，清爽绵软，VOSS冰镇之后味道清纯，喝依云的最佳温度是10。专业的品水师传授品水秘方，小口呷进之后，在舌中间略停留，然后吞进喉咙。在10，矿物质的芬芳能最大挥发，所谓的冰镇，并不是冻成冰块。优质矿泉水也不要烧开了喝，100之后，钙镁成为沉淀很难被吸收，还会生成沉淀物。均衡的矿物质带来的口感可能并不独特，不会很甜，也不会有金属感，有点甜也许是钙

6、的含量高，而长期饮用这样的水，对身体并无好处。CHATELDON 山涧洞天然含气矿泉水法国山涧洞天然含气矿泉水法国皇室用水皇室用水2.理化指标理化指标2.理化指标理化指标3.污染物指标污染物指标4.微生物指标微生物指标天然矿泉水的生产工艺工艺工艺要点要点1. 引水引水 引水过程一般分为地下部分和地引水过程一般分为地下部分和地表表部分部分工艺工艺要点要点2. 曝气曝气 曝气是曝气是使矿泉水原水与经过净化了的空气使矿泉水原水与经过净化了的空气充分接触充分接触，使它脱去其中的，使它脱去其中的二氧化碳、硫二氧化碳、硫化氢化氢等气体，并发生氧化作用，通常包括等气体，并发生氧化作用，通常包括脱气和氧化两个

7、同时进行的过程。脱气和氧化两个同时进行的过程。3. 过滤过滤 矿泉水过滤的目的使矿泉水过滤的目的使除去水中的不溶性悬除去水中的不溶性悬浮杂质和微生物浮杂质和微生物。生产矿泉水的过滤一般。生产矿泉水的过滤一般需经过粗滤和精滤需经过粗滤和精滤 过滤作用的机理主要是吸附作用和机械隔过滤作用的机理主要是吸附作用和机械隔离作用离作用。4. 杀菌菌 生产上矿泉水灭菌一般采用臭氧杀菌和紫外线杀菌。 瓶子和瓶盖：消毒剂（双氧水、次氯酸钠、高锰酸钾）、臭氧、紫外线5. 充气充气 充气是指向矿泉水中充入二氧化碳气体，原水经过引水、曝气或气水分离、过滤和杀菌后，再充入二氧化碳气体。 与碳酸饮料类似 我国成品含气矿泉

8、水中游离的二氧化碳含量250mg/L6. 灌装灌装 灌装是指将杀菌后的矿泉水装入已灭菌的包装容器的过程。目前在生产中均采用自动灌装机在无菌车间进行。 矿泉水矿泉水加工中常见的质量问题加工中常见的质量问题1. 变色变色2. 沉淀沉淀3. 微生物微生物变色变色 发黄发绿现象 藻类植物和光合细菌中的叶绿素导致发绿 过滤和灭菌处理 管道和设备生锈导致发黄 优质不锈钢和塑料材质沉淀沉淀 红、黄、褐、白沉淀 低温时的白色絮状沉淀是矿物质引起的 如果二氧化碳逸出，会形成碳酸盐沉淀 红黄褐色沉淀是铁锰离子含量过高导致的微生物微生物 灭菌处理 水源控制 设备消毒 环境卫生 员工卫生天然矿泉水质量问题的控制方法

9、加强水源的卫生防护 加强矿泉水生产工艺管理 加强矿泉水生产的全程质量管理人工矿泉水的工艺流程及生产工艺要点 1.直接溶化法 2.二氧化碳侵蚀法饮用饮用纯净纯净水水生产技术生产技术饮用纯净水生产技术 水的处理 纯净水生产包装饮用水的来源1.地表水地表水 surface water 江河水、湖泊水、海洋水、积雪。江河水、湖泊水、海洋水、积雪。特点：特点： 矿物质少，硬度低，浮游生物、杂质多，水质不稳定，污染严重。矿物质少，硬度低，浮游生物、杂质多，水质不稳定，污染严重。2.地下水地下水 ground water 泉水、井水等。泉水、井水等。特点：矿物质多，硬度较高，杂质少，水质澄清，水质稳定特点：

10、矿物质多，硬度较高，杂质少，水质澄清，水质稳定 。3.自来水自来水 tap water 经适当水处理工艺处理，水质达到国家生活饮用水标准的水。经适当水处理工艺处理，水质达到国家生活饮用水标准的水。特点：水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水处理简单，费用低；水费特点：水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水处理简单，费用低；水费高；高；Cl-含量高。含量高。天然天然水中的杂质水中的杂质1.悬浮物质悬浮物质直径大于直径大于0.2 m的大分子物质，如泥砂等无机物、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。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

11、直径在直径在0.0010.2 m的大分子有机物、无机物，的大分子有机物、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。水及饮料的浑浊和变色。天然天然水中的杂质水中的杂质3.溶解物质溶解物质 粒度小于粒度小于0.001 m的溶解物，包括溶解气体、溶解盐的溶解物，包括溶解气体、溶解盐类。影响水的硬度、碱度、酸度及水中气体的含量。类。影响水的硬度、碱度、酸度及水中气体的含量。 溶解气体溶解气体：O2、CO2、H2S、Cl2 、NH3影响饮料风影响饮料风味和色泽。味和色泽。 溶解盐类溶解盐类：Ca、Mg、Na、K 盐影响硬度和

12、碱度，盐影响硬度和碱度，OH-、Cl- 影响水的酸度。饮料用水要求硬度影响水的酸度。饮料用水要求硬度8.5度。度。(1德国度德国度/0d：1升水中含升水中含10mg CaO)。水的硬度水的硬度 指水中离子沉淀肥皂的能力。水的硬指水中离子沉淀肥皂的能力。水的硬度取决于水中度取决于水中钙钙、镁离子镁离子的总含量。高硬度水使容器和的总含量。高硬度水使容器和设备产生水垢，使饮料产生沉淀、出现盐味设备产生水垢，使饮料产生沉淀、出现盐味。饮料用水的水质硬度要求饮料用水的水质硬度要求A总总时，水中有时，水中有Ca2+、Mg2+的氯化物，的氯化物，OH、CO32基本不存在，水基本不存在，水为非碱性水；为非碱性

13、水；当当H总总A总总H总总A总总A总总0H总总=A总总0H总总=A总总0H总总A总总0H总总A总总H总总 表表1-2 生活饮用水与饮料用水指标标准生活饮用水与饮料用水指标标准指指 标标饮用水饮用水饮料用水饮料用水浊度度浊度度 1 (3) 1色度度色度度 15 5溶解性总固体溶解性总固体mgL-1 1000 500总硬度总硬度(以以CaCO3计计)mgL-1 450 100铁铁(以以Fe计计) mgL-1 0.3 0.1高锰酸钾消耗量高锰酸钾消耗量(以以O2计计) mgL-13 1.0总碱度总碱度(以以CaCO3计计)mgL-1 50游离氯游离氯(以以Cl-计计) mgL-10.05 0.005

14、致病菌致病菌不得检出不得检出不得检出不得检出溴酸盐溴酸盐(使用臭氧时使用臭氧时) mgL-1 0.01 0.01甲醛甲醛(使用臭氧时使用臭氧时) mgL-1 0.9 0.9 铁和锰铁和锰：会使饮料着色、带异味、产生沉淀。 余氯余氯：改变饮料的颜色和味道 微生物微生物：会使饮料腐败变质一、一、水处理水处理水处理水处理 对不符合软饮料用水要求的水进行水质改对不符合软饮料用水要求的水进行水质改良的过程。良的过程。目的目的 除去悬浮物质和胶体物质；降低硬度；排除除去悬浮物质和胶体物质；降低硬度；排除水中的气体；杀灭微生物；使水质符合饮料用水标准。水中的气体；杀灭微生物；使水质符合饮料用水标准。处理方法

15、：澄清、过滤、软化、脱气、杀菌处理方法：澄清、过滤、软化、脱气、杀菌一、一、水处理水处理1、澄清（混凝）澄清（混凝） 通过物理和化学方法将水中的悬浮物、通过物理和化学方法将水中的悬浮物、带电粒子、大分子无机物、砂粒等沉降下来，带电粒子、大分子无机物、砂粒等沉降下来，获得澄清透明水质的过程。获得澄清透明水质的过程。1、澄清、澄清 混凝澄清混凝澄清 混凝混凝 在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬浮物质在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬浮物质或胶体微粒互相吸附结合成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。或胶体微粒互相吸附结合成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。混凝剂：常用铝盐和铁盐，如明矾、硫酸铝、碱

16、式氯化铝、硫混凝剂：常用铝盐和铁盐，如明矾、硫酸铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁等。酸亚铁、氯化铁、硫酸铁等。澄清机理：混凝剂自身溶解形成胶体，再与水中杂质作用，以澄清机理：混凝剂自身溶解形成胶体，再与水中杂质作用，以电中和或吸附的形式使杂质凝聚成大颗粒而沉淀。电中和或吸附的形式使杂质凝聚成大颗粒而沉淀。注意事项：注意事项： 注意混凝剂的用量；注意混凝剂的用量； 注意水温；注意水温； 注意水注意水的的pH值；值； 注意及时清理沉淀；注意及时清理沉淀；三、水处理三、水处理2、过滤、过滤通过机械方法除去水中的悬浮杂质、胶体物质、通过机械方法除去水中的悬浮杂质、胶体物质、水中的异味、颜色、铁

17、、锰及微生物，获得品质优良水中的异味、颜色、铁、锰及微生物，获得品质优良的饮料用水。的饮料用水。过滤方法：过滤方法： 砂滤砂滤 砂滤棒过滤砂滤棒过滤 活性炭过滤活性炭过滤 超滤超滤 反渗透反渗透 图图1-1 砂滤棒过滤示意图砂滤棒过滤示意图 图图1-2 砂滤器过滤示意图砂滤器过滤示意图原水原水含杂质水含杂质水净化水净化水净化水净化水原水原水小石头小石头粗砂粗砂木炭木炭细砂细砂小石头小石头棕垫棕垫 图图1-3 砂棒过滤器砂棒过滤器图图1-4 活性炭过滤器活性炭过滤器 图图1-5 反渗透示意图反渗透示意图 图图1-6 砂滤器过滤示意图砂滤器过滤示意图原水原水 净化水净化水原水原水原水原水纯水纯水H

18、2OH2O浓缩水浓缩水浓缩水浓缩水反渗透膜反渗透膜高压高压高压高压粗砂粗砂细砂细砂 图图7 反渗透膜壳反渗透膜壳 膜膜 滤滤 芯芯图图1-8 反渗透设备反渗透设备(纯净水纯净水)图图1-9 超滤示意图（超滤示意图（中空纤维膜中空纤维膜）净化水净化水 净化水净化水原水原水含杂质水含杂质水图图1-10 中空纤维膜超滤设备中空纤维膜超滤设备三、水处理三、水处理3 3、软化、软化通过物理或化学方法部分去除引起水硬度的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。，降低水的硬度，使其达到饮料用水硬度标准。 暂时硬度暂时硬度 由由Ca、Mg的碳酸氢盐和碳

19、酸盐引起，的碳酸氢盐和碳酸盐引起，加热可大部分除去。加热可大部分除去。 永久硬度永久硬度 由由Ca、Mg的氯化物、硫酸盐、硝酸盐的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等盐类引起，加热不能除去。等盐类引起，加热不能除去。 三、水处理三、水处理3 3、软化、软化离子交换法离子交换法 用阳离子交换剂将硬水中的用阳离子交换剂将硬水中的Ca2+、Mg2+置换而置换而使水得到软化。常用阳离子为使水得到软化。常用阳离子为Na+、H+ 。电渗析法电渗析法 利用阴阳离子交换膜对水溶液中阴阳离子的选择利用阴阳离子交换膜对水溶液中阴阳离子的选择透过性，除去原水中的盐分和提高其纯度，从而降低水质硬度并透过性，除去原水中的盐分和提高

20、其纯度，从而降低水质硬度并提高水的质量。提高水的质量。反渗透反渗透 膜孔径为膜孔径为0.00010.001 m，能有效脱除无机盐、，能有效脱除无机盐、有机物、胶体、细菌及病毒等。有机物、胶体、细菌及病毒等。 加热软化法、石灰软化法加热软化法、石灰软化法 图图1-11 离子交换器离子交换器图图1-12 电渗析示意图电渗析示意图 浓盐水浓盐水浓盐水浓盐水阴极阴极阳极阳极Ca2+Mg2+Na+ 软化水软化水阳离子交换膜阳离子交换膜阴离子交换膜阴离子交换膜 Cl- HCO3- SO42-阳离子交换膜阳离子交换膜阴离子交换膜阴离子交换膜Ca2+Mg2+Na+Cl- HCO3- SO42-浓缩室浓缩室浓缩

21、室浓缩室淡化室淡化室淡化室淡化室淡化室淡化室原水原水图图1-13 电渗析设备电渗析设备图图1-14 反渗透装置反渗透装置图图1-15 微孔膜过滤器微孔膜过滤器图图1-16 膜分离水处理设备（超滤）膜分离水处理设备（超滤） 三、水处理三、水处理 4、杀菌（消毒）、杀菌（消毒） 杀灭水中有害微生物。杀灭水中有害微生物。紫外线灭菌紫外线灭菌 微生物吸收紫外光导致微生物吸收紫外光导致DNA突变、蛋白质变性，微生物细胞结构发生裂突变、蛋白质变性，微生物细胞结构发生裂变，最终导致微生物死亡。变，最终导致微生物死亡。只有只有UV(200280nm)波段为杀菌范围，具有杀菌能力。波段为杀菌范围，具有杀菌能力。

22、30w紫外灯处理水流量：地下水紫外灯处理水流量：地下水15 t/h，地表水，地表水6 t/h。图图1-19 1-19 紫外线杀菌示意图紫外线杀菌示意图 紫外灯紫外灯水水紫外灯管紫外灯管石英套管石英套管水水壳体壳体图图1-20 紫外线杀菌器紫外线杀菌器 4、杀菌（消毒）、杀菌（消毒）臭氧灭菌臭氧灭菌 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损伤而导致新陈代谢障碍，继而

23、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。糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。 3O2 2O3 O3 O2 + O高压放电高压放电 臭氧灭菌臭氧灭菌 参数选择参数选择 1 1、消毒系统设计参数的选择消毒系统设计参数的选择 臭氧投加量为臭氧投加量为1 15mg/L5mg/L，接触时间为，接触时间为 4 410min10min，保持，保持0.10.11mg1mg/ /L L剩余臭氧浓度。剩余臭氧浓度。 2 2、主要设备的选择主要设备的选择 a.a.臭氧发生器臭氧发生器 臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确定。臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确

24、定。 W = 0.001W = 0.001Q QP P W W- - 臭氧发生器的产量臭氧发生器的产量( (g g/ /h h） Q Q- - 设计水量（设计水量（L L/ /h h） P P- - 臭氧投加量臭氧投加量，一般为，一般为1 15 mg5 mg/ /L L 0.0010.001- - 单位换算系数单位换算系数 b.b.接触氧化罐接触氧化罐 接触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确定。接触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确定。 S = Q / V S = Q / V S- S- 罐体截面积（罐体截面积（m m2 2） V- V- 流速流速, ,一般为一般为8 810m10m/ /h h Q Q- - 罐体直径（罐体直径