第6章包装饮用水

重点与难点：1、包装饮用水的概念与分类2、饮用天然矿泉水3、饮用纯净水学时：2学时第7章包装饮用水1包装饮用水及分类1.1包装饮用水是指密封于容器中可直接饮用的水。1.2分类GB10789-2007《饮料通则》饮用天然矿泉水、饮用天然泉水、其他天然饮用水、饮用纯净水、饮用矿物质水、其他包装饮用水。饮用天然矿泉水采用从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定量的矿物盐、微量元素或其他成分，在一定区域未受污染并采取预防措施避免污染的水。在通常情况下，其化学成分、流量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。饮用天然泉水采用从地下自然涌出的泉水或经钻井采集的未受污染的地下泉水且未经过公共供水系统的水源制成的制品。地下泉水可经过必要的过滤、臭氧处理或其他相当的消毒过程处理，去除水中的微生物和其他杂质，基本保留对人体有益或无害的全部矿质元素。根据pH值，可将饮用天然泉水分为两类：弱碱性饮用天然泉水：pH值在7.5~8.5范围内；中性饮用天然泉水，pH值在6.0~7.5范围内。其他天然饮用水采用未受污染的水井、水库、湖泊或高山冰川等且未经过公共供水系统的水源制成的制品。饮用天然泉水类及其他天然饮用水的安全评价及生产工艺与饮用天然矿泉水类似。饮用纯净水以符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》的水为水源，采用适当的加工方法，去除水中的矿物质等制成的制品。饮用矿物质水以符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》的水为水源，采用适当的加工方法，有目的地加入一定量的矿物质而制成的制品。美国、英国、南非和加拿大等国家的法令都允许在包装饮用水中添加矿物质；国际瓶装水协会理事会（ICBWA）的规范也允许在水中添加矿物质，在提及制备水时指出：水源类型不限（包括公共供水系统），其中矿物质添加符合现有添加剂法规或营养素法规；国际食品法典委员会《瓶装(包装)饮用水通用标准》指出：适用于人体饮用的水，可含有天然存在或者有目的加入的矿物质或CO2，但不能含有糖、甜味剂、香精及其他配料。矿物质水可在纯净水基础上添加人体所需矿物质，其中最常见的是KCl和MgSO42种食品添加剂，均应严格按照国家标准GB2760-2007《食品添加剂使用卫生标准》和GB14880《食品营养强化剂使用卫生标准》进行微量添加，以增加人体对矿物质的摄入。其他包装饮用水以符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》的水为水源，采用适当的加工方法，不经调色处理而制成的制品，如添加适量食用香精（料）的调味水等。其他包装饮用水主要有富氧水、活性水、果味水、电解水、离子水等。饮用天然矿泉水饮用天然泉水其他天然饮用水其水源来自未受污染的水井、水库、湖泊或高山冰川等且未经过公共供水系统，其理化特征、安全评价及生产工艺较为类似。天然饮用水饮用纯净水饮用矿物质水其他包装饮用水其水源除符合标准的天然的饮用水外，还有经过自来水厂的净化处理，符合国家标准的自来水等。这一类包装饮用水的生产工艺类似。2天然矿泉水2.1天然矿泉水的定义天然矿泉水是在特定的地质条件下形成的一种宝贵的地下液态矿产资源，以水中所含的适宜医疗或饮用的气体成分、微量元素和其他盐类区别于普通地下水资源。2.2天然矿泉水的分类饮用矿泉水医疗矿泉水不以医疗疾病为目的，含有一定量的矿物质和体现特征化的微量元素或其他组分，符合饮用水标准的一种安全、卫生的水。作为饮料，不需经医嘱，对质量要求严格，尤其细菌学指标和有害化学成分应符合WHO饮用水的国际标准和我国饮用水卫生标准。需遵守一定的原则，饮用后起医疗作用。2.3矿泉水与泉水矿泉水是以泉水中所含盐类成分、矿化度、气体成分、少数活性离子以及放射性成分的多寡来定义的，与泉水、一般地下水是不同的。一般从地下深部自然涌出的地下水称为泉水。在古代，人们所认识的矿泉水，绝大多数是泉水，习惯上也把泉水称为矿泉水，事实上矿泉水与泉水是不同的。3饮用天然矿泉水3.1饮用天然矿泉水的分类可以按矿泉水的温度、渗透压、pH值、紧张度、矿泉水涌出的方式以及水文地质学等来分类。目前生产中对天然矿泉水的分类主要按矿泉水中的化学成分来进行分类。3.1.1我国的分类体系GB8537-2008《饮用天然矿泉水》根据产品中CO2含量分为：（1）含气天然矿泉水包装后，在正常温度和压力下有可见同源CO2自然释放起泡的天然矿泉水。（2）充气天然矿泉水按国家标准规定处理，充入CO2而起泡的天然矿泉水。（3）无气天然矿泉水按国家标准规定处理，包装后其游离CO2含量不超过为保持溶解在水中的碳酸氢盐所必需的CO2含量的一种天然矿泉水。（4）脱气天然矿泉水按国家标准规定处理，包装后在正常的温度和压力下无可见的CO2自然释放的一种天然矿泉水。冷泉微温泉温泉高温泉20℃以下20~37℃37~42℃42℃以上3.1.2国际矿泉分类法温度混合作用——各种成分水的混合；变质作用——脱氧、脱硫酸和岩石吸附复合体中的离子交换作用；微量元素和重金属的富集3.2矿泉水的理化特征及表示方法3.2.1矿泉水的理化特征3.2.1.1形成过程中的基本作用主要元素钾、钠、钙、镁、铁、铝、氯、硫、氮、氧、氢、碳、硅；较少的元素锂、锶、钡、铅、镍、锌、锰、铜、碘、氟、硼、磷、砷；稀有元素铬、钴、铀、铟、镓、锗、锆、钛、钒、汞、铋、镉、钨、硒、钼、银、金、铂、锡、锑。放射性元素镭、钍、氡等3.2.1.2组成天然矿泉水的元素与一般淡水相比，具有3个主要显著特征：1、一般矿泉水温度比较高，因此也叫温泉、汤泉、暖泉等。矿泉水中也有少数温度不高的，称为冷泉，如含有较多碳酸的碳酸泉或含有放射性的氡泉。2、含有较高浓度的离子成分。如HCO3－、Cl－、SO42－、Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋以及有效离子如锂、锶、锌、偏硅酸、硫、碘、氟、铁、硼等。3、含有较多的气体成分。主要有氧气、氮气、二氧化碳、甲烷、硫化氢等。天然矿泉水中的气体主要来自于大气、生物化学作用、化学作用和放射性物质的衰变。3.2.1.3矿泉水的特征3.2.2矿泉水理化特征表示方法库尔洛夫数学分式以毫摩尔的百分数表示离子含量，列于该离子符号的右下角；并按含量递减的顺序将主要的阴离子排列于横线上；主要的阳离子排于横线下；凡是含量小于10%的离子都不在式中表示。其形式如下：式中：SP——所含气体或微量元素，g/L；M——溶解性总固体，即总矿化度，g/L；pH——酸碱度；T——泉温，℃；Q——泉水涌出量，L/s或t/24h。QTpHMSP····左向右排）阳离子（按含量多少从左向右排）阴离子（按含量多少从H2SiO30.7•H2S0.021•CO20.031•M3.27Cl84.76SO414.34Na71.63Ca27.38•pH（6.2）•T（52℃）•Q（100t/24h）经对某矿泉水成分分析，测得该矿泉水成分为：溶解性固体含量3.27g/L，偏硅酸含量为0.7g/L，硫化氢含量为0.021g/L，二氧化碳含量为0.031g/L；各主要离子成分的毫摩尔百分数为Cl－占84.76%，SO42－占14.34%，HCO3－占0.78%，Na＋占71.63%，Ca2＋占27.38%，Mg2＋占0.59%；pH为6.2；泉温为52℃，涌出量为每昼夜100t。其库尔洛夫数学分式如何？QTpHMSP····左向右排）阳离子（按含量多少从左向右排）阴离子（按含量多少从3.3饮用天然矿泉水的生产工艺3.3.1工艺流程3.3.1.1不含碳酸气的天然矿泉水生产的工艺流程最稳定，装瓶时不会发生氧化，化学成分也不会发生改变，生产工艺较为简单。若生产的产品中需要含二氧化碳，其工艺流程如下：容器清洗→消毒↓矿泉水→引水→沉淀→粗滤→精滤→充气→灌装→密封→检验↑CO2→净化→压缩矿泉水→引水→气水分离→水→粗滤→精滤→灭菌→精滤→充气→灌装→封盖→检验CO2→净化→压缩↑↓对原水中CO2、H2S、Fe、Mn↑的矿泉水需要进行曝气，曝气后其生产工艺和不含碳酸气的天然矿泉水的生产工艺相同，可以再充气生产含CO2的矿泉水或生产不含CO2的矿泉水。3.3.1.2含碳酸气的天然矿泉水生产的工艺流程对CO2↑，H2S、Fe、Mn↓的原水生产含CO2的矿泉水，则不需要曝气工序，需要进行气水分离和气水混合工序，工艺流程如下：含铁碳酸气矿泉水的生产一般含有5~70mg/LFe，以二价形式存在。成品中CO2含量不应低于0.4%。为了防止装瓶后出现沉淀，这类矿泉水应在不使铁氧化和不脱气的条件下装瓶。在矿泉水中加入抗坏血酸80mg/L，柠檬酸100mg/L。含铁矿泉水应充分杀菌。2.4.2.1引水矿泉水引水工程一般分为地上引水和地下引水两部分。目的是把矿泉水从一定的深度引取到最适当的地表。天然露出的矿泉水：地上引水，加固，清淤，防止地表水的混入，建立泵房。地下引水，挖掘至基岩，扩宽扩深，相对封闭，流入水池，然后抽取；也有在矿泉水露出口附近打井取水的。人工揭露的矿泉水：成井时用不锈钢井管，抽取时水泵与井管密封连接；防止地表水、浅层水的影响。2.4.2工艺要点开采碳酸泉时：气体随压力的降低而逸出，易导致矿物质的沉淀，不仅造成水质变化，还可堵塞通道。为了防止二氧化碳的逸失，自然流动采水较好，但不宜用明渠式。必需用泵抽取时，最好用齿轮泵或活塞泵。抽水泵、管道及贮罐必须清洁、与矿泉水不起化学反应。总之，引水工作的主要目的就是在自然条件允许情况下，得到最大可能的流量，防止水与气体的任何损失；防止地表水和浅水的渗入和混入，完全排除有害物质污染和生物污染的可能性，防止水由露出口到利用处物理化学性质发生变化；水露出口设备要方便水的涌出和使用。2.4.2.2曝气曝气是使矿泉水原水与经过净化了的空气充分接触，脱去其中的CO2和H2S等，并发生氧化作用。通常包括脱气和氧化两个同时进行的过程。一些深层的矿泉水中往往含有较高的CO2、H2S和低价态的铁、锰离子，呈酸性，氧的含量较低，处于相对的还原体系。若不经曝气：矿泉水发生混浊，影响产品的感官质量；原水中的硫化氢气体会给产品带来臭味；铁、锰离子含量过高影响产品口感，也不符合饮用水水质标准的要求。主要有自然曝气法、喷雾法、梯栅法、焦炭盘法、强制通风法等。2.4.2.3过滤除去水中不溶性悬浮杂质和微生物，防止装瓶后贮藏过程中出现混浊和变质。一般需经过粗滤和精滤。粗滤是经过多介质过滤，截留水中较大的悬浮物质，起到初步过滤的作用。过滤时可以加入一些锰砂，能够降低水中的锰、铁含量；还可以加入一些助滤剂如硅藻土或活性炭；或进行一道活性炭过滤。精滤可以采用砂滤棒过滤，但近年来企业更多采用微滤和超滤。微滤经常采用三级过滤，5μm、1μm和0.2μm，大大提高了矿泉水的质量和产品的稳定性，但不能滤掉病毒。为了保证产品的质量，灭菌后的矿泉水再经过一道0.2μm微滤去除残存在矿泉水中的菌体。2.4.2.4灭菌矿泉水：臭氧杀菌和紫外线瓶和盖：消毒剂如H2O2、NaClO、过氧乙酸、ClO2、KMnO4等，消毒后用无菌矿泉水冲洗。臭氧或紫外线2.4.2.5充气是指向矿泉水中充入二氧化碳气体。是否充气主要取决于产品的类型。含碳酸气天然矿泉水或成品中含二氧化碳的矿泉水。原水经过引水、曝气或气水分离、过滤和杀菌后，再充入二氧化碳气体。所用的CO2可以是原水中分离出的，也可以是市售的饮料用钢瓶装的。若CO2不够纯净，必须进行净化处理。一般需经高锰酸钾的氧化、水洗、干燥和活性炭吸附脱臭，去除挥发性成分，否则会带来异味和有机杂质，并给微生物的生长提供机会。碳酸泉中往往拥有质量高数量多的CO2，矿泉水生产企业可以回收利用。由于这种天然碳酸气纯净，可直接采用该产品生产含气矿泉水。充气一般是在气水混合机中完成的。2.4.2.6灌装将杀菌后的矿泉水装入已灭菌的包装容器的过程。生产中均采用自动灌装机在无菌车间进行。灌装方式取决于矿泉水产品的类型，不含气矿泉水采用负压灌装；含气矿泉水一般采用等压灌装。在矿泉水厂，自动洗瓶机与灌装工序相配合。矿泉水的灌装工艺和设备都比较简单，但卫生方面的要求却非常严格，对瓶要进行彻底的杀菌，装瓶各个环节都要防止污染。2.4.3矿泉水生产中存在的