矿泉水生产过程中易出问题关键点原因分析并解决处理方案
地球上的水很多,但地球上的淡水只占地球总水量的0.017%,有一种地下水,水量非常可观,约1000万km3,约占地球总水量的1%,它是经过长期在地下深部径流而露出地表或经人工揭露而涌出的地下水,这种地下水叫天然矿泉水。
天然矿泉水埋藏在深部基岩裂缝或构造带内,不受外界污染影响,同时含有多种有益与人体健康的微量元素和化学组分,如钙,镁,钾,偏硅酸,锶,锌,硒等,这些微量元素对人体的营养、新陈代谢作用均有重要意义。因此,天然矿泉水是一种理想的人体微量元素补充剂,具有保健价值。
1. 天然矿泉水的定义
国家标准GB8537-2008中定义的矿泉水是指从地下深处涌出的或钻井采集的.;含有一定量的的矿物质、微量元素或其他成分;在一定区域未受污染并采取预防措施避免污染的水。在通常情况下,其化学成分、流量,水温等动态在天然周期波动范围内相对稳定。
天然矿泉水具有天然、营养、纯净、卫生四大特征。 2. 天然矿泉水的风险评估
天然矿泉水生产中易出问题关键点是:沉淀.变色.杂质(异物).异味.微生物。 2.1 沉淀
沉淀是目前天然矿泉水产品质量中最突出的问题,由于有些悬浮物不是出厂时可以发现的,而是10~20d甚至一个月后才出现,产品已经长途运送,发现后不但影响声誉,而且厂家造成巨大损失。沉淀有两种:有色沉淀、白色沉淀。
2.1.1 有色沉淀 矿泉水因含有铁、锰等离子而产生呈红色、黄色、褐色、黑褐色的沉淀。一般矿泉水水质稳定之后,不会出现沉淀,但开采过量或地下裂缝出现变化,周围水源保护不好等情况也可能造成沉淀。
2.2.1 白色沉淀 白色沉淀有两种情况,一是生产中滤芯被氧化,或更换新滤芯时清洗不干净造成的沉淀;二是矿泉水放于冰箱中长时间冷藏也会出现少量白色絮状沉淀,这当属正常现象。
2.2 杂质
天然矿泉水中的杂质(异物)主要是因过滤不精密或包装材料带入的。
2.3 微生物
天然矿泉水生产最容易出现且最难控制的问题就是微生物污染问题。尽管国家标准中允许存在一定量的细菌,但实践证明,凡初检有少量细菌存在但符合饮用卫生标准的矿泉水产品很难在保质期内保存。因此,多数企业标准都内定微生物零指标(细菌数、霉菌数、大肠杆菌、致病菌数皆为零)。
天然矿泉水的微生物污染主要包括细菌、霉菌、放线菌的污染,细菌可将矿泉水中的硝酸盐转化成亚硝酸盐,从而影响人体健康;霉菌和放线菌的菌丝体可形成白色丝状漂浮物、白色絮状物,这一问题仍困扰着许多矿泉水企业。
3. 瓶装矿泉水的主要技术问题
3.1 沉淀物及悬浮物问题
沉淀物及悬浮物问题仍然是目前瓶装矿泉水质量中最突出的问题,其归纳起来,不外乎如下几个方面。
3.1.1 外来物 包括管壁剥离脱落物、过滤器泄漏后过滤器的组成物,装拆管道及器皿时人工带入或空间污染物,瓶或盖等包装物未冲洗而带入的塑料碎屑、尘粒等。这类外来物出现有两个特点:一是经长时间停产后恢复生产时最容易出现;而是灌装后当时即能发现。
3.1.2. 矿物结晶或胶质物沉淀 主要为铁\\锰及碳酸钙\\氯化钠沉淀.铁、锰特别是低价铁、锰从井中抽出时很容易氧化成高价的铁、锰胶体而沉淀,在未经强化曝气是,这个过程是很缓慢的,一般需要7-15d的时间,特别是含量小于0.1mg/kg以下时更不容易立即发现。氧化后的高价铁、锰要经过一段时间的凝聚后肉眼才能发现,由于不能即使发现处理,因此对产品的影响更大。当含量大于0.1mg/kg是,常用臭氧消毒法,臭氧进入水中后亚铁氧化成高价铁,水显淡褐,低价锰氧化成高价锰后,水立即显玫瑰红色,开始水色均匀,高价分子一段时间凝聚逐渐沉淀便产生多量絮状褐红色沉淀,高价锰凝聚成细小的球状黑色粒状物沉淀。根据经验,为了避免因铁、锰而产生瓶装矿泉水出现肉眼可见沉淀物,矿泉水原水(含有铁、锰的)必须进行处理,一般生产300mL装的矿泉水,则铁或锰必须.小于0.07mg/L,600mL装必须小于0.05mg/L,1500mL装必须小于0.03mg/L。碳酸钙、氯化钠结晶也是瓶装矿泉水中常见的“沉淀”(实际是析出矿物盐)物。其形态薄片状粒状,有时在水中呈粒状晶体,有时附着在瓶壁多为白色晶粒也有淡褐色泥状物。它的产生多半出现在钙、钠含量为≥250mg/L的矿泉水中,尤其是高矿化度的水中更为普遍。这是由于水冲深处暴露地表后,水温、压力、气体(如CO2)失去平衡而引起的,这类矿泉水,开发前必须做曝气及装瓶试验,否则会造成严重后果,带来时间、金钱的损失。
3.1.3. 霉菌、藻类 霉菌是矿泉水生产中的“天敌”,特点是南方在梅雨季节最容易出现这类菌。瓶装水中出现霉菌其污染途径是多方面的,归纳起来大体有以下几个方面:环境方面造成的污染,包装物引起的污染,水源造成的污染。
3.1.4.今年以来,在国家和各省组织的包装饮用水监督抽检中,铜绿假单胞菌不合格问题较多,为严格控制食品安全风险,需有效解决包装饮用水中铜绿假单胞菌不合格问题而避免有损健
4 国内外天然矿泉水的卫生标准及比较 4.1 我国天然矿泉水的卫生标准
中国于2008年在GB8537-95基础上颁发了GB8537-2008饮用天然矿泉水标准,该标准规定了饮用矿泉水的开发利用依据和水质、产品的要求。主要包括饮用天然矿泉水的界限指标、某些元素和组分的限量指标、污染物指标和微生物指标,其中微生物指标见表1。
4.2 食品法典委员会(简称CAC)天然矿泉水的卫生标准
1999年6月国际食品法典委员会(简称CAC)在欧洲地区标准的基础上提出修改意见,并打算讨论通过变成世界性统一的矿泉水标准。现在已经进行到了第8步。
对天然矿泉水所下的定义:
(1)含有矿物盐、微量元素及其他组分;
(2)它是从地下深处自然涌出的地下水,无污染;
(3)在通常情况下,其化学成分、流量、水温等动态在天然波动范围内相对稳定; (4)保持原有的细菌纯度和必要的化学成分; (5)包装时注意卫生;
(6)除非本标准允许,不得经过任何处理。
4.3. 欧共体天然矿泉水的卫生标准
欧共体对天然矿泉水水质下的定义:天然矿泉水意指微生物学意
上的卫生水,它是从地下深处自然涌出的地下矿水。天然矿泉水与普通饮用水的明显区别在于:
(1)它的天然性——含有矿物盐、微量元素及其他组分; (2)它的原始性。为了保持以上特征,必须严防污染。
欧共体于1981年就建立了一系列完整的矿泉水标准,其微生物检验标准:一是证明无寄生虫和病原性微生物存在;二是检验水中粪便污染的情况:250mL小于37℃和44.5℃分别培养,未检出大肠杆菌和大肠菌群;250mL水中未检出粪链球菌;50mL水中位检出严硫酸盐还原杆菌,250mL水中未检出绿脓杆菌;三是检验每毫升水中菌落总数;采用琼脂或琼脂-明胶培养基,于20~25℃培养72h;采用琼脂培养基,于37℃培养24h。
欧共体指令中规定从第三国出口到欧共体的天然矿泉水必须经过成员方权威机构的检验,其目的是确保天然矿泉水的卫生与安全性,且适于人类饮用,最常用的证明水无粪便污染的指示菌是大肠杆菌和大肠菌群,而传统的菌落总数仅是验证12h内自来水杀菌效果的一种指示菌。我们都知道天然矿泉水中含有一些天然的无害的细菌,这些无害细菌可达50cfu/mL以上,正是因为这个原因,欧共体指令中不规定瓶装矿泉水菌落总数的最高限量.
4.4. 不同标准之间的比较
4.4.1 微生物指标的比较 CAC在制定标准的时候考虑的比较全面,当2≥大肠菌群、粪链球菌、亚硫酸盐还原杆菌、绿脓杆菌≥1时可进行第2次检测。欧共体要求天然矿泉水具有天然性和原始性,同时必须确保其卫生与安全性,适于人类饮用。证明水无粪便污染的指示菌采用大肠杆菌和大肠菌群,并且附加检测粪链球菌、亚硫酸盐还原杆菌和绿脓杆菌。而我国只要求检测大肠菌群。欧共体指令中不规定天然矿泉水菌落总数的最高限量,菌落总数仅作为验证12h内自来水杀菌效果的一种指示菌.
4.4.2 某些元素和组分限量指标的见GB8537-2008
5 天然矿泉水的卫生监控
天然矿泉水的生产工艺如下:原水→曝气装置沉淀→过滤→贮罐→砂滤→5u微滤→1u微滤→0.2u微滤→臭氧混合塔→0.2u微滤→灌装→封盖→贴标、封箱。 天然矿泉水生产中主要有3个监控环节;水源,水处理和水中臭氧浓度。
5.1. 水源
矿泉水水源应严加保护,严禁污染,预防措施如下:
(1) 水井周边100m为三级保护区,30m内为二级保护区,15m内为一级保护区;
(2) 每年定期3次(枯水期、平水期、丰水期)对水源进行水质分析检验并记录,及时掌握水中矿化度及铁、锰含量的变化,及时改善工艺。 (3) 定期做好水井清洗工作(一般要求每年一次); (4) 除锰装置要定期反复冲洗(一般4~7d一次);
(5) 管路清洗不干净或因锈蚀也极易造成铁沉淀,所以对管路应在每天开机之前清洗20~30min,长时间停产后恢复生产时,应冲洗24h以上,必要是用酸洗。
5.2. 水处理