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水果和蔬菜的深加工技术和工艺
第一节：加工用水处理
果蔬加工用水量远大于其他食品加工的用水，除日常的锅炉用水和场地、设备的清洁用水外，大量的是直接加工产品用水，如原料清洗、烫漂、硬化、护色、制浆等用水。加工直接用水是许多果蔬加工产品中的主要成分，水质的好坏直接影响到加工产品的品质，因此，水的质量控制是果蔬加工过程中的一个十分重要环节。果蔬加工用水，前提是必须符合国家规定的《生活饮用水卫生标准》,即完全透明、无杂物、无异味、无致病菌、无耐热性微生物及寄生虫卵、不含对人体有害的物质等。除此以外，为提高加工产品的质量，不同的生产厂家对不同的加工产品，对水质采用不同的再处理。
目前工厂中常用的再处理方法有过滤法、软化法、除盐法和消毒法等。 一、 过滤法
水源的过滤是加工厂普遍使用的常规处理方法，目的是除去水源中悬浮杂质、胶体、异味、色素、铁、锰及微生物等物质，从而使水源得到再一次净化。如水源中含铁量偏高，可在过滤前采用曝气的方法，通过空气氧化，使二价铁变成高价的氢氧化铁形成沉淀，然后通过过滤法除去。
常用的过滤设备有砂石过滤器和砂棒过滤器两种。砂石过滤是以砂石、木炭作滤层，一般滤层的构建方法,从上至下的填充料顺序为小石、粗砂、木炭、细砂、中砂等。水源从上而下自流,杂质则被阻隔在不同的滤层中,过滤后的水由滤层底部流出。砂棒过滤器在我国水处理设备中已开发出许多定型的产品，根据水的处理量和处理要求，选择其适用型号。砂棒过滤器是采用细微颗粒的硅藻土和骨灰做原料，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。工作时具有一定压力的水由砂棒毛细孔进入滤筒内腔，由砂棒内腔流出，而杂质则被阻隔在砂棒外表面，从而完成过滤操作。砂棒过滤比砂石过滤要求的水质更高。无论是砂石过
滤还是砂棒过滤，随着阻隔的杂质量增加过滤的效能降低，因此，过滤一定时间后必须对砂石层或砂棒进行再生处理。 二、软化法
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。
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。 阳离子交换树脂中Na+或H+将水中的Ca2+、Mg2+等阳离子置换出来，阴离子交换树脂中的OH-可将水中的Cl-、HCO3-、SO42-、CO32-等阴离子置换出来，使水得以软化和去离子，其交换反应如下：
CaSO4+2R-Na→NaSO4+R2Ca Ca(HCO3)2+2R-Na→2NaHCOO3+R2Ca MgSO4+2R-Na→Na2SO4+R2Mg Mg(HCO3)2+2R-Na→2NaHCO3+R2Mg
式中：R-Na为钠离子交换剂分子式的简写，R代表它的残基。
硬水中Ca2+、Mg2+被Na+置换出来，残留在交换树脂中，当钠离子交换剂中的Na+全部被Ca2+、Mg2+代替后，交换层就失去了继续软化水的能力，因而需要用较浓的食盐溶液进行交换剂的再生。食盐中的Na+能将交换剂中的Ca2+、Mg2+离子交换出来，再用水将置换出来的钙盐和镁盐冲洗掉，离子交换剂又恢复了软化水的能力，可以继续使用。
R2Ca+2NaCl→2R-Na+CaCl2 R2Mg+2NaCl→2R-Na+MgCl2
同样，硬水通过氢离子交换剂（R-H）时，水中Ca2+、Mg2+被H+置换使水软化，氢离子交换剂失效后，用硫酸来再生。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。 三、除盐法
除盐法原理是利用电能把水中的阳离子和阴离子分开,而得到无离子中性软水。通常使用的方法有电渗析法和反渗透法。 （一） 电渗析法
该法对水的处理过程能够连续化和自动化，不需外加任何化学药剂，同时能够控制盐类的除去量。该法具有投资少、耗电少、操作简便等优点，是近年来罐头和饮料制品加工厂中广泛使用的方法。
其原理是将两种半渗透膜(半渗透膜只能通过离子而不通过水分子)即一个阳离子膜和一个阴离子膜，使容器空间分为3个区域，一个阳极区,一个阴极区和一个被分隔的中间区。待处理的水首先进入中间区,通电后水中的阳离子如:Ca 2+ 、Mg2+、Na+ 等向阴极移动，通过半渗透膜，进入阴极区。同样阴离子如:Cl-、SO42-、HC03- 、C03 2-等向阳极移动，通过半透膜，进入阳极区,从而使中间区的水含盐量减少，而得到除盐的无离子中性软水。 （二）反渗透法
反渗透法的主要工作部件是一种半透膜，它将容器分隔成两部分。分别流入净水和盐水，两边液位相等，在正常情况下，净水中的水分子会经过薄膜渗透进入盐水中,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反渗透进入净水中，而盐水中的各种杂质被阻留下来，盐水即得到净化，从而达到排除各种离子的目的。
用反渗透法可除去90％～95％的固形物、除去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。同时,在操作时能直接从含有各种离子的水中得到净水。用反渗透法的优点是在常温下操作、腐蚀性小、设备体积小、操作简便。但是，反渗透设备投资大。 四、消毒
水的消毒是指杀灭水里的病原菌及其他有害微生物，但水的消毒不能做到完全杀灭微生物，只是防止传染病及消灭水中的可致病的细菌。消毒方法常见的有氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。 （一）氯消毒法
这是目前广泛使用的简单而有效的消毒方法。是通过向水中加入氯气或其他含有效氯的化合物，如漂白粉、氯胺、次氯酸钠等，依靠氯原子的氧化作用破坏细菌的酶系统，使细菌无法吸收养分而自行死亡。氯的杀菌效果以游离氯为主，因微生物种类、氯浓度、水温和pH等因素的不同，杀菌效果也不同。因此，要综合考虑氯的添加量。 （二）臭氧消毒法
臭氧(03)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，同时，可以除水中的铁和锰等。臭氧具有很强的杀菌能力，不仅可杀灭水中的细菌，同时也可消灭细菌的芽抱。它的瞬间杀菌能力优于氯。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，在塔内与水充分接触、混合，达到一定浓度后，即可起到消毒的作用。 （三）紫外线消毒法
微生物在受紫外线照射后，其蛋白质和核酸发生变性，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，