饮用矿泉水含有矿物质、微量元素、二氧化碳气体等，其化学性质、出水流量、水质水温等相对稳定，是从地层深处人工开采或自然出露的未经污染的地下水。天然矿泉水具有无污染、形成周期长等特点，是天然营养、卫生安全的理想饮品。随着我国居民生活水平的不断提高，消费者健康意识也在逐年提高。我国瓶装饮用水在年已达到万吨的实际产量，占整个饮品总产量的1/3，首次超过了碳酸饮料，达到了饮品界的龙头地位。相较西方发达国家的矿泉水开发利用，我国饮用矿泉水行业起步较晚，关键生产工艺有着较大的升级空间。

坐落于黑龙江省五大连池市北部的五大连池风景名胜自然保护区。是我国著名的铁质重碳酸盐碳酸冷矿水疗养和旅游胜地，作为“矿泉水之乡”的五大连池有着非常丰富的矿泉水资源，但在矿泉水的生产过程中，生产工艺相对落后，个别产品存在不同程度的瑕疵。

本研究就矿泉水厂家生产过程中的关键工艺单元进行了分析［1－2］。

1地下水资源概况

五大连池地区位于松嫩平原北缘，在地质构造上属于松嫩凹陷与小兴安岭隆起的接触带，该区基岩被分割成菱形的断块，新世系的地下岩浆，在活动期沿着接触带的断裂裂隙上升，最后喷发而形成火山，现存火山锥具有相对规律性。独特的地质构造条件使该区矿泉水形成了局部地下循环体系。火山喷发时，岩浆液在冷却过程中的分导作用和地下水与围岩的溶滤作用，是本地区矿泉水矿物质的主要来源。五大连池矿泉水多以复合型的重碳酸－碳酸矿泉水为主要类型，存在少量单型［3－4］。

黑龙江省内地质勘探队伍对矿泉水资源勘查结果表明，地面不但有数处矿泉，地下还深藏着优质的矿泉资源，通过水质分析、归类，划分出3个可饮用的矿泉水泉眼［2］。

2国内矿泉水企业一般工艺

2.1瓶装饮用天然矿泉水的基本生产流程

饮用瓶装矿泉水生产工艺流程主要是将原水注入矿泉水水箱内，通过增压泵印入除铁除锰过滤器，再经过粗滤、精密过滤器的过滤后，进入杀菌水箱，通过臭氧杀菌处理后进入成品水箱，等待灌装机灌装。流程中的几个主要工艺有:其一，原水处理。主要是将原水与空气充分接触，去除原水中有害气体和氧化活跃的金属离子，使其沉淀予以去除。原水来自地下深处，地壳中的岩石经过碳酸盐的侵蚀，有机物对铁质的溶解作用，以及三价铁的氧化物在厌氧条件下被还原，使得大量铁质物质进入地下水中，导致原水中的铁锰含量相对较高，铁锰超标不但对人体有害，还因为其稳定性差，极易被氧化而形成有色沉淀，尤其是使用臭氧消毒后，会导致产品的感官性降低。原水中还会混杂有二氧化碳、硫化氢等有毒有害气体，所以经过原水的处理过程，初步去除或降低了有毒有害物质，被截留后的物质通过反冲洗排出。其二，过滤。目的是去除水中存在的微生物和悬浮物，使水质清澈卫生。主要分为粗滤、精密过滤和超滤等方式。粗滤是去除水中较大的固体颗粒物，一般采用以石英砂或锰砂为主的过滤材料，分层散布在机械过滤设备中，完成原水的初步处理。经过机械过滤后的水质浊度在3度以上，并不能保证能够满足高质量矿泉水直接灌装的要求，因此，继续引入精密过滤步骤。在外部增压作用下，原水经过滤芯和密封容器组成的精密过滤器截留水中绝大部分有机物和细菌，过滤后的水基本无菌，但对病毒无效，只是为超滤做前期准备。超滤是一种去除杂质的膜分离技术，通过截留矿泉水中有机大分子、藻类、细菌、病毒等，确保矿泉水矿物质成分。其三，消毒、灭菌。国内主要的消毒方法是臭氧消毒法，作为一种强氧化剂，臭氧具有较强的杀菌作用，能够在整个矿泉水的生产过程中对水、输送管道及储水容器等生产设备起到杀菌作用，其不稳定性决定了其会在一段时间后自动还原成氧气，不会在水中长期驻留［5］。

2.2关键控制环节

生产流程的关键在于水源、管道及设备的维护和清洗消毒，如果某一点出现问题，就会导致整个系统遭到污染，整批产品报废，损失金钱、耽误时间，其中，瓶装矿泉水中的包装容器及瓶盖清洗、消毒、无菌保存是最重要的控制环节;杀菌设施的选用、杀菌参数的设定和杀菌效果的监测，是保证消杀效果的重要过程，要定期对水质微生物及设备内环境进行监测，保证设备稳定运行、产品质量可控、效果稳定;包装容器及盖的质量控制，应把好质量关，降低残次品产出率;厂内消毒剂的选择和使用，要确保厂区内卫生，减少二次污染概率;加强车间及厂区内人员的卫生管理等。

原水、管道、水处理设备、生产环境、原辅材料、包装材料、工作人员等环节都要做到管控到位、监管严格，否则将存在潜在的污染风险，易造成产品卫生指标不合格，导致直接和间接损失。

3五大连池瓶装矿泉水生产的主要工艺技术

3.1水源控制

矿泉水主要元素的含量、口感和水化学指标的稳定性是水源地水质的主要指标，采水量是否能够支撑日常生产使用，水源地周边环境是否安全卫生，交通是否发达也是建厂的主要考虑因素。优质的深层矿泉水深受消费者的喜爱，更能简化矿泉水厂的生产控制工艺，对降低成本、提高产能起到了决定性的作用。水源地的保护对水厂生产有着长远的影响，国内一般要求在水源地3km范围作为保护区。便利的交通降低了运输成本，加快了运转周期，有着开源节流的效力。

3.2藻类控制方法

藻类普遍存在于自然界中，它属于典型的光能自养代谢类的单细胞或简单群体形式生活的多细胞，主要通过分裂或生殖孢子方式进行繁殖的低等植物。因矿泉水中富含适宜藻类生长的矿物质和微量元素，且矿泉水企业的取水源长期处于阴暗潮湿的环境中，厂区周围大量绿植、农田等产生了大量藻类孢子，生产过程中极易混入藻类，致使瓶装饮用水的成品中出现藻类污染。水中检测出的藻类一般属于淡水藻类，其中蓝藻、绿藻和硅藻最为常见。在合适的温度和光照条件下，藻类大量繁殖，少量呈松散的絮状物悬浮于水中，最终大量团簇聚集降至瓶底，对瓶装矿泉水的色、味、嗅等感官性状影响严重，它们的代谢物还能促使有害的异养微生物生长，产生危害人身安全的毒素［6］。

对水源采取保护措施，消除污染根源，去除藻类和监控水源藻类的数量是必要的，尤其是对地下、半地下的贮水池的水源地，应进行全面彻底的清消，从源头减少藻类数量，在后续的处理工艺中起到了事半功倍的效果。

藻类可以通过水介质、气体等途径进行传播，要严格控制水处理车间的空间密闭性，切断藻类孢子的生存条件。在饮用水的加工阶段，对生产车间内的流水线和仓库空气进行净化，全面消杀，定期对防尘设施、水源箱、过滤设备进行监测检查，确保整个生产环节的环境处于高质量状态。藻类的消杀主要采用臭氧、紫外线灯照、合理的过滤工艺等进行灭菌操作。其中，臭氧氧化塔能够有效灭除藻类孢子，灌装后的瓶装成品饮用水中的残存臭氧在放置一段时间后会自动分解，对水质和饮用口感的影响较小，还具有一定的抑菌效果。适当的过滤工艺也能对一部分藻类进行数量控制，不但增强了过滤效果，还能减少生产流程，降低污染风险和生产成本。除去对水中、空气中藻类的处理，生产加工阶段中的交叉污染也可能导致藻类蔓延，为保证整个生产流程设备及场地的清洁，防止被藻类污染，应定期进行全面的消毒和杀菌，指定专人进行消杀并记录留存，管理人员要高度重视，全员进行生产卫生培训学习，合格后方可安排上岗。

成品的存放和运输也是消除藻类隐患的重点，作为自养型生物的藻类，即使在水中有极少的细胞残存，在一定的温度和光照条件下还是可以大量繁殖，造成瓶装饮用水污染。因此，避光储存和运输是藻类控制必要的手段之一［1，6］。

3.3霉菌的控制

霉菌属于真菌，有着极强的繁殖能力，水中霉菌的菌丝会形成白色絮状物，是瓶装饮用矿泉水生产中较为常见的。目前，水中灭菌容易解决，但是如何控制霉菌从生产到被饮用的过程中不再生长，难道较大。温度高、湿度大最容易出现霉菌，通过抽样对比实验得出结论，霉菌的主要污染途径三方面:其一，管路设备中最容易受到污染的是最终的过滤设备，器滤芯为化学纤维结构，其结构极易沾染吸附霉菌孢子，造成霉菌污染，其次是储水和输水系统，储水池、罐的死角极易存留死水，未彻底清洗的输水管道也会滋生霉菌。其二，瓶装矿泉水的空瓶和瓶盖等包装材料在生产过程、运输和存储等环节，极易受到霉菌和其他微生物的污染，未消毒、消毒不彻底或消毒不当容易受到环境中霉菌的污染。其三，灌装车间设计流程及设备选用不合理，如未安装净化设备或参数不达标，管理人员未按规章制度进行日常管理及消杀，操作人员卫生安全意识不到位，这些因素都极易造成空气中的霉菌侵入设备管道，造成设备二次污染。

空气传播是霉菌的主要传播途径，生产车间应匹配空气净化装置，切断空气途径，定期确认净化效果，定期保养净化设备，及时对积水进行外排，防治积水内霉菌繁殖，保证生产区内干燥，并辅助紫外线灯，定期使用二氧化氯、次氯酸钠灯杀毒液进行全面消毒。制瓶过程中不会产生霉菌，但要防止灌瓶过程中的霉菌污染，如果外购瓶、盖，要控制整个采购运输及仓储过程，灌瓶封装前应进行一次灭菌消杀［1］。

3.4白色沉淀物的解决

在潮湿环境或消杀期间，水中的藻类、细菌和真菌等会将矿泉水中的矿物质元素作为养料，迅速生长和繁殖，在适宜的光照和温度条件下产生白色沉淀。重碳酸根含量高的重矿化度矿泉水会形成白色的CaCO3沉淀，而白色沉淀会产生质量问题，影响感官指标，必须要在工艺中进行处理控制。应实现动态平衡，释放原水中的二氧化碳，增加成品瓶装矿泉水的密闭性，防止成品运输储存过程中反复冷冻，定期使用ClO2，配合紫外线灯对整个生产环境进行消杀操作，有效解决白色沉淀问题［1，7］。

3.5铁锰的控制

五大连池矿泉水是国内比较有特点的铁质重碳酸矿泉水，铁锰是人体所需的重要微量元素，但过量的铁锰会对人体造成不可逆的伤害。地下水的除铁除锰技术主要包括自然氧化法、接触氧化法、生物法。主要工艺有:自然氧化曝气除铁、碱化除锰法;自然氧化曝气除铁、强氧化剂除锰法;接触氧化除铁除锰法及生物除铁除锰法等。这些方法各有优缺点，应根据生产实际情况酌情调整方法，确保除铁除锰的经济高效性［8］。

3.6设备选择

瓶装饮用矿泉水的水处理设备需去除水中的多余物质、微生物等影响饮用口感、指标的相关杂质。由于菌类、微生物等影响因素较为复杂，设备选择不能过于烦琐，应尽量缩减工艺流程，节约经济成本，减少时间成本。根据五大连池矿泉水的特点，选择多介质过滤器、精密过滤器、灭菌设备等，具体布设顺序应根据实际生产检测结果来确定，设备材料应选择无毒、无味、耐腐蚀、易清洗的无锈钢材料。高效无菌的制瓶设备能够有效防止成品二次污染，应严格把控制瓶设备的选择，杜绝重复投资，避免资源浪费。灌装设备是质控的最后关口，也是最直接的环节，设备选择要考虑自身生产能力、设备品牌质量、设备连续运转损耗、稳定性和能耗等相关参数，保证产品质量和成品率。

4结语

科学完整的生产工艺是优质瓶装饮用水生产的关键。应严格把关，环环相扣，打造明星产品。五大连池拥有优质的水源，得天独厚的旅游资源，应做好工艺控制，保证产品质量