碳酸饮料知识专业讲义

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1、2019/7/21,1,碳 酸 饮 料,2019/7/21,2,目 录,概念简介 一、生产工艺流程（二次灌装、一次灌装） 二、糖液的制备 三、糖浆调配 四、碳酸化 五、碳酸饮料的灌装（含CIP清洗） 六、碳酸饮料常见质量问题,2019/7/21,3,概念简介,碳酸饮料：指含有二氧化碳的软饮料，不包括由发酵法自身产生的二氧化碳气的饮料，通常由水、甜味剂、酸味剂、香精香料、色素、二氧化碳气及其他原辅料组成，俗称汽水。 果汁型碳酸饮料：指果汁含量在2.5%以上的碳酸饮料，如橙汁汽水、柠檬汁汽水、橘汁汽水、菠萝汁汽水等。,2019/7/21,4,一、生产工艺流程二次灌装,饮用水水处理冷却气水混合 CO

2、2 糖浆调配冷却灌浆灌水封盖混匀检验成品饮料 容器清洗 检验 二次灌装法流程示意图 二次灌装法是先将调味糖浆定量注入容器中，然后加入碳酸水至规定量，密封后再混合均匀。又称为现调式灌装法、预加糖浆法或后混合（postmix）法,2019/7/21,5,一、生产工艺流程一次灌装,饮用水水处理 CO2 混合冷却碳酸化灌装封盖检验 温瓶 糖浆 调配 成品饮料 吹瓶清洗 检验 一次灌装法流程示意图 将调配糖浆与水预先按照一定比例泵入汽水混合器内，进行定量混合后再冷却，然后将该混合物碳酸化后再装入容器。又称为预调式灌装法、成品灌装法或前混合（premix）法,2019/7/21,6,二、糖液的制备,提供能

3、量和营养价值 饮料厂来说，从卫生和浓度控制的观点出发，糖浆的制备无疑是重要的。要达到配料掺和良好和完善，以生产一致性和高质量的饮料。 将糖溶解于热水中，一般称为原糖浆或单糖浆。必须是优质砂糖，溶解于一定量的水中，制成预计浓度的糖液，再经活性炭过滤后备用。其水也必须是纯净的水，其水质可与灌装用水相同,2019/7/21,7,二、糖液的制备,溶糖分间歇式和连续式，间歇式又分为冷溶和热溶（蒸汽加热和热水） 冷溶：配制短期内使用的饮料糖浆。采用装搅拌器的容器，把糖和水定量配准，在室温下进行搅拌，待完全溶化，过滤去杂即成。一般45650Bx（要存放1天必须是650Brx）。 冷溶法生产须有严格的卫生控制

4、措施，但可以节省能源。,2019/7/21,8,二、糖液的制备,热溶：用于生产零散饮料，纯度要求高，或 要求延长贮藏期的饮料。 热溶能杀灭糖内细菌；分离出凝固糖中的杂质；溶解迅速，短期内可生产大量糖液。 一般采取不锈钢的双层溶糖锅或循环加热系统，并备有搅拌器，锅底部有放料管道。,2019/7/21,9,二、糖液的制备,连续式：指糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液冷却均连续进行。生产效率高，全封闭，全自动操作，糖液质量好，浓度差异小，但设备投资大。 计量、混合热溶解过滤糖度调整杀菌、冷却糖液,2019/7/21,10,二、糖液的制备,溶糖注意：温度高，溶解度大，如100溶解83%糖，0时，

5、约溶解64%的糖，有19%糖不溶解而析出。这也是一般制备65%为宜的依据。 糖浆浓度测定 糖浆过滤：对于高质量优质砂糖制备的糖浆，采取不锈钢丝网、帆布、棉饼、板框等方式。 净化：针对质量较差的砂糖，会导致饮料产生凝结物、沉淀物，甚至异味；装瓶时出现大量泡沫等；或者对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：加入0.51活性炭到热糖浆中，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。,2019/7/21,11,三、糖浆调配,调配糖浆（果汁糖浆或加香糖浆）指根据产品技术要求，调配好各种原料，可作灌装的糖

6、浆。 配料准备和处理 投料顺序（在不断搅拌的情况下，但不能太剧烈）： 原糖浆：测定其浓度及需要的容积 防腐剂：称量后温水溶解 酸味剂：溶解后加入 果汁：少量水稀释后加入 （乳化剂、稳定剂、增稠剂） 色素：温水溶解后缓慢加入 香精：缓慢加入罐中； 根据配方要求调整料液糖酸比。,2019/7/21,12,三、糖浆调配,调配完毕后即可测定糖浆浓度，同时抽少量糖浆加碳酸水，观察色泽，评味，检查是否与标准样符合。 在搅拌器和容量刻度标尺的不锈钢容器内调配；搅拌方式多为倾斜式或腰部式，可避免因振动而致使灰尘和油污等杂质掉入糖浆中。 调配分为：间歇式和连续式 间歇式：热调配，在高温下进行配料，通常用热溶糖液

7、直接配料，然后冷却；只经过一次加热就完成溶糖、调配与杀菌等工艺操作，节省能源，但破坏了果汁饮料的风味和营养成分，香精挥发损失大；所以要选耐热的香精，只适合于果味型饮料。冷调配：常温下（低于20）进行配料，然后巴式杀菌、冷却；多用于含热敏性香料多的果味型饮料和果汁型饮料的生产； 常温下调配原料预热脱气均质 98杀菌（30S）冷却至25缓冲罐糖浆输出混比碳酸化灌装,2019/7/21,13,三、糖浆调配,连续式：溶糖罐蝶式过滤器降温调配罐预热 脱气均质机 灭菌暂存罐定量比例泵（用水调节浓度）混合器糖浆输出到灌装机。连续式配制糖浆浓度精度高（0.05Brx），可大大降低糖原料的损耗，全封闭操作，卫生

8、状况良好，设备一次投入大。 调配工艺流程的布置应遵循： 注意卫生，配料间与灌装线应尽量靠近且分开；管路要简捷，减少弯头，尽量利用液位差压力，避免使用临时胶管；与前后工序的设备能力要平衡；要便于操作和计量。 配制好的糖浆应立即装瓶，尤其是果汁型饮料，糖浆贮存时间长，会发生分层，装瓶时应经常对糖浆加以搅拌。,2019/7/21,14,四、碳酸化,1. 二氧化碳的作用 清凉作用：碳酸在腹中由于温度升高，即进行分解，这个分解是吸热反应，当二氧化碳从体内排放出来时，就把体内的热带出来，起到清凉作用。 H2CO3 CO2H2O 阻碍微生物的生长，延长产品货架寿命：国际上认为3.54倍含气量是汽水的安全区。

9、 突出香味： 有舒服否认剎口感：二氧化碳配合汽水中的气体成分，产生一种特殊的风味。,2019/7/21,15,四、碳酸化,2.原理：水吸收二氧化碳的作用一般称为二氧化碳饱和作用或碳酸化作用（Carbonation）。实际上是一个化学过程 CO2H2OH2CO3 亨利定律：气体溶解在液体中时，在一定温度下，一定量液体中溶解的气体量与液体保持平衡时的气体压力成正比。即当温度T一定时： VHp 式中：V溶解气体量；p平衡压力；H亨利常数） 道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组成气体的分压之和。,2019/7/21,16,四、碳酸化,3.二氧化碳在水中的溶解度 在一定压力和温度下，二氧化碳在水中的最大

10、溶解量叫做溶解度。碳酸饮料中常用的溶解量单位叫“本生容积”，简称“容积”：在0.1MPa、温度为0（15.56）时，溶于一单位容积内的二氧化碳容积数。美国有的工厂用“奥斯瓦德容积”，区别是用当时测定的温度，由于温度不同而发生的容积变化不再作调整。欧洲常用的溶解量单位为g/l。两者的换算关系是1容积约等于2g/l。在标准情况下，1mol气体的体积为22.4l，二氧化碳的克分子量为44g。所以二氧化碳的密度44g/22.4l1.96g/l（精确计算为44.01/22.26=1.98）。,2019/7/21,17,四、碳酸化,4.CO2在水中的溶解度影响因素 气液体系的绝对压力和液体的温度； CO2

11、气体的纯度； 液体中存在的溶质的性质； 气体和液体的接触面积和接触时间。 CO2气体的溶解度在0.1MPa、温度为15.56时，一容积的水可以溶解一容积的CO2。,2019/7/21,18,四、碳酸化,5.CO2理论需要量的计算 根据气体常数1mol气体在0.1MPa、0时为22.41L,因此1molCO2在T时的体积: Vmol(273+T)/27322.41(L) 则：G理V汽N/Vmol44.01 式中： G理为CO2理论需要量； V汽为汽水容量（L）（忽略了汽水中其它成分对CO2溶解度的影响以及瓶颈空隙部分的影响）；N为气体吸收率即汽水含CO2的体积倍数；44.01为CO2的摩尔质量（

12、g）； Vmol为T下1molCO2的容积,2019/7/21,19,四、碳酸化,CO2的利用率 二氧化碳的实际消耗量在碳酸饮料生产中比理论需要量大，因为生产过程中二氧化碳的损耗很大。 灌装过程中损耗为4060，即实际上二氧化碳的用量为瓶内含气量的2.22.5倍；采用二次灌装时，用量为2.53倍。 提高CO2的利用率方法：选用性能优良的灌装设备，在不影响操作和检修的前提下，尽量缩短灌装与封口之间的距离；经常对设备进行检修，提高设备完好率，减少灌装封口时的破损率（包括成品的）；尽可能提高单位时间内的灌装、封口速度、减少灌装后在空气中的暴露时间，减少CO2的逸散；使用密封性能良好的瓶盖，减少漏气现

13、象。,2019/7/21,20,四、碳酸化,CO2压力对于饮料的味道影响很大： CO2过高，使饮料的甜酸味减弱；过少碳酸气给人的刺激太轻微，失去碳酸饮料应有的剎口感。对于风味复杂的碳酸饮料，CO2过高反而冲淡饮料应有的独特风味，对于含挥发性成分低的柑桔型碳酸饮料尤其如此。有些碳酸饮料由于所用香精含易挥发的萜类物质，CO2过高会破坏原有的果香味而变苦。 一般果汁型汽水含23倍容积的CO2，可乐型汽水和勾兑苏打水含34倍容积的CO2。,2019/7/21,21,四、碳酸化,6.碳酸化方式和设备 水或混合液的冷却：水的冷却、糖浆的冷却、水和糖浆混合液的冷却、水冷却后与糖浆混合后再冷却 水或混合液的碳

14、酸化： 低温冷却吸收式：二次灌装工艺中把进入汽水混合机的水预先冷却至4左右，在0.441MPa下进行碳酸化；一次灌装中则把已经脱气的糖浆和水的混合液冷却至6以下，在管道中与CO2混合。此法缺点是制冷量消耗大，冷却时间长或容易由于水冷却程度不够而造成含气量不足，而且生产成本高。优点是冷却后液体的温度低，可抑制微生物生产繁殖，设备造价低。 压力混合式：采用较高的操作压力来进行碳酸化，其优点是碳酸化效果好，节省能源，降低了成本，提高了产量。缺点是设备造价高。,2019/7/21,22,四、碳酸化,6.碳酸化方式和设备 碳酸化系统： 二氧化碳气调压站（根据所供应的二氧化碳压力和混合机所需压力进行调节的

15、设备） 水冷却器 汽水混合器： 薄膜式混合机 喷雾式混合机 喷射式混合器 填料塔式混合机 静态混合器,2019/7/21,23,四、碳酸化,6.碳酸化方式和设备 碳酸化过程中的注意事项： 保持合理的碳酸化水平 保持灌装机一定的过压程度 将空气混入控制在最低限度 保证水或产品中无杂质 保证恒定的灌装压力,2019/7/21,24,二氧化碳净化工艺流程(可口可乐) 二氧化碳罐车液体储罐（压力13.5-22Kg/cm2）气化器（水温40-70）调压阀（9Kg/cm2 ）水洗器氧化器（2-3%高锰酸钾溶液）中和器（5-10%碳酸钠溶液）水气分离器吸附器精滤器缓冲罐流量计生产线（压力0.7-0.8Mpa

16、）,2019/7/21,25,五、碳酸饮料的灌装,1.灌装方法 二次灌装：设备简单，投资少，适合中小型饮料厂 从卫生角度来讲，二次灌装容易保证产品卫生； 由于糖浆和碳酸水温度不同，在向糖浆中灌碳酸水时容易产生大量泡沫，造成CO2的损失及灌装量不足。可采取糖浆灌装前通过冷却方式解决。 由于糖浆未经碳酸化，与碳酸水混合后会使含气量降低，因此必须使碳酸水的含气量高于成品预期的含气量。如糖浆和碳酸水的比例为1：4。成品含气量为3倍容积，则碳酸水的含气量为35/43.75倍的容积。 采用二次灌装，糖浆定量灌装，而碳酸水的灌装量会由于瓶子的容量不一致，或灌装后液面高低不一致而难于准确，从而使成品的质量有差异。 大型二次灌装设备在灌装密封设备后设置翻转