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1、 第五章碳酸饮料 第一节概述 一 碳酸饮料的定义 充有二氧化碳气体的饮料称为碳酸饮料 通常称为汽水 具体 指在水中配入甜味剂 酸味料 香精香料 色素并加入二氧化碳气体及其他辅料制成的饮料二氧化碳气称为碳酸气 能将人体内热量带走 产生清凉爽快的感觉 碳酸饮料不包括由发酵法自身产生二氧化碳气的饮料 成品中二氧化碳气的含量 20 时 体积倍数不低于2 0倍 所以又称 汽水 二 发展简史 始于18世纪末至19世纪初 最初的发现是从饮用天然的碳酸泉水开始的 碳酸饮料的前身是天然矿泉水 1772年 英国的普里司特莱发明了制造碳酸饱和水的设备 成为制造碳酸饮料的始祖 1807年美国推出了果汁碳酸水 碳酸饮料
2、首先在欧美国家工业化生产并很快发展到全世界 我国碳酸饮料工业起步较晚 20世纪初 汽水设备和生产技术进入我国 三 碳酸饮料分类及特点 按照国家标准 碳酸饮料划分为 一 果汁型碳酸饮料指原果汁含量不低于2 5 的碳酸饮料 如桔汁汽水 橙汁汽水 菠萝汁汽水或混合果汁汽水等 二氧化碳的体积数是饮料体积的2 2 5倍 含糖量为8 10 含酸0 2 0 3 有浑浊型和澄清型 二 果味型碳酸饮料指以果香型食用香精为主要赋香剂 原果汁含量低于2 5 的碳酸饮料 如桔子汽水 柠檬汽水等 二氧化碳的体积数是饮料体积的3 4倍 含糖量为8 10 含酸0 1 0 2 三 可乐型碳酸饮料指含有焦糖色 可乐香精或类似可
3、乐果和水果香型的辛香 果香混合香型的碳酸饮料 无色可乐不含焦糖色 二氧化碳的体积数是饮料体积的1 5倍 分为辛香型 白柠檬香型两种 四 其他型碳酸饮料指含有植物抽提物或非果香型的食用香精为赋香剂以及补充人体运动后失去的电介质 能量等的碳酸饮料 如姜汁汽水 沙示汽水 运动汽水等 水晶百事可乐是美国百事可乐公司1993年推出的一款无色可乐 但该可乐的口味没有受到市场认可 仅3年就退出了市场 沙士 一种碳酸饮料 台湾称 沙士 香港称为 沙示 以植物Sarsaparilla 墨西哥菝葜 b qi 为主要调味的原料 因此得名 为深褐色 甜味 不含咖啡因 色泽相近于可乐但口味截然不同 法国碳酸饮料包装 有
4、责任感的容器 第二节碳酸饮料加工工艺 一 工艺流程按照生产加工方法的不同 碳酸饮料的生产流程分为 一次灌装法 和 二次灌装法 一 一次灌装法又称预调法 成品灌装法 指将调味糖浆和碳酸水预先按一定比例配好后 一次灌入包装容器中密封的生产方法 一次灌装法适用于含气量大 产量高的饮料的生产 装瓶前主要有五条分支工艺线 即水处理 碳酸化 二氧化碳净化准备 调味糖浆的制备 空瓶清洗和空箱的清洗 一次灌装法 预混法 工艺流程 一次灌装的特点 优点 1 糖浆与水的比例准确2 当灌装容量发生改变时 不需改变比例 产品质量一致3 糖浆和水温度一致 起泡少 二氧化碳气的含量容易控制和稳定 4 生产速度快缺点 1
5、不适应灌装含果肉汽水 否则易堵塞混合机喷嘴影响生产2 需二级配料罐 并且如果当时用不完很容易变质 二 二次灌装法 也称后混合法 现调试 是将配好的调味糖浆 先灌入包装容器 再向包装容器中灌入冷却的碳酸水 在容器内混合后进行密封的生产方法 二次灌装法适合产量小 高级的含果汁或果肉量较多 含气量较少的饮料生产 二次灌装法 后混法 工艺流程 现调式二次灌装法工艺特点 优点1 加料机结构简单 灌装时糖浆与水各成系统 便于分别清洗 分别控制微生物 2 灌装时灌装机漏液仅损失水而不损失糖浆 3 含果肉果汁饮料也可以顺利灌装 缺点1 碳酸水与糖浆温度不一致 灌水时易产生大量泡沫涌出 降低含气量 同时影响操作
6、 2 仅在水中含有气体 糖浆中不含气体 要求水中含气量远高于成品要求的含气量 3 容器改变后必须调整加料量 且容器规格不一时产品质量不稳定4 要求加糖浆量一定 太少时则浓度太高不利于设备工作 太多时加水量过低含气量易不足 一般30 50ml 三 车间生产工艺 二次灌装例 自来水 电渗析 活性炭 砂棒过滤器 紫外线 水处理 冷却 汽 水混合机 白砂糖 夹层锅 糖浆 泵过滤 配料罐 灌浆机 浆水机 压盖 检验 成品 碱水槽 清水槽 刷瓶 消毒池 冲洗机 滴水机 空瓶 大型自动化洗瓶机 糖浆 CO2钢瓶 净化后 生产视频 碳酸饮料工艺流程 二 操作要点 重点 一 原料水处理水占90 水质影响饮料的外
7、观和味道 首先对水软化 电渗析 离子交换 反渗透 一般自来水含盐量为350毫克 升 处理后水中含盐50毫克 升 处理后水用泵加压进入活性炭过滤器 去掉水中的不良味道 再经砂棒过滤除去悬浮物和杂质 也起到除菌作用 最后用紫外线杀菌器消毒 二 糖浆的制备 蔗糖是使用最广泛的甜味剂 通常是以无色糖浆的形式从制造商处购买 或饮料工厂自行使用高纯度结晶糖制成 饮料厂的糖浆根据所含成分不同分为 原糖浆 调味糖浆和原浆三种类型 1 原糖浆 指将白砂糖加水溶解制成的高浓度的糖液 2 调味糖浆 又称调和糖浆 指除原糖浆以外 添加了酸味剂 柠檬酸 防腐剂 苯甲酸钠 果汁 色素 香精等配料制成的糖液 在配料桶混匀后
8、所得的浆料 3 原浆又称汽水主剂 是指将原糖浆以外的配料预先配合好的混合液 目前 我国由主剂工厂向灌装厂出售主剂的生产方式正在呈上升趋势 生产得到了细化 保证了产品质量的稳定 实现了 集中生产 分散灌装 的良好格局 1 原糖浆的制备 1 化糖把定量的砂糖 加入定量的水溶解制得糖浆称为化糖 也是糖溶解 有两种溶解方法 冷溶法和热溶法 冷溶法在室温下 把砂糖加入到冷水中不断搅拌以达到溶解目的的方法 优质砂糖以及不需要长期贮存的饮料糖浆的制备可以采用这种方法 操作要点 A 糖与水分别计量放入装有搅拌器的不锈钢桶搅拌 B 缓慢搅拌 20 30分钟 不宜过快 以免卷入空气 C 配成45 65 BX 如要
9、存放一天则配成65 BX 热溶法 蒸汽加热溶解法 将水和砂糖按比例加入到溶糖罐内 通蒸汽加热 在高温下搅拌溶解的方法 热水加热溶解法 边搅拌边把糖逐步加入到热水中溶解 然后加热杀菌 过滤 冷却的方法 热水加热溶解法是目前国内厂家常用的方法 具体流程如下 计量 混合 热溶解 脱气 过滤 糖度调整 杀菌 冷却 糖浆 溶液温度高 糖的溶解度大 100 糖的溶解度83 0 时糖的溶解度约64 有19 糖不溶解而析出 这也是一般制备糖浆浓度为65 的依据 2 糖浆浓度的测定 糖溶液浓度的表示 中国饮料行业所用的糖溶液浓度单位有2种 相对密度 单位体积物质的质量 热胀冷缩 则同一物质高温体积膨胀 相对密度
10、减小 浓度越高 相对密度越大 反之则愈小 生产时温度忽略 所以不是很精确 浓度是指溶液中含溶质的质量分数 饮料所用的浓度单位有以下两种 1 白利度 BX 也称糖锤度 是我国及英国等其他国家通过检测含量的标度 是指含糖量的质量分数 溶液的白利度随温度而变化 配制糖浆时一般以20 来计算 阿贝折光仪 手持糖度计 2 波美度 为译音 B 以波美计测量数值 糖浆浓度的换算白利度 波美度 1 815 的比重 相对密度 144 3 144 3 B e 糖液配制 生产各种浓度的糖浆 需知道糖与水的质量 或知道糖浆浓度及容积糖溶液浓度 冷溶为45 65 BX 热溶一般为55 65 BX 小于55 BX 较稀
11、糖度低 则糖溶液易腐败变质 糖溶液高于65虽保存性好 但黏度大 配制 例1 生产55 BX糖溶液 1千克糖需多少水 55 100 55 1 X 即X 0 818千克或0 818升水 3 糖浆过滤 制得的糖溶液必须进行严格的过滤 以除去糖溶液中的许多细微杂质 常采用有自然过滤法和加压过滤法两种 可采取不锈钢丝网 帆布 棉饼 板框等方式过滤A 自然滤法采用锤形厚绒布滤袋 内加纸浆滤层 不适于工厂使用 B 加压滤法 常用不锈钢压滤机或硅藻土过滤机过滤 每块滤板上配有细帆布 糖浆溶解后用泵加压通过滤板 去除杂质得到澄清透明的糖浆 也可用硅藻土过滤机过滤糖溶液 净化 质量较差的砂糖 会导致饮料产生凝结物
12、 沉淀物 甚至异味 装瓶时出现大量泡沫等 一些特殊的饮料如白柠檬汽水 对糖浆色度要求很高 一般要求净化处理 净化处理 热糖浆中加入0 5 1 活性炭 一边添加一边搅拌 活性炭与糖液接触15min 温度保持80 通过过滤器前加入0 1 硅藻土 避免活性炭堵塞过滤器面层 2 调味糖浆的制备 果味糖浆的制备 调味糖浆的制备是指根据不同碳酸饮料的要求 在原糖浆中加入酸味剂 香精 色素 防腐剂 果汁及定量的水等混合均匀的过程 一般顺序如下 原糖浆液 防腐剂 甜味剂 酸味剂 果汁 香精 色素 加水定量为了使饮料有粘稠逼真的感觉 在用其他甜味剂代替蔗糖的时候 需同时添加增稠剂如羧甲基纤维素钠 CMC 或黄原
13、胶 调配时必须遵循以下原则 调配量大的先调入 如糖液和水 配料容易发生化学反应的间隔开调入 如酸 防腐剂 甜味剂的顺序不能颠倒 否则会使防腐剂以结晶的形式析出 影响溶解 粘度大 起泡性原料较迟调入 如乳浊剂 稳定剂 挥发性的原料最后调入 如香精香料 甜味剂 配成50 的水溶液再加入 如甜叶菊苷因溶解度低 还需煮沸加入 防腐剂 苯甲酸钠及山梨酸钾 一般采用90 95 开水使其溶解成25 250克配成1千克 的溶液 柠檬酸 酒石酸 磷酸 苹果酸和乳酸是最常用的酸 使用前均需配成50 的溶液 500克柠檬酸以温水溶化成1千克溶液 色素 使用时最好用蒸馏水或去离子水配成1 10 溶液 配好的色素经过滤
14、再加入到糖液中 果汁 以含可溶性固形物10 为基准 进行瞬时巴氏杀菌 一般浓缩存放 浓缩装罐后再经高温杀菌处理 香精 油溶性香精需溶于7 10倍容积90 食用乙醇中 3 糖浆的配合 投料顺序 配料桶 配料罐 应为不锈钢容器 内装有搅拌器 并有容积刻度 当原糖浆加一定容积时 在不断搅拌下 将辅料按顺序逐一加入一般加料顺序 原糖浆液 防腐剂 苯甲酸钠溶液 25 甜味剂 预先溶解50 浓度的糖精钠 酸味剂 多为50 的柠檬酸溶液 果汁 以含可溶性固形物10 为基准 香精 色素 热水溶解 加水定量 4 原浆 汽水主剂 的制备 饮料主剂俗称浓缩液 就是将饮料配方中有关配料 经过特殊加工 成为一个独特的工
15、业产品 饮料灌装厂利用它加上糖 水 二氧化碳 果汁等灌装成不同的饮料产品 美国的可口可乐 百事可乐公司都是采用汽水主剂法成功的典型例子 三 碳酸化 碳酸化是指二氧化碳与水的混合 碳酸化程度会直接影响碳酸饮料的质量和口味 是饮料生产的重要工艺之一饮料中的二氧化碳量是以单位容积的液体中所含的二氧化碳体积数来计算的 气体的体积是指标准温度和压力下气体占有的体积 一般碳酸饮料生产中控制碳酸化温度和压力使得产品含气量达到1 5 4倍溶液体积碳酸化 气液混合装置 汽液混合装置 二氧化碳在碳酸饮料中的作用 1 清凉作用 当二氧化碳从体内排放出来时 会把体内的热带出来 降低体温 使人有凉爽之感 H2CO3 C
16、O2 H2O2 抑制微生物生长 延长碳酸饮料的货架期 3 突出香味 并使碳酸饮料具其特有的甜 酸味感4 适当的刹口感 一 影响碳酸化的因素 CO2的溶解量影响因素 气液体系的绝对压力和液体的温度 CO2气的纯度和液体中存在的溶质的性质 气体和液体的接触面积和时间 1 温度和压力的影响 1 温度的影响 CO2的溶解度 在0 1MPa 1个绝对大气压 下 温度为15 56 时 1体积水可溶解1体积CO2 其溶解倍数是1 书上表 P106 可看出 温度低 溶解的多 通常碳酸化过程除要控制一定的压力外 还需配备一套冷却设备 冷冻机等 2 压力的影响 在温度一定是 溶解度与压力的关系符合亨利定律 即V HP H是亨利常数 实际操作中 在不影响其他操作设备的前提下 充气压力适当提高可增加CO2的溶解量一般饮料碳酸化采用温度3 5 压力29 4 39 2kpa 2 空气的影响 1 空气含量降低二氧化碳的溶解量1容积空气溶解在水中相当于对应50倍容积的CO2 2 空气的来源及排除来源 CO2气体不纯 水 糖浆中溶解有空气 注意溶糖时的搅拌 二氧化碳气路有泄漏 糖浆混合机及其管线中存在有空气 水中有溶解
