白酒生产用水及水处理技术

白酒生产用水及水处理技术主讲：周健教授主要内容1概述2白酒生产用水的要求3水处理方法1概述白酒作为世界上六大蒸馏酒之一，是世界上最古老的酒种，至今已有数千年的酿造历史和文化积淀，与不同时代的人们生活息息相关。1概述水是白酒生产工程中必须的原料，白酒生产企业对酿酒用水非常重视，认为“水是酒的血，水乃酒之魂”。俗话说“名酒必有佳泉”。1概述全国约有4万多家酒厂,矿泉水点仅100多个,因此大部分企业不得不依靠水处理设备来净化水。如今的白酒工业化生产中，白酒生产用水的处理成为一项重要的课题。1概述此外，随着白酒向低度化发展，白酒中的水所占比例越来越大，对水质要求也越来越高。白酒勾兑加浆调度用水质量非常重要，加水的质量直接关系成品酒的质量是否优良。1.1白酒生产用水及分类白酒生产用水在白酒生产过程中各种用水的总称。工艺用水非酿造用水酿造用水洗涤用水降度用水冷却用水锅炉用水1.1白酒生产用水及分类工艺用水：与原料、半成品、成品直接接触的水。酿造用水：制曲时拌料，微生物培养，制酒原料的浸泡、糊化稀释等工艺过程用水。洗涤用水：设备、工具清洗用水。降度用水：即高度白酒勾兑用水与高度原酒制成低度白酒时的稀释用水。1.1白酒生产用水及分类非酿造用水：这种水不与物料直接接触，故水质要求不高。冷却用水：只需温度较低，硬度适当即可。锅炉用水：通常要求无固形悬浮物，总硬度低，含油量及溶解物等越少越好，且pH在25℃时高于7。1.2白酒生产用水来源白酒企业生产用水常用以下几种水源：自来水地表水地下水1.2白酒生产用水来源自来水：是将地表水或地下水经过人工沉淀、过滤、消毒等工艺处理后,达到GB5749-85国家标准的水。特点：自来水含有有机物少，但有些地区自来水硬度高，另外,在人工沉淀后残留相当量的余氯,甚至会有较浓的漂白粉味道。1.2白酒生产用水来源地表水：由大气降水到地面而汇集而成的水，包括河流水、湖泊水、池塘水(除海水)。特点：由于受工业废水、生活污水、农药残留物及自身对地表盐层的溶解的影响，这类水中含有大量的泥砂、胶体、有机物、盐类及微生物，甚至含有大量有毒、有害物质。1.2白酒生产用水来源地下水：是由地表水渗透的地下汇集而成的水，是许多酒厂工艺用水的主要来源。特点：这类水的悬浮物和胶体含量较少，但是含盐量普遍较高，溶解性总固体较多。由于地下水对地下矿藏的冲刷、溶解，因此地下水含有铁、锰及其它重金属离子的现象较为普遍。2白酒生产用水的要求包括：色度、浑浊度、嗅与味、肉眼可见物、pH、总硬度、各种金属离子含量、挥发酚类、硝酸盐类、氟化物、砷含量、硒含量、汞含量、细菌总数、大肠菌数、游离余氯含量等标准。2.1水中无机成分对白酒的影响杂质溶解物（低分子、离子）胶体悬浮物颗粒尺寸0.1nm1nm10nm100nm1μ10μ100μ1mm分辨工具电子显微镜超显微镜显微镜肉眼水的外观透明浑浊浑浊2.1水中无机成分对白酒的影响杂质小于10-6mm的物质,主要由各种溶解性盐类组成,如钙、镁、钠、钾、硫酸盐类、碳酸盐类、氯化物及铁、锰等重金属以及其它几十种微量元素组成。这些盐类的总和一般以溶解性固形物表示,是造成白酒固形物超标的主要因素。2.1水中无机成分对白酒的影响适量的无机离子保证了有益微生物的繁殖促进了发酵。如：曲霉孢子没有Mg2+就不能生长，曲料中缺少Mg2+时酶含量则显著降低。Ca2+能使淀粉酶不易被破坏。酿酒生化反应中脂肪酸(乙酸、己酸等)的形成需要HCO3-、Mn2+来催化。曲霉孢子的形成和菌体的生长都需要磷酸盐的存在。2.1水中无机成分对白酒的影响选择水源或对水的处理不当,也能对白酒起反面作用。如：(1)水中含钙、镁盐过多,会引起酒沉淀并产生苦味；(2)水中含铁过多使酒带铁腥味；(3)铜离子过高时酒会显蓝色；(4)氯离子浓度过高呈咸味；(5)铜离子、锌离子过量时,具有收敛性苦味；(6)水中Na+、K+含量过高,使酒变得粗糙；(7)Fe2+含量过高,使酒带黄色,酒呈铁腥味；(8)Mn2+是许多酶的辅基,能促进蛋白质的活性,过多能搅乱酒的正常发酵；(9)Pb4+、Sn2+、Cr3+、Zn2+都是金属离子,是酵母的毒素。过量使酶失活,酵母不能正常的生长、繁殖、发酵；(9)Cl-具有强烈的咸味,适量能使酒丰满、爽口、柔和,过量能引起酵母早衰,使发酵不完全,酒味粗糙；(10)NO2-、NO3-是致癌物质,也是酵母的强烈毒素,使酵母改变遗传,发酵性能降低,影响正常发酵；(11)F-过高,抑制酵母生长,对发酵不利。2.2酿造用水要求水是酒之源。水在制曲、酿造发酵过程中,是必不可缺的主要原料之一。在酿酒的各个环节中,对水的要求是不一样的,都有各自的标准和控制范围要求。酿造用水一般讲符合我国生活用水标准GB5749-85即可。2.2白酒降度用水要求降度用水,除首先要符合我国生活饮用水的水质标准(GB5749-85)外,必需进行软化处理。这是因为,使用硬度大的地下水时,水中的无机成分大量带入酒中,会使白酒出现白色针状的沉淀。2.2白酒降度用水要求(1)外观(2)口味(3)pH值(4)氯含量(5)硝酸盐2.2白酒降度用水要求(6)腐殖质含量(7)重金属(8)总固形物(9)水的硬度3水处理方法水的净化，越来越受到酿酒厂的重视，尤其对降度酒和低度酒更为重要。水处理通常有以下几种方法：3.1沙滤沙滤设备是一陶瓷缸或水泥池，两面分别铺上多层卵石、棕垫、木炭、粗沙和细沙等而成（沙子要用稀盐酸处理并洗净后才用）。浑浊水通过滤层后，沙子滤去悬浮物，木炭可吸附一些不良气味和浮游生物等。3.1沙滤特点：价低，滤速快，适于粗滤。此法只能除去水中微生物及部分有机杂质，对于水中溶解盐类、分子态杂质不起过滤作用。易脱沙，不易清洁。3.1沙滤沙滤棒3.2煮沸含有碳酸钙或碳酸镁的硬水，经煮沸后，可分别转化为难溶于水的碳酸钙或碳酸镁，使水的硬度降低，同时也达到杀菌的目的。3.2煮沸特点：简单易行，无需复杂工序，耗热量大，且煮沸过的水要经沉淀、过滤才能使用。3.3活性炭吸附处理活性炭表面及内部布满平均孔径为2-5nm的微孔，能将水中的细微粒子等杂质吸附，再采用过滤的方法将活性炭与水分离。3.3活性炭吸附处理特点：水中的各种有机物、细菌、颜色、微生物、余氯、臭味及部分重金属离子都能被吸附。广泛应用在除去水中有机杂质和水中分子态胶体微细颗粒杂质，多用于电渗析法和离子交换法的预处理。3.3活性炭吸附处理活性炭吸附过滤设备3.4离子交换法是白酒厂普遍采用的水处理方法。使用离子交换树脂与水中的阴、阳离子进行交换反映即可吸附水中的各种离子。再以酸、碱溶液冲洗等再生法将离子交换树脂上的钙镁等离子洗脱后，可继续使用。3.4离子交换法特点：此种方法的优点是生产费用低，膜使用寿命长，除盐效果好，缺点是耗电量大，设备投资费用高，不能除去非离子态杂质。3.4离子交换法3.4离子交换法3.4离子交换法离子交换系统3.4离子交换法固定床离子交换器3.4离子交换法移动床离子交换器3.4离子交换法流动床离子交换器3.5反渗透法反渗透膜是由适当亲水基团的多孔材料组成。在盐溶液中,膜表面有选择性吸附能力,即吸附水分子而排斥盐分子,这样就在膜和溶液界面上形成了一个纯水层,在反渗透压力推动作用下,此水层的纯水通过膜的毛细作用而连续不断地流出。3.5反渗透法特点：反渗透膜的分离属纯物理过程,无相的变化,对水中微粒、悬浮物、小分子有机物和微生物能完全去除,对无机盐类杂质的去除率一般在96%以上。用反渗透膜脱盐比一般离子交换和蒸馏法具有更高的效率和经济性。3.5反渗透法反渗透膜3.5反渗透法反渗透水处理设备3.5反渗透法反渗透水处理设备3.6电渗析法电渗析法是膜分离技术中的一种,在直流电场的作用下,使水中的阴、阳离子定向移动,并利用电渗析阴阳膜对阴、阳离子的选择透过性,达到水中阴、阳离子分离,使水软化的目的。3.6电渗析法特点：设备成本适中,耗电量较少,适用于含盐量不高的水。对于含盐量过高的水,处理较为困难;无法处理水中不带电的颗粒杂质；脱盐不完全,处理后水中还含有较多的盐分。3.6电渗析法电渗析水处理设备3.6电渗析法电渗析海水淡化器3.7微孔膜过滤微孔膜是一种固定型的深层过滤装置，滤膜精度可达0.1-0.45nm，能适用于各种微粒过滤要求。微孔滤膜3.7微孔膜过滤特点：滤材薄，孔径小、均匀面积大，阻力小，速度快截留能力强，不易脱落，适于精滤，除菌，应用广。而对水中的可溶性离子不能起到过滤作用，孔径小，容易堵塞，膜稳定性不佳。3.7微孔膜过滤内装微孔滤膜进液口出液口3.7微孔膜过滤3.8超滤超滤是利用膜表面的微孔结构对物质进行选择性的分离过程。当液体混合物在一定的压力下流经膜表面时，溶剂及小分子透过膜大分子被截留实现分离、浓缩或净化。3.8超滤特点：能有效地截留水中大部分胶体、大分子化合物、热源和细菌类杂质，但不能去除低分子量的盐分。超滤一般设置在除盐设备后面，但为提高电渗析、反渗透的除盐效果，也可以在除盐处理前加一级超滤。3.8超滤3.8超滤3.8超滤其他设备中华酿酒科学研究所“九七”重大科研成果———酿酒矿泉制造机,系按照酿酒行业工艺用水和勾兑加浆用水对水质的要求,依据天然矿泉水形成原理和地质参数,采取平衡、强化、吸附、交换、磁化、膜滤、杀菌等多重次复合方式处理,各种原水(除海水)经处理,其主要指标均可达到国家生活饮用水和饮用天然矿泉水标准。