软饮料工艺学(陕西科技大学食品科学与工程专业).doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作软饮料工艺学（陕西科技大学）绪 论一. 定义饮料（Beverage）指一切含酒精的饮料（Alcoholic Drink)和不含酒精的饮料（Non-alcoholic Drink)的统称。通常我们把含酒精的饮料称为酒（Hard Drinks),乙醇含量在0.5以下的饮料称为软饮料（Soft Drinks)。软饮料是以解渴为主要目的的饮用品，因此不包括口服液之类的专用保健制品，但软饮料不排除本身附加有其他作用。 二. 软饮料的发展现状近几年我国软饮料年产量以超过20的年均增长率递增，软饮料市场已成为中国食品行业中发展最快的市场之一。 根据生理学

2、计算，在一般情况下，每人每日通过出汗、排泄约损失2.5l水分，其中一半要靠饮水或其它饮料补充。随着人类社会的发展，生活水平的不断提高，特别是在发达国家，白水的饮用量逐年下降，而各种饮料的消费量逐年增加，这就成为饮料工业发展的客观原动力。三. 软饮料的分类国际上目前对于软饮料还没有统一分类标准，各国之间的分类方法都不是很相同。我国的国家软饮料分类标准（GB107891996）根据使用原料、产品形态及作用将软饮料分为10大类。目前，市场上软饮料的主体是碳酸饮料、果汁饮料、茶饮料、瓶装饮用水、运动饮料5大类。1. 碳酸饮料（Carbonated Drinks） 碳酸饮料是指在一定条件下冲入二氧化碳的

3、软饮料制品，是由水、甜味剂、酸味剂、香精香料、色素、二氧化碳及其他原辅料组成。根据产品的原料成分及口味的差异，碳酸饮料又可以分为以下5类:果汁型（fruit juice type） ：原果汁含量不低于2.5的碳酸饮料。目前，我国市场上果汁型碳酸饮料较少。果味型（fruit flavoured type）：以果香型食用香精为主要赋香剂，原果汁含量低于2.5的碳酸饮料。例雪碧、芬达低热量型（low-calorie type）：以甜味剂全部或部分代替糖类的各型碳酸饮料，热量不高于75KJ/100ml例健怡可乐可乐型（cola type） ：含有焦糖色、可乐香精，或类似可乐果和水果香型的辛香、果香混合

4、香型的碳酸饮料。例如可口可乐、百事可乐等。可乐型汽水是世界上碳酸饮料生产的主要产品之一，代表产品为“可口可乐”、“百事可乐”等，已有百多年历史，畅销不衰，是一种嗜好型的饮料。 国内可乐型饮料研究开发于20世纪80年代，如“天府可乐”、“红雪可乐”、“崂山可乐”等，它们有别于国外的可乐饮料，虽然在外观上仍为透明的红棕色，香型也近似于可口可乐，但其特征添加剂为中草药，因中草药成分具有一定的保健作用，因而我国所产的各类可乐，除解暑外，还有一定的保健作用。其他型（other types） ：上述四种以外含有植物提取物或非果香型的食用香精或赋香剂的碳酸饮料，例如姜汁汽水。2.果汁（浆）及果汁饮料类 可以

5、分为9大类：果汁（fruit juices）：是采用机械方法将水果加工成未经发酵但能发酵的汁液或采用渗滤或浸取工艺提取水果中的汁液，再用物理方法除去加入的水制成的汁液，或是在浓缩果汁中加入与果汁浓缩时失去的天然水分等量的水制成的具有原水果果肉色泽、风味和可溶性固形物含量的汁液。果浆（fruit pulps）：是采用打浆工艺将水果或水果的可食用部分加工制成的未经发酵但能发酵的浆液，或是在浓缩果浆中加入与果浆在浓缩时失去的天然水分等量的水制成的具有原果果肉色 泽、风味和可溶性固形物含量的制品。浓缩果汁（concentrated juices）：采用物理方法从果汁中除去一定比例的天然水分制成具有果汁

6、应有特征的制品浓缩果浆（concentrated pulps）：采用物理方法从果浆中除去一定比例的天然水分制成具有果浆应有特征的制品。果肉饮料（nectars）在果浆或浓缩果浆中加入水、糖液、酸味剂等调制而成的制品。成品中果浆含量不低于30果汁饮料（fruit drinks）：在果汁（或浓缩果汁中）加入水、糖液、酸味剂等调制而成的清汁或浑汁制品。成品中果汁含量不低于10。果粒果汁饮料（fruit juices with granules） ：在果汁（或浓缩果汁中）加入水、柑橘类的囊胞或其他水果经切细的果肉等、糖液、酸味剂等调制而成的制品。成品果汁含量不低于10，果粒含量不低于5。水果饮料浓浆（

7、fruit drink concentrates） ：在果汁（或浓缩果汁）中加入水、糖液、酸味剂等调制而成的，含糖量较高，稀释后方可饮用的制品。 成品果汁含量不低于：5乘以本产品标签上表明的稀释倍数。水果饮料（fruit drinks） ：在果汁（或浓缩果汁）中加入水、糖液、酸味剂等调制而成的清汁或浑汁制品。成品中果汁含量不低于5。3.蔬菜汁和蔬菜汁饮料 一般可以分为下列5类：蔬菜汁（vegetable juices）：是用机械方法将蔬菜榨汁制成的制品。蔬菜汁饮料（vegetable juice drinks）：是在蔬菜汁中加入水、糖液等调制而成的饮品。复合果蔬汁饮料（fruit/vegeta

8、ble juice drinks） ：在蔬菜汁和果汁中加入水等配料调制而成的制品。发酵蔬菜汁饮料（fermented vegetable juice drinks）是在蔬菜或蔬菜汁经发酵制成的汁液中加入配料调制而成的饮品。市场上果蔬汁与果蔬汁饮料品种很多：浓缩果汁主要有浓缩橙汁、浓缩苹果汁、浓缩菠萝汁、浓缩葡萄汁、浓缩黑加仑汁等；果汁和果汁饮料有橙汁、苹果汁、梨汁、酸枣汁、猕猴桃汁、菠萝汁、葡萄汁等；果肉饮料有桃汁、草莓汁、山楂汁、芒果汁、胡萝卜汁等；果粒果汁饮料有粒粒橙（含有柑橘中的 砂囊）等；而水果饮料糖浆和水果饮料很少。蔬菜汁的品种较少，主要有胡萝卜汁、番茄汁、南瓜汁以及一些果蔬复合汁等

9、。市场上的果蔬汁主要以橙汁、苹果汁、桃汁、草莓汁、酸枣汁、菠萝汁、芒果汁和胡萝卜汁为主。世界果汁消费量橙汁为第1位，苹果汁为第2位。4.含乳饮料类（drinks containing milk） 以新鲜奶或奶制品为原料，经发酵或未经发酵后加水或其他辅料调制而成的饮品。按照工艺中是否经过发酵和蛋白质含量的多少，可以分为：配制型含乳饮料（formulated milk） ：是以鲜乳或乳制品为原料，加入辅料调制而成的液态食品。当成品中蛋白质含量不低于1时称乳饮料；当成品中蛋白质含量不低于0.7时称乳酸饮料。发酵型含乳饮料（fermented milk） ：是以鲜乳或乳制品为原料，经乳酸菌发酵制得的液

10、体中加入配料调制而成的液体食品。当成品中蛋白质含量不低于1时称乳酸菌乳饮料；当成品中蛋白质含量不低于0.7时称乳酸菌饮料。5.植物蛋白饮料（vegetable protein drinks） 是用蛋白质含量较高的植物的果实、种子、或核果类、坚果类的果仁为原料，经过加工制得的制品。成品中蛋白质含量不低于0.5。目前，植物蛋白饮料主要是利用大豆、椰子、杏仁、花生、核桃等为原料，含有大量的脂肪、蛋白质、维生素和矿物质等，营养丰富根据原料的不同，一般可以分为：豆乳类饮料（soy bean drinks） ：以大豆为原料，经过磨碎、脱腥等工艺制得的浆液中加入水、糖液等调制的制品。椰子乳饮料（coconu

11、t milky drinks） ：以新鲜的椰子为原料，取其果肉压榨成浆状，加入辅料调制而成。杏仁乳饮料（apricot kernel milky ）以杏仁为原料，经浸泡磨碎等工艺制得的浆液中加入水及其他辅料调制而成。其他植物蛋白饮料：6.瓶装饮用水（bottled water）密封于塑料瓶、玻璃瓶或其他容器中不含任何添加剂可直接饮用的水。世界各国对瓶装水的分类不太一致，我国GB107891996将瓶装饮用水分为3大类，它们分别是饮用天然矿泉水、饮用纯净水和其他饮用水，其中前两类已制定有国家标准（饮用天然矿泉水和瓶装饮用纯净水），而第三大类饮用水主要有富氧水、活性水、果味水、电解水、离子水等。一

12、般分为三类：饮用天然矿泉水(natural mineral water)：从地下深处自然涌出或经人工揭露的未受污染的地下矿水，含有一定量的矿物盐、微量元素或二氧化碳，在通常情况下，其化学成分、流量、水温等在天然波动范围内稳定，允许添加二氧化碳。矿泉水有碳酸、硅酸、锌、硒、碘等不同的类型。饮用矿泉水应有针对性，否则，矿物质和微量元素长期过多进入体内，会对健康造成不良影响。饮用纯净水(pure water)以符合生活饮用水卫生标准的水为水源，采用蒸馏法、电渗析法、离子交换、反渗透等加工方法，去除水中的矿物质、有机成分及微生物而加工制得的水。其他饮用水(other water)：由符合生活饮用水卫生

13、标准的采自地下形成的泉水或深井水等为水源加工制得的水。7.茶饮料类（tea drinks） 茶饮料是指用水浸泡茶叶，经抽提、过滤等工艺加工制成的茶汤或在茶汤中加入水及其他辅料调制而成的制品。我国将茶饮料分为4种：茶汤饮料(tea)：习惯上称为纯茶饮料，以茶叶或其提取物为原料，少添加或不添加糖，保持原茶风味的茶饮料。例如康师傅的无糖绿茶、乌龙茶等。果汁茶饮料(tea with fruit juice)：是在茶汤中加入水、原果汁或浓缩果汁、糖液、酸味剂等调制而成的制品，成品中果汁含量不低于5。果味茶饮料(fruit flavoured tea)：是在茶汤中加入水、食用香精、糖液、酸味剂等调制而成的

14、制品。目前市场上，柠檬味的最为普遍，例如康师傅的柠檬红茶、统一的冰绿茶等。其他茶饮料(other tea drinks)：是在茶汤中加入植物抽提物、糖液、酸味剂等调制而成的制品。8.固体饮料（Powdered Drinks）固体饮料是指水分含量在5以下，具有一定形状，须经冲溶后才可饮用的颗粒状、片状、块状、粉末状的饮料。固体饮料是相对饮料的物理状态而言，是饮料中的一个特殊品种。固体饮料的生产方法与一般饮料有所不同，是以某种原料为主，配以多种辅料加工制成，与液体饮料相比，一方面固体饮料的重量显著减轻，体积显著变小，而且速溶性好；另一方面由于其含水量低，所以具有良好的保存性，因而应用范围十分广泛。

15、由于真空干燥技术的进步，各种干燥食品产生市场价值，出现了速溶食品时代。随着大型喷雾干燥机、冻结真空干燥机、真空泡沫干燥机的开发，聚乙烯、铝箔、纸的复合薄膜等新包装材料的出现，以及加工流程系统的现代化，固体饮料将会具有更广阔的市场。由于固体饮料具有体积小、运输贮存携带方便及营养丰富等优点，它的历史虽然不长，但在品种、产量、包装等方面都发展很快。在美国、西欧、日本等国家，固体饮料产量年增长率均在10以上。近年来，国内固体饮料的产量和品种也有很大发展。目前，固体饮料还在朝着组分营养化、品种多样化、包装优雅化，携带方便化的方向发展。固体饮料按原料可以分为以下三种：果香型固体饮料(fruit flavo

16、ured type)：以糖、果汁、营养强化剂、食用香精或着色剂等为原料，加工制成的用水冲溶后，色、香、味与品名相符的制品。蛋白型固体饮料(protein type)：以糖、乳制品、蛋粉、植物蛋白、营养强化剂等为原料加工制成的制品。其他型固体饮料(other types)：除上述两类以外的其他类固体饮料。例如速溶茶、速溶咖啡、以及菊花晶等。有些固体饮料加水后会产生二氧化碳，也称为固体汽水，是由于原料中含有柠檬酸和碳酸氢钠的缘故。 固体饮料的生产与一般的饮料有所不同，生产工艺比较简单，主要是合料、成型、干燥、过筛、包装，而且生产周期短，利润高，投资少，是一个门槛较低的生产行业9.特殊用途饮料（dr

17、inks for special use） 通过调整饮料中天然营养素的成分和含量的比例，以适应某些特殊人群营养需要的制品。一般可以分为三类：运动饮料(Sports Drinks)：营养素的成分和含量能适应运动员或参加体育锻炼的人群的运动生理特点的特殊营养需要，并能提高运动能力的制品。根据运动生理的需要，运动机体需要蛋白质、糖类、维生素、矿物质、水分等营养物质，在运动饮料国家标准中，规定了糖类、维生素、矿物质的营养素项目指标作为运动饮料各个种类通用的营养素要求，其中可溶性固形物和钠的指标为强制性（可溶性固形物含量不低于5，钠含量为50900mg/L），其余的指标是推荐性的，由企业自行决定是否采用

18、。营养素饮料(fortified Drinks)：添加适量的食品营养强化剂以补充某些人群的特殊营养需要的制品。例如强化钙饮料、强化铁饮料、富硒饮料等。其他特种用途饮料(others)：为适应特殊人群的需要而调制的制品。例如低能量饮料，它主要是采用强力甜味剂来代替蔗糖，像阿斯巴甜、三氯蔗糖等强力甜味剂的甜味特性较好，特别适合在的低能量饮料中使用。10.其他饮料类(other drinks)除上述九类饮料外的饮料都属于此类。国外分类概况日本的清凉饮料分为碳酸饮料和非碳酸饮料两类，碳酸饮料指汽水，非碳酸饮料中包括纯果汁、果汁饮料（含果汁，或果粒）和发酵乳饮料。不包括牛乳和乳制品、含酒精的制品以及茶和

19、咖啡，果汁饮料中包括浓缩果汁饮料（指加糖稀释后饮用）以及番茄汁，但不包括其它菜汁。英国的法规定义软饮料为“任何为供人类的饮用而出售的需要稀释或不需要稀释的液体”的产品，包括果实饮料、果汁饮料、果肉饮料、加糖果汁饮料、汽水（包括苏打水、奎宁汽水、甜化的汽水）、姜啤以及加药草或植物的饮料。不包括水、天然泉水（包括强化矿物质的）、果汁（包括加糖和不加糖的、浓缩的）、乳及乳制品、茶、咖啡、可可或巧克力、蛋制品、粮食制品（但加麦芽水或含有酒精的粮食制品，但不能醉人的除外）、肉类、酵母或蔬菜等制品（包括番茄汁）、汤料、能醉人的饮料以及除苏打水以外的任何不甜的饮料。不否定软饮料有可能有一定医疗价值。但软饮料

20、的一般概念，实际上已超过上列的范围（如矿泉水，按法规不能算软饮料）。欧洲多数国家基本上与英国相似。在美国软饮料仅作为硬饮料的对立物而命名的，主要的分界线为酒精含量。但实际上不包括果汁和果汁饮料。四. 酒精饮料简介酒精度是指乙醇在酒中的含量，一般是指温度在20 时，每100毫升酒液中含酒精的毫升数或百分比，例如：52度的五粮液即指在温度20时，每100毫升的五粮液中所含酒精为52毫升或说五粮液中的酒精含量为52%。此外，一些国家对自己的酒精度有其他的表示方法，如美制酒度标准以PROOF表示，据美国对酒精度的计量方法：1PROOF=0.5度。酒按不同的分类方式有很多种类别: 按生产工艺分(1)蒸馏

21、酒 蒸馏酒是经发酵蒸馏以提高酒精度的方法制成的酒。如：中国白酒、WHISKY、BRANDY、GIN、RUM、VODKA等。(2)发酵酒 发酵酒又称酿造酒，是将原料发酵直接提取或采取压榨法获得的酒，一般酒度较低，如葡萄酒、啤酒、清酒、黄酒等。(3)配制酒 配制酒是按照配方把蒸馏酒与发酵酒混合或将蒸馏酒或发酵酒与香料、果汁等勾兑制成的酒，如VERMOUTH（味美思）、利口酒、中国药酒、露酒等。(4)鸡尾酒 鸡尾酒是按照酒谱将烈性酒、葡萄酒、果汁、汽水以及调色和调香的原料进行混合或勾兑的混合酒，它主要由基酒、辅酒、辅料等组成。 著名蒸馏酒概述威士忌是源于英文WHISKY（WHISKEY）的英译，其含

22、义为“生命之水”。威士忌酒是以谷物为原料，经过发酵后通过蒸馏方法制成的烈性酒。由于威士忌酒液经蒸馏后，会被注入橡木桶等后醇化；一般其颜色为褐色，酒精度常在40度-43度之间，最高可达66度。威士忌在英文中的两种写法分别代表不同的产地：苏格兰和加拿大生产的威士忌拼写成为“WHISKY”；而爱尔兰和美国生产的威士忌酒则拼写成“WHISKEY”。威士忌瓶上的印有年份，表明了酒液在橡木桶中醇化的时间。白兰地是英文BRANDY的英译。白兰地原指以葡萄为原料，经发酵、蒸馏出来的酒，并经长期储放于橡木桶使其成熟并酿成琥珀色。渐渐地除了用葡萄外， 也用其它水果蒸馏如樱桃、苹果等，不过常在白兰地酒前面加上原料名

23、称以区别酒的种类。比如以樱桃为原料制成的白兰地则称为樱桃白兰地（CHERRY BRANDY）。虽目前以水果为主要原料的蒸馏酒也称白兰地，但从历史上及品质上而言，法国干邑地区所酿制之白兰地已为成为白兰地之极品。 法国白兰地酒标签上的储存年限表示发法 白兰地需贮藏很长的时间, 且时间越长, 酒质越好, 最佳 的陈年时间是2040年. 白兰地在装瓶出售时, 在瓶身或标帖上标示其酒陈酿程度, 用下列几种等符号来表达贮藏年代。 表示3年陈； 表示4年陈；表示5年陈；V.O.表示1012年陈；V.S.O. 表示1220年陈；V.S.O.P.表示2030年陈；Napoleon 表示40年陈；X.O表示50年

24、陈；EXTRA表示70年陈；其中E代表ESPECIAL(特别的)、F代表FINE(好)、V代表VERY(很好)、O代表OLD(老的)、S代表SUPERIOR(上好的)、P代表PALE(淡色)、X代表EXTRA(格外的)。法国白兰地的著名品牌 REMY MARTIN人头马 HENNESSY 轩尼诗 MATELL 马爹利 BISQUIT 百事吉 CAMUS 金花金酒又名琴酒，是其英文名GIN的音译。由于其特殊的香料-杜松子的使用，人们有时也叫它杜松子酒。金酒是以玉米、麦芽和稞麦为原料，加入杜松子等香料，经发酵、蒸馏得到的烈性酒。大部分的金酒是五色的液体，酒精在35度47度之间，大多数金酒的酒精度约

25、40度。朗姆酒是英文RUM的音译，也可以译为罗姆酒、兰姆酒、老姆酒。朗姆酒是制糖业的一种副产口，以甘蔗提炼而成，大多数产于热带地区。朗姆酒的生产工艺与大多数蒸馏酒相似，经过原料处理，酒精发酵，蒸馏取酒之后，必须再陈化13年，以便酒液染上橡木的色香味。酒精度从35度75度，最常见的为40度。朗姆酒的用途很广，除了饮用外，还广泛用于点心和甜菜的制作。伏特加是英文VODKA 的音译，是以马铃薯、玉米等为主要原料，经发酵、蒸馏、过滤后制成的纯度高的烈性酒。在国内常见的酒精度为40度左右。伏特加酒最大的特点就是无色、无杂味、无臭、不甜、不酸、不涩而著名，但是也有一些伏特加酒配以药草或浆果以增加其味道和颜

26、色。最早产于波兰和俄罗斯，主要生产国为波兰，俄罗斯，芬兰，中国和美国等。特吉拉酒是由于出产在墨西哥的TEQUILA小镇而得名。它是以墨西哥珍贵植物龙舌兰（AGAVE）为原料，经过发酵、蒸馏得到的烈性酒。龙舌兰的形状像仙人掌，经过12年的种植才能成熟，用这种植物制成的酒很有特色。这种酒有无色和金黄色两种颜色，酒精度是38度44度，带有龙舌兰的独特芳香味。 按酒精度分:(1)高度酒 酒精度高于40度。(2)中度酒 酒精度在20度40度的酒品。(3)低度酒 酒精度在20度以下。按照制酒原料分:(1)植物酒 以植物为原料经过发酵蒸馏制成的酒。如：墨西哥的特吉拉酒（TEQUILA）。(2)粮食酒 以各种

27、谷物为原料，经过发酵、蒸馏而制成的酒。如中国白酒、金酒、威士忌酒等。(3)水果酒 以各种水果为原料，经过发酵、蒸馏或配制的酒。如葡萄酒、白兰地、味美思等按西餐用餐习惯分:(1)餐前酒（APERITIFS） 开胃菜所配的酒就是开胃酒，其中包括味美思、鸡尾酒等。(2)佐餐酒（TABLE WINE） 主菜配酒主要包括红葡萄酒和白葡萄酒。(3)甜食酒（DESSERT WINE） 以各种水果为原料，经过发酵、蒸馏或配制的酒。如葡萄酒、白兰地、味美思等 第一章软饮料用水及水处理第一节软饮料用水一、 水中的杂质水中的杂质按照其微粒分散的程度，大致可以分为三类：悬浮物、胶体和溶解物质。悬浮物(suspende

28、d matter) ：水中粒度大于0.2微米的杂质通常为悬浮物。这类杂质使水质呈混浊状态，静置时会自行沉降。胶体物质(colloidal matter)：胶体物质的大小大致为0.0010.2微米。胶体物质中很多是造成水混浊和水带色的主要原因。溶解物质(solutes)：这类杂质的微粒在0.001微米以下，以离子或分子状态存在于水中。溶解物质包括溶解气体和溶解盐类，溶解气体主要有氧气、二氧化碳，此外还有硫化氢和氯气等，这些气体的存在会和饮料中其他物质发生反应，影响色、香、味；溶解盐主要是一些无机盐离子，这些无机盐离子构成了水的硬度和碱度，硬度和碱度是水质的重要指标。 二、软饮料用水的水质要求项目

29、名称 指标 项目名称指标 浊度/度 2 高锰酸钾消耗量（以O2计）/(mg/L) 10 色度/度 5 味及臭气 无味无臭 总固形物/(mg/L) 500 总碱度（CaCO3计）/(mg/L) 50 总硬度（以CaCO3计）/(mg/L) 100 游离氯/(mg/L) 0.1 铁/(mg/L) 0.1 细菌总数/(个/ml) 100 锰/(mg/L) 0.1 大肠杆菌/(个/ml) 3 致病菌 不得检出 水是饮料生产中的重要原料之一，水质的好坏直接影响成品的质量，高质量的饮料与高质量的水是分不开的。目前，大中型饮料厂均备有完善的水处理设备系统，这是很多饮料质量稳定的关键因素之一。一些小型饮料厂直

30、接采用自来水或井水等生产饮料，容易产生沉淀、变质、变色等现象。因此，饮料用水的来源及处理对饮料生产具有重要的意义。 饮料用水首先必须符合生活饮用水水质标准，但是饮用水的理化指标并不能满足生产饮料的要求，根据饮料工艺用水的特殊要求，强调下列指标：例如硬度，生活饮用水要求总硬度应小于等于25度，而一般饮料用水应小于等于8度，又如浊度，生活饮用水应小于等于5度，而饮料用水应小于等于2度，色度指标生活用水为小于等于15度，饮料用水则要求无色透明，色度要求小于等于5度。二、 饮料用水的部分指标水的电导率浊度是对水中不易沉淀的微小胶体悬浮液的检测标准。使用浊度仪测试浊度就是测量溶液的相对透光度，并以NTU

31、为单位。RO膜元件用行限值中经常规定:给水的最大浊度为1.0NTU。色度是非精确的测试参数，依据不同有机物引起色泽的大小，可以不色度表示水中有机化合物含量的大小，并使用以白金为标准的APHA单位水的硬度是水中钙、镁盐类含量的指标，含量高则硬度大，含量低则硬度小。水的硬度分为：总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。碳酸盐硬度的主要化学成分是钙镁的碳酸盐及重碳酸盐，其中的重碳酸盐经过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，故又称为暂时硬度。非碳酸盐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，故而又被称为永久硬度。暂时硬度和永久硬度之和即为总硬度。水的硬度可以用德国度

32、表示，即：德国度1度为1升水中含有10毫克氧化钙。也可以用毫摩尔每升表示，即每升水中含有氧化钙的毫摩尔数。换算关系为：1mmol/L=5.6德国度或1德国度0.1786mmol/L。水的碱度饮料用水中碱度和硬度过高有哪些危害？饮料一般是以柠檬酸作为酸味剂的，如果过高，则必将会中和一部分柠檬酸，而使饮料的酸甜比失调，饮料偏甜，影响饮料的滋味；另外，还由于酸度的降低，PH值升高，为细菌繁殖提供了条件，导致饮料变质；为了抵消水中硬度和碱度对酸度的影响，在设计产品时必须将这一情况考虑进去，采用多加酸的办法来保证产品的质量，这就表明，作为酸味剂的柠檬酸有一部分是消耗在水中了，造成一定的经济损失。软饮料生

33、产厂家的水源有各种不同的情况，有的是天然水源，需要厂家对天然水进行全面处理，也有的是使用自来水，可以只对其中不符合软饮料用水要求的指标进行处理。为了达到软饮料用水的水质要求，必须将多种水处理方法相结合。饮料用水的总体水处理工艺流程一般如下：原水净化（澄清、过滤）软化脱盐消毒成品水净化包括：混凝和过滤，主要去除悬浮物和胶体；以及水消毒的方法包括：氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。第二节混凝和过滤 (Coagulation/Flocculation and Filtration)定义： 定义：混凝是在水中加入混凝剂，中和胶体表面的电荷，使水中细小悬浮物及胶体物质互相吸附结合成较大的颗粒，从水中沉淀出来

34、。原理： 水中的胶体一般具有保持分散的稳定性。胶体表面是带电的，一般天然水中的自然胶体大多带有负电，而投加混凝剂后在水中生成的氢氧化铝和氢氧化铁等都是带正点的胶体，他们可以引起电性中和作用，从而破坏了胶体的稳定性，使胶体颗粒发生凝聚并包裹悬浮颗粒沉降。混凝剂 ：水处理中常用的混凝剂可以分为铝盐和铁盐两类。铝盐混凝剂包括：明矾、硫酸铝、碱式氯化铝 铁盐混凝剂包括：硫酸亚铁、硫酸铁和三氯化铁明矾：学名为十二水合硫酸铝钾，在水中发生水解反应生成氢氧化铝。氢氧化铝的溶解度小，聚合后以胶体状态从水中析出，氢氧化铝带正电荷，天然水中的胶体大都带负电荷，两者具有中和凝聚作用。与此同时，由于氢氧化铝胶体吸附能

35、力强，可以吸附水中的胶体和悬浮物，使水澄清。因此，明矾作为一种较好的净水剂广泛使用，明矾用量一般为0.0010.02。硫酸铝：硫酸铝的反应原理与明矾相同。碱式氯化铝：（Al2(OH)nCL6-n）m 其中n=15 ,m小于等于10。能在水中生成络合物，并带有大量正电荷，能有效吸附水中带有负电荷的胶粒。用量一般为0.0050.01。这种混凝剂适宜性大，反应迅速，沉淀快，有代替明矾和硫酸铝成为主要的无机混凝剂的趋势。硫酸亚铁为了从硫酸亚铁生成氢氧化亚铁的凝胶，需要同时使用碳酸氢钙。硫酸亚铁 碳酸氢钙 碳酸氢铁 硫酸钙碳酸氢铁 氢氧化钙 氢氧化亚铁 碳酸钙 水硫酸亚铁 氢氧化钙 氢氧化亚铁 硫酸钙反

36、应生成的氢氧化亚铁的溶解度较高，有必要进一步氧化为不溶于水的氢氧化铁。快速澄清池主要是由近水系统、排泥系统和搅拌器组成。工作时，原水经过原水进口进入三角形配水槽，再经通道进入第一反应室。与此同时，混凝剂经过投药管进入反应室，搅拌器开始工作，将原水、混凝剂以及原有的泥渣进行混合反应，由于反应室内存在很多活性泥渣，更加强了颗粒间的接触凝聚。由于搅拌器的提升作用和原水水头的压力，混合液上升进入第二反应室，随着药剂的进一步加入，在此室内凝聚成较大的颗粒，再流入四周的分离室，泥渣因为重力下降，而清水进入集水槽，再由清水出口流出。为什么石灰软化常和混凝处理同时进行？石灰处理可以将水中的部分钙、镁离子分别转

37、变为碳酸钙和氢氧化镁难溶于水的物质，然而，这种沉淀物常常不能形成大颗粒，有的呈胶体状态悬浮于水中，这正像其他胶体物质一样，由于带有相同电荷互相排斥，而不能聚合成大颗粒沉淀下来，这对于水处理不利。为此，必须设法将石灰软化过程生成的难溶物质，经混凝过程使其形成沉淀除去。因为混凝过程所形成的絮凝能吸附石灰处理中形成的胶体物质成为大颗粒，在澄清池中沉降下来，从而既去除了硬度，又能使水得到澄清。石灰处理中使用的混凝剂一般使用铁盐，如硫酸亚铁，由于硫酸亚铁在使用过程中PH值需要在8.5以上，以便将二价铁氧化为三价铁，而石灰处理过程，恰好可以提高水的PH，将亚铁氧化为铁盐，但铝盐混凝剂要求PH在5.58.5

38、，因此不宜与石灰处理同时进行。 定义: 通过粒状介质层分离水中杂质的方法称为过滤。过滤大致上包括普通砂滤、砂滤棒过滤和活性炭过滤。过滤是一种净化水有效而重要的处理工艺过程，也是反渗透、电渗析、离子交换等水处理系统不可缺少的前处理设备。即使已经达到饮用水标准的自来水，在做饮料用水的处理中，过滤仍然是不可缺少的。 砂石过滤是以砂石、木炭等作为过滤层，除去原水中的悬浮杂质、胶体物质、铁、锰、部分微生物等，砂石过滤器的过滤原理包括：阻力截留、重力沉降和接触凝聚的作用。滤料的选择：滤料是完成过滤作用的基本介质。 良好的滤料应该满足下列要求： 有足够的化学稳定性；有足够的机械强度；有适宜的级配和足够的孔隙

39、率 级配：滤料粒径的范围和在此范围内各种粒径的数量之比。 孔隙率：指滤料的孔隙体积和整个滤层体积的比例。石英砂滤料的孔隙率约0.42，无烟煤滤料的孔隙率为0.50.6左右. 过滤时水流方向多采用从上到下的下向流，这样可以保持较大的过滤速度及较好的反冲效果。，有两种截然不同的滤料结构 . 一种是滤料粒径上细下粗，另一种是上粗下细，前一种结构的特点是孔隙上小下大，悬浮物截留在表面，底层滤料未充分利用，滤层含污能力低，使用周期短。后一种的特点与之相反。由此可见理想的滤料层结构是粒径沿水流方向逐渐减小。但是，就单一滤料而言，要达到使粒径上粗下细的结构，实际上是不可能的。因为在反冲洗时，整个滤层处于悬浮

40、状态，粒径大重量大，悬浮于下层，粒径小者重量小，悬浮于上层。反冲洗停止后，滤料自然形成上细下粗的分层结构。为了改善滤料的性能，设计了采用两种或多种滤料，造成具有孔隙上大下小特征的滤料层。例如砂滤层上铺一层比重轻而粒径大的无烟煤滤层。这种结构称双层滤池。双层滤池中，无烟煤相对密度为1.41.7，粒径选用0.81.8mm左右，石英砂的相对密度为2.552.65，粒径选用0.51.2mm，煤层厚0.30.4m，砂层厚0.40.5m。 操作过程：砂石过滤主要是由过滤和反洗两个过程循环组成。过滤是生产清水，而反洗是恢复过滤器的净化和生产能力的过程。过滤器经过一段时间后，滤料层中充满了悬浮物，此时，会大大

41、影响过滤速度，就需要进行反洗。反洗多采用逆流水力冲洗。水流的冲力使滤料呈现悬浮状，由滤料间高速水流产生的剪力，把悬浮物剥离下来。反洗的效果取决于适宜的冲洗强度。砂滤棒过滤器是一种在饮料用水处理中应用十分广泛的过滤设备。砂滤棒又名砂芯，采用细微颗粒的硅藻土和骨灰等可燃性物质在高温下焙烧熔化，可燃性物质变为气体逸散，形成直径0.160.41微米的小孔，截留水中的有机物和微生物。在使用中，由于砂滤棒过滤器的材料较脆，当水压太高时很容易破碎，所以，在操作中要严格注意表压，如果表压突然下降，应该立即停止使用，待检修后在用。当砂滤棒过滤器使用一段时间后，表压逐渐升高，那是由于砂滤棒外壁积垢较多，滤水量下降

42、所引起的。当表压升至一定值时，应立即停止使用，将砂滤棒卸出，用水砂纸轻轻擦去表面的污垢层，经过刷洗干净后可以重新安装使用. 砂滤棒在使用前都要进行消毒处理，一般用75的酒精。 活性炭过滤是使用颗粒状活性炭作为过滤材料，截留吸附水中的有机物和微生物等，同时对一些重金属离子例如汞、六价铬、镉和铅以及一些致突变物质像三氯甲烷等有很好的吸附作用。第三节 电渗析(Electrodialysis)一、 原理 电渗析是利用离子交换膜和直流电场，使溶液中电介质的离子产生选择性的迁移，从而达到除盐软化的目的。二、注意事项电渗析器通电后，两端的电极表面上还有电化学反应发生：以氯化钠水溶液为例：在阳极室，由于氢氧根

43、的减少，极水呈现酸性，并产生性质活泼的氧气和氯气，这些都会对电极造成强烈腐蚀，所以一定要考虑电极材料的耐蚀性能。在阴极室，由于氢离子的减少，极水呈碱性，当水中有钙离子、镁离子、碳酸氢根离子时，则可与氢氧根生成碳酸钙和氢氧化镁等水垢，集结在阴极上。因此，在靠近电极的极室需要通入极水，以便不断排除电解过程中的反应产物，保持电渗析器的正常运转。三、特点1.能量消耗不大：电渗析运行过程中不发生相的变化，仅是用电能来迁移水中已经解离的离子，一般它耗用的电能是和水中的含盐量成正比的。因此对含盐量30004000mg/L以下的水的淡化，电渗析被认为是耗能少的比较经济的技术。2.操作简单，易于自动化控制：电渗

44、析通常都是在恒定的直流电压下运行，运行时只要在恒定的电压下，控制好浓、淡、极水的流量和压力，定期倒换电极，易于进行自动化操作。3.设备规模、除盐浓度的范围适应性大：从小型到大型的不同组装形式和多台的串并联可以适应不同大小的水处理规模和除盐程度的要求。4.这种方法不能除去水中的不溶性杂质。因此原水在电渗析处理前最好先进行预处理，使水质尽量符合下列要求：浊度小于2度；色度小于20度；含铁锰总量小于0.3mg/L；有机物耗氧量（高锰酸钾法）小于23 mg/L。5.电渗析法处理时耗水量大，水的利用率较低，一般在5070，在处理过程中需要排放大量的浓盐水和极水。第四节反渗透(Reverse Osmosi

45、s)一 定义反渗透是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的方法。二、反渗透膜这种技术是在20世纪60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术。1950年美国佛罗里达大学的Reid和Hassler等提出了反渗透海水淡化，1953年Reid和Bretom在实验室证实了醋酸纤维素膜的脱盐能力后，1960年，美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourajan研制出了世界上第一张不对称醋酸纤维素膜，从而使反渗透膜应用于工业制备淡水成为可能，后来，反渗透膜的新品种不断得到开发，其中最典型的就是芳香聚酰胺复合膜。 序号 聚酰胺复合膜 醋酸纤维素膜 1化学稳定性好，不发生水解，脱盐率基本不变 不可避免会水解

46、，脱盐率会衰减 2脱盐率高，大于98 脱盐率95，逐年衰减 3生物稳定性好，不受微生物侵袭 易受微生物侵袭 4较宽的PH适用范围，可在PH311中运行 只能在PH47范围内运行 5膜在运行中不会被压紧，因此产水量不随使用时间改变 膜会被压紧，产水量会不断下降 6膜透水速度高，故工作压力低，耗电量也低 膜透水速度小，要求工作压力高，耗电量也高 7使用寿命较长，一般使用5年以上性能仍基本不变 使用寿命一般仅三年 8抗氯性较差，价格较高 价格较便宜 三、反渗透器工业应用中通常需要较大面积的膜。安装膜的最小单元称为膜组件。其主要形式有：板框式、圆管式、螺旋卷式和中空纤维式四种。四、反渗透处理方法的优缺

47、点反渗透是在室温下进行，水的处理仅依靠水的压力作为推动力，能耗很低。不用大量的化学药剂和酸、碱再生处理，没有化学废液及废酸、碱排放，无环境污染。系统简单，操作方便，能连续运行，产品水质稳定。适用于较大范围内的原水水质，既适用于苦咸水、海水及污水处理，又适用于低含盐量的淡水处理。设备占地面积少，需要地场地和空间较小。第五节离子交换软化法(Ion Exchange)一、离子交换树脂离子交换树脂是一种具有网状立体结构、且不溶于酸、碱和有机溶剂的固体高分子化合物离子交换树脂的单元结构由两部分组成。一部分是不可移动且具有立体结构的网络骨架，另一部分是可移动的活性离子。活性离子可在网络骨架和溶液间自由迁移，当树脂处在溶液中时，其上的活性离子可与溶液中的同性离子产生交换过程。这种交换是等当量进行的。如果树脂释放的是活性阳离子，它就能和溶液中的阳离子发生交换，称阳离子交换树脂；如果释放的是活性阴离子，它就能交换溶液中的阴离子，称阴离子交换树脂1 分类：按功能分