概述

苏打水sūdáshuǐ，苏打水设备sūdáshuǐshèbèi

[Sparkling water]苏打水是碳酸氢钠的水溶液，含有弱碱性，医学上外用可消毒杀菌，饮用可中和人体内的酸碱平衡，改变酸性体质。

  水处理车间

[Soda water equipment]用于制造苏打水的设备，一般由许多设备组成生产线加工各种饮料，如水处理设备、冲瓶机、灌装机、封口机、杀菌设备、CIP就地清洗机、过滤设备、包装设备等等。

苏打水是碳酸氢钠的水溶液，含有弱碱性，医学上外用可消毒杀菌，饮用可中和人体内的酸碱平衡，改变酸性体质。市面上出售的苏打水大部分是在经过纯化的饮用水中压入二氧化碳，并添加甜味剂和香料的人工合成碳酸饮料。

苏打水属于碳酸饮料，是在经过纯化的饮用水中压入二氧化碳气体，并添加甜味剂和香料的饮料。碳酸氢钠就是我们说的小苏打，分子式NaHCO3。

天然苏打水除含有碳酸氢钠外，还含有多种微量元素成分，因此是上好的饮品。 目前，世界上只有法、俄、德等少数国家出产天然苏打水。天然苏打水富含硼、锌、硒、铬等离子矿物和微量元素，这些微量元素呈离子状态，更易被人体吸收；有理想的PH值，天然苏打水的酸碱性值呈弱碱性，对传输氧气，调节新陈代谢，排除酸性废物和预防疾病是非常必要的。

1、苏打水呈弱碱性。但是我们每天吃很多肉类、鱼类，都是酸性食物，造成人体内环境也是弱酸性。因此，需要进行酸碱平衡。那么，多吃些碱性食品更有利于身体健康（无肠胃病史）。

2、苏打水有利于养胃，因为苏打水能中和胃酸。

3、苏打水有助于缓解消化不良和便秘症状。

4、美容：苏打水有抗氧化作用，能预防皮肤老化。柠檬+苏打水： 有助于增进食欲、预防皮肤老化、美容养颜。[1]

饮料工业是改革开放以后发展起来的新兴行业，1982年列为国家计划管理产品，当年全国饮料总产量40万吨。二十多年来，我国饮料工业从小到大，已初具规模，成为有一定基础，并能较好地适应市场需要的食品工业重点行业之一。饮料工业的快速发展，对国民经济建设和提高人民生活质量做出应有的贡献。饮料已成为人民日常生活中不可缺少的消费食品。

苏打水设备是伴随着饮料工业的产生而产生，并且伴随着饮料工业的发展而发展的。早在1890年美国就制造出了玻璃瓶灌装机。1912年又发明了皇冠盖压盖机，接着制造出了集灌装和压盖于一体的灌装压盖机组。在20世纪初德国也制造出了手动灌装机和压盖机。 　饮料设备技术水平较高的国家有德国、美国、意大利和瑞典等。亚洲的日本虽起步较晚，但发展很快，在国际市场也占有一定地位。

目前，无菌冷灌装技术在饮料生产中应用日益扩大。无菌冷灌装设备器源于英国，然后传播到美国和欧洲各国，主要应用于果汁行业，近十年已进入乳品和其他饮品灌装的市场。

目前，饮料生产机械的发展趋势是：

（1）高速度、高质量、高精度，向大型化发展 为了适应饮料工业大生产，以获取最佳经济效益的需要，饮料设备越来越趋向于大型化。如碳酸饮料灌装设备的灌装速度最高可达2000罐/min，德国H﹠K公司、SEN公司、KRO-NES公司，其灌装设备的灌装阀头数分别达到165头、144头、178头。非碳酸饮料设备的灌装阀头数有50-100头，灌装速度最高可达1500罐/min。

（2）设备多功能化 一体多用，适应多种液体、多种瓶型的灌装和封口。可进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳饮料和果汁饮料等多种饮料的热灌装，也可进行玻璃瓶和聚酯瓶的灌装

（3）机电一体化 这是当前饮料机械设备发展的最重要的趋势。可编程序控制器普遍应用于饮料机械设备的控制系统中，大型设备采用计算机控制，故障自我诊断，有信号显示，实现了智能化。生产设备的技术含量高、可靠性高，全生产线的自控水平高和全线效率高。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数，计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现。饮料包装设备的可靠性和包装线的协调性，直接影响到整条生产线的工作效率、生产成本和产品质量。

不同的饮料生产工艺需要不同的饮料机械设备，下面介绍几种在苏打水生产过程中通用的和常用的机械设备。

水是饮料生产中用料最大的原料，而且水质的优劣对饮料的品质影响极大。因此，必须对水进行处理以满足工艺要求。通常按其作用把水处理设备分为三类：水的过滤设备、水的软化设备和水的消毒杀菌设备。

（一）水过滤设备

（1）砂石过滤设备（多介质过滤设备）砂石过滤器（多介质过滤器）是以成层状的无烟煤、砂、细碎的石榴石或其他材料为床层的机械过滤设备，其原理为按深度过滤水中不同颗粒度的颗粒，较大的颗粒在顶层被去除，较小的颗粒在过滤器介质的较深处被去除，从而使水质达到粗过滤后的标准，降低水的SDI（污泥密度指数）值，满足深层净化的水质要求。

（2）活性炭过滤器活性炭具有吸附作用，还有一定的除浊作用，活性炭过滤器的主要结构和布置形式与砂石过滤器相似。因此，活性炭吸附也称为活性炭过滤。活性炭过滤主要用于水中有机杂质和水中分子状的胶体微小颗粒杂质，也可用于脱氯等。

（3）砂芯棒过滤器砂芯棒过滤器亦称为砂滤棒过滤器，在水处理设备中已有定型产品。主要适用于处理水量较少、水中只含有有机物、细菌及其他杂质的水处理。

（4）微孔过滤器微孔过滤是新型的膜分离技术。它可滤除滤液、气体的0.01μm以上微粒和细菌。其特点是高捕捉能力、过滤面积大、使用寿命长、过滤精度高、阻力小、机械强度大、无剥离现象、抗酸碱能力强、使用方便。此滤器能滤除绝大部分微粒，所以广泛应用于精滤和除菌工艺。

（二）水软化设备

（1）离子交换器离子交换器是目前水处理中常用的一种装置，它可以通过选择一定的流程，使水软化或除盐。其主要是利用一些离子交换剂把原水中不需要的离子暂时固着，使水中这些离子的含量降低到所要求的程度。被交换剂固着的离子，在再生液中被释放出来，交换剂又可重新使用。也就是说，其实质是不溶性的电解质（树脂）与溶液中的另一种电解质进行的物理化学反应，亦即树脂上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应。

（2）电渗析器电渗析在工业上作为一种分离、浓缩、提纯和回收工艺的新技术，广泛应用于化工、制药、食品等行业。在食品工业上的应用目前主要集中在汽水用水、啤酒用水的纯化处理上，在软饮料厂用来对水进行软化（脱盐）。电渗析技术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、同性相斥的原理，使原水中阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜而达到净化作用的一项技术。

（3）反渗透设备反渗透是目前应用规模最大、技术相对最成熟的膜技术，其应用在整个膜分离领域中约占一半，是膜技术发展的一个最大的突破。反渗透是通过反渗透膜把溶液中的溶剂分离出来。反渗透的应用从海水淡化、硬水软化等发展到维生素、抗菌素、激素等的浓缩，细菌、病毒的分离以及果汁、牛乳、咖啡的浓缩等许多方面，应用极广。反渗透设备优点是连续运行，产品水质稳定；无须用酸碱再生；不会因再生而停机；节省了反冲和清洗用水；以高产率产生超纯水（产率可以高达95%）；再生污水不需水处理设施；运行及维修成本低；安装简单、费用低廉。

反渗透设施生产纯水的关键有两个：一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。简单的说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与反渗透膜的水相分离。在水中众多杂质中，溶解性盐类是最难清除的。因此，经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果，反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。

反渗透分离的进行，必须先在膜-溶液界面形成优先吸附层，优先吸附的程度取决于溶液的化学性质和膜表面的化学性质，只要选择合适的膜材料，并简单地改变膜表面的微孔结构和操作条件，反渗透技术就可适用于任何分离度的溶质分离。

（4）超滤器

超滤技术虽在我国起步较晚，但发展非常迅速，随着这项技术的不断推广和人们对它认识的不断提高，饮料生产行业必将从中获得更多的益处。

超滤膜设备在工业应用上有平板状、管状、螺旋板状和空心纤维状等几种不同的形式。目前国内应用的大多数为板状和管状，特别是空心纤维膜（中空纤维膜）也已在水处理方面得到广泛应用。

中空纤维超滤膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。这种膜是在平板膜的基础上开发出的具有空间立体几何形状的薄膜，使单位体积的膜设备不依靠极薄的半透膜而有很大的膜渗能力。中空纤维管壁上有布满微孔，孔径以能截留物质的相对分子质量表达，截留相对分子质量可达几千至几十万。由于采用了空心圆柱构形，就大大地提高了单位体积膜渗设备的生产能力。原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式和内压式。超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓度而排除，不致堵塞膜表面，可长期连续运行。可以证明，在超滤应用上，采用一个大小合理的小直径空心纤维膜的圆柱束，则所发生的透过液量将相当于十几平方米超薄平板膜上所得者。

空心纤维为细长的膜管，内壁为膜层，膜层结合于海绵式的外壁上，外壁有粗孔，内层起超滤分离作用。内膜孔的大小，决定管内被阻物质的大小。空心纤维内经约200μm，由惰性的非离子聚合物制成，具有独特的各向异性的（表皮）结构，有明显高的流率。其特点是：①装置内单位体积的膜面积很大；②膜壁薄，液体透过速度快；③因空心纤维的几何构形具有一定的耐压性能，故强度高。

（三）水杀菌消毒设备

（1）臭氧杀菌器所谓臭氧杀菌器是利用臭氧的强氧化性而达到杀菌的目的。臭氧是强烈的氧剂，其杀菌作用比氯高15∽30倍，在一定浓度下作用5∽10min，臭氧对各种菌类都可以达到灭菌的程度。国外已将其广泛用于水的消毒处理以除臭、除色等，国内在矿泉水、纯净水生产中应用于灭菌也很普遍。

（2）紫外线杀菌器当微生物受紫外光照射后，微生物的蛋白质和核酸吸收紫外光谱能量，导致蛋白质变性，引起微生物死亡。紫外线对清洁透明的水具有一定的穿透能力，所以能使水消毒。紫外线杀菌不能改变水的物理化学性质，杀菌速度快、效率高、无异味，因此得到广泛应用。

杀菌，是饮料加工的一个重要环节。饮料杀菌与医学上和生物学上的杀菌有一定区别。饮料杀菌有两种含义：一是要求杀死饮料中所污染的致病菌、腐败菌，破坏食品中的酶而使饮料在特定环境中，如密闭的瓶内、罐内或其他包装容器内，有一定的保存期；二是要求在杀菌过程中尽可能地保护饮料中营养成分和风味。所以，经杀菌后的饮料属于商业无菌。

饮料杀菌的方法有物理杀菌和化学杀菌两大类。化学杀菌法是使用过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸钠等杀菌剂。由于化学杀菌存在化学残留物等影响，当代食品杀菌法趋向于物理杀菌法。物理杀菌法分为热杀菌法和冷杀菌法。热杀菌法又分为是热杀菌法、干热杀菌法、微波杀菌法和远红外线加热杀菌法。冷杀菌法分为紫外线辐射杀菌法、电离辐射杀菌法和冷冻杀菌法。在湿热杀菌方法中，有巴氏杀菌法、高温短时杀菌法和超高温瞬时灭菌法之分。所谓巴氏杀菌（pasteurization)是低温长时间杀菌法，杀菌温度低于100℃，保温时间是30min。高温短时杀菌法（HTST），杀菌温度一般在100℃一下，如牛奶的HTST杀菌温度为85℃，保持15s以上。超高温瞬时灭菌法（UHT），杀菌温度在120℃以上，仅保持几秒钟。HTST和UHT杀菌法，不但效率高，而且食品的结构和外观及营养和风味的保存都较其他杀菌方法好。根据上述的杀菌方法而相应发展起来的饮料杀菌设备种类较多，以被处理物料的形态分类分别有以下三种：

（1）流体饮料的杀菌设备流体饮料指未经包装的乳品、果汁等物料。处理这类物料的杀菌设备又有直接式和间接式之分。直接式是以蒸汽直接喷入物料中进行杀菌。间接式是用板、管热换器对饮料进行热交换进行杀菌。

（2）罐装饮料的杀菌设备罐装饮料及瓶装饮料等有包装容器的饮料，处理这类物料的杀菌设备根据杀菌温度不同可分为常压杀菌设备和加压杀菌设备。常压杀菌设备的杀菌温度为100℃以下，用于pH值小于4.5的饮料产品杀菌。用巴氏杀菌原理设计的罐头杀菌设备属于此类。加压杀菌设备一般在密闭的设备内进行，压力大于0.1MPa，温度常用120℃左右。常压和加压杀菌设备在操作上亦可分为间歇式和连续式。根据杀菌设备所用热源不同又可分为直接蒸汽加热杀菌设备、加水加热杀菌设备、火焰连续杀菌机等。

（3）使用电磁波的物理杀菌设备该类杀菌设备是使用微波、远红外线、紫外线等物理辐射进行加热杀菌的，是一种有开发前途的杀菌设备。

（一）冲瓶机

CP-12型冲瓶机是引进、消化、吸收国内外先进技术为基础，自行创新设计而成的一种具有国内先进水平的回转式冲瓶机。本机适用于瓶装饮料、矿泉水、可乐等料液的灌装生产，对塑料瓶进行清洗，可提供给大中型生产厂使用，也可以单机使用。该机主要有如下特点：

（1）本机是清洗各种规格塑料瓶的专用设备；

（2）设备结构紧凑，控制系统完善，操作和维修简便；

（3）清洗工艺合理，采用喷淋式原理冲洗瓶内外，并自动滤干瓶内残留水，清洗后空瓶符合卫生要求；（4）变换瓶形，只需更换星轮及导板就可实现，操作简单方便。

CP-32型冲瓶机为半自动外淋式冲瓶机械，适用于各种瓶形和材质的新旧瓶冲洗。该机的主要特点是：对瓶子外壁喷淋，内壁两次连续冲洗，以保证冲洗效果；主要另部件采用不锈钢或耐磨铜合金制造，以防锈蚀；采用自来水常压工作，适应性强。该机结构合理，操作简单，维修方便，广泛应用于酒、饮料、酱油、醋、药液等生产厂家。

（二）全自动洗瓶机

全自动洗瓶机根据不同情况分为不同的类型：从进出瓶方式可分为双端式和单端式；从瓶套的传送方式可分为连续式和间歇式；从机器处理瓶子的方式可分为喷射、刷洗和浸泡式。下面主要按洗瓶方式介绍一下。

（1）喷射式洗瓶机包括对瓶子的内外冲洗。喷头的中心必须对准瓶子的中心。这种型式特别适用于皇冠盖的冲洗，因为该瓶颈较小，一般只有5mm左右，用其他型式的洗瓶机很难清洗瓶内脏物。洗涤剂的喷头应采用高压式。但这种洗瓶方式极易生成泡沫，除去商标也较困难。另外，由于洗液和空气中的二氧化碳作用，浓度会很快降低，能量消耗也较大。

（2）浸泡式洗瓶机先进行一次或数次热水喷射冲洗，然后在不同温度的洗涤槽中连续将瓶子淹没（充填后倒空）进行洗涤或消毒。在最后一次淹没后，再用热水和冷水喷射冲洗几次以冲去洗液。合乎要求的浸泡式洗瓶机还用得很少。

（3）浸泡与刷洗式洗瓶机它是通过浸泡于刷洗结合进行清洗瓶子的。这是一种刷洗瓶壁有效地清洗方法。过去多年来用的是毛刷，由于易掉毛，寿命较短，同时因刷子里易藏污垢而影响刷洗质量。近年来有些国家采用合成材料作刷子，使用效果较好。这种洗瓶机洗刷部分的结构比较复杂，因为刷子和瓶口必须对准才能进入瓶子，所以使用这种型式也并不多。

（4）浸泡与喷射式洗瓶机它综合了浸泡与喷射的优点，有一个或多个浸泡槽和较多的喷射部分，喷头多为高压式。有的认为，当喷射部分多到一定程度时可代替两个喷射槽，高压喷射的清洗效果则可以相当于用刷子刷洗。

（三）灌装机

从对物料的包装角度可分为液体灌装机、膏体灌装机、粉剂灌装机、颗粒灌装机等；从生产的自动化程度来讲分为半自动灌装机和全自动灌装生产线；从灌装物料含气与否可分为等压灌装机、常压灌装机和负压灌装机。

（1）等压灌装机

等压灌装机一般是在贮料箱中保持一定的灌装压力，当待灌容器进入灌装机后，先对容器充气，气体可以是压缩空气，也可以用二氧化碳气，以二氧化碳气为好。当容器内压力和贮料箱压力一致时，即随料液的自重通过开启的灌装阀灌装。在灌装过程中，容器内的气体要顺利地导出，回到贮料箱内或气室内。　目前，在汽水、小香槟及啤酒的灌装中，大多是采用等压灌装，其过程如下：

1、初始位置 瓶子还未接触灌装阀，所有的气体和液体通道都处于关闭状态。

2、充气压力 瓶子和灌装阀罩一起上升到预定位置，这时回转拨叉将充气阀打开，压力气体从环形贮料缸通过充气通道进入瓶子。

3、注液回气 当瓶内压力达到贮料缸的压力时，液阀自动打开，料液须由分流伞沿瓶壁流下，同时，在瓶内被置换的压力气体通过回气管返回注液缸，当瓶内液面达到回气管的下端口时，注液结束。

4、阀门关闭 回转拨叉将压力气体阀和液阀关闭。

5、充气 顶部充二氧化碳阀打开，二氧化碳或其它惰性气体从环形槽充入瓶中，将瓶颈处空气赶走。

6、压力释放 压力释放阀打开，瓶中的压力经过在压力释放通道中的针阀，逸出至环形槽。

（2）常压灌装机

很多饮料，如果汁、乳性饮料，以及汽水二次灌装中的糖浆，它们本身不含二氧化碳，一般采用常压灌装机。

常压灌装机主要由灌装系统、进出瓶机构、升降瓶罐机构、工作台、传动系统等组成，用于灌装不含气的液体，这类灌装机一般为回转式。

在传动系统作用下，转轴带动转盘和定量杯一同回转，液料从贮料筒经管道靠自重流入定量杯内。在凸轮作用下瓶托带动瓶子上升。当瓶口顶着压盖盘上升时弹簧压缩，此时滑阀就在活动量杯的内孔向上滑动。随着转轴回转，已定良好的量杯已转离进料管下方，进入灌装位置。当滑阀上升使进液孔打开时液料便流入瓶内，瓶内气体从压盖盘下表面的四条小槽排出，完成一个瓶子的灌装任务。随着转盘转动，定量杯逐次进入正下方完成定量工作，当转离定量位置，进入灌装位置时又开始灌瓶，如此反复连续不断地工作。

（3）负压灌装机

它常称为真空式灌装机。这种灌装方法是使贮料箱内处于常压，在灌装时，只对瓶内抽气使之形成真空，到一定真空度时，液体靠注液箱与容器间的压差作用流入瓶中，完成灌装。它主要用于不含气的液体灌装，如果汁类。由于在真空下灌装，所以当瓶罐破漏时就停止灌装，可减少损失。但在真空下，对某些带有芳香的液体，要损失一些香味

负压灌装法对于瓶子规格要求较严，因为它的定量由灌装嘴深入瓶子的深度来确定，瓶的容积直接影响定量准确度。但因调整容易，仍被广泛应用

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