饮用天然矿泉水的益处-《软饮料工艺学》中的探讨

7.1　饮用天然矿泉水

饮用天然矿泉水(drinking atural mineral water)因含有一定量的矿物质而具有对健康有益的特性，在包装饮用水中占有较大的比重，特别是近几年发展很快。本节介绍天然矿泉水的定义、分类、生产工艺及操作要点、产品质量问题等具体内容。

7.1.1　天然矿泉水的发展概况

天然矿泉水(natural mineral water)是在特定的地质条件下形成的一种宝贵的地下液态矿产资源，以水中所含有的适宜于医疗或饮用的气体成分、微量元素和其他盐类而区别于普通地下水资源，主要有饮用矿泉水和医疗矿泉水，前者是自然界天然、营养、卫生、安全的理想饮品。

远在古罗马时期，对矿泉水和温泉的利用就已经盛行开来。到了19世纪后半期，由于生产的发展，饮用矿泉水成为一个新兴的行业，也正是由于矿泉水的发展，才促使了饮用水工业的兴起。欧洲是开发利用矿泉水最早、最发达的地区，按照国际天然矿泉水资源集团和欧洲天然矿泉水资源联盟公布的统计报告显示，2002年法国共生产了96860亿升瓶装矿泉水，是世界第一大矿泉水生产国;德国名列第2位，瓶装矿泉水产量为88400亿升;名列第3位的是意大利，产量达到83740亿升;西班牙为43750亿升，列第4位。按人均饮用量计算，意大利是2002年消费矿泉水最多的国家，人均消费190L;法国第2位，人均消费141L;比利时第3位，人均消费135L;之后是德国113.7L和瑞士104L。

我国矿泉水的发展已有80年的历史，1930年在青岛建立的崂山矿泉水厂，是20世纪80年代以前我国唯一的一家瓶装矿泉水生产企业。至20世纪80年代后期，随着中华人民共和国国家标准《饮用天然矿泉水》(GB8537—1987)和《软饮料的分类》(GB l0789—1989)的颁布，全国各地的矿泉水开发、生产得到了蓬勃发展。进入21世纪后，矿泉水的发展曾一度受到纯净水的冲击，但经过近十年的竞争，矿泉水的生产和销售已有了明显回升。据近三年的统计，我国矿泉水市场每年都以近20%的速度递增。按年增长15%的比例推算，2010年我国矿泉水消费量将达到1000万吨，2015年将达到2000万吨。

我国幅员辽阔，矿泉水资源十分丰富，北起黑龙江、辽宁，南至广东，东起山东，西至西藏，都有水质优良的矿泉。我国矿泉水资源开发潜力十分巨大。目前，我国经专家评审鉴定合格的矿泉水水源就多达4000多处，允许开采资源量约18亿立方米/年，开发利用的矿泉水资源量约5000万立方米/年，仅占允许开采量的3%左右。目前，我国矿泉水生产企业已经达到了1200多家，但是年产能在万吨以上的企业只占10%左右，总体呈现出企业数量多，规模小的局面。

7.1.2　天然矿泉水的定义与分类

7.1.2.1　天然矿泉水的定义

矿泉水是含有一定量的矿物质和体现特征化的微量元素或其他组分，符合饮用水标准的一种安全、卫生的水，对质量要求严格，尤其细菌学指标和有害化学成分应符合世界卫生组织饮用水的国际标准和我国饮用水卫生标准，作为饮料，不需经医嘱，不以治疗疾病为目的。不同国家对天然矿泉水有不同的定义。

(1)我国饮用天然矿泉水的定义是指从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定量的矿物质、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。通常情况下，其化学成分、流量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。

(2)德国饮用天然矿泉水的定义是指天然的或人工开采出的地下水，1kg这种水含有不少于1000mg溶解的盐类或250mg游离二氧化碳。它是在矿泉所在地，用消费者使用的限定容器装瓶的饮用水。

(3)法国饮用天然矿泉水的定义是指由有关管理部门批准具备有效管理条件的开发单位开发的具有医疗特性的水。法国对矿泉水的矿物质含量不做规定。但矿泉水必须由医疗机构通过临床证实确有疗效，然后经过法定手续，报政府批准才能称为矿泉水，否则，只能称为泉水。

(4)欧洲供水协会的定义是指从地下水源矿脉的若干露头开发出来的，具有独特的质量和有利于健康的性质。每1kg水在装瓶前后，都含有不少于1000mg溶解盐类或250mg二氧化碳气体。

(5)FAO/WHO的定义是指直接取自天然的或钻孔而获得的地下含水层的水。天然矿泉水的成分组成、流量和温度在一定范围内相对稳定，在保证原水细菌学纯度的条件下采集，并在具备特定的卫生措施下装瓶，以含有一定比例的某些矿物盐和微量元素或其他组分为特征，除许可的规定外，不得进行任何处理，并与相应的标准规定的所有条款相符合。

(6)欧洲经济共同体理事会的定义是指蕴藏和露出于地表的，从一个或多个自然的或钻孔出口的泉眼开采的、在微生物学方面适合卫生标准的水。以它的自然性质、矿物质含量或其他组分或适当的比例为特征，天然矿泉水的温度和其他特征必须稳定地停留在天然波动界限内，天然矿泉水的性质有利于健康。

(7)美国食品法令的定义美国食品和药品官方协会对矿泉水的定义为:“淡矿泉水”是指从认可的水源中取得的含有矿物质的水，其可溶性固体必须在250～500mg/kg;“矿泉水”是指全部从许可的水源取得的含有矿物质的水，其可溶性矿物质固体含量不得少于500mg/kg;“矿物质化的水”是指其水质符合矿泉水标准，但其中包含有人工加入的矿物质。

(8)加拿大食品和药品条例是指从地下水源得到的可饮用的水(但不是公共供水源)，用官方的矿泉水微生物检验法检验时，不得含有任何大肠菌群，不得用任何化学品改变其组分，可以加入二氧化碳，如总氟化物含量不超过1mg/kg，可以加入氟化物和臭氧。

(9)英国天然矿泉水定义天然矿泉水是指来源于地下水并通过泉眼、井、钻孔或其他出口抽取出来供人饮用的水。其中应附有下列细目:水文地质学描述;水的物理和化学特性(流量、温度、pH值等);微生物分析(证明无寄生虫和病原微生物，粪便污染指标的定量测定，活菌菌落总数的测定);毒性物质有充分的证据证明有毒物质含量不超过规定的最大限制浓度;无污染，有充足的证据表明该水未遭到污染并满足有关要求;稳定性，有充足的证据表明该水的成分、温度和其他基本特性稳定在自然波动的范围内。

7.1.2.2　天然矿泉水的分类

天然矿泉水的分类方法很多，可以按照产品中二氧化碳含量、矿泉水的温度、渗透压、矿泉水涌出方式以及水文地质学等来分类。目前，生产中对天然矿泉水的分类主要按照矿泉水中的化学成分进行。以下分别介绍矿泉水的不同分类法，以做参考。

(1)按产品中二氧化碳含量分类这是我国国家标准对天然矿泉水的分类方法，按照《饮用天然矿泉水》(GB8537—2008)的规定，将其分为含气天然矿泉水、充气天然矿泉水、无气天然矿泉水和脱气天然矿泉水四类。

(2)按温度分类根据温度可分为冷泉20℃以下、微温泉20～37℃、温泉37～42℃、高温泉42℃以上。

(3)按渗透压分类由于矿泉水中含有离子浓度不同，渗透压也不同，按矿泉水渗透压高低可分为低张泉、等张泉、高张泉三类。

(4)按pH值分类强酸性泉为pH值＜2.0;酸性泉为2.0＜pH值＜4.0;弱酸性泉为4.0＜pH值＜6.0;中性泉为6.0＜pH值＜7.5;弱碱性泉为7.5＜pH值＜8.5;碱性泉为8.5＜pH值＜10.0;强碱性泉为pH值＞10。

(5)按紧张度(或刺激度)分类可分为缓和性矿泉和紧张性矿泉两类。

(6)按用途分类分为饮用矿泉水、医疗矿泉水和工业矿泉水。

(7)按矿泉涌出形式不同分类以矿泉涌出形式以及涌出地方的地质条件分为自喷泉、脉搏泉、火山泉。

(8)按特征成分分类日本、德国等国家依据其中的碳酸、可溶性固体等特征性成分，将其分为单纯温泉、碳酸泉、硫黄泉、食盐泉、硫化氢泉等共14类。

7.1.3　矿泉水分布的一般规律

我国矿泉水资源丰富，据统计，2003年曾通过省级鉴定的矿泉水水源有4117处。它们的地理分布有如下规律。

1)从区域分布上看，我国的矿泉水大多数分布在东部各省，而西部较少。新疆、西藏、青海、宁夏四省共有矿泉水水源103处，仅占全国饮用天然矿泉水总数的2.4%。

2)矿泉水在我国各省均有分布，分布数量较多的省份(数量超过200处)有山东、河北、吉林、黑龙江、辽宁、福建、广东等七省，山东省的矿泉水水源数量最多，达363处;分布数量较少的省份(数量小于20处)有宁夏、青海、西藏等省区;数量最少的是西藏自治区，仅有矿泉水水源点12处。

3)在我国的4117个矿泉水水源中，锂、锶、锌、溴、碘、偏硅酸、硒、碳酸、矿物盐等九种矿泉水类型均有分布。其中，每个省都有三种以上类型的矿泉水，并以含锶矿泉和含偏硅酸矿泉类型最多。

4)从饮用天然矿泉水类型看，各省均有锶水和偏硅酸水的分布，而其他类型的矿泉水水源仅分布在部分省、市。碳酸矿泉水在浙江、内蒙古、辽宁、黑龙江、青海、广东、海南、四川、广西、云南等省(区)均有分布。

7.1.4　矿泉水的理化特征与表示方法

7.1.4.1　矿泉水的理化特征

矿泉水与一般淡水相比，具有如下三个主要的显著特征。

(1)温度比较高多数矿泉水的温度都比较高，因此也叫温泉、汤泉、暖泉等。矿泉水中也有少数温度不高的，称为冷泉，如含有较多碳酸的碳酸泉或含有放射性的氡泉。如果知道矿泉水的地下形成深度，可以根据下列公式计算矿泉水的温度。

T=t+(H－h)r

式中　T——矿泉水的温度，℃;

　　　t——年平均温度，℃;

　　　H——矿泉水形成深度，m;

　　　h——年常温带深度，m;

　　　r——地温梯度，℃/100m，通常在1.5～4.0。

(2)含有较高浓度的离子成分如重碳酸根离子、硫酸根离子、氯离子、硫酸氢根离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子以及有效离子如锶、锌、锂、偏硅酸、硫、碘、氟、铁、硼等。

(3)含有较多的气体成分主要含有氧气、氮气、二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体成分。

7.1.4.2　矿泉水理化特征的表示方法

矿泉水的主要理化特征可以采用库尔洛夫数学分式表示，按含量递减的顺序将主要的阴离子排列于横线上，以毫摩尔的百分比表示离子含量，列于该离子符号的右下角，如Cl^－含量为84.76%，写为Cl_84.76，含量为14.34%，写为，主要的阳离子排于横线下。凡是含量小于10%的离子都不在式中表示，其形式如下:

式中　SP——所含气体或微量元素，g/L;

　　　M——溶解性总固体，即总矿化度，g/L;

　　　pH——酸碱度;

　　　T——矿泉水温度，℃;

　　　Q——泉水涌出量，L/s或t/24h。

经对某矿泉水进行成分分析，测得该矿泉水成分为:溶解性固体含量为3.27g/L，偏硅酸含量为0.7g/L，硫化氢含量为0.021g/L，二氧化碳含量为0.031g/L;各主要阴离子成分的毫摩尔百分数为Cl^－占84.76%，占14.34%，占0.78%，Na⁺占71.63%，Ca²⁺占27.38%，Mg²⁺占0.59%;pH值为6.2，泉水温度52℃，涌出量每昼夜为100t。其库尔洛夫式如下:

7.1.5　饮用矿泉水评价(www.chuimin.cn)

矿泉水的化学评价，首先是测定矿泉水的电导率、pH值、气体(主要是二氧化碳)成分及蒸发残渣的量，以确定水样是否有进一步评价的价值。如果这些指标与矿泉水要求相距甚远，则无必要进行下一步的详细分析。如果指标与要求相符，则进一步测定水中的钾、钠、钙、镁、碳酸氢根、硫酸根和氯离子等主要成分的含量。按照上述成分测定或根据水温已能初步确定水样是否属于矿泉水。

在初测的基础上，再进行详细的分析评价。必须指出，天然矿泉水与可饮用水是有明显区别的，作为饮料矿泉水，必须具备以下一些基本条件:①口味良好，风格典型;②含有对人体有益的成分，包括特有的内容物、一定的矿物质和微量元素，通常情况下，天然矿泉水中至少应含有1000mg/L溶解盐，当然，不同国家对其含量有不同的规定;③有害成分含量(包括放射性)不得超过相关标准;④在装瓶后的保质期内(一般为一年)，水的外观与口味无变化;⑤微生物学指标符合饮用水卫生要求。

因此，应从化学分析、微生物学检查和品尝等方面综合了解矿泉水的品质，并且还要观察矿泉水的保藏稳定性。矿泉水的有害成分可分为毒理指标和非毒理指标，毒理指标如铅、汞、镉等必须符合卫生指标，而非毒理指标如铁、锰等允许略超过卫生指标。由于矿泉水饮用量少于日常生活饮水，某些成分(如氟)的指标可略放宽。饮料天然矿泉水的水质，必须符合中华人民共和国国家标准《饮用天然矿泉水》(GB8537—2008)的规定，其中的界限指标和某些元素及组分的限量指标、污染物指标和微生物指标也必须符合国标的规定。

(1)元素普查对矿泉水中元素进行普查的常用方法是对石英皿或铂皿中蒸发干燥的矿泉水残渣进行发射光谱分析。由于矿泉水蒸发浓缩了数百倍至上千倍，可以检出10^－9～10^－10的元素。光谱分析对砷、汞、硒的灵敏度很低，但对一般元素灵敏度都很高。通过元素普查，可详细了解矿泉水中含有的各种元素的种类及相应含量。

(2)水中成分的分析矿泉水中成分的分析一般采用国内权威单位颁布的相关分析方法或国际标准方法，如我国国家标准《饮用天然矿泉水检验方法》(GB/T8538—2008)、世界卫生组织颁布的《饮水分析法》、美国水工协会发布的《水和废水标准分析法》等。

中华人民共和国国家标准《饮用天然矿泉水》(GB8537—2008)规定天然矿泉水中各成分的界限指标和限量指标如表7.1和表7.2所示。其中界限指标要求应有1项(或1项以上)指标符合表7.1的规定;限量指标则应全部符合表7.2的规定。

表7.1　饮用天然矿泉水中的界限指标　　　　(mg/L)

表7.2　饮用天然矿泉水中的限量指标

(3)放射性分析在天然饮用矿泉水的评价工作中，必要时还需测定放射性元素如镭(Ra)、钍(Th)及氡(Rn)的含量。取样方法、测定时间均应严格按照放射性元素测定方法规定进行。根据我国矿泉水的分布及地质情况，我国《饮用天然矿泉水》国家标准中限定了镭放射性＜1.1Bq/L，同时要求总β放射性＜1.5Bq/L。

(4)微生物学检查天然矿泉水微生物学检查时，应用专门的无菌采样瓶取样，用经典方法检查细菌总数、大肠杆菌、粪链球菌、铜绿假单胞菌及产气荚膜梭菌。只有当地卫生防疫部门进行的微生物检查结果才具有法律效力。

中华人民共和国国家标准《饮用天然矿泉水》对微生物指标的要求如下:大肠菌群0MPN/100mL，粪链球菌0个/250毫升，铜绿假单胞菌0个/250毫升，产气荚膜梭菌，0个/250毫升。

对于有害物质含量超过卫生标准或已被污染的矿泉(若检测出氰化物、六价铬，则证明矿泉水已被工业污染，同时若检测出铵离子、磷酸根、亚硝酸根则证明水被粪便污染)，则无必要进行评价了。根据水文地质资料、化学分析、放射性检测、微生物学检测和品尝结果，可以将水进行恰当的分类，对那些符合矿泉水要求的水样进一步评价。最后选出口味良好、风格典型、无有毒有害成分、符合卫生标准、性质稳定的矿泉水。

对于医疗矿泉水的评价，还需要对矿泉水的疗效进行长期的跟踪观察。

7.1.6　饮用天然矿泉水的生产工艺

饮用天然矿泉水的基本工艺包括引水、曝气、过滤、杀菌、充气、灌装等主要工序。不同类型的矿泉水其生产工艺不同。含气天然矿泉水、充气天然矿泉水由于含有一定量的二氧化碳，生产工艺一般有充气工序;相反，无气天然矿泉水和脱气天然矿泉水的生产工艺一般有曝气工序，没有充气工序。在引水时，采水量应低于最大可采取量，过度采取会对矿泉的流量和组成产生不可逆的影响。

根据国家标准《天然饮用矿泉水》的规定，将天然饮用矿泉水分为四类，其中含气天然矿泉水、充气天然矿泉水含有二氧化碳，无气天然矿泉水和脱气天然矿泉水不含二氧化碳，故矿泉水的生产工艺也分为含碳酸气和不含碳酸气两种。不含碳酸气的天然矿泉水是最稳定的矿泉水，在生产过程中所含的各种化学成分不会变化，装瓶后也不会氧化，生产工艺相对较为简单。对含碳酸气的天然矿泉水，需要充气工序，如果原水中二氧化碳含量较高，也可以在曝气时收集二氧化碳，经纯化后充入矿泉水中。

【工艺流程】——不含碳酸气的天然矿泉水

【工艺流程】——含碳酸气的天然矿泉水

【主要设备】

(1)曝气装置曝气是指水和净化空气充分接触以交换气态物质和去除水中挥发性物质的水处理方法，或使气体从水中逸出，如去除水的臭味或二氧化碳和硫化氢等有害气体，或使氧气溶入水中，以提高溶解氧浓度，达到除铁、除锰或促进需氧微生物降解有机物的目的。

在矿泉水生产中，可用真空喷雾、多阶跌水、多层穿孔板落水和多层焦炭盘落水等曝气装置，使水流分散成薄膜状或液滴状而将其中的二氧化碳、硫化氢等气体去除。

真空喷雾曝气装置就是真空脱气机，利用水流在真空脱气机内从喷头处以雾状形式喷出，在真空的作用下迅速脱除其中的二氧化碳、硫化氢、氧气等气体成分，达到曝气的目的。

多阶跌水、多层穿孔板落水和多层焦炭盘落水等曝气装置，也称曝气器或曝气机，其原理均是利用水流从上至下流经多层直径逐渐增大的孔板或圆盘，从而将其变成面积较大的水膜或水滴，增大与空气接触的表面积，从而使其中的气体成分逸出而达到曝气目的。

(2)过滤设备矿泉水的过滤包括粗滤和精滤，过滤设备和水处理设备一样。粗滤设备主要有砂滤器、活性炭过滤器、离子交换器、多介质过滤器等;精滤设备主要是膜分离设备，包括微滤和超滤装置等，此处不再赘述。

(3)灭菌设备天然矿泉水生产中的杀菌主要采用紫外线灭菌或臭氧灭菌方法，相应的设备为紫外灭菌器和臭氧杀菌机。紫外灭菌器可以直接与生产管道相连，利用装在内层的紫外灯发出的紫外线，对在套管中流动的矿泉水进行灭菌处理。臭氧灭菌机是将臭氧发生器产生的臭氧通入矿泉水贮罐，进行一段时间(根据处理水量不同，需5～15min不等)的处理，利用臭氧分解的原子态氧杀灭有害微生物，多余的臭氧最终还原成氧气，在矿泉水中没有任何残留。臭氧灭菌目前广泛应用于矿泉水、纯净水的消毒灭菌。

(4)灌装设备根据天然矿泉水的类型不同而有常压灌装和等压灌装两种设备。含碳酸气的天然矿泉水需要使用等压灌装设备进行灌装，不含碳酸气的天然矿泉水使用常压灌装设备进行灌装。具体设备组成及操作要求详见碳酸饮料章节。

【工艺要点】

(1)引水　天然矿泉水的生产首先要将水源点的矿泉水引入到生产车间，这就是引水。引水时必须防止矿泉水源点的环境污染，避免雨、雪、地表流水、污物、尘埃和泥沙等混入，要设置良好的防护措施，保证水源不因引水而受到污染。一般而言，平地水源的水量比山地丘陵水源的水量多，且越是新地质，水量越多。由于长时间连续取水，随着时间的变化，水量、水质和水温也可能会发生变化。

根据露头的差异，即天然露出的矿泉水和人工揭露的矿泉水，引水工程一般分为地上引水和地下引水两种，其工程设施和设备条件等均有所不同。

总之，引水工程的主要目的就是在自然条件允许的情况下，取水方便并得到最大可能的流量，防止水与气体成分的损失，防止地表水和浅层水的混入或渗入，完全排除有害物质污染和生物污染的可能性，防止从露头到车间矿泉水的性质发生变化。

(2)曝气　曝气就是矿泉水原水与经过净化了的空气充分接触，使它脱去其中的二氧化碳和硫化氢等气体，并同时发生氧化作用，通常包括脱气和氧化两个同时进行的过程。曝气主要是针对二氧化碳、硫化氢及二价铁、锰离子含量较高的原水进行的，可用于生产不含碳酸气的矿泉水，或者曝气后再充入碳酸气的矿泉水。对于铁、锰离子含量很少，气体含量极低且对风味、感官无影响的矿泉水，可以不经曝气处理。

曝气方法有自然曝气法、喷雾法、梯栅法、焦炭盘法、强制通风法等。自然曝气法是原水在水池中自然曝气，由于曝气不够彻底，且难于满足卫生要求而很少使用。喷雾法是在真空喷雾脱气机中进行的，脱气很彻底，但氧化程度不够，曝气后的矿泉水中仍然含有较多的铁、锰离子。梯栅法是使原水从梯栅上流下，水通过梯状栅栏被分成许多片状水膜，增大了与空气的接触面积，从而提高了曝气效率。焦炭盘法曝气器中装有深度30cm、底部能漏水的盘子，内盛焦炭块，这种盘上下相间交互堆叠，使原水从上向下流，被分成许多水膜和细小的水滴，曝气效果很好，特别适合去除氧化亚铁和亚锰离子。强制通风法是通风槽内装有多层多孔板，原水从上往下流，净化空气从下往上吹，借助强力空气与原水之间的接触而脱除其中的气体并完成氧化反应。

(3)过滤　过滤可以除去水中的不溶性固体物质、悬浮杂质和微生物，主要是泥沙、藻类、细菌、霉菌和曝气时产生的铁、锰等氢氧化物沉淀，防止矿泉水装瓶后在销售和储藏过程中出现混浊、沉淀或变质，得到澄清透明、洁净卫生、水质符合要求的矿泉水。在实际生产中，矿泉水的过滤一般包括粗滤和精滤。

粗滤的机制主要是吸附作用和机械截流，一般采用砂滤、活性炭过滤或多介质过滤以及树脂过滤。经石英砂和锰矿过滤能显著降低水中的铁、锰离子含量，提高矿泉水的稳定性;活性炭过滤能有效吸附去除由硫化氢、氯气引起的各种异味;树脂过滤能除去过量的钙、镁离子，降低水的硬度。

精滤的机制主要是筛分作用，利用不同孔径的过滤膜将水中的残留悬浮物、胶体物质及细菌、病毒等微生物去掉，常用微滤和超滤。实际生产中最常用的是经三级微滤和一级超滤，三级微滤孔径分别为5μm、1μm、0.2μm，超滤为0.1μm。微滤可以有效除去水中的各种杂质和细菌、霉菌等微生物，但去除病毒的效果并不理想，因为多数病毒的粒径在0.1～0.3μm，所以，再加一级0.1μm的超滤，可以满足截留微生物的要求。经精滤后的矿泉水，其产品质量及化学、生物稳定性均得到了极大提高。

(4)灭菌　矿泉水的灭菌常采用臭氧杀菌或紫外线杀菌;而饮料瓶和瓶盖一般用过氧化氢或过氧乙酸消毒，再用无菌矿泉水冲洗后使用，也可用紫外线灭菌。

当矿泉水中臭氧的质量浓度达到30～40mg/L时，在10～15min，即可有效杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、细菌芽孢、黑霉菌、酵母菌及病毒等微生物。臭氧灭菌要达到理想效果，需要注意以下几点:①控制矿泉水的流量，保证水中的臭氧浓度;②控制矿泉水的流速，保持流速平稳;③增大矿泉水与臭氧的接触面积;④控制矿泉水与臭氧接触的时间，达到有效灭菌时间;⑤合理控制臭氧杀菌的有效浓度。

紫外线灭菌的原理和具体操作详见水处理章节的相关内容。利用紫外线灭菌时，必须考虑水质、水量、流速及吸收率等来决定杀菌必需的照射量。

(5)充气　充气是指向矿泉水中充入二氧化碳气体的操作，主要是针对含气天然矿泉水和充气天然矿泉水的生产。充气所用的二氧化碳气体可以是原水中分离得到的二氧化碳，也可以是市售的软饮料用二氧化碳气体产品，无论哪种二氧化碳气体都必须对其进行净化处理才能使用。

充气过程是在汽水混合机内进行的，其具体操作和技术要求同碳酸饮料，为提高产品中二氧化碳的溶解量，充气过程中应保持4℃左右恒定的低温，增加二氧化碳的压力，使汽水充分混合，保证含气(充气)天然矿泉水中二氧化碳含量≥1.5倍(20℃容积倍数)。

(6)灌装　灌装是指将杀菌后的矿泉水装入已灭菌的包装容器内的过程。矿泉水的灌装工艺和设备都比较简单，但卫生方面的要求却非常严格，对饮料瓶要进行彻底的杀菌，装瓶的各环节都要防止污染。目前生产中均采用自动灌装机在无菌车间进行灌装，灌装方式取决于产品的类型，含气与不含气天然矿泉水的灌装方式略有不同。

含气天然矿泉水的灌装一般采用等压灌装方式，和碳酸饮料的灌装一致，设备系统及操作要求详见碳酸饮料灌装部分内容。

不含气天然矿泉水的灌装一般采用负压灌装方式，灌装前先将矿泉水瓶抽成真空，形成负压，矿泉水在贮水槽中以常压进入瓶中，瓶中的液面达到预期高度后，水管中剩余的矿泉水流回缓冲室，再回到贮水槽，装好矿泉水的瓶子封盖后，灌装即结束了。

【质量问题】

在矿泉水生产过程中，要严格按照各工序的技术要求进行操作，如果处理不当，就可能使产品在储藏或销售过程中出现质量问题，损害产品和企业信誉度，危害消费者身体健康。

(1)微生物超标　在实际生产中，矿泉水经常出现的质量问题是微生物指标难以控制，经常出现产品微生物超标的现象。如2007年我国上海海关查出原产地为法国的依云矿泉水共有13个批次菌落总数超标。

为了防止产品中微生物超标，需要对整个生产过程加以严格控制。首先要防止矿泉水源的污染，其次要保证生产设备的消毒、灌装车间的净化、饮料瓶和瓶盖的消毒以及生产人员的个人卫生，最后要在灌装前对矿泉水进行彻底灭菌处理。总之，必须严格按照矿泉水厂的卫生规范进行生产，确保产品微生物指标达到标准要求。

(2)沉淀　矿泉水在储藏和销售等流通过程中有时会出现红、黄、褐、白等各色沉淀，引起沉淀的原因很多，主要是由于流通过程中环境温度的变化、密封不严、铁锰离子含量过高引起的。

红、黄和褐色沉淀，主要是由于铁、锰离子含量过高引起的。如矿泉水中的二价铁离子被氧化成三价铁离子，呈黄褐色;若是碱性矿泉水，可生成红褐色的氢氧化铁沉淀;锰离子在碱性矿泉水中会生成白色沉淀，氧化后会形成棕褐色沉淀。因此应对水源做好预防工作，每年定期三次(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、锰离子含量的变化，并及时改善工艺。管道清洗不净或锈蚀极易造成铁沉淀，故应对管道每天开机之前清洗20～30min。

环境温度降低，特别是矿泉水在低温下长时间储藏，有时会出现轻微白色絮状沉淀，这是由矿物盐在低温下溶解度降低引起的，温度回升时沉淀又会消失，这种沉淀属于正常现象。而对于高矿化度和重碳酸盐型矿泉水，由于生产或储藏过程中密封不严，导致瓶中二氧化碳逸失，pH值升高，酸性水变为碱性水，形成较多的钙、镁的碳酸盐白色沉淀。防止措施可以通过充分曝气后过滤去除部分钙、镁的碳酸盐，或充入二氧化碳降低矿泉水pH值，同时有效密封，减少二氧化碳损失，使矿泉水中的钙、镁离子以重碳酸盐的形式存在。另外，矿泉水若受到霉菌污染，也可生成白色絮状物。生产中滤芯被氧化，或更换新滤芯时清洗不净，也会造成白色絮状沉淀。

(3)变色　变色是指瓶装矿泉水经过一段时间的储藏后，水体出现发绿和变黄的现象，这在大型企业生产的产品中相对少见，在生产条件较差的企业出现这类产品的概率更大。

水体发绿主要是矿泉水中一些藻类植物(如绿藻)和一些光合细菌(如绿硫细菌)引起的，由于这些生物中含有叶绿素，矿泉水在较高的温度和有光照的条件下，这些生物利用光合作用进行生长繁殖，从而使水体呈现绿色。要防止这一现象的出现，必须通过有效的过滤和严格的杀菌处理，彻底除去藻类和杀灭细菌。

水体变黄主要是因为在生产过程中使用的设备材质不好，由于天然矿泉水具有一定的腐蚀性，从而在生产过程中产生铁锈而引起这一现象。因此，天然矿泉水生产中各种罐体和灌装机等设备以及管道必须使用优质的不锈钢材料或高压聚乙烯，避免产生铁锈而引起产品变色。