矿泉水生产工艺研究论文

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摘要：主要介绍了矿泉水的整个生产流程以及流程中的关键工艺，并且在后文中提出了一种新的改进技术——滤纳技术。

关键词：矿泉水；生产工艺；滤纳技术

随着人们生活水平的日益提高，消费者已从过去的“温饱型”转向“健康型”，他们不再满足喝开水、汽水解渴的传统生活方式，而转向了饮用无任何添加剂、色素、富含对人体健康有益的各种微量元素的天然矿泉水。

饮用天然矿泉水是一种来自地下深部循环的天然露头或人工接露的深部循环的地下水，以含有一定量的矿物盐或微量元素，或二氧化碳气体为特征。国外饮用天然矿泉水的开发历史较长。从30年代开始，一直以高速度发展，平均年增长率达10%，远远超过各国工业增长速度。矿泉水已成为当今世界上最时尚、最畅销的饮料。日本和韩国等一些发达国家，居民日常饮用水全部是矿泉水，甚至做饭也用矿泉水，高档的产品如人参矿泉水、蜂蜜矿泉水或王浆矿泉水等。我国饮用天然矿泉水规模开发始于1985年，据统计，目前全国已勘察评价的饮用天然矿泉水水源地已有3500余处。矿泉水类型齐全，凡世界其他国家有的矿泉水类型，我国均有分布。生产企业中，全部引进法国、意大利、美国等国家的矿泉水生产设备的厂家约占企业总数的10%。由于资金或经验不足，大部分企业走过不少弯路，水处理不过关，导致产品质量差，目前都在寻求改造处理设备、扩大生产规模的方法。

1矿泉水水源地的保护和水源监测

为了确保矿泉水的水质在不发生明显变化的前提下合理开采，必须建立地下水动态监测制度，每年至少二次对水源水质进行全分析，以防水质变化，其结果应与技术评审认可的报告相符。由于源水泉有丰水期和枯水期或中水期的不同，检验结果有些波动，但必须符合GB8537-87界限指标要求。对源水泉的水量、水位、水温做到每天观测一次，并做好记录。

2生产过程中的重要工艺

2.1过滤工艺

矿泉水在灌装前都必须经过过滤，以除去水中的泥渣、悬浮物、藻类、细菌、霉菌等杂质。在水处理工艺中，活性炭处理是必需的。活性炭具有很多微孔和巨大的比表面积，因而吸附能力强，能有效吸附水中的有机污染物，去除水中的藻类并吸附异味和毒素。应根据水的洁净程度选择2-3级粗、细过滤，以减轻终端过滤器的负担。终端过滤器应采用微过滤孔径达到0.2μm。

2.2水的消毒

矿泉水的灭菌工艺采用紫外线杀菌、臭氧杀菌二者结合使用。利用紫外线灭菌时，必须考虑水质、水深、流速及吸收率等来决定杀菌必须的照射量。再经过臭氧灭菌，臭氧具有极强的氧化能力，反映较快，杀菌效率高，能迅速破坏微生物的细胞膜、细胞质、酶系统和核酸，从而使微生物迅速灭活，而且可以杀灭芽胞菌。臭氧处理矿泉水的基本原理是臭氧与水混合，并使其最终在水中的浓度达到0.5m/l来满足杀菌要求。采用臭氧工艺时必须结合矿泉水的类型、特点，选用适合的臭氧发生器和有效的水－臭氧混合器，并通过试验找出本企业矿泉水的臭氧添加量的最佳工艺。

2.3空瓶、盖的消毒及灌装工艺

我们通过大量的检测发现，灌装车间空气、瓶内壁、盖子内壁和操作人员的衣物等均有霉菌的存在，由此可见霉菌的传播是通过空气完成的。灌装车间空气致菌是矿泉水霉菌污染的主要途径，切断该途径对矿泉水防止霉菌污染十分重要。灌装间应有良好的卫生环境，建成无菌室，空气应净化处理，灌装设备和管路必须在灌装前用消毒液浸泡消毒。定期用消毒液对灌装车间进行空气熏蒸。重视瓶、盖的消毒。瓶装水的空瓶需要循环使用，空瓶的清洗、消毒是否彻底，直接关系到产品的质量。一般首先应预洗，清除外表的污迹，消毒处理一般用250ppm的ClO2溶液浸泡后冲洗。需要特别强调的是，由于用户使用环境较差或存放时间较长，在光和热的作用下，藻类在水中繁殖，产生“绿澡”。因此，回收到有类似情况出现的空瓶，须采用0.02%CuSO4溶液浸泡20~24h以上，再进行常规消毒处理。

2.4天然矿泉水的沉淀问题及解决方法

矿泉水因含有铁、锰离子而产生沉淀，呈红色、黄色、褐色等。可能因开采过量或地下裂缝出现变化、周围水源保护不好而造成沉淀。因此对水源应做好预防工作，每年定期三次（枯水期、平水期、丰水期）对水源进行水质分析检验并记录，及时掌握水中矿化度及铁、锰含量的变化，及时改善工艺；管路清洗不净或锈蚀极易造成铁沉淀。故应对管路每天开机之前清洗20-30min。矿泉水中的白色絮状物沉淀一是生产过程中受到污染的桶、盖，或是环境空气卫生质量太差造成霉菌的生长和繁殖，形成可见絮状物；二是生产中滤蕊被氧化，或更换新滤蕊时清洗不净，造成白色絮状沉淀。因此切实加强生产过程中的卫生管理，重视桶、盖的清洗、消毒。做好车间内外环境（空间）和灌装设备的卫生工作，杜绝污染。3矿泉水生产新工艺——滤纳技术

目前，矿泉水的生产普遍采用曝气、沉淀和锰砂过滤等

传统工艺，其优点是可以去除矿泉水中的铁、锰、悬浮物和大部分细菌；其缺点是工艺复杂，控制参数多，且除铁、锰效果不稳定，沉淀时间长；对各种溶解性化学物质的脱除作用低；不能有效去除矿泉水中的藻类或青苔孢子。

纳滤技术是反渗透技术不断发展的结果，它的截留性能独特，产水量较高、过膜压差较小。纳滤膜的孔径一般在1~5nm，截留分子量在200~1000道尔顿，膜表面带负电，对无机离子的去除率小于90%，其通透性介于反渗透与超滤之间，因其孔径在纳米级范围而得名。与反渗透膜几乎对所有的溶质都有很高的去除率不同的是，纳滤膜对不同的离子有不同的去除率，具有离子选择性：在小于1MPa压力下，一价离子可以大量通过纳滤膜，去除率小于20%，二价和多价离子则多数被去除，截留率可达90%~99%。由于纳滤膜表面带负电，多价阴离子被排斥在膜外，只有在很高的浓度下才能通过。一般来说，随着水中离子浓度的增加，膜的截留率下降；随着过膜差压的增加，膜的截留率增加。

纳滤膜比反渗透膜操作压力低，运行费用也较低，而且可以截留一部分有机物和高价态的无机离子，还可以去除水中大部分Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+等硬度离子，三卤甲烷中间体THM（加氯消毒时的副产物，致癌物质），低分子有机物、农药、异味物质、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质。纳滤技术应用在矿泉水生产中的最大优点是经过纳滤技术处理后的矿泉水，其中的大部分偏硅酸被保留。实验表明，纳滤膜对矿泉水偏硅酸的去除率为10%~20%。因此，对水源偏硅酸含量不太低的矿泉水，都可以考虑运用纳滤膜生产技术。

纳滤膜分离过程不发生相变化，在常温下进行，是纯粹的物理过滤，因此能耗低。处理效果不受原水水质及操作工艺的影响，处理结果稳定可靠，出水水质可以较长时间维持在一个较好的水平。而且纳滤膜以组件的形式构成，可以满足不同生产能力的需要。因此，纳滤膜技术必将是矿泉水生产工艺的理想选择。

通过实验室检测发现，在原水中含有大量青苔孢子的矿泉水，在经过纳滤技术处理后，那怕用专用藻类培养基培养，也检测不到含有青苔孢子。实验表明，纳滤技术对矿泉水青苔孢子的去除率达到100%。纳滤技术的运用，成功解决了长期困扰矿泉水生产企业长青苔的这一质量问题。

参考文献

［1］郑敬东等.广东省饮用天然矿泉水工业生产与管理办法.

［2］宋秀杰，丁庭华.北京市地下水污染的现状及对策［J］.环境保护，2005，11(11).

［3］严瑞选.水处理应用手册［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［4］李正明，吴寒.矿泉水和纯净水工业手册［M］.北京：中国轻工业出版社，2002.