一.概述

目前，在中國的瓶裝飲用水市場(chǎng)上，主要有礦泉水和純凈水。在飲料市場(chǎng)上，各類飲料的主要成分都是水，稱為飲料水。這里總結(jié)了飲用水和飲料用礦泉水和純凈水的消毒滅菌工藝。

在水質(zhì)處理過程中，大部分微生物已被去除，但即使采用微濾、超濾等方法處理水，也不能完全去除水中的細(xì)菌物質(zhì)。然而，一般的水質(zhì)處理方法不能消除所有的微生物。為了保證保質(zhì)期內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量和消費(fèi)者的身體健康，在制作飲料時(shí)，特別是碳酸飲料、礦泉水、純凈水、包裝后未再次滅菌的果汁飲料，需要對(duì)水進(jìn)行消毒，并注意儲(chǔ)罐、管道、閥門等的衛(wèi)生狀況，防止對(duì)水的二次污染。

水消毒的目的是殺滅水中的致病菌，使水中的細(xì)菌含量達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。常用的水消毒方法有氯消毒、紫外線消毒、臭氧消毒。

二、消毒的原則

氯消毒包括液氯、漂白粉、次氯酸鈉和氯胺。消毒的原理是氯在水中會(huì)產(chǎn)生以下反應(yīng):

Cl2+ H2O → HCl + HOCl → 2H++ Cl-+ OCl-

產(chǎn)生的次氯酸穿透力強(qiáng)，能迅速穿過微生物的細(xì)胞膜，進(jìn)入微生物體內(nèi)，破壞微生物體內(nèi)的系統(tǒng)，使其失去活力而死亡。另一方面，次氯酸的性質(zhì)很不穩(wěn)定，即容易釋放新的生態(tài)氧[O]。新生態(tài)氧與銨鹽、硫化氫、氧化亞鐵、亞硝酸鹽、有機(jī)物腐敗產(chǎn)生的物質(zhì)結(jié)合，對(duì)水中的有機(jī)物和部分無機(jī)物起氧化作用，從而抑制酸根的殺菌力，且不具備次氯酸穿透微生物細(xì)胞膜的能力，因此其消毒效果遠(yuǎn)低于次氯酸。

紫外線消毒的原理是紫外線的光譜波長在490納米到140納米的范圍內(nèi)。氣體中的核蛋白受到紫外線照射后，會(huì)因吸收紫外光譜能量而變性，引起代謝紊亂，從而失去繁殖能力。當(dāng)輻照劑量增加到一定量時(shí)，微生物細(xì)胞被破壞致死。紫外線對(duì)清澈透明的水有一定的穿透力，可以對(duì)水進(jìn)行消毒。

臭氧消毒的原理是臭氧在水中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的單原子氧(O)和羥基(OH)，瞬間分解水中的有機(jī)物、細(xì)菌和微生物。羥基(OH)是一種強(qiáng)氧化劑和催化劑，能使有機(jī)物發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，反應(yīng)非常迅速。羥基(OH)對(duì)各種病原微生物有很強(qiáng)的殺滅作用。原子氧(O)還具有很強(qiáng)的氧化能力，對(duì)病毒、孢子等頑強(qiáng)的微生物有很強(qiáng)的殺傷力。

三。比較

在中國，氯被廣泛用于自來水和其他飲用水的消毒。然而，氯消毒方法具有嚴(yán)重的二次污染問題。自1973年以來，荷蘭、加拿大、美國等國相繼發(fā)現(xiàn)鹵代有機(jī)化合物(氯仿、氯胺等。)會(huì)在用氯消毒的自來水中產(chǎn)生。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明有致癌性，氯消毒易受溫度和PH值影響。氯消毒也會(huì)影響飲用水的口感(尤其是飲用水)。氯消毒會(huì)使碳酸飲料等飲料產(chǎn)品產(chǎn)生氯臭味，使飲料中的95香精和色素氧化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

使用紫外線消毒時(shí)，不同物體所需的照射能量差異較大。另一方面，原水水質(zhì)也影響紫外線消毒效果，紫外線在水中的穿透能力有限，難以達(dá)到理想效果。而且紫外線消毒不能像氯氣消毒一樣保持消毒效果。

臭氧具有比氯氣消毒法更強(qiáng)的氧化消毒能力，不僅能徹底殺菌消毒，還能降解水中所含的有害成分，去除鐵、錳、硫化物、苯、醛、有機(jī)磷、有機(jī)氯、氰化物等雜質(zhì)。還可以對(duì)水進(jìn)行除臭、脫色，從而達(dá)到凈化水的目的。臭氧適應(yīng)性強(qiáng)，受水溫和PH值影響較小。臭氧適用范圍廣，不受菌種限制，殺菌效果優(yōu)于氯氣消毒和紫外線消毒。

與氯氣不同，殘留臭氧可以自行分解成氧氣，不會(huì)造成二次污染。臭氧處理過的水無色無味，口感好，可以提高飲用水的質(zhì)量。

因此，為了提高瓶裝飲用水的質(zhì)量，延長保質(zhì)期，國際瓶裝水協(xié)會(huì)(IBWA)建議采用臭氧處理。在臭氧處理之前，瓶裝水一般經(jīng)過反滲透、納濾、超濾處理，去除天然水中99%的有機(jī)物，以減少臭氧的用量。

四。工藝流程

礦泉水的生產(chǎn)過程:

圖1

純凈水的生產(chǎn)過程:

圖2

飲用水的工藝流程取決于不同飲料的要求。

五、臭氧消毒系統(tǒng)參數(shù)選擇

1.消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇

臭氧投加量為1 ~ 5 mg/L，接觸時(shí)間為4 ~ 10 min，殘余臭氧濃度保持在0.1 ~ 1 mg/L。

2.主要設(shè)備的選擇

A.臭氧發(fā)生器

臭氧發(fā)生器的輸出量應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量和臭氧投加量來確定。

W = 0.001×Q×P

W ——臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量(g/h)

Q ——設(shè)計(jì)水量(升/小時(shí))

P ——臭氧的用量，一般為1 ~ 5毫克/升

0.001——單位換算系數(shù)

B.接觸氧化槽

接觸池的大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量和流速確定。

S = Q / V

S ——罐體的橫截面積(平方米)

V ——流速，一般為8 ~ 10m/h

D = (4S/3.14)1/2

D ——罐體直徑(米)

儲(chǔ)罐高度的確定:

H = V×t + 0.2

H ——罐體高度(米)

T ——接觸時(shí)間，通常為4 ~ 10分鐘。

0.2 ——配水空間的高度(米)

不及物動(dòng)詞安裝和操作

臭氧發(fā)生器一般采用噴射加藥方式，即全部或部分水流通過噴射器與臭氧混合后進(jìn)入接觸反應(yīng)池。連接水路和氣路，使臭氧發(fā)生器的進(jìn)氣口與大氣連通。打開水泵，調(diào)節(jié)進(jìn)水閥，將空氣調(diào)節(jié)開關(guān)置于大位置。調(diào)節(jié)注水器旁的水壓調(diào)節(jié)閥，使臭氧發(fā)生器的進(jìn)氣口與氣瓶相連，并調(diào)節(jié)氣瓶的減壓閥。連接電源線，按下電源開關(guān)，將電源調(diào)節(jié)開關(guān)轉(zhuǎn)到high。工作20分鐘后，用水中臭氧濃度檢測(cè)儀檢查出口處的臭氧濃度，應(yīng)該在0.4 mg/L左右。