第五章：瓶装水.ppt

瓶装水BottledWater,程超,2,主要内容,3,一产品分类二市场与趋势,4,瓶装水：又称瓶装饮用水，是指密封在容器中，并出售给消费者直接饮用的水；瓶装泛指用于装水的容器，包括塑料瓶、塑料桶、玻璃瓶、易拉罐、纸包装等。世界各国对瓶装水的分类不太一致；,5,瓶装水,天然矿泉水,人工矿泉水,混合矿泉水,纯净水,天然泉水,矿泉饮料,苏打水,分类,6,1)天然矿泉水是来自天然的或人工井地下水源的细菌学上健全的水，其中天然无机盐的浓度应在1000mg/L以上或者含游离CO2浓度在250mg以上，并且规定温度为25.与普通饮用水的明显区别：以矿物质、微量元素和其他物质为特征；保持原有纯度未受任何污染；性质和纯度一直保持不变；天然矿泉水很少见。,7,2）人工矿泉水在优质泉水或蒸馏水中，加入各种无机盐使之溶解，模拟天然矿泉水，并充入CO2（或不充），然后包装。3）混合矿泉水几种不同的天然矿泉水，根据其矿物质的含量和组成，按一定不利配制而成。,8,4）纯净水把矿化度低的矿泉水、自来水或井水经离子交换树脂、反渗透等处理，去除离子及其他成分后制成的水。主要用于自来水水质和味道较差时的补充。5）矿泉饮料用天然矿泉水或人工矿泉水同各种果汁、香精香料、糖、酸等物质制成的饮料。,9,产量超100万t国家：,30年代高速度增长,1996年前年增10%左右,19962001年年增8%,2002年始年增6%,法国,德国,意大利,生产,发展趋势,10,消费,西欧,东欧,亚洲,北美,11,1999年饮料世界瓶装水十大著名品牌,12,13,1999年饮料世界9大瓶装水公司,14,近几十年来，瓶装水在全世界得到了快速发展，原因有：1）水资源污染严重；2）膜过滤技术应用于水处理；3）塑料容器的出现促进了瓶装水工业的发展；4）人们更加注意矿物质营养。,15,趋势,矿泉水未来发展方向。自然、健康、营养,纯净水限制发展产品。补充水质差、缺乏,加气水未来发展方向。特殊风格、嗜好,产品,包装,PET瓶为主(10L中有7L)玻璃瓶为辅(占1/5)PVC及其他塑料瓶共同存在,16,我国,资源丰富,起步较晚,增长率高,潜力巨大,品种齐全,17,2007年5月7日，四川蓝剑-冰川时代矿泉水水源、云南“石林天外天”矿泉水水源、5100西藏冰川矿泉水水源、四川“峨眉山温泉”矿泉水水源、辽阳弓长岭八宝琉璃井矿泉水水源被中国矿业联合会天然矿泉水专业委员会评审，获得“中国优质矿泉水源”称号。2006年8月，四川什邡被评为“中国矿泉水之乡”2007年8月，吉林安图被评为“中国矿泉水之乡”,18,一概述1矿泉水定义2矿泉水特征二分类三矿泉水理化特征1矿泉水的化学组成2矿泉水气体成分的来源3矿泉水理化特征的表示方法四、瓶装饮用矿泉水基本要求五、饮用天然矿泉水水质评价六、生产工艺,19,矿泉水定义,20,我国的定义：饮用天然矿泉水是一种矿产资源，是来自地下深部循环的天然露头或经人工揭露的深部循环的地下水。,21,美国食品和药品官方协会定义“淡矿泉水”是指从认可的水源中取得的含有矿物质的水，其可溶性固体必须在250-500mg/kg之间。“矿泉水”是指全部从许可的水源取得的含有矿物质的水，其可溶性矿物质固体含量必须不得少于500mg/kg。“矿物质化的水”是指其水质符合矿泉水标准，但其中包含有人工加入的矿物质。,22,世界卫生组织定义：天然矿泉水是来自天然的或人工井地下水源的，细菌学上健全的水。这种水与普通饮水的明显区别，有如下几点：具有以矿物质含量、痕量元素、或其他成分为特征的性质；保持原有的纯度即不受任何种类的污染；性质和纯度保持一直不变。“有益于健康”的性质，应由以科学方法为依据的考察来决定。,23,FAO/WHO联合食品法规委员会定义含有一定的矿物盐，以其相应的比例和所含的微量元素，或其它组分而特征化；直接取自天然的或钻孔而获得的地下含水层的水；由于天然矿泉水成分组成的恒定性，流量和温度的稳定性，要适当考虑其自然波动周期；天然矿泉水是在保证原水细菌学纯度的条件下采集的；是在靠近水源露头处，并具备特定的卫生措施下装瓶的；除许可的规定外，不得进行任何处理；必须与相应的标准规定的所有条款相符。,24,法国的定义：“矿泉水”、“天然矿泉水”是指它具有医疗特性，并由有关管理部门批准开发，而开发单位又具备有效的管理条件。原西德的定义：“矿泉水是从天然或人工开出的地下水，1kg这种水，含有不少于1000mg溶解的盐类或250mg游离二氧化碳。它是在矿泉所在地，用消费者使用的限定容器装瓶的”。,25,欧共体定义“天然矿泉水”是指在细菌学、微生物学方面适合卫生标准的；取自地下的餐桌用矿泉水是蕴藏和露出于地表的,在一个或多个自然的或钻孔出口的泉眼开来的水。,26,欧洲供水协会定义：天然矿泉水是细菌学上健全的水，它是从地下水源矿脉的若干露头开发出来。这种水应该满足以下条件：由于其独特的质量，有利于健康；每kg水在装瓶前后，都含有不少于1000mg溶解的盐类或250mg二氧化碳气体，这种水具有生理上有益的性质。,27,欧洲有关国家定义：天然矿泉水取自天然开采的泉水；该水具有有益健康的特性；矿泉水至少含有1000mg/L的可溶性盐，游离二氧化碳不少于250mg/L，对生理学有良好的性质。,28,矿泉水不同于普通水的三个特征：多数泉水温度比较高，故有温泉、汤泉、暖泉、热水泡子之称。也有少数温度不高，成为冷泉，如含有较多碳酸的碳酸泉或含有镭射气的氡泉；含有较高浓度的化学成分，如重碳酸盐、硫酸盐、碘、硫、氟、铁、硼，有些含有一定量的放射性元素如镭、铀等。含较多有医疗价值的气体如CO2、H2S、氡气等。,29,按温度,-1,30,德国冷泉水：20以下温泉水：20-50热泉水：50以上美国：极冷水：-13冷水：13-18凉水：18-27温水：27-33.5不感温水：33.5-35.5暖和水：35.5-36.5热水：36.5-40极热水：40-46,31,原苏联冷矿泉：20以上温矿泉：20-35热矿泉：35-42高热矿泉：42以上日本冷泉：25以下微温泉：25-34温泉：34-42高温泉：50以上,32,国际矿泉水文学会冷泉小于20低温泉20-37温泉37-42热泉42以上世界三大冷泉：中国五大连池、法国维希矿泉水、俄罗斯高加索矿泉水。,33,其他分类标准,34,低张泉冰点高于-0.55，溶解性固体物含量为1000-8000mg/l。等张泉泉水的渗透压相当于人体血清渗透压，或相当于0.9生理盐水的渗透压，如以冰点为准，血清的结冰点为-0.56，等张泉冰点为-0.55-0.58，溶解性固体物含量为8000-10000mgL。,35,高张泉冰点低于-0.58，溶解性固体物含量10000mg/l以上。通常医疗用等张泉或低张泉，高张泉只适于外用（因有较强的脱水作用）。注：矿泉水的渗透压分类是依泉水冰点决定的，而冰点下降与盐类浓度有关。,36,强酸性泉pH2酸性泉2pH4弱酸性泉4pH6中性泉6pH7.5弱碱性泉7.5pH8.5碱性泉8.5pH10强碱性泉10pH,37,缓和性矿泉如单纯温泉、食盐泉、重碳酸盐泉、芒硝泉、石膏泉和放射性泉等。紧张性矿泉如酸性泉、硫黄泉、单纯碳酸泉、碳酸铁泉、绿矾泉、明矾泉、含碳酸的碱土类泉。,38,医用矿泉水：包括浴疗（含I、Rn、S、As、H2S）和饮疗（含Ra、Rn、Fe、I、Zn、Ca、CO2等），饮疗矿泉水必须符合饮用水卫生标准；农用矿泉水：主要是以矿泉水中的某些特种元素改良土壤；饮料矿泉水：含用人体必需的微量元素或其他对人体有益的矿物质，清洁卫生，不含致病菌和有毒物质，可直接饮用的天然矿泉水。,39,原苏联的分类体系第一类：碳酸氢盐型，HCO3-的量大于25%。钠质泉Na25%(阳离子)；钙质泉Ca25%(阳离子)；镁质泉Mg25%(阳离子)。第二类：氯化物型。Cl-的量大于25%。又分为钠质泉、钙质泉、镁质泉,40,第三类：硫酸盐型。SO42-的量大于25。钠质泉、钙质泉和镁质泉。第四类：成分复杂的矿泉。主要包括氯化物碳酸盐氢泉，SO42-25%；硫酸盐碳酸氢盐泉，Cl-25%；氯化物硫酸盐泉，HCO3-的含量25%。,41,第五类：含有生物活性离子的矿泉水。Fe10mg/L；As1mg/L；Br25mg/LI10mg/L；Li5mg/L第六类：含气体的矿泉水。碳酸水（含游离CO2）硫化氢水（含游离H2S）放射性水（含氡）,42,日本、德国等国分类体系1）单纯温泉：泉水温度保持在25以上，泉水中含游离碳酸和固体成分都小于1gL，或固体成分稍高于1gL。主要含重碳酸离子、钙离子、镁离子。2）碳酸泉：泉水中含游离碳酸1gL以上，但可溶性固体在1gL以下。,43,3）重碳酸土类泉（即土类泉）：可溶性固体成分在1g/L以上，以阴离子的重碳酸离子和阳离子的钙离子、镁离子为主要成分。结合时构成重碳酸钙和重碳酸镁。泉水含游离碳酸在1g/L以上时，称为含碳酸的土类泉。这类泉兼含多量的钠离子和氯离子；或钠离子和硫酸根离子时，分别称为含食盐的重碳酸土类泉和含硫酸钠的重碳酸土类泉。,44,4）重碳酸钠泉（碱泉）：泉水中含固体成分1g/l以上，以阴离子的重碳酸离子和阳离子的钠离子为主要成分。这类泉兼含CO2在1gL以上者称含CO2碱泉；含有显著量的Cl-称含食盐碱泉；含有显著量的SO42-称含芒硝碱泉；含有显著量的Cl-及SO42-称含食盐、芒硝碱泉；含有显著量的Ca及Mg称含土类碱泉。,45,（5）食盐泉：含可溶性固体在1g/L以上，主要成分为氯离子和钠离子。如含游离碳酸1g/L以上时，称含碳酸的食盐泉。如含钠离子及氯离子各260mmol/L（含食盐15g）以上时，称强食盐泉。两种离子含量均不足87mmol/(含食盐5g)时，称弱食盐泉；含有显著量的Ca及Mg时称含土类食盐泉,46,（6）硫酸盐泉（苦味泉）：含可溶性固体在1g/L以上，阴离子以SO42-为主要成分，如矿泉不呈碱性，虽Cl-及SO42-含量高。也属此类型。（7）铁泉：含Fe2或Fe3在10mg/L以上。碳酸铁泉：含游离碳酸在1g/L以上，称含碳酸铁泉；含固体成分不到1g/L时，称单纯碳酸铁泉。硫酸铁泉（绿矾泉）含硫酸根不足1g/L，称单纯硫酸铁泉；含氢离子1mg/L以上时，称酸性硫酸铁泉。,47,（8）明矾泉：泉水中含有可溶性固体1gL以上，Al3在100mgL以上，阴离子以SO42-为主要成分。如含氢离子1mgL以上时，称酸性明矾泉。（9）硫磺泉：泉水温度在25以上，1L泉水中含硫氢离子（HS-），或硫氢离子和硫代硫酸离子（次亚硫酸离子S2O32-），或游离硫化氢；硫磺总量达1mg/l以上（碘法定量）。本泉水中如不含游离硫化氢，固体成分不足1gL者，称单纯硫磺泉。,48,（10）硫化氢泉：含游离硫化氢（H2S），且常与游离碳酸（CO2）共存。如可溶性固体成分不足1gL，称单纯硫化氢泉；如含氢离子1mgL以上，并能构成游离矿酸时，称为酸性硫化氢泉。（11）酸性泉：泉水中氢离子浓度在1mgL以上，能形成游离矿酸。其中含可溶性固体在1gL以下为单纯酸性泉。（12）碘泉：泉水中含碘100mg/l以上。（13）砷泉：泉水中含砷100mg/L以上。,49,（14）放射能泉：含氡(Rn)10-10CiL(或相当于8.25ME)含镭(Ra)10-7mgL以上。镭泉：含镭10-8mgL以上氡泉：含氡量3010-10Ci/L或30埃曼/L以上(相当于8.25ME)注：Ci放射性强度单位，居里l埃曼(Eman)=110-10Ci/ll马海(ME)=3.6410-10Ci/l=3.64埃曼,50,矿泉水气体成分的来源,矿泉水理化特征的表示方法,矿泉水化学组成,51,矿泉水所含的元素由产生矿泉水的不同的地质构造区域所决定，大致可分为以下几种：1）赋存于花岗岩裂隙中的矿泉水大都富含偏硅酸，其次还富含Cu、Pb、Zn等金属元素及放射性元素Rn，属于低矿化度的淡矿泉水，广东阳江、罗浮山以及福建诏安等地属于此类；2）火山岩类（玄武岩、安山石、凝灰岩等）裂隙中赋存的矿泉水多为重碳酸钙或重碳酸钙镁型，低矿化度、偏硅酸含量高的淡矿泉水，与花岗岩类相比具有低含量的F和Rn以及高含量的钙、镁和锶。湖北安陆的金泉矿泉水即属于此类。,52,3）赋存于碎屑岩孔隙内的矿泉水多是含偏硅酸和锶的重碳酸钙或重碳酸钙镁水，湖北建始的属于此类；4）赋存于碳酸岩溶蚀孔隙中的矿泉水多为重碳酸钙和重碳酸钙镁水，随着温度的升高逐渐演变为重碳酸钠钙和重碳酸硫酸钠钙型水，矿化度高，大多超过500mg/L；5）赋存于沉积盆地内的矿泉水的成分是从盆地边缘由重碳酸钠型逐步过渡为重碳酸氯化钠型和氯化钠型。该类多属于温泉，矿化度大于500mg/L，以含溴、碘为主要特征，陕西大荔、云南昆明、安徽古井等矿泉水属于此类。,53,矿泉水专家把中国长白山矿泉水与法国阿尔卑斯矿泉水、俄罗斯的高加索山矿泉水并称全球三大矿泉水系。资料表明：安图县矿泉水资源在全国乃至世界都极为罕见，并占据重要地位。,54,矿泉水中气体成分是决定矿泉水医疗价值的重要因素；特别是含硫和放射性气体的矿泉水医疗价值要高些；气体来源：大气的混入：如N2、O2、CO2和惰性气体等；水的生化作用：如CH4、CO2、N2、H2S、NH3、H2、O2等；地层高温高压作用，一些物质进行化学变化而产生；如CO2+FeOFe2O3+COFeSO4Fe2O3+SO2+SO3,55,库尔洛夫式:式中SP所含气体或微量元素；M总固体成分，即总矿化度（gL）；pH酸碱度；T泉温（）；Q泉水涌出量(L/s)或（t24h）,56,辽宁兴城泉水中所含各种成分以公式法表示为：含氡气为25.98ME；可溶性硅酸0.975g；氟0.0037g；总矿化度4.294g/L(阴离子中主要是Cl-，为83.25毫克当量%；阳离子主要是Na，为68.48毫克当量%Ca为30.40毫克当量%)；pH为7.3；泉温为63.6；涌出量为每昼夜150t。,57,瓶装，指出售给消费者用以装水的任何种类的封口容器。包括易拉罐装，纸盒装、塑料桶装。含有一定量及相应比例的矿物盐和体现特征化的微量元素或其他组分。要有天然矿泉水在其自然波动周期内化学成分的恒定性、质量和温度的稳定性。,58,矿泉水源和生产线，不得受人类活动的污染。口味适宜，含有对人体健康有益的成分。有害成分或放射性物质不得超过饮用水水质标准。瓶装(或装箱)后，在保存期限内(一般为一年)，水的外观和口味无变化。,59,天然矿泉水的标贴或广告，不得使用显示或象征，具有涉及预防、治疗和医治人体疾病的宣传。不得用任何化学品改变其组分，除允许曝气、过滤去除或加入二氧化碳处理外，不得进行任何其它处理。饮用矿泉水必须是从自然露头或人工开采的地下水源得到的可饮用的水，而不是公共供水源。,60,评价,矿泉水资源的动态,形成的地质背景,矿泉水水质,周围环境,61,六、生产工艺,主要工艺为采集天然饮料矿泉水和灌装。配套设施:矿泉井和引水工程。水泵，输水管、贮罐要采用与矿泉水不起化学反应的材料。水泵最好选用齿轮泵或活塞泵，以避免游离二氧化碳损失。,62,不含碳酸气的天然矿泉水的工艺流程,这类天然矿泉水是最稳定的矿泉水，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。矿泉水引水沉淀粗滤精滤充气灌装封盖CO2净化压缩,63,含碳酸气的天然矿泉水的工艺流程,对CO2含量高，H2S、Fe、Mn含量低的原水生产含CO2的矿泉水，不需要曝气工序；矿泉水引水气水分离水CO2净化压缩粗滤精滤灭菌精滤充气灌装封盖,64,若生产含气矿泉水，此处加碳酸化工艺。,工艺流程,65,2.天然矿泉水的工艺要点,2.1引水目的：在自然条件允许的情况下，得到最大可能流量；防止水与气体的任何损失；防止地表水和潜水的渗入和混入，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；水露出口设备对水的涌出和使用方便。,66,方法：地上引水、地下引水；地下引水主要通过挖掘，挖至基石，把矿泉水露头周围扩宽扩深，并对其封闭，让矿泉水经一定的自然孔隙或沿人工安装的管道流入水池再进行抽取；地上引水：引取天然出口的矿泉水，如对天然露出口加固，对出水口清淤，切断地表水，把取水系统和泉口周围与外界隔离开来等；,67,在开采矿泉水的过程中应注意几个问题：1）开采不同类型的矿泉水采取不同的工艺，如碳酸型矿泉水因含大量气体成分，因此要防止气体损失；2）矿泉水开采量要注意，过度开采影响矿泉水的流量和组成；3）开采矿泉水的水泵和输水管要用与泉水不起反应的材料制成，因为矿泉水中含盐分高，电导率高，电化学腐蚀强度大；4）为了避免碳酸型矿泉水中有效成分过度损失，取水时以自然流动泉水为佳；5）不可采用明渠式采水；,68,2.2曝气：是使矿泉水原水与经过净化了的空气充分接触，使它脱去其中的CO2、H2S等气体并发生氧化作用，即包括脱气和氧化的两个过程；此工序主要是针对CO2、H2S以及低价态的Fe、Mn的含量较高的原水进行的；此法主要用于生产不含CO2的矿泉水，或者曝气后可以重新通入CO2生产含气的矿泉水；一些深层的矿泉水往往需要进行曝气；,69,方法：自动曝气和强制曝气；自动曝气：是使矿泉水在一个容器内通过一条或多条装在支管上的喷嘴进行喷洒，自动与空气接触；强制曝气：矿泉水在喷洒时，以鼓风机强大气流强制曝气，提高曝气效率。,70,2.3除铁、锰铁的存在会使水具有腥味。矿泉水中铁的存在形式一般为碳酸氢盐。曝气过程中可除铁；反应为：Fe（HCO3）2Fe（OH）2+CO2Fe（OH）2+O2+H2OFe（OH）3铁和锰往往同时存在于矿泉水中，多数情况下铁的含量高于锰，一般可使原水先经曝气，再用天然锰砂过滤。反应为：MnO2+Mn2+H2OMn2O3+H+,71,2.4过滤：目的：除去水中的不溶性悬浮杂质和微生物，主要为泥沙、细菌、霉菌和藻类等；防止矿泉水装瓶后在贮藏过程中出现的浑浊和变质，过滤后矿泉水水质变的澄清透明、清洁卫生。需要粗滤和精滤；,72,2.5灭菌：一般采用臭氧杀菌和紫外线杀菌；瓶和盖的消毒采用消毒剂如：高锰酸钾、双氧水、过氧乙酸、万家康（有效成分ClO2）、臭氧、紫外线照射2.6充气：向矿泉水中充入CO2气体；充气过程同碳酸饮料的生产过程；,73,2.7罐装：罐装方式取决于矿泉水产品的类型；不含气矿泉水的罐装采用负压灌装；含气的采用等压灌装；,74,罐装的注意事项：如果生产含气矿泉水，从贮槽到灌装这一段工序中，应在稍过量的二氧化碳压力条件下进行。灌装含铁的矿泉水时，除上述要求外，在密封贮藏中还应加入柠檬酸或抗坏血酸防止Fe2+的氧化。加入量：柠檬酸100mg/kg水或抗坏血酸80mg/kg水。,75,3.矿泉水生产中质量控制要点和措施,矿泉水在贮藏过程中会出现变色、沉淀、和微生物指标过高的质量问题，其原因和控制措施为：3.1管道、罐体、曝气装置造成的原水污染：用井下水充分冲洗管道排尽后抽水。曝气装置孔径应小于0.2m，防止空气中细菌尘埃的污染。对铁小于10mg/L的原水可不经曝气除铁处理。尽可能缩短原水贮存时间，以热交换器代替曝气降温，使贮存时间控制在4h以内。,76,3.2容器、灌装线设备管道、灌装间空气造成的灌装再污染：矿泉水生产水处理，管线必须达到无菌状态。洁净室（灌装间）达到空气洁净度的细菌数小于30个m3。空气可采用紫外线空气消毒净化机，或无毒害化学消毒剂喷雾；地面采用臭氧水或化学消毒剂消毒；衣帽、口罩等每班消毒更换，脚踏池用二氧化氯或常规消毒剂即可。,77,第三节人工矿泉水生产工艺,天然矿泉水不是普遍存在的，只是在一些特定的地质构中才能有饮用矿泉水，而且它们的成分也不一定符合理想；另一方面，几乎每个地区都能找到洁净的地下水。人工矿化的优点在于不受地区、规模限制，可以生产任何类型的矿泉水。方法一、直接溶化无机盐法二、二氧化碳浸蚀法三、离子交换法,78,直接溶化法：是40年代以前流行的方法，即在天然水中添加碳酸氢钠、氯化钙、氯化镁等，再充以二氧化碳。二氧化碳浸蚀法：是用二氧化碳溶解碱土碳酸盐矿石。无论用何种方法制造人工矿泉水，原水水质都一定要好。,79,一、直接溶化无机盐法,工艺流程无机盐原水过滤杀菌调配精滤杀菌灌装封盖装箱检验入库,所加入的无机盐必须经过药理检验合格才能使用。,80,特点：生产过程简单；配方调整方便；产品成分稳定；水中阴离子多；水的pH值偏酸性；无法生产“碱性”矿泉水,81,原理：压力下，二氧化碳粉碎的碳酸金属盐矿石CaCO3+H2CO3Ca(HCO3)2MgCO3+H2CO3Mg(HCO3)2影响因素：碳酸盐矿石的粒度矿石结晶形态二氧化碳压力搅拌速度浸蚀时间,二、二氧化碳浸蚀法,82,二氧化碳浸蚀法：间歇法和连续法；间歇法：在密闭罐中投入石灰石、白云石等碳酸盐矿石粉末，通入原料水，并在罐侧装有超声波装置加速矿物溶解，达到矿化度后，立即过滤、杀菌、灌装。连续法：在矿化器中连续矿化。矿化器分为三层，原水从第一层和第二层之间导入，通过装有碳酸盐的滤层(第二层)