第二章碳酸饮料

null第二章 碳酸饮料第二章 碳酸饮料 碳酸饮料：在经过净化的饮用水中，压入二氧化碳气的饮料。或者是：在糖液中，加入果汁（或不加果汁）， 酸味剂、着色剂及食用香精等制成调和糖浆，然后加入碳酸水（或调和糖浆与水按比例混合后，吸收碳酸气）而制成的饮料。 碳酸饮料的分类 果汁型 果味型 可乐型 低热量型 其他型 一、碳酸饮料的分类 （1）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。null（2）果味型碳酸饮料——指以食用香精为主要赋香剂或原果汁含量低于２.５％的碳酸饮料。如桔子汽水、柠檬汽水等。 null（3）可乐型碳酸饮料——指含有焦糖色素、可乐香精、水果香精或类似可乐果、水果香型的辛香和果香混合香气的碳酸饮料。无色可乐可不含焦糖色素。 null（4）低热量型碳酸饮料——指以甜味剂全部或部分代替糖类的各种碳酸饮料和苏打水，其热量每１００ ｍl不高于 ７ ５ Ｊ。null（5）其他碳酸饮料。指除了上述４种类型以外的含有植物抽提物或非果香型的食用香精力赋香剂的碳酸饮料。如姜汁汽水、沙示汽水等。二、二氧化碳的作用二、二氧化碳的作用▲饮料溢出大量的碳酸气泡沫，给予人们一种心理上的条件反射，增长一种必欲得之痛饮为快的意识感。 ▲刺激消化液分泌，增进食欲。饮用碳酸饮料，可刺激口腔唾液和肠胃消化液的分泌，使人们食欲顿增。 ▲饮料中二氧化碳的汽化能吸收和带走人体内部的部分热量，从而使人们感到饮后的清凉感和快感，同时收到消暑解渴的效果。 ▲饮料瓶中充满碳酸气并具有一定的压力，能抑制大部分细菌的增殖。 第二节 碳酸饮料的生产工艺流程 第二节 碳酸饮料的生产工艺流程 碳酸饮料生产大多数采用两种工艺流程： “二次灌装”法（现调式或称三段装瓶法) “一次灌装”法（预调式或前混合式） 二次灌装法二次灌装法null第三节 糖浆的制备第三节 糖浆的制备 糖浆制备的生产工艺流程： 砂糖→称量→溶解→净化过滤→杀菌、冷却→脱气→浓度调整→配料→ 精滤（均质）→杀菌→冷却→贮存（缓冲罐）→糖浆 一、糖溶液的制备 一、糖溶液的制备 为配制混合糖浆所用的糖水溶液，称为“糖液”或“单纯糖液”。 我国碳酸饮料中使用最多的甜味料是蔗糖，一般使用质量最好的白砂糖。 在国外，广泛应用异构糖，异构糖可广泛使用玉米、木薯等普通原料来制成，其成本只有白糖的70％，而且所含的微量元素远较白糖丰富，在营养上有其特点。 我国饮料——现广泛采用异构糖、果葡糖浆等。null 对普通碳酸饮料来说。甜度最适宜的砂糖用量为 10％左右。但不同的饮料，甜味和酸味的比例不尽相同，调配时要适当地增减酸甜度。 单纯糖液的一般浓度为 30～32 º Be,相当于55.2％（质量）。 确定这一浓度标准的理由：比这浓度稀时容易腐败变质，比这一浓度标准浓时，虽然保存性能好，但冷却后粘度过大，不容易计量和稀释处理。null 制备糖溶液首先需将砂糖溶解，砂糖的溶解（包括糖液的处理）分为: 间歇式▼热溶（又分为蒸汽加热溶解和热水溶解) ▼冷溶 连续式1．间歇式1．间歇式（1）冷溶法——在室温条件下不经加热，把砂糖加入水中不断进行搅拌溶解的方法。 优点：设备简单，省去了加热和冷却过程，减少了费用。 缺点 ：但是溶解时间长，设备大，利用率低。由于完全不经加热，缺少杀菌工序。对于防止糖液的污染是不利的。 冷溶法成本最低，在美国一般采用此法。由于这种工艺对卫生管理要求特别严 格，从配浆室到装瓶的整个过程，必须充分保证清洁卫生，美国可口可乐工厂规定每星期六停止生产，专门搞卫生，从配浆室到装瓶工段都要进行彻底的清洁消毒。null 冷溶时，把预先计量的经过处理的无菌水用泵抽入化糖锅内，开动搅拌机并投入称量好的砂糖，通过搅拌使糖完全溶化。由于激烈搅拌会卷入很多空气，使糖液受到污染，因而，搅拌速度不宜过快，在糖完全溶化后应立即停止搅拌。如要使用部分葡萄糖，可先用足够的热水使葡萄糖溶解，然后加入纯水，再投入砂糖使之搅拌溶解。 冷溶法制得的糖液必须马上用完。这是一条必须遵循的原则。如因偶然的原因，确实做不到这一点，应立即加入酸液，以抑制微生物的繁殖。但添加酸的量，不能超过配方中的酸量。（２）热溶（２）热溶 ①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。 优点 溶糖速度快，可杀菌，能量消耗相对较少 缺点 ★直接通蒸汽到溶糖罐内会因为蒸汽冷凝的缘故带入冷凝水，糖液浓度和质量受到影响 ★若用夹层锅加热，则因锅壁温度较高，搅拌出现死角时，容易粘结，影响传热效果和糖液质量 ★有凝固杂质浮于液面，一般需要进行过滤 ★蒸汽会影响操作环境 ②热水溶解法——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。 该方法克服了上述一些方法的缺点。 具体流程： （50～55℃）热水搅拌溶糖→粗滤（90 ℃ ）杀菌（杀菌不良则返回溶糖罐） → （39 ℃ ）精滤冷却（至20 ℃ ） →糖液（配料用）null优点 ☆避免了用蒸汽加热时糖在锅壁上黏结，采用50 ～ 55 ℃热水，减少了蒸汽给操作带来的影响； ☆粗过滤可除去糖液中的悬浮物和大颗粒杂质（优质糖可省略此步骤）减轻了后工序（精滤）的负担； ☆糖液在低温下（39 ℃ ）过滤，可避免产生絮凝物。采用精滤，精度达5um以下，过滤出来的糖液呈无色透明状。 ２．连续式 ２．连续式 砂糖的连续溶解——糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液冷却都是连续进行。国外因自动控制程度较高，大多采用此法。该方法生产效率高，全封闭，全自动操作，糖液质量好，浓度误差小（士 ０.1°Bx), 但设备投资较大。 流程 计量、混合→热溶解→脱气、过滤→糖度调整→杀菌、冷却→糖液 白利度，Bx 或Brix——糖的质量（g)百分比。常用手持糖量仪测定。null真 空 脱 气 机 ３．溶糖设备 ３．溶糖设备 溶糖设备——不锈钢夹层锅、冷热缸（罐）或带有加热盘管的容器。 为了保证糖浆的质量，除去砂糖带来的和溶糖过程中带入的杂质，如灰尘、纤维、砂粒和胶体，糖液必须进行净化处理。 糖液净化处理方法： (1) 以过滤为主要手段 (2) 以吸附为另一种手段nullnull(1)以过滤为主要手段(1)以过滤为主要手段 高质量的精细优质砂糖或饮料用糖，采取普通的过滤形式净化——不锈钢丝网、尼龙布、帆布、绢布、纸浆等为介质，进行热过滤或冷过滤即可。 过滤以压力分: 常压过滤 加压过滤 null (2)以吸附为另一种手段 (2)以吸附为另一种手段 砂糖质量较差（包括原来质量较差和受污染两种）或者一些特殊的饮料，如无色透明的白柠檬汽水，对糖液的色度要求很高，则要用活性炭(一般用量为糖质量的０.５％～ｌ％）吸附脱色、硅藻土助滤的办法，使糖液达到要求。null 活性炭 一次性使用的活性炭 多次性使用的活性炭 ★ 一次性活性炭多为细小的颗粒（0.05mm),表面积大，吸附效果好，用量较少。 ★多次性使用的活性炭，颗粒较大，例如水净化用的活性炭颗粒粒径在 １.５～３.０ ｍｍ，二氧化碳净化用的颗粒粒径则多为０.５～ ２ｍｍ 。 null 活性碳过滤器主要用于除去水中有机物、胶体、微生物余氯臭味及部分重金属离子。是矿泉水、纯净水改善口感的理想设备。null 糖液净化处理后，应配制到一定浓度。一般汽水的砂糖用量在１０%左右，糖浆用量为装瓶容器容量的 １５％～２０％。 配制糖液时，如果糖液浓度高，则粘度大特别是冷冻糖液，容易造成糖液注入量的不稳定（尤其是采用“二次灌装”法时，注入量不稳定）会影响糖液与其他配料的混合，若搅拌过度则会因空气严重混入影响汽水质量；但如果糖液浓度太低，则会利于微生物的生长繁殖，容易造成发酵变质。一般糖溶解为６５％的质量浓度，再经配料调整糖液质量浓度。二、糖浆的调配二、糖浆的调配 糖浆的调配——根据不同碳酸饮料的要求，在糖液中加入酸味剂和香精、色素、防腐剂、果汁及定量的水等，混合均匀即为糖浆的过程 １．物料处理 １．物料处理 为了使配方中的物料混合均匀，减少局部浓度过高而造成的反应，物料不直接加入而是预先制成一定浓度的水溶液，并经过过滤，才进行混合配料。 （1）甜味剂 （1）甜味剂●实际生产中往往使用两种或两种以上的甜味剂。 ●用其他甜味剂代替砂糖时，饮料的固形物含量会下降，水量增多，物料的相对密度、粘度、外观都会发生改变，口感也会稀薄，必须加入增调剂。 如：０.０５％～０.１５％的耐酸性羧甲基纤维素钠（CMC),可保持稠厚３个月；黄原胶，可保持稠厚６个月之久。 ●增调剂使用时要注意结块的问题。 （2）酸味剂 （2）酸味剂 一般先配成５０％溶液，也有部分厂家在溶糖时添加，要注意砂糖在酸的作用下会分解成果糖和葡萄糖。 不同品种的饮料使用不同的酸味剂： ◎柠檬酸常用于柑桔风味的碳酸饮料 ◎酒石酸则多用于葡萄风味的碳酸饮料和一些混合饮料 （3）色素 （3）色素☆ 饮料的色泽保持与名称相对应，果汁饮料应接近水果或果汁的色泽。 ☆用量应符ＧＢ2 760—８６的规定。 ☆先把色素配成 ５％的水溶液，水应煮沸冷却后使用，或用蒸馏水，否则水的硬度太大而造成色素沉淀。 ☆溶解色素的容器用不锈钢或食用级塑料容器，不能使用钢、锡、铝等器具，避免金属产生影响。 ☆色素保存时应避光。 ☆尽量做到随配随用，并过滤。null （4）防腐剂 碳酸饮料因含有二氧化碳，具有压力并有一定的酸度，故不利于微生物的生长繁殖，因此防腐剂用量可相应少些。 使用防腐剂时，先把防腐剂溶解成２０％～３０％的水溶液，然后在搅拌下缓慢加入到糖液中，避免由于局部浓度过高与酸反应而析出，产生沉淀，失去防腐作用。２．糖浆调配的顺序原则２．糖浆调配的顺序原则☆调配量大的先调入，如糖液、水 ☆配料容易发生化学反应的间开调入，如酸和防腐剂 ☆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、香料糖浆调配的顺序糖浆调配的顺序 糖液→防腐剂→甜味剂→酸味剂→果汁→色素→香精→加水定容 各种原料应先配成溶液过滤后，在搅拌下徐徐加入以避免局部浓度过高，混合不均匀；同时搅拌不能太激烈，以免造成空气大量混入影响、装和储藏。３．调和设备３．调和设备 调和设备多为带搅拌器和容量刻度标尺的不锈钢容器： 夹层锅 调配罐 冷热缸等 nullnullnull夹层锅４．调和工艺４．调和工艺调和工艺分类: 冷调和 间歇式按调和时温度 热调和 连续式 间歇式 间歇式 （1）热调和——在高温下进行配料，通常是用热溶糖的糖液直接配料，然后冷却。这样只经过一次加热就完成了溶糖。 优点：可节省能源 缺点：破坏了果汁饮料的风味和营养成分，香精挥发损失大（2）冷调和糖浆处理工艺（2）冷调和糖浆处理工艺 冷调和——在常温下（也有提出要小于２０℃)进行配料，然后巴氏杀菌、冷却。该方法多用于热敏性香料多的和果汁型饮料的生产。 null 连续式 连续式调和糖浆处理工艺流程： 各溶液高位槽→定量比例泵（调节各溶液比例） →混合器→第一调和罐→比例泵（用水调节糖浆浓度） →混合器→糖浆输出 用这种流程配制的糖浆，精度可达士 ０.０５°Ｂｘ，可大量降低糖原料的损耗，并且由是全封闭全自动操作，卫生状况良好，但设备一次性投资大。 null调和工艺流程的布置应遵循原则调和工艺流程的布置应遵循原则■注意卫生，溶糖部分与配料部分应分隔开 ■配料间与灌装线应尽量靠近 ■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、计量碳 酸 化碳 酸 化 一、碳酸化原理 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。 水和二氧化碳的混合过程实际上是一个化学反应过程： ＣＯ2＋Ｈ2 O H 2ＣＯ3 这个过程服从亨利定律和道尔顿定律。 亨利定律 亨利定律 气体溶解在液体中时，在一定的温度条件下，一定量液体中溶解的气体量是与液体保持平衡时的气体压力成正比。 即温度Ｔ一定时 Ｖ＝Ｈp Ｖ——溶解气体量 p ——平衡压力 Ｈ——与溶质、溶剂及温度有关的常数 道尔顿定律 道尔顿定律混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和。 ｐi——分压，ｉ—１，２，…，ｎ，即各组分气体在温度不变时，单独占据混合气体所占的全部体积时对器壁施加的压力 ｐ——总压力二、二氧化碳在水中的溶解度二、二氧化碳在水中的溶解度 在一定的温度和压力下，ＣＯ2在水中的最大溶解量 （ＣＯ2 ＋Ｈ2 O H 2ＣＯ3）的动态平衡叫做ＣＯ2在水中的溶解度。 这时气体从液面逸出的速度和从液面进入液体的速度达到平衡，该溶液称饱和溶液。 未达到最大溶解量的溶液叫不饱和溶液null 气体的溶解度多用溶于液体中的气体容积来表示。 对于 ＣＯ2来说，在 ０.1Ｍ Ｐa、以温度为15.56 ℃时，１体积水可以溶解1体积的ＣＯ2 ，也就是说在０.1Ｍ Ｐa、 15.56 ℃时，ＣＯ2的溶解度近似为1。null 测定一瓶汽水的气体容积时，需要知道测定时的温度和瓶内压力。压力的测定有专门的汽水ＣＯ2测定计，测定计由压力表、夹钳、在瓶盖上开孔的顶针和排气阀组成。瓶内温度测定则可以用温度计测定。 这样，根据压力和温度值就可以查表查出ＣＯ2的容积倍数，即ＣＯ2的溶解度。三、影响液体中二氧化碳含量的因素三、影响液体中二氧化碳含量的因素▲二氧化碳气体的分压力 ▲水的温度 ▲气体和液体的接触面积和时间 ▲气液体系中空气含量的影响 ▲液体的种类及存在于液体中的溶质 １．二氧化碳气体的分压力 １．二氧化碳气体的分压力 温度不变时，ＣＯ2分压增高，ＣＯ2在水中的溶解度就会上升。 在 ０.５ Ｍ Ｐa以下的压力时，成线性正比关系。 ０.1 Mpa、１５.５ ６ ℃时，一定量的水吸收1体积ＣＯ2 ； ０.２ Mpa时，吸收２体积ＣＯ2 。 因此，生产时，在不影响其他操作设备的前提下，充气压力可适当提高。 ２．水的温度 ２．水的温度 压力较低时，在压力不变的情况下，水温降低，ＣＯ2在水中的溶解度会上升，反之，温度升高，溶解度下降。温度影响的常数称为亨利常数，以Ｈ表示。 若：Ｖ表示ＣＯ2溶解量， ｐ:表示绝对压力， 则有Ｖ=Ｈpi Ｈ随温度变化而变化（压力较低时）， 但压力较高时，会有偏离，因为Ｈ还是压力的函数，即Ｈ＝ｆ（T,P），为此引入ａ，β时来修正，即Ｈ＝ａ-β pi，修正常数ａ，β 见表。３.气体和液体的接触面积和时间３.气体和液体的接触面积和时间 气体溶入液体不是瞬间能完成的，需要一定的作用时间和产生一个动态平衡，此时间太长会影响设备生产能力。 主要应该从扩大气液接触面积来考虑 溶液喷雾成液滴状或薄膜状。４.气液体系中空气含量的影响４.气液体系中空气含量的影响 根据道尔顿定律和亨利定律，各种气体的溶解量不仅决定于各气体在液体中溶解 度，而且决定于该气体在混合气体中的分压。在相同的温度和压力下，混合气体组分的分压等于该组分在混合气体中摩尔分数和混合气体总压力的乘积，而这时混合气体中某组分的摩尔分数等于它的体积分数。 如：1体积的空气排走了50倍二氧化碳的溶解（1）空气的来源（1）空气的来源★ＣＯ2不纯 ★水中溶解有空气 ★ＣＯ2气路有泄漏 ★糖浆中溶解有空气 ★糖浆混合机及其管线中存在有空气 ★糖浆管路中存在有空气 ★抽水管线有泄漏 （2）脱氧排气 （2）脱氧排气 脱氧排气一般在水冷却（准备碳酸化）之前或已混合的饮料冷却碳酸化之前。 形式： 真空脱气——迫使液体形成雾滴或液膜，并造成负压，借助液体内部压力大于外部压力，使溶解于液体中的Ｏ2等气体逸出并排走 ＣＯ2脱氧——利用水中ＣＯ2的溶解度大于空气的特点，将水或未冷却碳酸化的饮料从脱气器顶部喷下，ＣＯ2从底部注入，排出的空气从顶部排走。该方法要求ＣＯ2纯度极高，故较少采用５.液体的种类及存在于液体中的溶质５.液体的种类及存在于液体中的溶质■不同种类的液体以及液体中存在的不同溶质对ＣＯ2溶解度有很大的影响。 在标准状态下，ＣＯ2在水中的溶解度是１.７１３，在酒精中则为 ４.３ ２ ９，这说明液体本身的性质对ＣＯ2溶解度有很大影响。 ■液体中溶解有溶质时，例如胶体、盐类则有利于ＣＯ2的溶入，而含有悬浮杂质时则不利于ＣＯ2的溶入。 四、二氧化碳需要量 四、二氧化碳需要量 1·二氧化碳理论需要量的计算 （见例题） ２．二氧化碳的利用率２．二氧化碳的利用率 碳酸饮料生产中ＣＯ2的实际消耗量比理论需要量大得多，这是因为生产过程中ＣＯ2损耗很大。 ＣＯ2在装瓶过程中的损耗一般为４０％～６０％，因此实际上ＣＯ2的用量为瓶内含气量的 ２.２～２.５倍，采用“ 二次灌装”时，用量为 ２.５～３倍。null 提高ＣＯ2的利用率的措施 ●选用性能优良缩短灌装与封口之间的距离（特别是“二次灌装”）但不要影响操作和检修 ●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 ●尽可能提高单位时间内的灌装、封口速度，减少灌装后的露空时间，减少ＣＯ2的逸散 ●使用密封性能良好的瓶盖，减少漏气现象五、碳酸化的方式与设备五、碳酸化的方式与设备 碳酸化是在一定的气体压力和液体温度下，在一定的时间内进行的。 一般要求尽量扩大两相接触面积，降低液温和提高ＣＯ2压力。因单靠提高ＣＯ2的压力受到设备 的限制，单靠降低水温效率低且能耗大，所以大都采用冷却降温和加压相结合。 null １．水或混合液的冷却 常用的冷却方法： ◎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再最终冷却 冷却装置形式（按冷却器的热交换形式分）： 直接冷却 间接冷却 （1）直接冷却 （1）直接冷却 直接冷却——直接把制冷剂供给用于冷却水或混合液的冷却器 却方式 冷却器多为排管或盘管式，直接浸没在装满水或混合液的冷冻箱（池）中，制冷剂在管中循环，用蒸发压力控制温度，使水或混合液的冷却温度保持在需要的范围。 null （２）间接冷却 （２）间接冷却 间接冷却——所用制冷剂与饮料冷却器没有直接联系，而是通过冷媒（盐水）对水或混合 液进行冷却，饮料冷却器多为套管或板式热交换器。null ２．水或混合液的碳酸化 ２．水或混合液的碳酸化 根据碳酸化依附的主要条件分类: 低温冷却吸收式 压力 混合式 null （ 1）低温冷却吸收式 “二次灌装” 中把进入汽水混合机前的水冷却至 ４ ℃左右，在０.４４１M Ｐa压力下进行碳酸化操作。 “一次灌装” 中把糖浆和脱气的水定比例混合液冷却至 １６～１８℃，在 ０.７８５ＭＰa压力下与ＣＯ2混合。 缺点：制冷量消耗大，冷却时间长或容易由于水冷却不够而造成含气量不足，而且生产成本较高。 优点：冷却后液体的温度低，可抑制微生物生长，设备造价低。（2）压力混合式（2）压力混合式 压力混合式是采用较高一的操作压力来进行碳酸化 优点 碳酸化效果好，节省 能源，降低了成本，提高了产量 缺点 设备造价较高 汽水混合机汽水混合机分类： 定饱和型（分为饱和型和不饱和型两种） 可调饱和型 ▲定饱和型混合机是由二氧化碳与水的接触面积和接触时间所决定 ▲饱和型的接触面积大且接触时间长，在室温定压下可使气液溶解达到饱和 ▲不饱和型的则接触面积小，接触时间短，在定温定压下气液溶解达不到饱和可调饱和型混合机可调饱和型混合机 气液的接触面积和接触时间是可以调节的。生产中为了提高气液的混合效果，可将定饱和型混合机与 可调饱和型混合机组合起来使用。 常见的混合机结构类型： 喷洒式 填料塔式 喷射式 (1)喷洒式碳酸化罐 (1)喷洒式碳酸化罐 所有的混合机都有一个碳酸化罐，它是一个受压容器，外有保温材料，可保证温度的恒定。 喷洒式混合机在罐顶部装有可转动的喷头，使经过加压的水进入罐时急速与ＣＯ2接触进行碳酸化。也有在罐的上部装塔板式薄膜冷却器，使水在压力作用下分散成水滴或水膜，冷却后与ＣＯ2接触碳酸化，如配以可变饱和度的装置即可控制饱和度。null(2)填料塔式碳酸化混合机(2)填料塔式碳酸化混合机 混合机为立式圆柱体，塔内装有塔板，塔板上填充玻璃珠或瓷环，水喷洒在填料上，可扩大与ＣＯ2的接触面积并延长接触时间·，装上可变饱和度装置即可调节ＣＯ2的溶解量 该种混合机多用于水的碳酸化而不用于饮料糖浆的碳酸化，因为后者不易清洗nullnull(3)喷射式碳酸化混合机(3)喷射式碳酸化混合机 水或混合液在一定压力下进入一个狭窄的文丘里管，在管道的咽喉处连通ＣＯ2的进口，ＣＯ2通过管道进入，因为压力差促使水爆裂成细滴，扩大了与ＣＯ2的接触面积，促进了ＣＯ2的溶解 多用于预碳酸化或追加碳酸化，常接碳酸化罐或板式热交换器，以保证气体全部溶解nullnull第五节 碳酸饮料的灌装第五节 碳酸饮料的灌装 一、灌装的方法 “二次灌装”——水先经冷却碳酸化，然后再分别灌装糖浆和碳酸水（在中小型厂中常采用） “一次灌装”——水与糖浆按预定比例先调和好，再进入碳酸化罐冷却充入ＣＯ2 ，然后立即灌装的方法（大厂常采用） （一）灌装机 （一）灌装机１．灌装方式与原理 （1）压差式灌装 压差式灌装又称启闭式灌装。老式的机器多采用这种方法。 通过瓶于的阀门只有两个通路，一个通料槽，一个通大气。灌装时，通料槽的打开，通大气的关闭，碳酸化过的饮料在压力作用下进入瓶内，；由于瓶内的气体未排出，当饮料装到一定量时，瓶内压力与料槽内压力相等，这时进料中断，通大气的管路打开，而通料槽的管路关闭，气体排出，压力下降，阀门再换向，饮料又流入，这样重复二至四次后 即灌满。 优点是结构简单，设备便宜，灌装速度较快 缺点是排气时会带出一部分ＣＯ2 ，灌装液位难以准确控制，对泡沫多、含气量大的品种如可乐饮料，常常发生灌装困难nullnullnull （2）等压式灌装 大多采用这种灌装机，设备的灌装阀能使在灌装时液体无直接冲击，瓶内灌装平稳，压力恒定，液体中的ＣＯ2损失极少，且灌装过程中产生破瓶时液阀能自动关闭，避免液体流失。当瓶子上升顶住阀门造成密闭的时候，第一次打开气管Ａ，料罐上由已通入灌装机头内的ＣＯ2或无菌压缩空气组成的压力气体即向下流，使瓶中压力与料罐液面上部压力相等，这时瓶内压力大于外部大气压，这个压力会打开进料管Ｂ的弹簧阀饮料因液位差下流，直至饮料沿气管Ａ升至与料罐内的液面相平为止，瓶内气体一部分被赶至灌装机头内，一部分残留在瓶颈处。然后由凸轮作用，封闭气管Ａ和进料管Ｂ，打开排气管Ｃ，瓶颈处气体被排出，泄去瓶中压力，气管Ａ中的一些饮料也流入瓶中，从而达到预期的灌装液面。nullnull 气管Ａ阀可采用两种位置，一种位于料槽下，另一种位于料槽液面上。 前者气管中残留的饮料少，液面控制准确，但常易发生气管再次打开时有少一量液体冲下，进入下一个瓶子时产生泡沫。改进方法是在第一个瓶于装满，排气脱离阀。第二个瓶子进入前瞬间打开一下气管，利用气管上部压力气体将残余饮料冲出。 若采用后一种，在打开排气管时，气管Ａ中液体可在此时全部流入瓶中，控制液面时应将这个量计算在内。另外，在进行下一瓶灌装时，打开气管Ａ时不再留有饮料而产生泡沫。 null（3）负压式灌装（3）负压式灌装 负压式灌装主要用在非碳酸饮料的灌装，如啤酒等。 先将瓶内抽成负压，然后料液流入瓶内，达到预定液面高度时，多余液体沿料管回到缓冲室内，再回到料罐。 用于碳酸饮料灌装时则与等压式结合，即先抽负压，再采用等压式灌装。２．灌装设备２．灌装设备 灌装设备多为 １６～３２个灌装头，灌装速度为６ ０００～１４ ０００瓶／ｈ及２２ ０００罐／ｈ左右，国产设备操作压力为 ０·２ ９ ４Ｍ Ｐａ。null （二）糖浆机 （二）糖浆机分为：容积定量式和液面密封定量式两种 １.容积定量式 （1）量杯式。一般采用定量量杯，不能调节，根糖浆流入瓶中，从而实现定量灌装。 （2）液体静压式。液体静压式的定量是靠一个可调节的活塞筒，按不同的灌装糖浆量调节筒上的调节螺丝，以控制灌装量，而糖浆的排出完全靠糖浆自身的静压力。通过可调节螺丝即可调节活塞腔大小即定量大小，进料时滑阀下移堵住出口，饮料进入活塞腔。空瓶顶上时，滑阀上移，堵住进料口，活塞腔内饮料流入瓶中。 可调螺丝滑阀（可上下移动）。 nullnull２·液面密封定量式２·液面密封定量式 二、灌装系统二、灌装系统 为了保证产品质量，对灌装系统要求： （1）糖浆和水的正确比例。用“一次灌装”法灌装时，糖浆和水的混合器要准确且性能稳定不波动；用“二次灌装”法灌装时，则要求糖浆注入量准确，灌装液面高度稳定 （2） 达到预期的二氧化碳含量。成品ＣＯ2的含量不仅决定于碳酸化混合机，而且受灌装系统的影响很大 （3）保持合理的灌装高度和一致的水平。饮料的灌装高度不仅影响产品外观，而且影响含气量，在“二次灌装”法中还会影响糖浆和碳酸水的比例 null（4）二氧化碳利用率高。例如“一次灌装”法中，灌装机与封盖机组装在一个底座上，减少灌装到封盖过程中的ＣＯ2损失 （5）速度快，生产能力大，减少操作费用。 （6）便于生产控制与维修 （7）性能稳定，破损率低（包括瓶和盖）不论是皇冠盖。螺旋盖还是易拉罐盖，都应密封良好“一次灌装”法的优点“一次灌装”法的优点（1）由于预先使用配比器， 灌装时糖浆和水的比例准确。 （2）容器容量变化时，不需改变糖浆量，产品质量稳定，而“二次灌装”法需要重新调整糖浆定量。 （3）糖浆和水的温度一致，避免了由于温差而造成起泡现象，引起风味、ＣＯ2的损失。 而“二次灌装”法中糖浆不经碳酸化，所以要提高气压补偿糖浆需碳酸化部分，以免降低汽水中含气量，但风味仍损失严重。 null（4） 二氧化碳利用率高。灌装机和封盖机同一底座，缩短距离了灌装后到封盖间的ＣＯ2入损失，一般ＣＯ2用量为“二次灌装”法的 ７ ０％～８ ０％。 （5）减少了一部糖浆机。 （6） 自动化程度高，操作人员少，速度快，可达１２００ ０～１４０００瓶中。 “一次灌装”法的缺点 “一次灌装”法的缺点⊙生产不同风味产品时，每次必须全部清洗混合器和灌装机。而“二次灌装”法则由于糖浆和碳酸水各自有自己的管路分别灌装，清洗比较容易 ⊙采用配比器不利于带果肉的产品生产 ⊙一般都需要排气设备除去水中的空气，否则如采用水和糖浆混合，再碳酸化时，空气更难分离出来，对生产过程和产品质量都有很大影响 第六节 碳酸饮料生产中的其他系统 第六节 碳酸饮料生产中的其他系统 一、容器的清洗 灌装容器目前主要有铝质、两片易拉罐、玻璃、塑料、利乐包等 一次性容器出厂后包装严密，无污染，不需要洗涤消毒或只用无菌水洗涤喷淋即可 这里我们所讲的容器的清洗主要指多次性使用的玻璃瓶的清洗1.玻璃瓶的清洗1.玻璃瓶的清洗 工艺主要由瓶子的污染程度、洗瓶的方式、洗瓶机的性能及洗涤剂的性能、浓度和温度等决定。 一般有三个步骤 浸泡——利用洗涤剂的化学作用使瓶上附着的污染物溶解或软化，并使微生物死亡 冲洗或刷洗——利用高压力的液体喷射冲击瓶壁或利用毛刷对瓶壁的机械摩擦作用清除掉瓶内外的污染物、积垢 冲净——用符合饮用的清水或无菌水完全洗去污染物和洗涤剂 ２．洗瓶的方式及工艺条件 ２．洗瓶的方式及工艺条件 洗瓶的方式根据对瓶洗净的主要作用分为毛刷刷洗式和液体冲击式。 （1）毛刷刷洗式——利用毛刷与瓶壁频繁的摩擦作用除去粘附于瓶壁的脏物的方法。 由于频繁的摩擦、洗涤剂的作用以及温度的影响，毛刷必须经常更换，否则会由于毛刷的残缺而洗不干净瓶 小型厂因设备简单投资少仍采用 毛刷刷洗式工艺条件毛刷刷洗式工艺条件 先用浸泡液浸泡，浸泡液为ｌ～３％NaOH。温度４0～５5℃，浸泡时间１５～２５ｍｉn，然后水喷淋去碱液，用毛刷刷瓶外部去商标等杂物，刷洗内部，再用有效氯为50～100 ｍｇ／L的溶液消 毒，最后用压力为０.0４９～0.0９８ ＭＰa的无菌水喷射瓶中洗瓶内壁 ５～１０s 瓶外部用自来水洗。 （2）液体冲击式 （2）液体冲击式 利用高压液体对瓶子的喷射冲击取代毛刷的刷洗作用的洗瓶方法，大厂多采用 ◆碱液浓度≥ ３％，其中ＮaOH ≥ ６０％ ◆碱液温度≥ ５ ０℃ ◆浸瓶时间≥ ５ｍｉｎ 国际公认的是ＮaOH ≥３％，温度 ５０ ℃ ，浸瓶时间≥ ５ ｍ ｉ ｎnullnull ３．浸瓶中的几个问题 ３．浸瓶中的几个问题 洗涤剂对瓶清洗效果的影响： ◇好的洗涤剂应对金属腐蚀性小，润滑性好，不产生水垢，溶解快且完全；洗涤能力强（使污染物和商标容易脱落), 润湿能力强，能使脂肪乳化，有机物溶解，溶解下来的污物不沉淀在瓶上，易冲掉；杀菌力强；价格便宜。由于NaＯＨ碱性强，去污效果好，杀菌能力强，价格便宜 ◇洗涤剂使用一段时间后因浓度下降，须补充、调整浓度或更换null◇添加表面活性剂可迅速提高洗涤效果。其作用在于降低表面张力，使洗涤剂能很好地分布在污物上并穿透污物到达玻璃层，加快清洗速度。不能过量，以免产生太多泡沫 ◇洗涤剂浓度高，温度高，洗涤时间可缩短。一般来说，浓度增加 ５０％时，可缩短约一半；温度每升高２０ ℃ ，时间可缩短约一半null◇为了保证完全杀菌，洗瓶液的温度最高升到 ６ ０～７0 ℃，但每个操作阶段的温度差不超过 ３ ０℃，以免温差造成裂瓶 ◇碱浓度要控制，浓度大于６％时，易产生塑性变形 ◇油污的瓶子，用20％的热碱或磷酸钠溶液短时间浸泡，使油污皂化后。 ◇有铁锈的在浓盐酸中浸片刻，或用稀盐酸短时间浸泡后擦掉。 ◇有时洗完的瓶子表面不透明，因含镁的水和碱作用生成非常细微的沉淀附着瓶壁的结果，可先在洗液中加入磷酸三钠来克服。nullnullnull 二、空瓶和成品的检验 二、空瓶和成品的检验◎检瓶人每年进行视力检查（包括色盲检查） ◎肉眼检查易疲劳，长时间会漏检。因此，规定检 查者的连续工作时间： 速度≤每分钟／100瓶，每人连续检瓶≤ 40min 速度≥ 100瓶 ／min时，连续检瓶时间≤ 30min ◎肉眼检查的速度不得超过 200瓶 ／minnull◎检瓶在传送带上进行。检瓶照明以荧光灯为好，在荧光灯前放上乳白色或淡绿色透明塑料片则更佳。照明光线应充足。传送带上玻璃瓶通过的速度，要调整到可以充分检查的程度。 ◎检验合格的瓶，用传送带送到灌装机灌装。null 光电检查空瓶可以达到（ 800瓶／分）。 检查瓶底，空瓶进入检瓶机时，光源在下方，聚焦后由瓶口射出，上方为接受器，利用电压的变化，将不透光的杂质瓶检出，由真空吸出机构与好瓶分开 检瓶机可同时检查瓶口破裂，瓶中残留液体。较新的检瓶机是利用照像记忆法，把被 检的瓶子与存储在电脑中的不合格瓶对比，可以分辨不透光杂质和透光的玻璃碎片，可克服瓶底厚薄不均以及刻有花纹等的误认现象 空瓶检验项目空瓶检验项目 ▲裂隙（瓶口） ▲尘土、杂质（昆虫） ▲其他可能的污染 ▲残留碱液 成品检验项目 成品检验项目 ▲灌装液面高度 ▲是否况有杂质 ▲瓶盖是否严密null ５、ＣＩＰ清洗系统 ５、ＣＩＰ清洗系统ＣＩＰ(cleaning-in-place或原地清洗或定置清洗）——用水和不同的洗涤液，按着固定的程序通过泵循环，不用拆装设备就能达到清洗目的 目前很多饮料厂家普遍采用 ＣＩＰ清洗系统 ＣＩＰ清洗系统 nullnull 常用的洗涤剂种类 1.混合碱洗涤剂 ▲碱类——氢氧化钠、碳酸钠等 ▲表面活性剂——分阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂，常用的阴离子表面活性剂有烷基磺酸盐和烷-芳基磺酸盐；常用的阳离子表面活性剂有季铵碱 ▲鳌合剂——EDTA(乙二胺四乙酸钠)和柠檬 酸等 ▲聚磷酸盐类——磷酸三钠和复合磷酸盐等 ２．单一碱洗涤剂 ２．单一碱洗涤剂 氢氧化钠是一种可行的单一碱类的洗涤剂。可将１％的低浓度溶液加热至７０～９０ ℃后，用于清洗设备表面和管道 ３．酸液 ３．酸液 在软饮料生产线上的清洗中，只用碱是不够的。 无机酸，如硝酸等，可作为补充洗涤清洗程序清洗程序■回收管道内的产品剩余物。可借助水冲刷和置换，亦可用压缩空气吹扫 ■水冲洗除去污物 ■洗涤剂清洗 ■热水、蒸汽或化学药品消毒。在后一种情况下，最后要用清水循环一次 第十节 碳酸饮料质量评价 第十节 碳酸饮料质量评价 一、质量标准 国家GB 2759.2《碳酸饮料卫生标准》的规定，碳酸饮料应符合如下标准： 1、二氧化碳含量(20℃时体积倍数)不低于2.0倍。 2、果汁型碳酸饮料是原果汁含量不低于2.5％的碳酸饮料。 3、果味型碳酸饮料是原果汁含量低于2.5％的碳酸饮料。 4、低热量型碳酸饮料其能量不高于75kJ/100mL。 二、碳酸饮料常见质量问题及产生的原因二、碳酸饮料常见质量问题及产生的原因１．不正常的混浊与沉淀 ☆产品污染了微生物，多为酵母 ☆原辅材料质量差或处理不妥，发生沉降、凝聚等。 ①砂糖的纯度不高 ②水的浊度过高 ③乳化剂乳化不完全 ④酸、碱中和或酸、碱与盐类的置换反应，防腐剂与酸反应 ２.变色 ２.变色（1）褐变。褐变包括有酶促褐变和非酶褐变。 ◎酶促褐变——食品中含的多酚氧化酶造成（三个必要条件：多酚类物质、多酚氧化酶和氧气） ◎非酶褐变——由美拉德反应、焦糖化反应等造成 美拉德反应必要条件：含羰基的物质和含氨基的物质 ） （2）褪色 产生褪色的主要原因： ○光线的照射使耐光性弱的物质，主要是色素变性褪色 ○温度过高使耐热性弱的色素变性褪色或加速物质氧化还原反应的褪色 ３．变味 ３．变味 ①原辅材料质量差或处理不妥，如ＣＯ2中杂质量高，又上净化方法不妥 ②来源于空气中的Ｏ2使物质产生氧化作用而变味，如香精（特别是萜类）的氧化变味 ③配制时间过长。温度过高引起挥发性物质如香精挥发逃逸，造成香味不足 ④微生物污染，其代谢产物使得产品变味，如酵母产酒精、醋酸菌产酸等 ⑤酸甜比例失调，配料不妥造成变味 ⑥气压过高或过低，使风味失调 ４.气不足或爆瓶 ４.气不足或爆瓶 ①碳酸化效果差 ②温度过高或ＣＯ2压力太大，由于储藏温度高或ＣＯ2含量又大，气体增加而爆瓶 ③瓶质量太差null可见性杂质可见性杂质 ①严重污染的旧瓶未洗干净，如残留有玻璃片、昆虫尸体、纸屑等 ②在调配过程中掉进杂质 三、保证碳酸饮料质量的途径 三、保证碳酸饮料质量的途径１．减少微生物污染，造成不利于微生物生长繁殖的环境 （1）控制微生物的进入 ①改善工厂环境卫生，保持工厂车间的清洁 ②加强设备、机械的清洗与消毒 ③加强容器的清洗与消毒 ④搞好操作卫生工作 ⑤加强原辅材料的保管和处理 ⑥加强水的处理 （2）加强杀菌（2）加强杀菌包括糖的杀菌以及设备、容器的杀菌 （3） 改变微生物生存环境（3） 改变微生物生存环境 ①在允许的范围内添加适量防腐剂 ②减少饮料溶解的空气，尤其是Ｏ2 ２.杜绝昆虫的进入２.杜绝昆虫的进入 ①搞好工厂环境卫生，消灭工厂范围内的昆虫滋生地 ②生产车间采用双重门、窗，保持四周特别是地板干净 ③加强容器的处理