（五）加工用水

1．加工用水要求

果品加工廠用水量很大，而且對水質要求嚴格。果品加工用水包括鍋爐用水、清洗容器設備、廠房及個人衛生的清潔衛生用水和原料燙漂、浸漬、配制糖液、殺菌及冷卻等直接加工用水。水質的好壞、供水量、供水衛生等在加工過程中占有重要地位，否則將嚴重影響到加工制品的質量。

凡是與果品原料及其制品接觸的水，均應符合《GB5749-2006生活飲用水衛生標準》。要求無色透明、澄清、無懸浮物、無沉淀物；無臭無異味，不含有硫化氫、氨、硝酸鹽和亞硝酸鹽類，不應含有過多的鐵鹽和錳鹽類；無致病細菌，無耐熱性微生物及寄生病蟲卵；不含對人體健康有害的物質；1升水中細菌總數不超過100個，大腸桿菌不得檢出。水中鐵、錳等鹽類多時，不僅能引起金屬臭味，而且能與單寧類物質作用引起變色，同時促進維生素的分解。水中含有硫化氫、氨、硝酸鹽和亞硝酸鹽時，不僅產生臭味，而且也表明水中曾有腐敗作用發生或水被污染。如果水中致病菌及耐熱性細菌含量太多，則影響殺菌效果。

水的硬度與加工品質量關系很大。水的硬度決定于水中鈣、鎂鹽的含量，我國常用德國度即CaO含量表示水的硬度的大小，硬度1°相當于1升水中含10mg CaO。凡是硬度在8°以下為軟水，硬度在8°～16°為中度硬水，硬度在16°以上為高度硬水。水的硬度過大，鈣、鎂能與蛋白質一類的物質結合，使罐頭汁液或果汁發生混濁或沉淀；還能與果品中的果膠酸結合生成果膠酸鈣，使果肉表面粗糙，加工制品發硬；鎂鹽如果含量過高，加工產品有苦味。不同的加工品對水的硬度有不同的要求，制作果脯蜜餞的保存應以硬水為好，以增進制品的脆度和硬度，以防止煮爛和軟爛；脫水干制品加工可用中度硬水，使組織不致軟化；罐頭制品、速凍制品、果汁、果酒等加工品均要求使用軟水。而鍋爐用水硬度高，容易造成水垢，不僅影響鍋爐的傳熱，嚴重時還易發生爆炸。

2．加工用水處理

加工用水的水源包括江河、湖泊、水庫中的水，深井水或自來水、海水等。一般加工廠均使用深井水或自來水，這些水源符合加工用水的水質要求，可以直接使用，但不符合要求的，需進行一定的處理。江河、湖泊、水庫中的水必須經過澄清、過濾、消毒、軟化等處理后才能使用。海水必須經過脫鹽和凈化處理。鍋爐用水必須經過軟化方可使用。

（1）澄清過濾 通過澄清過濾除去水中的懸浮雜質和膠體物質。采用最新的過濾技術，還能除去水中引起異味、顏色的物質及鐵、錳鹽類和微生物，從而獲得品質優良的水。

對于濁度較大的水，常加混凝劑使水澄清。自然水中的懸浮物表面一般帶負電荷，當加入混凝劑后，混凝劑可在水中水解生成帶正電荷的陽離子，便與懸浮物發生電荷中和而聚集下沉，常用的混凝劑為鋁鹽和鐵鹽。

常用的過濾設備有砂石過濾器和沙棒過濾器。砂石過濾是以砂石、木炭作濾層，以除去水中的懸浮物、泥沙及大量的微生物。過濾介質有砂、石英砂、無煙煤、磁鐵礦等，一般濾層從上至下的填充料為小石、粗沙、無煙煤、石英砂、磁鐵礦等，濾層厚度在70～100cm，過濾速度為5～10m/h。沙棒過濾器是采用細微顆粒的硅藻土和骨灰，經成型后在高溫下焙燒而形成的一種帶有極多毛細孔隙的中空濾筒。沙濾棒在使用前需用75%酒精或0.25%新潔爾滅或10%漂白粉消毒處理，安裝時凡是與凈水接觸的部分都要消毒。以上兩種過濾器都需定期清洗，清洗時，借助于泵壓將清潔水反向輸入過濾設備中，利用水流的沖力將雜質沖洗下來。

（2）軟化 軟化的目的是降低水的硬度，以適合加工用水要求。目前常用的軟化方法有離子交換法、電滲析、反滲透等。

①離子交換法。當硬水通過離子交換器內的離子交換樹脂時，水中的陰陽離子可以和樹脂上的離子進行交換，使水得到軟化。離子交換樹脂有陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩種，用來軟化硬水的為陽離子交換樹脂。陽離子交換樹脂常用鈉離子交換劑和氫離子交換劑。用來制造去離子水的為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。

離子交換法脫鹽率高，也比較經濟。但在脫鹽中要消耗大量的食鹽或硫酸再生離子交換劑，排出的酸、堿等廢液對環境也會造成一定的污染。

②電滲析技術。電滲析是一種膜分離技術，常用于海水和咸水的淡化，或用自來水制備初級純水。其原理是通過具有選擇透過性和良好導電性的離子交換膜，在外加直流電場的作用下，根據異性相吸、同性相斥，使水中的陰、陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜而達到水的凈化。

電滲析技術能連續化自動化，不需外加任何化學藥劑，不帶任何危害水質的因素，對鹽類的除去量也容易控制。同時具有投資少、耗電省、操作簡單、檢修方便、占地面積小等優點，因此近年來在食品工業中得到廣泛應用。

③反滲透技術。反滲透也是一種膜分離技術。其原理是在一定壓力下，通過反滲透膜，將溶液中的水分離出去，使溶液被濃縮或水被淡化。這種技術廣泛用于果汁、牛奶、咖啡等的濃縮，也可用于海水的淡化和加工用水的軟化除鹽。反滲透器的主要工作部件是一種半透膜，它將容器分隔成兩部分。若分別倒入凈水和鹽水，兩邊液位相等，在正常情況下，凈水會經過薄膜進入鹽水中，使鹽水濃度降低。如果在鹽水側施加壓力，水分子便會在壓力作用下從鹽水側穿過薄膜進入凈水中，鹽水中的各種雜質便被阻留下來，鹽水得到凈化，從而達到排除各種離子的目的。

反滲透技術的關鍵是選擇合適的反滲透膜。反滲透膜要有很高的選擇性、透水性，有足夠的機械強度，且化學性能穩定。常用的反滲透膜有醋酸纖維素膜、芳香聚酰胺纖維膜等。反滲透法可除去90%～95%的內溶物、產生硬度的各種離子、氯化物和硫酸鹽；可100%地除去相對分子質量大于100的可溶性有機物；并能有效地除去細菌、病毒等；在操作時能直接從含有各種離子的水中得到凈水，沒有相變及因相變帶來的能量消耗，故能量消耗少；在常溫下操作，腐蝕性小、工作條件好，設備體積小，操作簡便。但是，反滲透設備投資大。

（3）消毒 在水的前處理過程中，大部分微生物隨同懸浮物、膠體物質等被除去，但仍然有部分微生物存在于水中，為確保加工品的衛生應對水進行消毒處理。水的消毒是指殺滅水中的病原菌及其他有害微生物，防止因水中的致病菌導致消費者產生疾病，并非將所有微生物全部殺滅。普遍使用的消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒和紫外線消毒。

①氯化消毒。氯化消毒是目前廣泛使用的簡單而有效的消毒方法。常用氯氣或其他含有效氯的化合物，如漂白粉、氯胺、次氯酸鈉、二氧化氯等藥物，藥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-）。

一般認為氯氣殺菌作用在于生成的HOCl, HOCl是一個中性分子，可以擴散到帶負電荷的細菌表面，穿透細菌的細胞膜并進入細菌體內，由于氯原子的氧化作用破壞細菌的某種酶系統，使細菌無法吸收養分而死亡。OCl-雖然也帶有一個氯原子，但由于和細菌表面同樣帶負電荷，很難擴散到菌體表面，不能穿過細胞壁進入細胞內部，因而其殺菌作用遠遠不如HOCl。

氯的殺菌效果以游離余氯為主，游離余氯在水溫20～25℃、pH值為7時，能很快地殺滅全部微生物，結合型余氮殺菌時用量約為游離型氯的25倍。同一濃度氯殺菌所需的時間，結合型氯為游離型氯的100倍，但結合型氯的持續性比游離型氯長，經過一定時間后，殺菌效果與游離型相同。氯殺菌時還應考慮作用氯和余氯兩個方面，作用氯是和水中微生物、有機物以及有還原作用的鹽類起作用的部分，余氯是為了保持水在加氯后有持久的殺菌能力、防止水中微生物生長繁殖的一部分氯。我國水質標準規定，管網末端自由余氯應保持在0.1～0.3mg/L，小于0.1mg/L時不安全，大于0.3mg/L時水有明顯的氯臭。為了使管網末端保持0.1mg/L的余氯，同時綜合考慮微生物種類、氯濃度、水溫和pH等因素的影響，一般總投氯量為4～12mg/L，作用時間在2小時以上。但加工用水必須盡可能將殘留的余氯除去。否則會氧化香料和色素，還影響成品的風味。

②臭氧消毒。臭氧（O3）是由3個氧原子組成，很不穩定，在水中極易分解成氧氣和氧原子。氧原子性質極為活潑，有強烈的氧化性，能使水中的微生物失去活性，不僅可殺滅水中的細菌，也可消滅細菌的孢子。臭氧的殺菌作用優越于氯，比氯的作用快15～30倍。同時可以除去水臭、水色以及鐵和錳等。臭氧通常隨時制取隨時使用，由臭氧發生器通過高頻高壓電極放電產生臭氧，將臭氧泵入氧化塔，通過布氣系統與需要進行處理的水充分接觸、混合，當達到一定濃度后，即可起到消毒作用。

③紫外線消毒。紫外線是一種波長在136～390nm的不可見光線，波長為250～260nm時具有很強的殺菌效果。微生物在受紫外線照射后，體內蛋白質和核酸會吸收紫外光譜的能量而發生變性，引起微生物死亡。目前使用的紫外線殺菌裝置多為低壓汞燈。應根據殺菌裝置的種類和目的來選擇燈管，才能獲得最佳效果。燈管使用一段時間后，其紫外線的發射能力會降低，當降到原功率的70%時，應更換燈管。

用紫外線殺菌，操作簡單，殺菌速度快，效率高，不會帶來異味；紫外線殺菌器成本較低，投資少。因此，紫外線殺菌得到了廣泛的應用。但紫外線殺菌對水質的要求較高，待處理的水應無色、無混濁、含氣體量少。

（4）除鐵、錳 含鐵量偏高的地下水，可在過濾前采用曝氣的方法，使空氣氧化二價鐵變成高價的氫氧化鐵沉淀，然后通過過濾加以除去。當原水中含錳量達0.5 mg/L時，會產生異味，影響飲料的口感，所以必須除去。可以先用氯氧化或者添加氧化劑（KMnO4）使錳快速氧化，形成二氧化錳沉淀。如果水中含錳量不太高時，可在濾層上面覆蓋一層一定厚度的錳砂（即軟錳礦砂）過濾，可獲得良好的除錳效果。