第4章 碳酸飲料

1、第4章 碳酸飲料本章內(nèi)容一碳酸飲料的分類及產(chǎn)品技術(shù)要求二碳酸飲料的生產(chǎn)工藝流程三糖漿的制備四碳酸化五碳酸化的方式和設(shè)備六調(diào)和系統(tǒng)與調(diào)和器七碳酸飲料的灌裝八其他設(shè)備九碳酸飲料常見的質(zhì)量問題及處理方法一、碳酸飲料的分類及產(chǎn)品技術(shù)要求 碳酸飲料就是指含有二氧化碳的軟飲料，普遍稱為汽水。碳酸飲料的生產(chǎn)歷史雖然不長，開始于19世紀初，但是卻發(fā)展迅速，如今已成為軟飲料工業(yè)的主要組成部分。 我國汽水形成商品出售，最早是清朝同治年間開始從國外進口汽水銷售，1853年后外國有些商號,開始在我建有小型的汽水生產(chǎn)線。1892年后上海、沈陽、天津、廣州先后建立小型的汽水廠。解放后由于各種歷史原因發(fā)展緩慢，但1980年

2、以后汽水工業(yè)得到迅速的發(fā)展。2005年碳酸飲料產(chǎn)量全國達771萬噸，占總產(chǎn)量22.8%。2010年，碳酸飲料產(chǎn)量全國達1265.2萬噸, 占總產(chǎn)量13%。碳酸飲料已成為我國軟飲料工業(yè)的主要組成部分。 1、碳酸飲料的分類 根據(jù)GB1078891996(軟飲料的分類)、GB/T107921995(碳酸飲料)的規(guī)定，碳酸飲料分為以下五類：果味型可樂型低熱量型其它型果汁型碳酸飲料2、產(chǎn)品技術(shù)要求2.1 感官指標色澤：產(chǎn)品色澤應與品名相符。香氣與滋味：具有本品種應有之香氣，香氣柔和協(xié)調(diào)、酸甜適口，有清涼感，不得有異味。外觀形態(tài)：果汁汽水、果味汽水中清汁類應澄清透明、不混濁、無沉淀；可樂汽水應澄清透明，無

3、沉淀；果汁汽水、果味汽水中混汁類應具有一點混濁度，均勻一致，允許有少量的果肉沉淀?？障陡叨龋阂好媾c瓶口的距離不超過2cm4cm，封口后應能看到液面。雜質(zhì)：無肉眼可見外來雜質(zhì)。 2.2 碳酸飲料理化指標級別 指標項目 果汁型和果味型可樂型其它型高糖 中糖 低糖可溶性固形物20 （折光計法）10 6.59.9 4.06.47.0總酸 以單結(jié)晶水檸檬酸計%0.12 0.1 0.06 0.080.30二氧化碳氣（倍）15.52.53.02.5防腐劑 按GB27601996規(guī)定其它食品添加劑 按GB27601996規(guī)定砷 以As計 mg/kg 0.5鉛 以Pb計mg/kg 1.02.3 微生物指標細菌總

4、數(shù)：每毫升小于100個。大腸桿菌總數(shù)：每100mL小于600個。致病菌不得檢出。二、碳酸飲料的生產(chǎn)工藝流程碳酸飲料在生產(chǎn)上有兩種工藝：一次灌裝法和二次灌裝法。一次灌裝法：將一定量的糖漿混合液脫氣冷卻與水、co2按一定比例在混合機混合冷卻后直接裝瓶；二次灌裝法：將底料（糖漿、酸味劑、色素、果汁和香精等糖漿混合液）定量注入瓶中，再充入碳酸水。兩種方法的工藝流程見下圖：一次灌裝法工藝流程圖飲用水水處理砂糖酸味料香料脫氣機溶解過濾糖料混合瓶子洗凈定量混合機自動檢瓶裝量空瓶檢查成品成品檢查壓蓋機裝有冷卻器的碳酸氣混合機酸脫氣裝瓶機調(diào)配冷卻二次灌裝工藝流程圖飲用水注糖機碳酸氣混合機冷卻水處理調(diào)配冷卻過濾溶

5、解空瓶檢查洗凈瓶子砂糖酸味料、香料等入庫產(chǎn)品成品檢查裝水機壓蓋機碳酸氣三、糖漿的制備 碳酸飲料的甜味劑在成品飲料中產(chǎn)生可口甜味，并可提供一定稠度而有助于傳遞香味，提供能量和營養(yǎng)價值。糖漿是碳酸飲料中主要原料之一。因而其質(zhì)量的好壞對碳酸飲料產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，是碳酸飲料生產(chǎn)工藝中重要的一環(huán)。 原糖漿的制備 把糖溶解于水中，一般稱為原糖漿或單糖漿。必須采用優(yōu)質(zhì)砂糖，溶解于一定量的水中，制成預計濃度的糖液再經(jīng)過濾、澄清后供用。 常用的溶糖方法有冷溶法和熱溶法。 配置后短期內(nèi)使用的糖漿可采用冷溶法；零售飲料，純度要求較高，或要求延長貯藏期的飲料，最好采用熱溶法。 在溶解糖液時，糖液的溶解度與糖液溫度的

6、關(guān)系是：溫度越高，溶解度越大。100時可溶解約83%的糖，待冷卻到0時只能溶解約64%的糖，有19%的糖不溶解而析出。一般制備糖液以65%為宜是以此為根據(jù)。 糖漿濃度的測定 糖漿濃度的測定方法：測定糖漿的濃度，可使用比重計、波美計、白利度表示。 三者之間的關(guān)系為：波美20度與白利15度的相對密度1.161相當；白利度是指含糖量的重量百分率，如白利度55 oBx是指100g糖液中含有55g糖，并非指容積100ml糖液中含糖量55g。一般標準糖漿濃度定在3032波美度，按白利度計算為55%60%之間。白利糖度用手持測糖儀可測定。 糖漿調(diào)和時濃度的計算：砂糖比重為1.61。1L砂糖重量是1.61kg

7、。在20時，1kg砂糖溶解在1L水中的體積為1.626L，也就是制成50%糖漿濃度的糖液為1.626L，其重量為2kg，所以1L糖液的重量僅為1.23kg即比重為1.23。 在標準糖漿的制作中遇到的三種情況見書中。 糖液的相對體積隨著水溫的升高而升高。 混合糖漿的制備 在糖漿內(nèi)加入其他輔助料如甜味劑、酸味劑、香精、色素等稱之為混合糖漿。 輔料在糖漿內(nèi)加入順序為：先制作成55%標準溶液；加入部分甜味劑如甜葉菊、AK糖；將防腐劑苯甲酸鈉，溶解后加入（可用5070的熱水） ；加入食用酸。先調(diào)成50%濃度的酸液后加入糖漿中 ；加果汁；加入香精，加入香精時糖漿最好為15的液溫；加入色素，稀釋至5%。當全

8、部輔料加入后，55%的糖漿濃度會下降，再加入軟水配成50%的混合糖漿，以便于掌握加水量。 四、碳酸化 碳酸化原理：水吸收二氧化碳的作用稱為碳酸飽和或碳酸化作用。碳酸化作用在碳酸化器（汽水混合機）中進行，實質(zhì)就是在一定壓力和溫度下，二氧化碳在水中溶解的過程。 影響二氧化碳含量的因素 二氧化碳在水中的溶解度：在一定的壓力和溫度下，二氧化碳在水中的最大溶解量叫做溶解度。 碳酸飲料中常用的溶解量單位為“本生容積”，簡稱為“容積”：在一個大氣壓下，溫度為32（0）時，溶于一單位容積內(nèi)的二氧化碳容積數(shù)。 歐洲常用的溶解量單位為g/L。兩者的換算關(guān)系是1容積約等于2g/L。這是因為在標準情況下，1mol氣體

9、的體積為22.4L，二氧化碳的分子量是44g。所以，二氧化碳的密度=44g/22.4L =1.96g/L（精確的計算應為44.01g/22.26L=1.98g/L，22.26為CO2的摩爾體積。） 二氧化碳溶解度與絕對壓力的關(guān)系：在溫度不變的情況下，壓力增加，溶解度也隨之增加。在5kg/cm2以下的壓力時，溶解度與壓力的曲線近似一條直線，它服從于亨利定律，即“當溫度不變時，溶解氣體的溶劑與絕對壓力成正比”。 二氧化碳溶解度與溫度的關(guān)系：在壓力不變的情況下，溫度降低，溶解度也隨之增加，溫度影響的常數(shù)叫亨利常數(shù)，以H表示.即S=HPi。亨利常數(shù)升高，絕對壓力就降低，Pi=S/H。 空氣對二氧化碳溶

10、劑度的影響：空氣不僅影響碳酸化的效果，而且對產(chǎn)品來說，能促進霉菌和腐敗菌的生長，并能氧化香料使風味遭到破壞。而空氣的存在能顯著減少二氧化碳的溶解量，故在碳酸化時應盡量除去空氣。水中的空氣可以用脫氣機除去。二氧化碳的需求量 二氧化碳的理論需要量的計算二氧化碳的理論需要量的計算根據(jù)氣體常數(shù)1mol氣體在0.1MPa、0時為22.41L,因此1molCO2在T時的體積: Vmol(273+T)/27322.41(L) 則：G理V汽N/Vmol44.01 式中： G理為CO2理論需要量； V汽為汽水容量（L）（忽略了汽水中其它成分對CO2溶解度的影響以及瓶頸空隙部分的影響）；N為氣體吸收率即汽水含CO

11、2的體積倍數(shù)；44.01為CO2的摩爾質(zhì)量（g）； Vmol為T下1molCO2的容積二氧化碳的利用率二氧化碳的利用率 碳酸飲料生產(chǎn)中CO2的實際消耗量比理論需要量要大得多，這是因為生產(chǎn)過程中CO2的損耗很大。 實際生產(chǎn)中CO2在瓶裝過程中的損耗一般為40%60%，因此CO2的實際用量為瓶內(nèi)含氣量的2.22.5倍，采用二次灌裝法時，用量為2.53倍。 提高co2利用率的方法 選用性能優(yōu)良的灌裝設(shè)備，盡量縮短灌裝與封口之間的距離（特別是二次灌裝法），但不能影響操作和檢修；經(jīng)常對設(shè)備進行檢修，提高設(shè)備完好率，減少灌裝封口時的破損率；盡可能提高單位時間內(nèi)的灌裝、封口速度，減少灌裝后在空氣中的暴露時間

12、，減少CO2的逸散；使用密封性能良好的瓶蓋，減少漏氣現(xiàn)象。 五、碳酸化的方式和設(shè)備 碳酸化是在一定的氣體壓力和溫度下，在一定的時間內(nèi)進行的。要求盡量擴大氣液兩相接觸面積，降低液溫和提高CO2壓力，因為單靠提高CO2的壓力受到設(shè)備的限制，單靠降低水溫效率低且能耗大，通常采用冷卻降溫和加壓相結(jié)合的方法。 水或混合液常用的冷卻方法有：水的冷卻；糖漿的冷卻；水和糖漿混合液的冷卻；水冷卻后與糖漿混合后再冷卻。冷卻裝置按冷卻器的熱交換形式的不同可分為直接冷卻和間接冷卻。 碳酸化的方式 根據(jù)碳酸化方式可分為低溫冷卻吸收式和壓力混合式兩種 低溫冷卻吸收式：低溫冷卻吸收式在二次灌裝工藝中是把進入汽水混合機的水預

13、先冷卻至48，在0.45MPa壓力下進行碳酸化操作。在一次灌裝工藝中則是把已經(jīng)脫氣的糖漿和水的混合液冷卻至1518，在0.75MPa壓力下與CO2混合。低溫冷卻吸收式的缺點是制冷量消耗大，冷卻時間長或容易由于水冷卻程度不夠而造成含氣量不足，且生產(chǎn)成本較高。其優(yōu)點是冷卻后液體的溫度低，可抑制微生物生長繁殖，設(shè)備造價低。 壓力混合式：壓力混合式是采用較高的操作壓力來進行碳酸化，其優(yōu)點是碳酸化效果好，節(jié)省能源，降低了成本，提高了產(chǎn)量。缺點是設(shè)備造價較高。 汽水混合機 碳酸化過程一般是在碳酸化其汽水混合機內(nèi)進行。汽水混合機的類型很多，碳酸化器實際上是一個普通的受壓容器?？梢栽谄渖喜堪惭b噴頭、塔板，將液

14、體分散成薄膜或霧狀，使液體和co2充分接觸，并進行混合。常用混合機有以下幾種。 碳酸化罐霧化碳酸化罐 填料塔塔式碳酸花器 噴射式混合機噴射式碳酸化混合器六、調(diào)和系統(tǒng)與調(diào)和器 調(diào)和方式 糖漿和碳酸水調(diào)和方式基本上有兩種，即現(xiàn)調(diào)式和預調(diào)式。 現(xiàn)調(diào)式：指水先經(jīng)冷卻和碳酸化然后再與加味糖漿分別灌入容器(瓶)中調(diào)和成汽水的方式，也稱作“二次灌裝法”。 預調(diào)式：指水與加味糖漿按一定比例先調(diào)好，再經(jīng)冷卻混合，品灌入容器(瓶或罐)中的方式，也叫“一次灌裝法”。 組合式：為了采用預調(diào)，并解決帶果肉汽水的灌裝問題?？梢允褂酶鞣N組合方式。 糖漿加料機與調(diào)和器 糖漿加料機 常用的糖漿加料機有以下幾種：量杯式加料機、空

15、氣封閉式加料機，液體靜壓式加料機。 調(diào)和機構(gòu) 配比泵法 孔板控制法 注射器法七、碳酸飲料的灌裝1.罐裝的方法 罐裝是汽水生產(chǎn)的重要工序之一，其目的是把混合糖漿和溶有二氧化碳的水充分混合后，加蓋密封形成產(chǎn)品。其灌裝方法有二次灌裝和一次灌裝兩種方法。（1）二次灌裝 洗凈瓶 混合糖漿 定量裝糖機 注入碳酸水密封（2）一次灌裝混合糖漿加入定量水混合 脫氣冷卻充CO2罐裝密封 2.灌裝系統(tǒng) 灌裝系統(tǒng)：指灌糖漿、灌碳酸水和封蓋的組合。 兩次灌裝法：由灌糖漿機、灌水機、封蓋機三臺單獨傳動的設(shè)備組成，三個工序可以用手工傳遞，也可以用傳送帶連接。 一次灌裝法：即加糖漿工序利用配比器，通常與混合機配合，置于混合工

16、序之前，而用灌裝機灌混合好的成品。通常使用一個動力機構(gòu)驅(qū)動灌裝機和軋蓋機，并組裝在一個底座上。 灌裝系統(tǒng)要完成碳酸飲料的主要質(zhì)量要求： 糖漿和水的正確比例 達到頂期的二氧化碳含其量 保持合理的灌裝高度和一致的水平 瓶頂空處應保持最低的空氣量 保證嚴品的穩(wěn)定 不論是皇冠蓋還是螺旋蓋，都應封閉嚴密，以保證內(nèi)容物的質(zhì)量 3.容器和設(shè)備的清洗系統(tǒng) 對于包裝物為重復使用玻璃瓶，清洗顯得格外重要。包裝容器是保證飲料衛(wèi)生質(zhì)量很重要的因素之一，洗瓶包括的工序有浸瓶、刷瓶、沖瓶、滴干。 在洗瓶中應注意浸液（燒堿）和消毒液的濃度，應注意隨時補加，必要時更換。以保證洗瓶質(zhì)量。對于很臟的瓶子，應在高溫（90）條件高濃

17、度（20%）的燒堿處理后再清洗使用。 八、其他設(shè)備1.檢驗機空瓶檢驗的主要項目：(1)裂隙，主要是瓶口部位。(2)洗后液體殘留，尤其是當洗瓶機最后清洗機構(gòu)有堵塞時，瓶中會殘留堿液?？梢杂梅犹甘緞ο春罂掌窟M行抽驗。(3)塵土、雜質(zhì)，尤其是昆蟲。昆蟲飛入飲后空瓶中被殘留的糖粘住，不易洗去。(4)其它可能的污染。2.線上檢測儀和控制機構(gòu) 在高速生產(chǎn)線上，許多抽樣檢驗的項目已經(jīng)不能滿足需要，發(fā)現(xiàn)不合格的情況再進行調(diào)整已經(jīng)來不及。所以許多檢驗項目必須在生產(chǎn)線上施行，以便隨時更正誤差。3.貼標機和蓋上打印機4.包裝機和傳送帶 九、碳酸飲料常見的質(zhì)量問題及處理方法1.雜質(zhì) 雜質(zhì)是產(chǎn)品中肉眼可見的有一定形

18、狀的非化學產(chǎn)物。雜質(zhì)一般不影響口味，但影響產(chǎn)品的外觀。雜質(zhì)有小顆粒的砂子、塵土、碎玻璃、小鐵屑等。像蚊子、蠅、蛆蟲、老鼠屎、刷毛等一般不叫雜質(zhì)而被稱為異物。雜質(zhì)一般分為三類：不明顯雜質(zhì)；較明顯雜質(zhì)；明顯雜質(zhì)。 產(chǎn)生雜質(zhì)的途徑： 原料帶來的雜質(zhì)、瓶子或瓶蓋帶來的雜質(zhì)以及機件碎屑或管道沉積物。 解決辦法：原輔料過濾；加強洗瓶工序的管理；控制易損件的磨損，管道定期清洗。2.渾濁與沉淀 產(chǎn)品的混濁、沉淀產(chǎn)生的原因很多，但一般是由于微生物污染、化學反應、物理變化和其它原因所引起的。混濁：指產(chǎn)品呈乳白色，看起來不透明。沉淀：在瓶底發(fā)生白色或其它色的片屑狀、顆粒狀、絮狀等沉淀物。 微生物引起的渾濁、沉淀 由

19、于碳酸飲料在生產(chǎn)過程中沒有殺菌過程，因此對原料的質(zhì)量要注意，砂糖、水等主要原料易被污染，所以要對原料進行處理。 試驗表明，碳酸氣的存在對微生物有抑制作用，且不相同的碳酸氣含量，含量越高（其他條件相同），酵母死滅越快。而如果配料間的衛(wèi)生條件不好，酵母在糖漿、有機酸中繁殖非常迅速。 引起渾濁、沉淀的微生物以酵母菌常見，也有嗜酸菌，多為乳酸桿菌、白念珠球菌， 化學反應引起的渾濁、沉淀 化學反應引起渾濁、沉淀的原因主要有以下幾種：（1）主要是砂糖引起混濁、沉淀。用市售的砂糖作碳酸飲料時，裝瓶放置數(shù)日后，有時產(chǎn)生細微的絮狀沉淀，稱為“起霧”。白砂糖中所含的極其微量的淀粉和蛋白質(zhì)是導致沉淀起霧的主要影響物

20、質(zhì)。這種因為糖中所含雜質(zhì)引起的沉淀和因為微生物產(chǎn)生的沉淀不同，糖雜質(zhì)引起的沉淀攪動后會分散消失、靜置后又漸漸出現(xiàn)；而微生物污染引起的沉淀則不會消失。 產(chǎn)生的絮狀物可由“Coca-Cola”十日法、碳酸氫鈉法測得。 （2）飲料工廠使用硬水時，水中所含的鈣和鎂以檸檬酸作用，生成檸檬酸的鹽類在水中溶解度低，會生成沉淀。（3）使用不合格或變質(zhì)的香精香料，或向京香料雖然正常，但用量過多，也能引起白色混濁或懸浮物。但此現(xiàn)象多是在制造后即發(fā)生、容易判斷。（4）色素質(zhì)量不好或用量不當也會引起沉淀，使用焦糖與含鞣酸的飲料中，也容易發(fā)生沉淀。（5）配料方法不當，如在糖漿里先加入酸味劑，在加入苯甲酸鈉，也會生成結(jié)晶

21、的苯甲酸成規(guī)則的小亮片沉淀。（6）瓶蓋和墊上附著的雜質(zhì)，沉入瓶底也可能造成沉淀。瓶頸泡沫形成的油圈，消下后造成沉淀。 克服渾濁、沉淀的措施(1)加強原料的管理，尤其是砂糖、水質(zhì)的檢測工作，砂糖應做絮凝試驗，不合格原料不能用于生產(chǎn)。(2)保證產(chǎn)品含足夠的二氧化碳氣體。(3)減少生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的污染。從水處理、配料、瓶子刷洗、灌裝、壓蓋等工序都嚴格要求衛(wèi)生。(4)對所用容器、設(shè)備有關(guān)部分、管道、閥門要定期進行消毒滅菌。對一些采用鈣鹽作為冷媒劑，要經(jīng)常檢測冷卻水出口的水質(zhì)，看是否含有鈣鹽，可用硝酸銀溶液滴定檢查。（5）一般不用貯藏時間長的混合糖漿生產(chǎn)汽水，如需使用必須采用消毒密封措施，在下次使用前先作理化和微生物檢測，合格后方可繼續(xù)使用。（6）加強過濾介質(zhì)的消毒滅菌工作。（7）防止空氣混入。有空氣進入，一是降低了二氧化塘的含量，二是利于微生物生長。應對設(shè)備、管道、混合機等部位的密封程度檢查，及時維修。（8）配料工序要合理，注意加入防腐劑和酸味劑的次序。（9）生產(chǎn)飲料用水一定要符合標準要求。（10）選用優(yōu)質(zhì)的香精、食用色素，注意使用量和使用方法。一般要先做小實驗，合格后才投入生產(chǎn)線。（11）回收瓶一定要清洗干凈，要注意清洗后瓶子里是否有殘留的堿液，應經(jīng)常檢測。 3