C第二章软饮料用水及水处理XXXX110

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2019/8/201第二章软饮料用水及水处理2019/8/202第一节软饮料用水概述2019/8/203(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1~8mmol/L;水质波动大;易遭受污染。一、水源的分类及特点2019/8/204(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2~10mmol/L2019/8/2052019/8/206•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。使用时注意Cl-、Fe3+含量及碱度、微生物含量(三)城市自来水2019/8/207二、水中的杂质及其对饮料生产的影响2019/8/208天然水中的杂质分三类:溶解物质d1nm胶体物质1nmd200nm悬浮物质d200nm2019/8/209•1、悬浮物质悬浮杂质主要是泥土、砂粒之类的无机物质、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2019/8/2010三、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》2019/8/2011项目名称GB5749-2006生活饮用水卫生标准GB1079-1989软饮料用水标准浊度/度<3<2色度/度<15<5味及臭无异臭、无异味无臭无味总固形物/(mg/L)<1000<500总硬度(以CaCO3计(mg/L)<450<100铁(以Fe计)/(mg/L)<0.3<0.1锰(以Mn计)/(mg/L)<0.1<0.1高锰酸钾消耗量/(mg/L)<3<10总碱度(以CaCO3计)/(mg/L)<50游离氯/(mg/L)0.3~0.02<0.1细菌总数/(个/ml)<100<100大肠菌群/(个/L)不得检出不得检出致病菌不得检出2019/8/2012第二节水质标准的主要指标2019/8/2013有机物溶解氧碱度浊度微生物臭和味硬度铁锰离子水质标准主要指标2019/8/2014一、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。2019/8/2015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。措施:饮料厂必须注意原水的浊度变化,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。2019/8/2016二、臭和味: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。2019/8/2017影响:a影响饮料的滋味和气味。b有时促使饮料产生沉淀。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。2019/8/2018三、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。2019/8/2019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)2CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2Mg(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2019/8/2020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。2019/8/2021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10mgCaO;英国度-1度相当于0.7L水中含有10mgCaCO3;法国度-1度相当于1L水中含有10mgCaCO3。我国的法定计量单位为mmol/L表示。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。2019/8/2022四、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mmol/L为单位。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)。2019/8/2023影响: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。2019/8/2024五、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,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。2019/8/2025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。2019/8/2026六、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]2019/8/2027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。2019/8/2028七、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。2019/8/2029八、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。2019/8/2030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。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。2019/8/2031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?第三节水处理方法2019/8/2033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。2019/8/2034水处理的总体工艺流程原水→净化(澄清、过滤)→软化→消毒→成品水2019/8/2035一、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。2019/8/2036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。2019/8/20372019/8/20381.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。2019/8/20392019/8/2040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6.5-7.5;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2019/8/2041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。2019/8/2042B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。2019/8/2043C碱式氯化铝碱式氯化铝(PAC)又称羟基氯化铝或聚合氯化铝,其分子式为[Al2(OH)nCl6-n]m。其中n=1~5,m<=10。精品为白色或黄色固体,也有无色或黄褐色的透明液体。碱式氯化铝是一种新型的混剂。在水中由于羟基的架桥作用而和铝离子生成多核络合物,并带有大量正电荷,能有效地吸附水中带有负电荷的胶粒,电荷彼此被中和,因而与吸附的污物在一起形成大的聚体而沉淀除去。另外它还有较强的架桥吸附性能,不仅能除去水中悬浮物,还能使微生物吸附沉淀2019/8/20442019/8/2045D铁盐常用的是硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),另外也用氯化铁(Fe

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