第一章 軟飲料用水及水處理

第一章軟飲料用水及水處理請在此輸入您的文本。第一章軟飲料用水及水處理

一、自然界中水的分類1.自來水——

經(jīng)適當水處理工藝處理，水質(zhì)達到國家生活飲用水標準的水。特點：水質(zhì)好且穩(wěn)定，符合生活飲用水標準；水處理簡單，費用低；水費高；Cl-含量高。

2.地表水——

江河水、湖泊水、海洋水、積雪。特點：礦物質(zhì)少，硬度低，浮游生物、雜質(zhì)多，水質(zhì)不穩(wěn)定，污染嚴重。3.地下水——

泉水、井水等。特點：礦物質(zhì)多，硬度較高，雜質(zhì)少，水質(zhì)澄清，水質(zhì)穩(wěn)定。

二、天然水中的雜質(zhì)1.懸浮物質(zhì)粒度大于200nm的大分子物質(zhì)，如泥砂等無機物、浮游生物、微生物。造成飲料的渾濁、沉淀、變色。2.膠體物質(zhì)膠體物質(zhì)的大小大致為1nm~200nm、無機物，如黏土和硅酸等無機膠體和腐殖質(zhì)等有機膠體。造成水及飲料的渾濁和變色。

二、天然水中的雜質(zhì)3.溶解物質(zhì)

粒度小于1nm的溶解物，包括溶解氣體、溶解鹽類。影響水的硬度、堿度、酸度及水中氣體的含量?！?/p>

溶解氣體：O2、CO2、H2S、Cl2、NH3影響飲料風味和色澤?！?/p>

溶解鹽類：Ca、Mg、Na、K鹽影響硬度和堿度，OH-、Cl-影響水的酸度。飲料用水要求硬度<8.5度。(1德國度/0d：1升水中含10mgCaO)。

水的硬度——

指水中離子沉淀肥皂的能力。水的硬度取決于水中鈣、鎂離子的總含量。高硬度水使容器和設(shè)備產(chǎn)生水垢，使飲料產(chǎn)生沉淀、出現(xiàn)鹽味。硬脂酸鈉+Ca2+/Mg2+→硬脂酸鈣/鎂↓

總硬度=（mmol/L）1mmol/L=2.804度(0d)=50.045mg/L（以CaCO3表示）

水的堿度——

指水中能與H+結(jié)合的OH-、CO32-和HCO3-的含量(mmol/L)。高堿度水使飲料產(chǎn)生沉淀、改變糖酸比和風味、影響CO2溶解和保質(zhì)期。

表1－1天然水中堿度與硬度的關(guān)系注意：H表示硬度；A表示堿度；H負表示負硬度，主要含有NaHCO3、

Na2CO3、K2CO3、KHCO3。天然水的總堿度常與水的暫時硬度大小相一致；當H總>A總時，水中有Ca2+、Mg2+的氯化物，OH－、CO32－基本不存在，水為非堿性水；當H總<A總時，水中有OH－、CO32－，水為堿性水；當H總=A總時，水中只有Ca2+、Mg2+的碳酸氫鹽。

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三、水處理水處理——

對不符合軟飲料用水要求的水進行水質(zhì)改良的過程。目的——

除去懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)；降低硬度；排除水中的氣體；殺滅微生物；使水質(zhì)符合飲料用水標準。處理方法：澄清、過濾、軟化、脫氣、殺菌

1、澄清——通過物理和化學方法將水中的懸浮物、帶電粒子、大分子無機物、砂粒等沉降下來，獲得澄清透明水質(zhì)的過程?！炷吻?/p>

混凝——在水中加入某些溶解鹽類，使水中的細小懸浮物質(zhì)或膠體微?；ハ辔浇Y(jié)合成較大顆粒，從水中沉淀下來的過程。

混凝劑：常用鋁鹽和鐵鹽，如明礬、硫酸鋁、堿式氯化鋁、硫酸亞鐵、氯化鐵、硫酸鐵等。澄清機理：混凝劑自身溶解形成膠體，再與水中雜質(zhì)作用，以電中和或吸附的形式使雜質(zhì)凝聚成大顆粒而沉淀。注意事項：①注意混凝劑的用量；②注意水溫；③注意水的pH值；④注意及時清理沉淀；

2、過濾——通過機械方法除去水中的懸浮雜質(zhì)、膠體物質(zhì)、水中的異味、顏色、鐵、錳及微生物，獲得品質(zhì)優(yōu)良的飲料用水。過濾方法：—

砂濾—

砂濾棒過濾—活性炭過濾—

超濾—

反滲透

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鈦棒過濾器化學纖維蜂房式過濾器

大空離子吸附樹脂過濾器微孔膜過濾器

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3、軟化通過物理或化學方法部分去除引起水硬度的Ca2+、Mg2+，降低水的硬度，使其達到飲料用水硬度標準。

暫時硬度由Ca、Mg的碳酸氫鹽和碳酸鹽引起，加熱可大部分除去。永久硬度由Ca、Mg的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等鹽類引起，加熱不能除去。

3、軟化石灰軟化法使用石灰軟化硬水的方法稱為石灰軟化法，又稱石灰純堿軟化法，在硬水中加入消石灰，使水中的鎂生成氫氧化鎂沉淀，這樣，加入碳酸鈉使水中的鈣生成碳酸鈣而沉淀，硬水即變?yōu)檐浰?。離子交換法用陽離子交換劑將硬水中的Ca2+、Mg2+置換而使水得到軟化。常用陽離子為Na+、H+

。

電滲析法利用陰陽離子交換膜對水溶液中陰陽離子的選擇透過性，除去原水中的鹽分和提高其純度，從而降低水質(zhì)硬度并提高水的質(zhì)量。反滲透法膜孔徑為0.0001～0.001

m，能有效脫除無機鹽、有機物、膠體、細菌及病毒等。

加熱軟化法、石灰軟化法

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4、殺菌（消毒）

殺滅水中有害微生物。紫外線滅菌微生物吸收紫外光導致DNA突變、蛋白質(zhì)變性，微生物細胞結(jié)構(gòu)發(fā)生裂變，最終導致微生物死亡。只有UV(200～280nm)波段為殺菌范圍，具有殺菌能力。30w紫外燈處理水流量：地下水<15t/h（噸每小時），地表水<6t/h。

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臭氧滅菌

原理：臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧分解出氧原子，氧化破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)殺菌作用。臭氧首先作用于細胞膜，使膜成份受損傷而導致新陳代謝障礙，繼而穿透膜而破壞膜內(nèi)脂蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，導致細胞溶解、死亡。

臭氧滅菌參數(shù)選擇1、消毒系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的選擇臭氧投加量為1～5mg/L，接觸時間為4～10min，保持0.1～1mg/L剩余臭氧濃度。2、主要設(shè)備的選擇

a.臭氧發(fā)生器

臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量應(yīng)根據(jù)設(shè)計流量及臭氧投加量來確定。

W=0.001×Q×PW-臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量(g/h）Q-設(shè)計水量（L/h）P-臭氧投加量，一般為1～5mg/L0.001-單位換算系數(shù)

b.接觸氧化罐

接觸氧化罐的尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)計流量及流速來確定。

S=Q/VS-罐體截面積（m2）V-流速,一般為8～10m/hQ-罐體直徑（m）

c.罐體高度的確定

H=V×t+0.2H-罐體高度（m）t-接觸時間，一般為4～10min0.2-布水空間高度（m）

圖1-21臭氧發(fā)生器臭氧混合塔

4、殺菌（消毒）反滲透除菌反滲透膜截留范圍0.0001

m~0.001

m，截留高分子、病毒、細菌、膠體、懸浮物、無機鹽、糖、蛋白質(zhì)。超濾除菌0.001~0.1

m的超濾膜能有效去除水中細菌等微生物，壓力0.3~1.0MPa（千帕）。氯消毒NaClO(次氯酸鈉）、Ca(ClO)2（次氯酸鈣）在水中生成HClO（次氯酸）而起到殺菌作用?？捎糜谠O(shè)備和其他用水消毒。

四、水質(zhì)標準主要指標1、色度

是對天然水或處理后的各種水進行顏色定量測定時的指標。