CN108946880A - 一种瓶装水的生产方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瓶装水的生产方法及***，包括以下步骤：1)将原水集中在原水水罐中；2)从原水水罐经过过滤之后泵水至杀菌消毒处理；采用等离子电离技术对水进行杀菌消毒处理；3)杀菌消毒之后泵水至缓冲罐后处理，后装瓶。为了解决现有的瓶装水生产过程中存在臭氧残留、杀菌不彻底的技术问题，本发明通过给正负极板之间提供低频低压直流电，从而形成高密度的离子反应，实现杀菌消毒。

Description

一种瓶装水的生产方法及***

技术领域

本发明涉及一种瓶装水的生产方法及***，本发明采用等离子电离方式进行杀菌消毒，有着优越的消毒效果和较高的效率。

背景技术

臭氧是在瓶装水工业中非常广泛使用的消毒剂，因为它具有强的杀菌功效。这种优良的消毒剂能通过破坏细胞膜来灭活耐药性更强的致病微生物，例如原生动物(例如微小隐孢子虫)和病毒。通过在灌装前将臭氧溶入水中，当灌装后，臭氧有可能消毒水本身以及瓶子和瓶盖。在瓶子中臭氧分解速度很慢，提供了充足的接触时间用于瓶子和瓶盖的消毒，在几小时后，臭氧全部分解，仅在瓶中留下无臭、无味和无害的氧气。对消费者而言这样的产品在微生物学上是安全的。

然而，通常在用于水消毒的所有氧化剂中，臭氧是一种非常强的氧化剂，具有2.07V的最高氧化还原电位。因此，其可轻易地与铁和锰反应而后经过滤去除，同时其还可以与水中其它天然且无害的成分，例如溴化物反应，导致形成溴酸盐，而溴酸盐是一种潜在的人类致癌物质。

此外，在瓶装水工业中还有另外一种办法杀菌消毒的方法，就是采用紫外灯照射的办法，这种方法的主要问题是灯管寿命短、穿透深度低、杀菌消毒效率不高等弊端。

发明内容

为了解决现有的瓶装水生产过程中存在臭氧残留、杀菌不彻底的技术问题，本发明提供一种瓶装水的生产方法及***，本发明通过给正负极板之间提供低频低压直流电，从而形成高密度的离子反应，实现杀菌消毒。本发明采用等离子电离方式消毒杀菌，有着优越的消毒效果和较高的效率。

本发明的技术解决方案：

一种瓶装水的生产方法，包括以下步骤：

1)将原水集中在原水水罐中；

2)原水从原水水罐经过过滤之后泵水至杀菌消毒处理；

3)杀菌消毒之后泵水至缓冲罐后处理，后装瓶；

步骤2)具体包括：

2.1)密闭水槽上开设有进水口和出水口，所述进水口与过滤器出口连接，出水口与缓冲罐连接，在密闭的水槽内放置至少一组阳极极板和阴极极板，进水口与极板之间形成进水通道，出水口与极板之间形成出水通道；

2.2)通过电离电源向阳极极板和阴极极板上施加频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电；

2.3)水经过进水通道流向阳极极板和阴极极板之间的电离通道，发生电离反应，产生具有氧化性的离子：

2.4)具有氧化性的离子与正在流经电离通道的水中细菌、各类微生物及有机物发生反应进行杀菌消毒处理；

2.5)剩余具有氧化性的离子及经过杀菌消毒处理的水流经出水通道后从出水口流出至缓冲罐，在流出的过程中持续杀菌消毒。

进一步的，为了提高电离效果，阳极极板和阴极极板上涂覆有稀有金属涂层。

进一步的，向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值电离通道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，随着极板之间水流速度的减小而增大。

Q为单位修正系数，取值为10-93，单位V*g/L。

本发明还提供一种瓶装水的生产***，包括原水水罐、过滤器、杀菌消毒装置和缓冲罐，所述杀菌消毒装置包括水槽以及电子电离装置，所述电子电离装置包括电离电源和至少一组阳极极板以及阴极极板，所述阳极极板和阴极极板均放置在水槽内；水槽上设置有出水口和进水口；所述进水口与电子电离装置之间形成进水通道，所述出水口与电子电离装置之间形成出水通道，阳极极板以及阴极极板之间形成电离通道；

所述过滤器的出口与水槽的进水口连通，所述水槽的出水口与缓冲罐连通。

进一步的，为了提高电离效果，进一步的本发明的瓶装水的生产***中阳极极板和阴极极板上涂覆有稀有金属涂层。

为了提高电离强度，进一步的本发明的瓶装水的生产***中阳极极板和阴极极板均是带有孔的金属板，厚度为0.3-2mm，孔隙率在30％-80％之间。

为了提高杀菌消毒的效果，进一步的，本发明的电离电源提供频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电。

为了减少水的冲刷，延长极板间水滞留时间，提高电离效果，本发明还包括设置在进水通道内的至少一个挡水板，所述挡水板与水流方向垂直，所述挡水板上设置有流通孔。

同样为了降低功耗同时保证足够的电离强度，进一步的，向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值随着电离通道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，k值随着极板之间水流速度的减小而增大；

Q为单位修正系数，取值为10-93，单位V*g/L。

本发明还提供一种瓶装水。

本发明所具有的优点：

1、本发明瓶装水的生产过程中，采用等离子电离技术对水进行杀菌消毒处理，具有优良的消毒杀菌效率，不产生溴酸盐等致癌物质。保证了瓶装水的安全性和口感。相对于紫外线技术，具有更好的杀菌效果。

2、本发明所提供的瓶装水的生产过程所采用的杀菌消毒装置，不需要额外的药水，取之于水用之于水，提高消毒杀菌效率，且避免了能源的浪费。

4、本发明所提供瓶装水生产过程中采用的杀菌消毒装置在使用时：水流经杀菌消毒装置时进行电离，在流经电离通道以及出水通道中短时间就能完成杀菌消毒，但是该杀菌消毒作用在离开杀菌消毒装置后仍然可以持续一段时间，在出水口后面水路或容器中持续消毒杀菌作用。

附图说明

图1为本发明瓶装水的生产***的结构示意图；

图2为本发明瓶装水的生产***中消毒装置的结构示意图；

图3为本发明瓶装水的生产***的消毒效果示意图；

图4为本发明发明瓶装水的生产***中消毒杀菌装置功耗示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，本发明提供一种瓶装水的生产***，包括原水水罐、过滤器、杀菌消毒装置和缓冲罐，杀菌消毒装置包括水槽以及电子电离装置，电子电离装置包括电离电源和至少一组阳极极板以及阴极极板，阳极极板和阴极极板均放置在水槽内；水槽上设置有出水口和进水口；进水口与电子电离装置之间形成进水通道，出水口与电子电离装置之间形成出水通道，阳极极板以及阴极极板之间形成电离通道；过滤器的出口与水槽的进水口连通，水槽的出水口与缓冲罐连通。

其中消毒杀菌装置结构如图2所示，由水槽H、出水口A、入水口B成封闭水路，此水路***将极板电离区域与水路结合起来，有利于消毒杀菌离子反应密度的提升。水路***内放置产生等离子体的电子电离装置。

实施例2：本发明一种瓶装水的生产***中的消毒杀菌装置包括电离电源，阳极极板I、阴极极板J以及极板间的水组成的电子电离装置，电离电源提供电离能，极板具有催化作用，水及水中的微量矿物质及离子是工作环境介质。中的矿物质电离以及水的电离，形成的氧化性物质可以与细菌及各类微生物、有机物发生反应，从而达到降解和消除的目的。

极板(I)和(J)及水槽的结构，对于反应效率也有较大影响。电离反应主要发生在极板之间的区域，功耗评估可以按下列公式计算。

功耗

上式中A为极板正对单位面积电流密度，一般取20-200mA/cm²之间的某个数，S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；TDS为水中溶解性总固体含量，单位为mg/L；K为水中总的等效电离度，一般在0.1％-15％之间。Q为单位修正系数，一般在10-93，单位V*g/L之间。Q取值与电压有关，电压越高取值越大，例如100v时，Q为60V*g/L。

如果取面积S为100cm²，单位电流密度A取50mA/cm²,K取10％，Q＝60V*g/L，TDS取100mg/L，那么计算得出P为150W。这与样机测试数据相符。样机极板电压有效平均值为103V，电流1.458A。

实施例3：本发明一种瓶装水的生产***中的消毒杀菌装置具体为：出水口A、入水口B、正极板接线柱C、负极接线柱D1和D2、电源供电端E、入水挡水板F、出水挡水板G、水槽H、阳极极板I、阴极极板(J1和J2)。

工作时，水从进水口B进入水槽(H)，在入水挡水板F和出水挡水板G的作用下减速。

在电极C和D1、D2通上有脉动电压的直流电，其中，E接正极，D1、D2接负极，频率控制在0-150KHz，D1和D2直通连接在一起，要在通电时加入一个直流电压(5-300V)，电流密度在20-200mA/cm²之间，保证离子产生及有效密度。在极板I和极板J表面的稀有金属涂层催化作用下，发生电化学反应,水中反应物具有很强的氧化性，可以与细菌及各类微生物、有机物发生反应，从而达到消毒和消除有机物的目的。

消毒杀菌主要发生在出水口A、出水通道和电离通道，从出水口出来以后的水，还可以维持一段时间，大约为15min-30min，这是由于等效氧化物除与水中有机物、微生物及细菌反应外，其他剩余大部分具有氧化性的离子活性还会持续15min-30min，所以整个杀菌消毒过程有一个持续时间，这样消毒杀菌效果更彻底。

消毒杀菌效果与装置产生水中的等效氧化物浓度来表示，可以采用臭氧测试滴定法来测定。

入水挡水板F和出水挡水板G的作用是提高反应效率。

实施例4：本发明一种瓶装水的生产***中的消毒杀菌装置，阳极极板I、阴极极板J1和J2及水槽的结构，对于反应效率也有较大影响。极板是一个带有一定孔隙率的金属板，厚度在0.3-2mm之间，孔隙率在30％-80％之间。开孔主要是减小反应生成气体在极板上的驻留，也可以使用不开孔的金属板。电离反应主要发生在极板之间的区域，存一个离子反应强度最佳值，功率面积比为0.3-5W/cm²。

实施例5：为了测试消毒效果，原水中含有细菌(大肠杆菌)的水经过过滤后，进水口用水泵加压流入本发明装置，再从出水口流出，水流量控制在1.5L/min，在出水口取样50ml，按GB/T5750.12-2006进行菌落总数检查，结果如图3所示，Y坐标代表病毒数(对数标度)，A柱代表在不驱动消毒装置情况下，经过培养后检测的菌落总数，B柱代表在等效氧化物浓度达到0.3mg/L时，经过培养后检测的菌落总数，C柱代表在等效氧化物浓度达到2mg/L时，经过培养后检测的菌落总数，D柱代表在等效氧化物浓度达到10mg/L时，经过培养后检测的菌落总数，实验数据表明，水中细菌在等效氧化物浓度达到0.3-10mg/L，细菌杀灭率达到99％以上。

实施例6：为了测试消毒的功耗，监测电离电源的电压和电流，计算功耗，如图4所示，X坐标代表出水口氧化物等效浓度，单位mg/L；Y坐标代表产生1吨水需要的能耗，单位是度。结果表明：在等效氧化物浓度达到0.6mg/L处理一吨水的耗能约为1.67度。如果考虑能效，还可以降低等效氧化物浓度，细菌杀灭率略下降，耗能降低一半。消毒杀菌效果和能耗是成比例的。

尽管该实施例示出了一种瓶装水的生产方法及装置，然而这种方法同样适用于野外的水源水消毒杀菌或医用。另外，该瓶装水消毒杀菌装置产生的水，同样具有较强消毒杀菌作用，可用来清洗需要消毒杀菌的物品或其他医用。

Claims (10)

1.一种瓶装水的生产方法，包括以下步骤：

1)将原水集中在原水水罐中；

2)原水从原水水罐经过过滤之后泵水至杀菌消毒处理；

3)杀菌消毒之后泵水至缓冲罐经处理，后装瓶；

其特征在于，步骤2)具体包括：

2.1)密闭水槽上开设有进水口和出水口，所述进水口与过滤器出口连接，出水口与缓冲罐连接，在密闭的水槽内放置至少一组阳极极板和阴极极板，进水口与极板之间形成进水通道，出水口与极板之间形成出水通道；

2.2)通过电离电源向阳极极板和阴极极板上施加频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电；

2.3)水经过进水通道流向阳极极板和阴极极板之间的电离通道，发生电离反应，产生具有氧化性的离子：

2.4)具有氧化性的离子与流经电离通道的水中细菌、各类微生物及有机物发生反应进行杀菌消毒处理；

2.5)剩余具有氧化性的离子及经过杀菌消毒处理的水流经出水通道后从出水口流出至缓冲罐，在流出的过程中持续杀菌消毒。

2.根据权利要求1所述的瓶装水的生产方法，其特征在于：阳极极板和阴极极板上涂覆有稀有金属涂层。

3.根据权利要求1所述的瓶装水的生产方法，其特征在于：向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值电离通道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，随着极板之间水流速度的减小而增大。

Q为单位修正系数，取值为10-93，单位V*g/L。

4.一种瓶装水的生产***，包括原水水罐、过滤器、杀菌消毒装置和缓冲罐，其特征在于：所述杀菌消毒装置包括水槽以及电子电离装置，所述电子电离装置包括电离电源和至少一组阳极极板以及阴极极板，所述阳极极板和阴极极板均放置在水槽内；水槽上设置有出水口和进水口；所述进水口与电子电离装置之间形成进水通道，所述出水口与电子电离装置之间形成出水通道，阳极极板以及阴极极板之间形成电离通道；

所述过滤器的出口与水槽的进水口连通，所述水槽的出水口与缓冲罐连通。

5.根据权利要求4所述的瓶装水的生产***，其特征在于：所述阳极极板和阴极极板上涂覆有稀有金属涂层。

6.根据权利要求4或5所述的瓶装水的生产***，其特征在于：阳极极板和阴极极板均是带有孔的金属板，厚度为0.3-2mm，孔隙率在30％-80％之间。

7.根据权利要求6所述的瓶装水的生产***，其特征在于：电离电源提供频率为0-150KHz，电压为5-300V的直流电。

8.根据权利要求7所述的瓶装水的生产***，其特征在于：还包括设置在进水通道内的至少一个挡水板，所述挡水板与水流方向垂直，所述挡水板上设置有流通孔。

9.根据权利要求8所述的瓶装水的生产***，其特征在于：向阳极极板和阴极极板之间供电的电离电源的功耗

其中A为阳极极板和阴极极板正对单位面积电流密度，电流密度取值范围为20-200mA/cm²，电流密度的取值随着水温的升高而升高；

S为阳极极板和阴极极板的相对面积，单位为cm²；

TDS为水源中溶解性总固体含量，单位为mg/L；

K为水源中总的等效电离度，K的取值范围在0.1％-15％内；k值随着电离通道的横截面积与水槽横截面面积之比的增大而增大，k值随着极板之间水流速度的减小而增大；

Q为单位修正系数，取值为10-93，单位V*g/L。

10.根据权利要求1-3之任一所述方法所生产的瓶装水。