水是軟飲料生產(chǎn)中用料常用原料,而且水質(zhì)的優(yōu)劣對飲料的品質(zhì)影響極大。因此,必須對水進行處理以滿足工藝要求。通常按其作用把水處理設(shè)備分為三類:水的過濾設(shè)備、水的軟化設(shè)備和水的消毒殺菌設(shè)備。
(一)水過濾設(shè)備
(1)
砂石過濾設(shè)備(多介質(zhì)過濾設(shè)備) 砂石過濾器(多介質(zhì)過濾器)是以成層狀的無煙煤、砂、細(xì)碎的石榴石或其他材料為床層的機械過濾設(shè)備,其原理為按深度過濾水中不同顆粒度的顆粒,較大的顆粒在頂層被去除,較小的顆粒在過濾器介質(zhì)的較深處被去除,從而使水質(zhì)達(dá)到粗過濾后的標(biāo)準(zhǔn),降低水的SDI(污泥密度指數(shù))值,滿足深層凈化的水質(zhì)要
(2)活性炭過濾器 活性炭具有吸附作用,還有一定的除濁作用,活性炭過濾器的主要結(jié)構(gòu)和布置形式與砂石過濾器相似。因此,活性炭吸附也稱為活性炭過濾?;钚蕴窟^濾主要用于水中有機雜質(zhì)和水中分子狀的膠體微小顆粒雜志,也可用于脫氯等。
(3)砂芯棒過濾器 砂芯棒過濾器亦稱為砂濾棒過濾器,在水處理設(shè)備中已有定型產(chǎn)品。主要適用于處理水量較少、水中只含有有機物、細(xì)菌及其他雜質(zhì)的水處理。
(4)微孔過濾器 微孔過濾是新型的膜分離技術(shù)。它可濾除濾液、氣體的0.01μm以上微粒和細(xì)菌。其特點是高捕捉能力、過濾面積大、使用壽命長、過濾精度高、阻力小、機械強度大、無剝離現(xiàn)象、抗酸堿能力強、使用方便。此濾器能濾除絕大部分微粒,所以廣泛應(yīng)用于精濾和除菌工藝
(二)水軟化設(shè)備
(1)離子交換器 離子交換器是目前水處理中常用的一種裝置,它可以通過選擇一定的流程,使水軟化或除鹽。其主要是利用一些離子交換劑把原水中不需要的離子暫時固著,使水中這些離子的含量降低到所要求的程度。被交換劑固著的離子,在再生液中被釋放出來,交換劑又可重新使用。也就是說,其實質(zhì)是不溶性的電解質(zhì)(樹脂)與溶液中的另一種電解質(zhì)進行的物理化學(xué)反應(yīng),亦即樹脂上的可交換離子與溶液中的其他同性離子的交換反應(yīng)。
(2)電滲析器 電滲析在工業(yè)上作為一種分離、濃縮、提純和回收工藝的新技術(shù),廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)。在食品工業(yè)上的應(yīng)用主要集中在汽水用水、啤酒用水的純化處理上,在軟飲料廠用來對水進行軟化(脫鹽)。電滲析技術(shù)是通過具有選擇透過性和良好導(dǎo)電性的離子交換膜,在外加直流電場的作用下,根據(jù)異性相吸、同性相斥的原理,使原水中陰、陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜而達(dá)到凈化作用的一項技術(shù)。
(3)
反滲透設(shè)備 反滲透是目前應(yīng)用規(guī)模和技術(shù)相對成熟的膜技術(shù),其應(yīng)用在整個膜分離領(lǐng)域中約占一半,是膜技術(shù)發(fā)展的一個重要的突破。反滲透是通過反滲透膜發(fā)溶液中的溶劑分離出來。反滲透的應(yīng)用從海水淡化、硬水軟化等發(fā)展到維生素、抗菌素、激素等的濃縮,細(xì)菌、病毒的分離以及果汁、牛乳、咖啡的濃縮等許多方面,應(yīng)用極廣。反滲透設(shè)備優(yōu)點是連續(xù)運行,產(chǎn)品水質(zhì)穩(wěn)定;無須用酸堿再生;不會因再生而停機;節(jié)省了反沖和清洗用水;以高產(chǎn)率產(chǎn)生超純水(產(chǎn)率可以高達(dá)95%);再生污水不需水處理設(shè)施;運行及維修成本低;安裝簡單、費用低廉。
反滲透設(shè)施生產(chǎn)純水的關(guān)鍵有兩個:一是一個有選擇性的膜,我們稱之為半透膜,二是一定的壓力。簡單的說,反滲透半透膜上有眾多的孔,這些孔的大小與水分子的大小相當(dāng),由于細(xì)菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多,因此不能透過反滲透半透膜而與反滲透膜的水相分離。在水眾多雜質(zhì)中,溶解性眼淚的清除難度較高。因此,經(jīng)常跟軍除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果,反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性。較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達(dá)99.7%。
反滲透分離的進行,必須先在膜-溶液界面形成優(yōu)先吸附層,優(yōu)先吸附的程度取決于溶液的化學(xué)性質(zhì)和膜表面的化學(xué)性質(zhì),只要選擇合適的膜材料,并簡單地改變膜表面的微孔結(jié)構(gòu)和操作條件,反滲透技術(shù)就可適用于任何分離度的溶質(zhì)分離。
(4)超濾器
超濾技術(shù)雖在我國起步較晚,但發(fā)展非常迅速,隨著這項技術(shù)的不斷推廣和人們對它認(rèn)識的不斷提高,飲料生產(chǎn)行業(yè)必將從中獲得更多的益處。超濾膜設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用上有平板狀、管狀、螺旋板狀和空心纖維狀等幾種不同的形式。目前國內(nèi)應(yīng)用的大多數(shù)為板狀和管狀,特別是空心纖維膜(中空纖維膜)也已在水處理方面得到廣泛應(yīng)用。中空纖維超濾膜是超濾技術(shù)中為成熟與先進的一種形式。這種膜是在平板膜的基礎(chǔ)上開發(fā)出的具有空間立體幾何形狀的薄膜,使單位體積的膜設(shè)備不依靠極薄的半透膜而有很大的膜滲能力。中空纖維管壁上有布滿微孔,孔徑以能截留物質(zhì)的相對分子質(zhì)量表達(dá),截留相對分子質(zhì)量可達(dá)幾千至幾十萬。由于采用了空心圓柱構(gòu)形,就大大地提高了單位體積膜滲設(shè)備的生產(chǎn)能力。原水在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動,分別構(gòu)成外壓式和內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程,被截留物質(zhì)可隨濃度而排除,不致堵塞膜表面,可長期連續(xù)運行??梢宰C明,在超濾應(yīng)用上,采用一個大小合理的小直徑空心纖維膜的圓柱束,則所發(fā)生的透過液量將相當(dāng)于十幾平方米超薄平板膜上所得者??招睦w維為細(xì)長的膜管,內(nèi)壁為膜層,膜層結(jié)合于海綿式的外壁上,外壁有粗孔,內(nèi)層起超濾分離作用。內(nèi)膜孔德大小,決定管內(nèi)被阻物質(zhì)的大小。空心纖維內(nèi)經(jīng)約200μm,由惰性的非離子聚合物制成,具有獨特的各向異性的(表皮)結(jié)構(gòu),有明顯高的流率。其特點是:①裝置內(nèi)單位體積的膜面積很大;②膜壁薄,液體透過速度快;③因空心纖維的幾何構(gòu)形具有一定的耐壓性能,故強度高。
(三)水殺菌消毒設(shè)備
1)臭氧殺菌器 所謂臭氧殺菌器是利用臭氧的強氧化性而達(dá)到殺菌的目的。臭氧是強烈的氧化劑,其殺菌作用比氯高15∽30倍,在一定濃度下作用5∽10min,臭氧對各種菌類都可以達(dá)到滅菌的程度。國外已將其廣泛用于水的消毒處理以除臭、除色等,國內(nèi)在礦泉水、純凈水生產(chǎn)中應(yīng)用于滅菌也很普遍。
(2)
紫外線殺菌器 當(dāng)微生物受紫外光照射后,微生物的蛋白質(zhì)和核酸吸收紫外光譜能量,導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性,引起微生物死亡。紫外線對清潔透明的水具有一定的穿透能力,所以能使水消毒。紫外線殺菌不能改變水的物理化學(xué)性質(zhì),殺菌速度快、效率高、無異味,因此得到廣泛應(yīng)用。
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