食品专业理论20105[1].28

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1、 食品专业理论艾 启 俊 2010.5软饮料工艺n第一章 概述n第一节 软饮料的概念和分类 一、软饮料的概念 “软饮料“在不同的国家里有不同的概念 我国将软饮料规定为:乙醇含量在o5%以下的饮用品 饮料概念:通常能使人愉快的、供人们消耗性消费的任何 液体饮品的总称软饮料则只是“饮料“的一个部分，即软饮料通 常指的是所谓的非酒精饮料软饮料是以解渴为主要目的的饮用品因此，软饮料不包括口服液之类的专用 于保健和医疗作用制品但软饮料不排除其本身附加有其他作用由于口服液的工艺与有些软饮料的工艺相近,有些人也习惯性地将口服液纳入软 饮料 二、分 类对软饮料有各种不同的分类方法 我国的国家标准以使用原料产品

2、形态作用为出发点 将软饮料分为10类:碳酸饮料类(Carbonated Beverages) 果汁(浆)及果汁饮料类(Fruit Juice 为除去水中的色和味，用活性炭过滤器; 要达到精滤效果，可以采用微孔滤膜过滤 器 1砂过滤砂过滤原理: 原水通过粒状过滤材料( 简称滤料)层时，其中-些悬浮物和胶体 物被截留在孔隙中或介质表面上，这种 通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法 称为过滤过滤过程是-系列不同过程的综合，包 括阻力截留(筛滤)、重力沉降和接触凝 聚 阻力截留:单层滤料层中粒状滤料的级配特点是上粗下细，也就 是上层孔隙小, 下层孔隙大当原水由上而下流过滤料层时，直径较大的悬浮物首 先被

3、截留在滤料层的孔隙间，从而使表面的滤料孔隙 越来越小，拦截住后来的颗粒，在滤层表面逐渐形成 一层主要由截留的颗粒组成的薄膜，起到过滤作用。 重力沉降:当原水通过滤层时，众多滤料颗粒提供了大量的沉降 面积例如1m3粒径为51O-2cm的球形砂粒，可供悬浮物 沉淀的有效面积约400m2 当原水经过滤料层时只要速度适宜，其中的悬浮物就 会向这些沉淀面沉淀l接触凝聚:构成滤料的砂粒等物质，具有巨大的表面积，它和悬 浮物的微小颗粒之间有着吸附作用因此砂粒在水中带有负电荷，能吸附带正电荷的微粒 (如铁、铝的胶体微粒及硅酸)，形成带正电荷的薄膜 ，因而能使带负电荷的胶体(粘土及其他有机物)凝聚 在砂粒上 接

4、触凝聚和重力沉降是发生在滤料深层的过滤作用，而 阻力截留主要发生在滤料表层过滤的工艺过程 :过滤的工艺过程基本上由两个过程组成 ，即过滤和冲洗两个循环的过程 过滤:为生产清水的过程 冲洗:是从滤料表面冲洗掉污物，使之恢 复过滤能力的过程多数情况下，冲洗和过滤的水流方向相 反，因而一般把冲洗称为反冲或反洗 2其他过滤器(1)砂滤棒过滤器 当用水量较少，原水中硬度、碱度指 标基本合乎要求，只含有少量 的有机物、细菌及其 他杂质时，可采用砂滤棒过滤器砂滤棒又叫砂芯，是雪松细微颗粒的硅藻土和骨灰等 可燃性物质在高温下焙烧、熔化制成的在制作过程中，可燃性物质变为气体逸散，形成直径 为016一041m的小

5、孔处理水在外压的作用下通过砂滤棒的微小孔隙时， 水 中存在的少量有机物及微生物即被微孔截留在砂滤棒 表面，滤出的水可达到基本无菌过滤器的过滤效果取决于:操作压力、原水水质及砂滤棒的体积 (2)微孔膜过滤器: 微孔膜过滤器外壳为一立式不锈钢圆筒，内置一只或 多只滤芯滤芯为高分子材料的滤膜滤膜的材料结构决定了过滤效果(3)活性炭过滤器 : 活性炭是一种多孔性物质，具有很强的吸附能力，能 吸附水中的气体、臭味、氯离子、有机物、细菌及铁 与锰等杂质一般可将水中的有机物除去90%以上活性炭过滤器的结构与压力过滤器相似，只是将滤料由 砂改成了颗粒状活性炭而已过滤器的底部可装填02一03m高的卵石及石英砂作

6、 为支持层，石英砂上面再装填10一15m厚的活性炭 作为过滤吸附层电渗析和反渗透 电渗析和反渗透这两种方法属于膜分离技术 电渗析是在电场的作用下，使水中的离子分别透 过阴离子和阳离子交换膜，达到降低水中溶解 的固形物的目的 反渗透是利用施加一个大于原水渗透压的压力， 使原水中的纯水透过反渗透膜而将水中的溶解 物质阻留，以达到水纯化的目的 生产纯净水时常用反渗透的方法 在使用这两种方法时，原水必须先经过混凝、过 滤等预处理才能保证设备的正常运转 (一)电渗析 1电渗析软化水原理:电渗析是通过具有选择通透性和良好导 电性的离子交换膜在外加直流电场的作用下 根据异性相吸、同性相斥的原理 使原水中阴、

7、阳离子分别通过阴离子交换 膜和阳离子交换膜达到净化作用2电渗析器的结构电渗析器有立式和卧式两种形式 基本部件是:浓、淡水室的隔板 离子交换膜 电极 极水隔板 锁紧装置等 (二)反渗透 1.渗透与反渗透 一种只透过溶剂而不透过溶质的膜称为理想半透膜当把溶剂和溶液(或把两种不同浓度的溶液)分别置于此膜的 两侧时，纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液(或从 低浓度溶液向高浓度溶液)一侧流动，这种现象就叫作渗 透当渗透过程进行到溶液的液面产生一压力H以抵消溶剂向溶 液方向流动的趋势(即达平衡)时，此H即称为该溶液的渗 透压这时，若在溶液的液面上再施加一个大于该溶液渗透压的 压力p时，溶剂将以与原来的渗

8、透相反的方向开始从溶液向溶剂一侧流动，这就是所谓的反渗 透 2反渗透与超 滤以压力差为推动力的膜分离过程一般有反渗透、超滤和微滤一般来讲:反渗透主要是截留无机盐类那样的小分子超滤则是从小分子溶质或溶剂分子中将比较大的溶质分子筛分出来所以反渗透法与超滤法并没有什么本质上的差别，只不过前者的溶 质是小分子而渗透压比较高，所以为了使溶剂通过必须施加高压与此相反，对于高分子溶质的情况来说;即使是高浓度的溶液，因 为渗透压比较低，仍可在不高的压力下进行过滤 所以，两法不仅所用膜的性能上有差异，在装置和操作上也有所不 同，因而有两种叫法尽管如此，两法的截留界限依然不甚分明大体上对于中等程度(相对分子质量约

9、数百)大小的有机 物，高分子有机物(蛋白质、核酸多糖类等)，有机及 无机胶体粒子等的分离称为超滤对于截留比十倍水分子大小还小的分子则叫做反渗透超滤对象物质的上限多半是像病毒或巨大的DNA分子一 样大小的物质如果溶质分子再大，则把溶质叫分散粒子更合适，它 的筛分就是所谓的微孔过滤在膜分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化学性能 ，分别起着不同的截留作用 四、离子交换法处理水离子交换法:是利用离子交换剂把原水中人们所不需要 的离子暂时占有，然后再将它释放到再生液中使水得 到软化的方法。离子交换剂的种类: 按来源的不同可分为: 矿物质离子交换剂，如泡沸石 碳质离子交换剂，如磺化煤 有机合成离子交换树脂

10、等三大类前两类一般用于水质软化处理，如锅炉用水、冷却水 及洗瓶水的水质软化饮料生产用水的水处理采用有机合成离子交换树脂离子交换树脂是一种球形网状固体的高分子共聚物， 不溶于酸、碱和水，但吸水膨胀树脂分子含有极性基团和非极性基团两部分，膨胀后 ，极性基团上可扩散的离子与溶液中的离子起交换作 用，而非极性基团则为离子交换树脂的骨架离子交换树脂软化水的原理:离子交换树脂在水中是解离的 如阳树脂RSO3H解离成RSO3-+H+，阴树脂R4NOH解离 成R4N+十OH- 若原水中含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子和SO42-、 Cl-、HCO3-、HsiO3-等阴离子当原水通过阳树脂层时，水中

11、阳离子被树脂所吸附， 树脂上的阳离子H+被置换到水中:水中阴离子被阴树脂所吸附，树脂上的阴离子OH-置 换到水中: 从上述反应看出，水中溶解的阴阳离子被树脂吸附， 离子交换树脂中的H+和OH-进入水中，从而达到水质 软化的目的 五、水 的 消 毒为了达到软饮料用水的微生物指标的要求，需要对经化学处理的水 进行消毒，消毒的方法有：氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等氯消毒是基于氯在水中生成次氯酸(HOCl)，当其以分子状态迸入 微生物菌体内部时，由于强氧化作用，破坏了微生物的酶系统 ，从而达到消毒目的漂白粉和漂粉精的作用原理和氯相同一种更好的消毒剂是二氧化氯(C1O2)，它与水中的杂质形成三 氯甲烷(

12、一种致癌物质)的可能性要比氯消毒小得多紫外线消毒是利用波长在200一295nm的紫外线进行连续的水消毒 处理臭氧消毒的效果好，常用在瓶装水的消毒处理上 (一)氯消毒当在不含氯的水中加入氯后，即发生下列反应:Cl2+H2O H OCI+H+Cl-HOCI H+O Cl-HOCl为次氯酸，OCl-为次氯酸根，两者在水中所占的比 例主要决定于水的pHHOCl和OCl-都有氧化能力，但HOCl是中性分子，可以扩 散到带负电的细菌表面，并渗人细菌体内，借氯的氧化 作用破坏菌体内的酶而使细菌死亡O Cl-带负电荷，难于靠近同样带负电荷的细菌，所以虽 有氧化能力，但消毒作用远远低于HOCl，大约只为其 1/

13、8。 (二)紫外线消毒微生物受紫外光照射后，营养细胞中的蛋 白质和核酸吸收了紫外光谱的能量，导致蛋白 质变性，便微生物死亡紫外线对清洁透明的水有一定的穿透能力;所以能消毒水紫外线消毒时间短，杀菌能力强，设备简单，操作管理方 便;但它没有持续杀菌作用 灯使用寿命较短，成本略高 (三)臭氧消毒臭氧是一种不稳定的气态物质，在水中易分解 成氧气和一个原子的氧 原子氧是一种很强的氧化剂，能与水中的细菌 以及其他微生物或有机物作用，便其失去活 性 由臭氧发生器通过高频高压电极放电产生臭氧 将臭氧泵人氧化塔，通过布气系统与需要进行 处理的水充接触、混合，当达到一定浓度后 ，即可起到消毒的作用 原材料 一.甜

14、味料 软饮料申使用的甜味料有自砂糖、葡萄糖，果 葡糖浆等，还有各种天然的和人工合成的 剂 （一)白砂糖白砂糖是工业产品名称，按所含蔗糖等成分含 量，中国标准将其区分为优级、一级和合格 三个档次 软饮料中使用的白砂糖应是优级或一级品 白砂糖的标准项 目名称 优级 一级 合格蔗糖含量/% 99.7 99.6 99.5 还原糖含量/% 0.07 0.10 0.17 电导灰分含量/% 0.07 0.10 0.15 干燥失重/% 0.06 0.07 0.12 色值/IU 80 180 300 混浊度/度 7 9 11 不溶于水杂质量/(mg/kg) 40 60 90白砂糖在贮存和使用中应注意的题:（1）即使纯粹的蔗糖也有一定的吸湿性，当含不纯物时，则吸湿 性增加吸湿点(开始吸潮的起点)随温度和湿度而不同白砂糖在25时的吸湿点的相对湿度在85%一86%之间正常水分含量下，30时保存白砂糖的相对湿度不应超过 75%.(2)蔗糖在低温下也有比较大的溶解度如在0时，蔗糖的溶解度为64.18%，这是白砂糖比葡萄糖等 便于应用的一个重要特点。(3) 蔗糖溶液的粘度受温度和浓度的影响在预先配制糖液备用时，以55%一58%的浓度较适宜，该浓度 即便在低温下粘度也较小，比较易于处理，且短时间内微生物 不繁殖。 (4)就感知情况而言，10%的蔗糖溶液一般有快适感， 20%的浓度则成为不易消散的甜感 一般饮料其