碳酸飲料生產(chǎn)工藝流程曾課件

碳酸飲料4/14/20231介紹指含有二氧化碳的軟飲料，通常由水、甜味劑、酸味劑、香精香料、色素、二氧化碳?xì)饧捌渌o料組成，俗稱汽水技術(shù)要求see84生產(chǎn)的主要設(shè)備seepage85－874/14/20232一、生產(chǎn)工藝流程－二次灌裝飲用水→水處理→冷卻→氣水混合←CO2↓糖漿→調(diào)配→冷卻→灌漿→灌水→密封→混勻→檢驗(yàn)→成品飲料↗容器→清洗→檢驗(yàn)二次灌裝法流程示意圖二次灌裝法是先將調(diào)味糖漿定量注入容器中，然后加入碳酸水至規(guī)定量，密封后再混合均勻。又稱為現(xiàn)調(diào)式灌裝法、預(yù)加糖漿法或后混合（postmix）法4/14/20233一、生產(chǎn)工藝流程－一次灌裝飲用水→水處理↓

混合→冷卻→碳酸化→灌裝→密封→檢驗(yàn)→成品飲料↑↑糖漿→調(diào)配↑容器－→－清洗－→－－→檢驗(yàn)一次灌裝法流程示意圖將調(diào)味糖漿與水預(yù)先按照一定比例泵入汽水混合機(jī)內(nèi)，進(jìn)行定量混合后再冷卻，然后將該混合物碳酸化后再裝入容器。又稱為預(yù)調(diào)式灌裝法、成品灌裝法或前混合（premix）法4/14/20235二、糖液的制備提供稠度而有助于傳遞香味提供能量和營養(yǎng)價(jià)值飲料廠來說，從衛(wèi)生和濃度控制的觀點(diǎn)出發(fā)，糖漿的制備無疑是重要的。要達(dá)到配料摻和良好和完善，以生產(chǎn)一致性和高質(zhì)量的飲料將糖溶解于水中，一般稱為原糖漿或單糖漿。必須是優(yōu)質(zhì)砂糖，溶解于一定量的水中，制成預(yù)計(jì)濃度的糖液，再經(jīng)過濾、澄清后備用。其水也必須是純良的水，其水質(zhì)可與灌裝用水相同4/14/20236二、糖漿的制備溶糖分間歇式和連續(xù)式，間歇式又分為冷溶和熱溶（蒸汽加熱和熱水）冷溶：配制短期內(nèi)飲用的飲料糖漿。采用裝攪拌器的容器，把糖和水正確配準(zhǔn)，在室溫下進(jìn)行攪拌，待完全溶化，過濾去雜即成。一般45－650Bx（要存放1天必須是650Bx）。冷溶法生產(chǎn)須有嚴(yán)格的衛(wèi)生控制措施，但可以節(jié)省燃料4/14/20237二、糖液的制備熱溶：零散飲料，純度要求高，或要求延長貯藏期的飲料。熱溶能殺滅糖內(nèi)細(xì)菌；分離出凝固糖中的雜質(zhì)；溶解迅速，短期內(nèi)可生產(chǎn)大量糖液。一般采取不銹鋼的雙層溶糖鍋，并備有攪拌器，鍋底部有放料管道蒸汽加熱溶解seepage89熱水溶解seepage894/14/20238二、糖液的制備溶糖注意：溫度高，溶解度大，如100℃溶解83%糖，0℃時(shí)，約溶解64%的糖，有19%糖不溶解而析出。這也是一般制備65%為宜的依據(jù)糖漿濃度測(cè)定糖漿過濾：對(duì)于高質(zhì)量優(yōu)質(zhì)砂糖制備的糖漿，采取不銹鋼絲網(wǎng)、帆布、棉餅、板框等方式凈化：針對(duì)質(zhì)量較差的砂糖，會(huì)導(dǎo)致飲料產(chǎn)生凝結(jié)物、沉淀物，甚至異味；裝瓶時(shí)出現(xiàn)大量泡沫等；或者對(duì)一些特殊的飲料如白檸檬汽水，對(duì)糖漿色度要求很高，一般要求凈化處理：加入0.5－1％活性炭到熱糖漿中，一邊添加一邊攪拌，活性炭與糖液接觸15min，溫度保持80℃，通過過濾器前加入0.1%硅藻土，避免活性炭堵塞過濾器面層。4/14/202310三、糖漿調(diào)配調(diào)合糖漿（果味糖漿或加香糖漿）指根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，配合好各種原料，可作灌裝的糖漿配料準(zhǔn)備和處理投料順序（在不斷攪拌的情況下，但不能太劇烈）：原糖漿：測(cè)定其濃度及需要的容積防腐劑：稱量后溫水溶解甜味劑：溫水溶解后加入酸味劑：50％果汁（乳化劑、穩(wěn)定劑）色素香精加水到規(guī)定容積4/14/202311三、糖漿調(diào)配連續(xù)式：各溶液高位槽→定量比例泵→混合器→第一調(diào)合罐→均質(zhì)機(jī)→第二調(diào)合罐→定量比例泵（用水調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)濃度）→混合器→糖漿輸出到灌裝車間。連續(xù)式配制糖漿濃度精度高（?0.05波美度），可大大降低糖原料的損耗，全封閉操作，衛(wèi)生狀況良好，設(shè)備一次投入大。調(diào)合工藝流程的布置應(yīng)遵循：注意衛(wèi)生，溶糖和配料分開；配料間與灌裝線應(yīng)盡量靠近；管路要簡捷，減少彎頭，盡量利用液位差壓力，避免使用臨時(shí)膠管；與前后工序的設(shè)備能力要平衡；要便于操作和計(jì)量配制好的糖漿應(yīng)立即裝瓶，尤其是乳濁型飲料，糖漿貯存時(shí)間長，會(huì)發(fā)生分層，裝瓶時(shí)應(yīng)經(jīng)常對(duì)糖漿加以攪拌4/14/202313四、碳酸化1.二氧化碳的作用清涼作用：碳酸在腹中由于溫度升高，即進(jìn)行分解，這個(gè)分解是吸熱反應(yīng)，當(dāng)二氧化碳從體內(nèi)排放出來時(shí)，就把體內(nèi)的熱帶出來，起到清涼作用。H2CO3?

CO2＋H2O阻礙微生物的生長，延長汽水貨架壽命：國際上認(rèn)為3.5～4倍含氣量是汽水的安全區(qū)突出香味：有舒服否認(rèn)剎口感：二氧化碳配合汽水中的氣體成分，產(chǎn)生一種特殊的風(fēng)味4/14/202314四、碳酸化2.原理：水吸收二氧化碳的作用一般稱為二氧化碳飽和作用或碳酸化作用（Carbonation）。實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)過程CO2＋H2O?H2CO3亨利定律：氣體溶解在液體中時(shí)，在一定溫度下，一定量液體中溶解的氣體量與液體保持平衡時(shí)的氣體壓力成正比。即當(dāng)溫度T一定時(shí)：V＝Hp式中：V－溶解氣體量；p－平衡壓力；H－亨利常數(shù)）道爾頓定律：混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓之和。4/14/202315四、碳酸化4.CO2在水中的溶解度影響因素氣液體系的絕對(duì)壓力和液體的溫度；CO2氣體的純度；液體中存在的溶質(zhì)的性質(zhì)；氣體和液體的接觸面積和接觸時(shí)間。CO2氣體的溶解度在0.1MPa、溫度為15.56℃時(shí)，一容積的水可以溶解一容積的CO2。4/14/202317四、碳酸化5.CO2理論需要量的計(jì)算根據(jù)氣體常數(shù)1mol氣體在0.1MPa、0℃時(shí)為22.41L,因此1molCO2在T℃時(shí)的體積:Vmol＝(273+T)/273×22.41(L)則：G理＝V汽×N/Vmol×44.01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(duì)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CO2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4/14/202318四、碳酸化CO2的利用率二氧化碳的實(shí)際消耗量在碳酸飲料生產(chǎn)中比理論需要量大，因?yàn)樯a(chǎn)過程中二氧化碳的損耗很大。裝瓶過程中損耗為40～60％，即實(shí)際上二氧化碳的用量為瓶內(nèi)含氣量的2.2～2.5倍；采用二次灌裝時(shí)，用量為2.5～3倍提高CO2的利用率方法：選用性能優(yōu)良的灌裝設(shè)備，在不影響操作怕和檢修的前提下，盡量縮短灌裝與封口之間的距離；經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，提高設(shè)備完好率，減少灌裝封口時(shí)的破損率（包括成品的）；盡可能提高單位時(shí)間內(nèi)的灌裝、封口速度、減少灌裝后在空氣中的暴露時(shí)間，減少CO2的逸散；使用密封性能良好的瓶蓋，減少漏氣現(xiàn)象4/14/202319四、碳酸化6.碳酸化方式和設(shè)備水或混合液的冷卻：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水或混合液的碳酸化：低溫冷卻吸收式：二次灌裝工藝中把進(jìn)入汽水混合機(jī)的水預(yù)先冷卻至4℃左右，在0.441MPa下進(jìn)行碳酸化；一次灌裝中則把已經(jīng)脫氣的糖漿和水的混合液冷卻至16～18℃，在0.784MPa下與CO2混合。此法缺點(diǎn)是制冷量消耗大，冷卻時(shí)間長或容易由于水冷卻程度不夠而造成含氣量不足，而且生產(chǎn)成本高。優(yōu)點(diǎn)是冷卻后液體的溫度低，可抑制微生物生產(chǎn)繁殖，設(shè)備造價(jià)低壓力混合式：采用較高的操作壓力來進(jìn)行碳酸化，其優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是設(shè)備造價(jià)高4/14/202321四、碳酸化6.碳酸化方式和設(shè)備碳酸化系統(tǒng)：二氧化碳?xì)庹{(diào)壓站（根據(jù)所供應(yīng)的二氧化碳?jí)毫突旌蠙C(jī)所需壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的設(shè)備）水冷卻器汽水混合機(jī)：薄膜式混合機(jī)噴霧式混合機(jī)噴射式混合機(jī)填料塔式混合機(jī)靜態(tài)混合器4/14/202322四、碳酸化6.碳酸化方式和設(shè)備碳酸化過程中的注意事項(xiàng)：保持合理的碳酸化水平保持灌裝機(jī)一定的過壓程度將空氣混入控制在最低限度保證水或產(chǎn)品中無雜質(zhì)保證恒定的灌裝壓力4/14/202323五、碳酸飲料的灌裝1.灌裝方法一次灌裝：先進(jìn)，適合大型飲料廠早期的操作是將糖漿和處理水按一定比例加到二級(jí)配料罐中攪拌均勻，再經(jīng)冷卻、碳酸化后灌裝。需要大容積的二級(jí)配料罐，且衛(wèi)生難以保證對(duì)于大型的連續(xù)化生產(chǎn)線多采取定量混合方式：把處理水和調(diào)合糖漿以一定比例作連續(xù)的混合，壓入碳酸氣后灌裝。常在混合機(jī)內(nèi)配冷卻器或冷卻碳酸化器。目前多采用同步電動(dòng)混合機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是糖漿和水的比例準(zhǔn)確，灌裝容量容易控制；當(dāng)灌裝容量發(fā)生變化時(shí)，不需要改變比例，產(chǎn)品質(zhì)量一致；灌裝時(shí)糖漿和水的溫度一致，氣泡少，CO2氣的含量容易控制和穩(wěn)定；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，含氣量足，生產(chǎn)速度快。缺點(diǎn)是不適合帶果肉碳酸飲料，設(shè)備復(fù)雜，混合機(jī)與糖漿接觸，洗滌和消毒不方便4/14/202325五、碳酸飲料的灌裝1.灌裝方法組合灌裝：特別是果肉碳酸飲料按一般的一次灌裝法組合各機(jī)，當(dāng)灌裝帶肉果汁碳酸飲料時(shí)，在調(diào)合機(jī)上裝一個(gè)旁通，使調(diào)合糖漿按比例泵入另一管線而不與水混合，直接送入混合機(jī)末端，利用泵和控制系統(tǒng)將其與碳酸水混合，然后灌裝按一般的一次灌裝法組合各機(jī)，在調(diào)合機(jī)以后加入一個(gè)旁路，采用注射式混合機(jī)進(jìn)行冷卻碳酸化，然后灌裝。。。4/14/202326五、碳酸飲料的灌裝容器和設(shè)備的清洗系統(tǒng)容器的清洗CIP4/14/2023291.CIP概述

1.1定義：CIP，是英文Clean-In-Place的縮寫，即就地清洗或稱為原位清洗,其定義為不拆卸設(shè)備或元件,在密閉的條件下,用一定溫度和濃度的清洗液對(duì)清洗裝置加以強(qiáng)力作用,使與食品接觸的表面洗凈和殺菌的方法。

4/14/2023301.CIP概述1.2CIP的歷史：CIP系統(tǒng)最初于五十年代在美國的乳品工業(yè)得到應(yīng)用,1955年CIP系統(tǒng)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合,使其在食品工業(yè)的其它領(lǐng)域得以應(yīng)用

4/14/2023311.CIP概述

1.3CIP的優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的手工拆卸機(jī)器零件的清洗方式相比,CIP的優(yōu)點(diǎn)主要有:(1)能維持一定的清洗效果,保證產(chǎn)品的安全性。(2)節(jié)約操作時(shí)間、提高效率,以實(shí)現(xiàn)商業(yè)的最大利潤。(3)節(jié)省勞動(dòng)力,保證操作的安全性。(4)節(jié)省清洗用水和蒸汽。

4/14/2023321.CIP概述

相比之下,常規(guī)拆卸清洗的缺點(diǎn)是:費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,易損壞聯(lián)接件;設(shè)備停機(jī)時(shí)間長,設(shè)備利用率低;清洗不徹底,有時(shí)對(duì)操作者也不十分安全。4/14/2023332.CIP裝置

CIP裝置的分類：

根據(jù)清洗液的使用方式可以分為以下三種類型：（1）清洗劑單次使用的CIP系統(tǒng)(single-useCIPsystems)（2）清洗劑重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)(reuseCIPsystems)（3）清洗劑多次使用的CIP系統(tǒng)(multi-useCIPsystems)4/14/2023342.1清洗劑單次使用的CIP系統(tǒng)4/14/2023352.1清洗劑單次使用的CIP系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）在該系統(tǒng)中,洗液只使用一次。（2）系統(tǒng)由CIP罐、CIP泵、回流泵、濃清洗劑泵、換熱器和管路組成,沒有大容量的稀釋液貯桶。（3）被清洗對(duì)象(罐或管路)與CIP裝置通過配管形成回路,清洗結(jié)束將清洗液排放。（4）所需設(shè)備比較簡單,有時(shí)候可以不必設(shè)專門的CIP站,就可以實(shí)現(xiàn)CIP過程。4/14/2023362.2清洗劑重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)4/14/2023372.2清洗劑重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)4/14/2023382.2清洗劑重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)

特點(diǎn)：水、堿、酸等各種清洗液分別放在各自的貯桶里,清洗完畢堿酸等洗滌液回收。當(dāng)洗滌劑濃度降低時(shí),補(bǔ)充酸、堿再反復(fù)使用。此系統(tǒng)在國內(nèi)使用較為普遍,由于酸、堿清洗劑都是在貯液罐中稀釋調(diào)配,因此系統(tǒng)比較龐大。4/14/2023392.3清洗劑多次使用的CIP系統(tǒng)

由于集中控制的重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)的供水管路和回收管路太長,造成大量液體和熱量損失,并且殘留在管道里的產(chǎn)品和清洗劑被稀釋。而多次使用的CIP系統(tǒng)吸取了單次使用CIP系統(tǒng)不占空間、輸送管路短和重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)具有洗液回收的優(yōu)點(diǎn)。

4/14/2023402.3清洗劑多次使用的CIP系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上,非集中控制的多次使用的CIP系統(tǒng)是由局部的,靠近被清潔設(shè)備的小型標(biāo)準(zhǔn)單元組成,清洗劑是由批式罐集中供給的,清洗完畢,清洗劑可以回收。批式罐是用來配制清洗劑用的。

4/14/2023412.3清洗劑多次使用的CIP系統(tǒng)

由于集中控制的重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)的供水管路和回收管路太長,造成大量液體和熱量損失,并且殘留在管道里的產(chǎn)品和清洗劑被稀釋。而多次使用的CIP系統(tǒng)吸取了單次使用CIP系統(tǒng)不占空間、輸送管路短和重復(fù)使用的CIP系統(tǒng)具有洗液回收的優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)上,非集中控制的多次使用的CIP系統(tǒng)是由局部的,靠近被清潔設(shè)備的小型標(biāo)準(zhǔn)單元組成,清洗劑是由批式罐集中供給的,清洗完畢,清洗劑可以回收。批式罐是用來配制清洗劑用的。

4/14/2023423.CIP使用的清洗劑

一般的清洗過程首先需要將污物從被清洗表面分離,再將此污物在清洗液中分散形成一種穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),并防止污物重新沉淀在被清洗物的表面上。在自然界,污物分離的過程是頗為復(fù)雜的,不是一種單一的化學(xué)品就能達(dá)此目的。實(shí)際,都是幾種清洗劑混合使用。4/14/2023433.CIP使用的清洗劑

3.1中性清洗劑水和界面活性劑均屬此類。水幾乎是所有清洗劑和食品的基本成分,當(dāng)污物為完全可溶時(shí),就不需要其他清洗劑而能清洗干凈。

4/14/2023443.CIP使用的清洗劑

界面活性劑可分為陽離子型、陰離子型和非離子型。當(dāng)進(jìn)行堿性清洗時(shí),如添加界面活性劑可促進(jìn)潤濕性,并具有乳化和分散功能。對(duì)于油脂污物較小的清洗對(duì)象,可以降低水的表面張力,擴(kuò)大污物與機(jī)械表面的接觸面積,使洗劑能夠滲透而提高清洗效果。

4/14/2023453.CIP使用的清洗劑

3.2酸性清洗劑

酸性清洗劑是用以溶解設(shè)備表面礦物質(zhì)沉積物,如鈣鎂的沉積物、硬水積石、啤酒積石、牛乳積石和草酸鈣等。

4/14/2023463.CIP使用的清洗劑

常使用的無機(jī)酸為硝酸、磷酸、硫酸;有機(jī)酸為醇酸、葡萄糖酸和檸檬酸,乳酸和酒石酸。酸性清洗劑不受CO2的影響,比NaOH容易過水,可以冷清洗。使用合成的酸性清洗劑還具有抑制酵母和霉菌的作用。4/14/2023473.CIP使用的清洗劑

3.3堿性清洗劑

堿性清洗劑是食品工廠使用最廣泛的清洗劑。堿與脂肪結(jié)合形成肥皂，與蛋白質(zhì)形成可溶性物質(zhì)而易于被水清除。

4/14/2023483.CIP使用的清洗劑

最常用的堿為氫氧化鈉(NaOH),氫