礦泉水生產工藝研究論文

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摘要：主要介紹了礦泉水的整個生產流程以及流程中的關鍵工藝，并且在后文中提出了一種新的改進技術——濾納技術。

關鍵詞：礦泉水；生產工藝；濾納技術

隨著人們生活水平的日益提高，消費者已從過去的“溫飽型”轉向“健康型”，他們不再滿足喝開水、汽水解渴的傳統生活方式，而轉向了飲用無任何添加劑、色素、富含對人體健康有益的各種微量元素的天然礦泉水。

飲用天然礦泉水是一種來自地下深部循環的天然露頭或人工接露的深部循環的地下水，以含有一定量的礦物鹽或微量元素，或二氧化碳氣體為特征。國外飲用天然礦泉水的開發歷史較長。從30年代開始，一直以高速度發展，平均年增長率達10%，遠遠超過各國工業增長速度。礦泉水已成為當今世界上最時尚、最暢銷的飲料。日本和韓國等一些發達國家，居民日常飲用水全部是礦泉水，甚至做飯也用礦泉水，高檔的產品如人參礦泉水、蜂蜜礦泉水或王漿礦泉水等。我國飲用天然礦泉水規模開發始于1985年，據統計，目前全國已勘察評價的飲用天然礦泉水水源地已有3500余處。礦泉水類型齊全，凡世界其他國家有的礦泉水類型，我國均有分布。生產企業中，全部引進法國、意大利、美國等國家的礦泉水生產設備的廠家約占企業總數的10%。由于資金或經驗不足，大部分企業走過不少彎路，水處理不過關，導致產品質量差，目前都在尋求改造處理設備、擴大生產規模的方法。

1礦泉水水源地的保護和水源監測

為了確保礦泉水的水質在不發生明顯變化的前提下合理開采，必須建立地下水動態監測制度，每年至少二次對水源水質進行全分析，以防水質變化，其結果應與技術評審認可的報告相符。由于源水泉有豐水期和枯水期或中水期的不同，檢驗結果有些波動，但必須符合GB8537-87界限指標要求。對源水泉的水量、水位、水溫做到每天觀測一次，并做好記錄。

2生產過程中的重要工藝

2.1過濾工藝

礦泉水在灌裝前都必須經過過濾，以除去水中的泥渣、懸浮物、藻類、細菌、霉菌等雜質。在水處理工藝中，活性炭處理是必需的。活性炭具有很多微孔和巨大的比表面積，因而吸附能力強，能有效吸附水中的有機污染物，去除水中的藻類并吸附異味和毒素。應根據水的潔凈程度選擇2-3級粗、細過濾，以減輕終端過濾器的負擔。終端過濾器應采用微過濾孔徑達到0.2μm。

2.2水的消毒

礦泉水的滅菌工藝采用紫外線殺菌、臭氧殺菌二者結合使用。利用紫外線滅菌時，必須考慮水質、水深、流速及吸收率等來決定殺菌必須的照射量。再經過臭氧滅菌，臭氧具有極強的氧化能力，反映較快，殺菌效率高，能迅速破壞微生物的細胞膜、細胞質、酶系統和核酸，從而使微生物迅速滅活，而且可以殺滅芽胞菌。臭氧處理礦泉水的基本原理是臭氧與水混合，并使其最終在水中的濃度達到0.5m/l來滿足殺菌要求。采用臭氧工藝時必須結合礦泉水的類型、特點，選用適合的臭氧發生器和有效的水－臭氧混合器，并通過試驗找出本企業礦泉水的臭氧添加量的最佳工藝。

2.3空瓶、蓋的消毒及灌裝工藝

我們通過大量的檢測發現，灌裝車間空氣、瓶內壁、蓋子內壁和操作人員的衣物等均有霉菌的存在，由此可見霉菌的傳播是通過空氣完成的。灌裝車間空氣致菌是礦泉水霉菌污染的主要途徑，切斷該途徑對礦泉水防止霉菌污染十分重要。灌裝間應有良好的衛生環境，建成無菌室，空氣應凈化處理，灌裝設備和管路必須在灌裝前用消毒液浸泡消毒。定期用消毒液對灌裝車間進行空氣熏蒸。重視瓶、蓋的消毒。瓶裝水的空瓶需要循環使用，空瓶的清洗、消毒是否徹底，直接關系到產品的質量。一般首先應預洗，清除外表的污跡，消毒處理一般用250ppm的ClO2溶液浸泡后沖洗。需要特別強調的是，由于用戶使用環境較差或存放時間較長，在光和熱的作用下，藻類在水中繁殖，產生“綠澡”。因此，回收到有類似情況出現的空瓶，須采用0.02%CuSO4溶液浸泡20~24h以上，再進行常規消毒處理。

2.4天然礦泉水的沉淀問題及解決方法

礦泉水因含有鐵、錳離子而產生沉淀，呈紅色、黃色、褐色等。可能因開采過量或地下裂縫出現變化、周圍水源保護不好而造成沉淀。因此對水源應做好預防工作，每年定期三次（枯水期、平水期、豐水期）對水源進行水質分析檢驗并記錄，及時掌握水中礦化度及鐵、錳含量的變化，及時改善工藝；管路清洗不凈或銹蝕極易造成鐵沉淀。故應對管路每天開機之前清洗20-30min。礦泉水中的白色絮狀物沉淀一是生產過程中受到污染的桶、蓋，或是環境空氣衛生質量太差造成霉菌的生長和繁殖，形成可見絮狀物；二是生產中濾蕊被氧化，或更換新濾蕊時清洗不凈，造成白色絮狀沉淀。因此切實加強生產過程中的衛生管理，重視桶、蓋的清洗、消毒。做好車間內外環境（空間）和灌裝設備的衛生工作，杜絕污染。3礦泉水生產新工藝——濾納技術

目前，礦泉水的生產普遍采用曝氣、沉淀和錳砂過濾等

傳統工藝，其優點是可以去除礦泉水中的鐵、錳、懸浮物和大部分細菌；其缺點是工藝復雜，控制參數多，且除鐵、錳效果不穩定，沉淀時間長；對各種溶解性化學物質的脫除作用低；不能有效去除礦泉水中的藻類或青苔孢子。

納濾技術是反滲透技術不斷發展的結果，它的截留性能獨特，產水量較高、過膜壓差較小。納濾膜的孔徑一般在1~5nm，截留分子量在200~1000道爾頓，膜表面帶負電，對無機離子的去除率小于90%，其通透性介于反滲透與超濾之間，因其孔徑在納米級范圍而得名。與反滲透膜幾乎對所有的溶質都有很高的去除率不同的是，納濾膜對不同的離子有不同的去除率，具有離子選擇性：在小于1MPa壓力下，一價離子可以大量通過納濾膜，去除率小于20%，二價和多價離子則多數被去除，截留率可達90%~99%。由于納濾膜表面帶負電，多價陰離子被排斥在膜外，只有在很高的濃度下才能通過。一般來說，隨著水中離子濃度的增加，膜的截留率下降；隨著過膜差壓的增加，膜的截留率增加。

納濾膜比反滲透膜操作壓力低，運行費用也較低，而且可以截留一部分有機物和高價態的無機離子，還可以去除水中大部分Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+等硬度離子，三鹵甲烷中間體THM（加氯消毒時的副產物，致癌物質），低分子有機物、農藥、異味物質、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質。納濾技術應用在礦泉水生產中的最大優點是經過納濾技術處理后的礦泉水，其中的大部分偏硅酸被保留。實驗表明，納濾膜對礦泉水偏硅酸的去除率為10%~20%。因此，對水源偏硅酸含量不太低的礦泉水，都可以考慮運用納濾膜生產技術。

納濾膜分離過程不發生相變化，在常溫下進行，是純粹的物理過濾，因此能耗低。處理效果不受原水水質及操作工藝的影響，處理結果穩定可靠，出水水質可以較長時間維持在一個較好的水平。而且納濾膜以組件的形式構成，可以滿足不同生產能力的需要。因此，納濾膜技術必將是礦泉水生產工藝的理想選擇。

通過實驗室檢測發現，在原水中含有大量青苔孢子的礦泉水，在經過納濾技術處理后，那怕用專用藻類培養基培養，也檢測不到含有青苔孢子。實驗表明，納濾技術對礦泉水青苔孢子的去除率達到100%。納濾技術的運用，成功解決了長期困擾礦泉水生產企業長青苔的這一質量問題。

參考文獻

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