（五）加工用水

1．加工用水要求

果品加工厂用水量很大，而且对水质要求严格。果品加工用水包括锅炉用水、清洗容器设备、厂房及个人卫生的清洁卫生用水和原料烫漂、浸渍、配制糖液、杀菌及冷却等直接加工用水。水质的好坏、供水量、供水卫生等在加工过程中占有重要地位，否则将严重影响到加工制品的质量。

凡是与果品原料及其制品接触的水，均应符合《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》。要求无色透明、澄清、无悬浮物、无沉淀物；无臭无异味，不含有硫化氢、氨、硝酸盐和亚硝酸盐类，不应含有过多的铁盐和锰盐类；无致病细菌，无耐热性微生物及寄生病虫卵；不含对人体健康有害的物质；1升水中细菌总数不超过100个，大肠杆菌不得检出。水中铁、锰等盐类多时，不仅能引起金属臭味，而且能与单宁类物质作用引起变色，同时促进维生素的分解。水中含有硫化氢、氨、硝酸盐和亚硝酸盐时，不仅产生臭味，而且也表明水中曾有腐败作用发生或水被污染。如果水中致病菌及耐热性细菌含量太多，则影响杀菌效果。

水的硬度与加工品质量关系很大。水的硬度决定于水中钙、镁盐的含量，我国常用德国度即CaO含量表示水的硬度的大小，硬度1°相当于1升水中含10mg CaO。凡是硬度在8°以下为软水，硬度在8°～16°为中度硬水，硬度在16°以上为高度硬水。水的硬度过大，钙、镁能与蛋白质一类的物质结合，使罐头汁液或果汁发生混浊或沉淀；还能与果品中的果胶酸结合生成果胶酸钙，使果肉表面粗糙，加工制品发硬；镁盐如果含量过高，加工产品有苦味。不同的加工品对水的硬度有不同的要求，制作果脯蜜饯的保存应以硬水为好，以增进制品的脆度和硬度，以防止煮烂和软烂；脱水干制品加工可用中度硬水，使组织不致软化；罐头制品、速冻制品、果汁、果酒等加工品均要求使用软水。而锅炉用水硬度高，容易造成水垢，不仅影响锅炉的传热，严重时还易发生爆炸。

2．加工用水处理

加工用水的水源包括江河、湖泊、水库中的水，深井水或自来水、海水等。一般加工厂均使用深井水或自来水，这些水源符合加工用水的水质要求，可以直接使用，但不符合要求的，需进行一定的处理。江河、湖泊、水库中的水必须经过澄清、过滤、消毒、软化等处理后才能使用。海水必须经过脱盐和净化处理。锅炉用水必须经过软化方可使用。

（1）澄清过滤 通过澄清过滤除去水中的悬浮杂质和胶体物质。采用最新的过滤技术，还能除去水中引起异味、颜色的物质及铁、锰盐类和微生物，从而获得品质优良的水。

对于浊度较大的水，常加混凝剂使水澄清。自然水中的悬浮物表面一般带负电荷，当加入混凝剂后，混凝剂可在水中水解生成带正电荷的阳离子，便与悬浮物发生电荷中和而聚集下沉，常用的混凝剂为铝盐和铁盐。

常用的过滤设备有砂石过滤器和沙棒过滤器。砂石过滤是以砂石、木炭作滤层，以除去水中的悬浮物、泥沙及大量的微生物。过滤介质有砂、石英砂、无烟煤、磁铁矿等，一般滤层从上至下的填充料为小石、粗沙、无烟煤、石英砂、磁铁矿等，滤层厚度在70～100cm，过滤速度为5～10m/h。沙棒过滤器是采用细微颗粒的硅藻土和骨灰，经成型后在高温下焙烧而形成的一种带有极多毛细孔隙的中空滤筒。沙滤棒在使用前需用75%酒精或0.25%新洁尔灭或10%漂白粉消毒处理，安装时凡是与净水接触的部分都要消毒。以上两种过滤器都需定期清洗，清洗时，借助于泵压将清洁水反向输入过滤设备中，利用水流的冲力将杂质冲洗下来。

（2）软化 软化的目的是降低水的硬度，以适合加工用水要求。目前常用的软化方法有离子交换法、电渗析、反渗透等。

①离子交换法。当硬水通过离子交换器内的离子交换树脂时，水中的阴阳离子可以和树脂上的离子进行交换，使水得到软化。离子交换树脂有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两种，用来软化硬水的为阳离子交换树脂。阳离子交换树脂常用钠离子交换剂和氢离子交换剂。用来制造去离子水的为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

离子交换法脱盐率高，也比较经济。但在脱盐中要消耗大量的食盐或硫酸再生离子交换剂，排出的酸、碱等废液对环境也会造成一定的污染。

②电渗析技术。电渗析是一种膜分离技术，常用于海水和咸水的淡化，或用自来水制备初级纯水。其原理是通过具有选择透过性和良好导电性的离子交换膜，在外加直流电场的作用下，根据异性相吸、同性相斥，使水中的阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜而达到水的净化。

电渗析技术能连续化自动化，不需外加任何化学药剂，不带任何危害水质的因素，对盐类的除去量也容易控制。同时具有投资少、耗电省、操作简单、检修方便、占地面积小等优点，因此近年来在食品工业中得到广泛应用。

③反渗透技术。反渗透也是一种膜分离技术。其原理是在一定压力下，通过反渗透膜，将溶液中的水分离出去，使溶液被浓缩或水被淡化。这种技术广泛用于果汁、牛奶、咖啡等的浓缩，也可用于海水的淡化和加工用水的软化除盐。反渗透器的主要工作部件是一种半透膜，它将容器分隔成两部分。若分别倒入净水和盐水，两边液位相等，在正常情况下，净水会经过薄膜进入盐水中，使盐水浓度降低。如果在盐水侧施加压力，水分子便会在压力作用下从盐水侧穿过薄膜进入净水中，盐水中的各种杂质便被阻留下来，盐水得到净化，从而达到排除各种离子的目的。

反渗透技术的关键是选择合适的反渗透膜。反渗透膜要有很高的选择性、透水性，有足够的机械强度，且化学性能稳定。常用的反渗透膜有醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺纤维膜等。反渗透法可除去90%～95%的内溶物、产生硬度的各种离子、氯化物和硫酸盐；可100%地除去相对分子质量大于100的可溶性有机物；并能有效地除去细菌、病毒等；在操作时能直接从含有各种离子的水中得到净水，没有相变及因相变带来的能量消耗，故能量消耗少；在常温下操作，腐蚀性小、工作条件好，设备体积小，操作简便。但是，反渗透设备投资大。

（3）消毒 在水的前处理过程中，大部分微生物随同悬浮物、胶体物质等被除去，但仍然有部分微生物存在于水中，为确保加工品的卫生应对水进行消毒处理。水的消毒是指杀灭水中的病原菌及其他有害微生物，防止因水中的致病菌导致消费者产生疾病，并非将所有微生物全部杀灭。普遍使用的消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。

①氯化消毒。氯化消毒是目前广泛使用的简单而有效的消毒方法。常用氯气或其他含有效氯的化合物，如漂白粉、氯胺、次氯酸钠、二氧化氯等药物，药物在水中能生成次氯酸（HOCl），HOCl是弱酸，可以分解生成次氯酸根（OCl-）。

一般认为氯气杀菌作用在于生成的HOCl, HOCl是一个中性分子，可以扩散到带负电荷的细菌表面，穿透细菌的细胞膜并进入细菌体内，由于氯原子的氧化作用破坏细菌的某种酶系统，使细菌无法吸收养分而死亡。OCl-虽然也带有一个氯原子，但由于和细菌表面同样带负电荷，很难扩散到菌体表面，不能穿过细胞壁进入细胞内部，因而其杀菌作用远远不如HOCl。

氯的杀菌效果以游离余氯为主，游离余氯在水温20～25℃、pH值为7时，能很快地杀灭全部微生物，结合型余氮杀菌时用量约为游离型氯的25倍。同一浓度氯杀菌所需的时间，结合型氯为游离型氯的100倍，但结合型氯的持续性比游离型氯长，经过一定时间后，杀菌效果与游离型相同。氯杀菌时还应考虑作用氯和余氯两个方面，作用氯是和水中微生物、有机物以及有还原作用的盐类起作用的部分，余氯是为了保持水在加氯后有持久的杀菌能力、防止水中微生物生长繁殖的一部分氯。我国水质标准规定，管网末端自由余氯应保持在0.1～0.3mg/L，小于0.1mg/L时不安全，大于0.3mg/L时水有明显的氯臭。为了使管网末端保持0.1mg/L的余氯，同时综合考虑微生物种类、氯浓度、水温和pH等因素的影响，一般总投氯量为4～12mg/L，作用时间在2小时以上。但加工用水必须尽可能将残留的余氯除去。否则会氧化香料和色素，还影响成品的风味。

②臭氧消毒。臭氧（O3）是由3个氧原子组成，很不稳定，在水中极易分解成氧气和氧原子。氧原子性质极为活泼，有强烈的氧化性，能使水中的微生物失去活性，不仅可杀灭水中的细菌，也可消灭细菌的孢子。臭氧的杀菌作用优越于氯，比氯的作用快15～30倍。同时可以除去水臭、水色以及铁和锰等。臭氧通常随时制取随时使用，由臭氧发生器通过高频高压电极放电产生臭氧，将臭氧泵入氧化塔，通过布气系统与需要进行处理的水充分接触、混合，当达到一定浓度后，即可起到消毒作用。

③紫外线消毒。紫外线是一种波长在136～390nm的不可见光线，波长为250～260nm时具有很强的杀菌效果。微生物在受紫外线照射后，体内蛋白质和核酸会吸收紫外光谱的能量而发生变性，引起微生物死亡。目前使用的紫外线杀菌装置多为低压汞灯。应根据杀菌装置的种类和目的来选择灯管，才能获得最佳效果。灯管使用一段时间后，其紫外线的发射能力会降低，当降到原功率的70%时，应更换灯管。

用紫外线杀菌，操作简单，杀菌速度快，效率高，不会带来异味；紫外线杀菌器成本较低，投资少。因此，紫外线杀菌得到了广泛的应用。但紫外线杀菌对水质的要求较高，待处理的水应无色、无混浊、含气体量少。

（4）除铁、锰 含铁量偏高的地下水，可在过滤前采用曝气的方法，使空气氧化二价铁变成高价的氢氧化铁沉淀，然后通过过滤加以除去。当原水中含锰量达0.5 mg/L时，会产生异味，影响饮料的口感，所以必须除去。可以先用氯氧化或者添加氧化剂（KMnO4）使锰快速氧化，形成二氧化锰沉淀。如果水中含锰量不太高时，可在滤层上面覆盖一层一定厚度的锰砂（即软锰矿砂）过滤，可获得良好的除锰效果。