第四章 碳酸饮料.ppt

第四章 碳酸饮料,【教学目标】,了解碳酸饮料的分类及特点； 了解一次灌装法、二次灌装法的基本工艺及其优缺点； 掌握糖浆的制备、碳酸化的原理与影响因素； 掌握等压式灌装的基本原理； 掌握碳酸饮料生产中常见质量问题、原因及解决方法第四章 碳酸饮料,第一节 概述 一、概念 碳酸饮料 (carbonated drinks)—— 在一定条件下充入二氧化碳气的软饮料制品，不包括由发酵法自身产生二氧化碳气的饮料成品中二氧化碳气的含量(20℃ 时体积倍数)不低于1.5倍二、碳酸饮料分类 1、果汁型 含有一定量果汁的碳酸饮料，如桔汁汽水、橙汁汽水、菠萝汁汽水或混合果汁汽水等果汁含量≥2.5％（m/m） 2、果味型 以果味香精为主要香气成分，含有少量果汁或不含果汁的碳酸饮料，如桔子味汽水、柠檬味汽水等 3、可乐型 以可乐香精或类似可乐果香型的香精为主要香气成分的碳酸饮料多数可乐含焦糖色 4、其它型 除上述三类以外的碳酸饮料，如苏打水、盐汽水、姜汁汽水、运动汽水等三、碳酸饮料的风味 主要由CO2气刺激口腔粘膜和味觉而产生清凉感碳酸饮料的风味与溶入饮料的CO2量、进入口腔时气化的CO2量及气泡大小有关。

四、碳酸饮料的营养价值 从营养角度看，普通碳酸饮料除甜味剂如砂糖产生一定热量外，几乎没有营养价值；果汁型或果味型碳酸饮料据其品种和含量不同而具不同营养价值五、产品质量要求 1、感官指标 应具有反映该类产品特点的外观、滋味，不得有异味、异臭和外来杂物 色泽：果汁型、果味型应与果汁色泽相近，可乐型为棕红色 香气与滋味：香气协调柔和，酸甜适口，有清凉感 外观：清汁应澄清透明无沉淀；浑汁应均匀一致，有浑浊度 2、理化指标 CO2含量：≥1.5倍（20℃时同体积饮料中溶解的CO2的体积倍数） 果汁含量：≥ 2.5％（果汁型碳酸饮料，质量分数） 3、微生物指标 细菌总数 ＜100个/ml；大肠杆菌总数 ＜ 6个/100ml； 酵母菌、霉菌 ＜ 10个/100ml；致病菌不得检出 4、食品添加剂和食品营养强化剂 使用量及使用范围应符合GB 2760和GB14880的规定图4-1 1995~2012年碳酸饮料在我国软饮料中的比重,占有率（%）,六、我国碳酸饮料市场动态,第二节 碳酸饮料生产设备 一、水处理设备（水处理车间） 二、配料设备（化糖间） 化糖锅 糖浆过滤器 配料罐 灭菌器,三、碳酸化设备（灌装间） 冷却器 脱气机 混合机（碳酸化罐） 四、灌装设备（灌装间） 洗瓶机 灌装机 封盖机 温罐机,第三节 碳酸饮料生产工艺,碳酸饮料均由水、调味糖浆、CO2组成，生产工艺大致相同，根据以上三种成分的混合顺序，碳酸饮料的生产大致分为两种。

一、二次灌装法 先将调味糖浆定量注入容器中，再加入碳酸水至规定容量，密封后混合均匀这种糖浆和水先后各自灌装的方法又称现调法、预加糖浆法、后混合法、三段装瓶法 二、一次灌装法 将调味糖浆与水预先按一定比例泵入混合机，进行定量混合后冷却，然后再碳酸化、灌装，这种将饮料预先调配并碳酸化后进行灌装的方法又称预调法、前混合法或成品灌装法一、二次灌装法 优点：对含果肉的碳酸饮料采用此法灌装有利；水和糖浆不易污染；糖浆损失少；灌装系统较简单 缺点：成品中CO2含气量不足，气泡不够细腻；灌装时易出现反喷（喷涌）现象，造成装量不足；成品质量不稳定 工艺： 饮用水→水处理→冷却→气水混合←CO2 ↓ 溶糖→过滤→糖浆→调配→冷却→灌浆→灌水→密封→混匀→温罐→检验→ 贴标→成品 ↑ 容器→冲洗→消毒→检验,二、一次灌装法 优点：水和糖浆同时碳酸化， CO2含量充足；成品质量较稳定；灌装时不易起泡、反冲；工艺简单，灌装速度快 缺点：不适于带果肉碳酸饮料的灌装；糖浆水易受到污染；灌装时易破瓶；设备较复杂，混合机与糖浆接触，洗涤与消毒较严 工艺： 饮用水→水处理 CO2 ↓ ↓ 溶糖→糖浆→调配→混合→冷却→碳酸化→灌装→密封→温罐→检验→贴标→成品 ↑ 容器→清洗→消毒→检验 饮用水→水处理→冷却→气水混合← CO2 ↓ 溶糖→糖浆→调配→冷却→混合→灌装→密封→温罐 →检验→贴标 →成品 ↑ 容器→清洗→消毒→检验,第四节 碳酸饮料生产主要工序,一、调味糖浆的调配 （一）碳酸饮料的主要原辅料 碳酸饮料的主要原料是水和糖浆、CO2。

糖浆又称为调味糖浆或主剂，是在一定浓度的糖液中，加入甜味剂、酸味剂、香精香料、色素、防腐剂等，并允分混匀后所得的浓稠状糖浆，它是饮料的主体之一，与碳酸水混合即成碳酸饮料 1、甜味剂 可使用蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖等常用蔗糖（甘蔗糖和甜菜糖，8～14％），也可使用低热值人工合成甜味剂 2、酸味剂 可用柠檬酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、磷酸等常用柠檬酸(0.1～0.2%)， 可乐型用磷酸(0.06～0.1%) 3、香精 主要有可乐、柠檬、白柠檬、桔子、葡萄、菠萝、桃、苹果、草莓、橙、焦糖等香精(0.005～0.01‰)天然果汁有柑桔、白柠檬、葡萄柚、苹果、菠萝、柠檬等，用量2.5～10%4、色素 较多使用柠檬黄、日落黄、酸性红、焦糖色等合成色素(＜0.05‰)可乐型用焦糖色素(单倍耐酸型0.35～0.45%，双倍耐酸型0.15～0.2%) 5、防腐剂 使用较多的是苯甲酸钠(＜ 0.2‰)，其次是山梨酸钾(＜ 0.2‰) 6、CO2 碳酸饮料中体积最大的成分，使饮料产生发泡特性，产生清凉感，提高饮料保藏性(＞1.5倍体积) 要求CO2纯度＞ 99.9% 7、水 饮料中含量最大的成分，大约为90％，低热值碳酸饮料含水量98％左右。

一、调味糖浆的调配 （二）调配 1、调配方法 ⑴ 首先正确计量每次配料时所需原糖浆、酸味剂、香料、色素、水等 ⑵ 各种配料分别用水溶解并搅拌均匀（有的需要过滤） ⑶ 将溶解好的配料按顺序分别加入原糖浆中，并搅拌均匀2、调配顺序 ⑴ 原糖浆（糖的溶解有热溶法和冷溶法，溶解后须过滤、杀菌并测糖度） ⑵ 防腐剂（加量＜0.02％，配25％苯甲酸钠液，苯甲酸温水溶解、过滤） ⑶ 酸味剂（加量0.1～0.2％，配成50％柠檬酸液，或温水溶解过滤） ⑷ 果汁（清汁或浑汁、浓缩果汁均需过滤后添加；加量2.5～10％） ⑸ 色素（配成5％的水溶液，现配现用；加量＜ 0.05‰） ⑹ 香精（常用水溶性香精，粉末香精配成5％的溶液并过滤；加量＜ 0.01‰） ⑺ 水3、注意事项 ⑴ 各原料分别溶解、分别添加，添加时不宜过度搅拌，以免混入过多空气 ⑵ 先加防腐剂，后加酸味剂，防止防腐剂局部浓度过高而产生沉淀 ⑶ 调配好的调味糖浆应与碳酸水配成成品小样，观色、品味应与标样相符 ⑷ 调好的调味糖浆应尽快使用，以免分层、污染二、碳酸化 （一）CO2溶解度及计量单位 在一定压力下，CO2与水或糖浆混合并溶解在其中的过程，称为碳酸饱和作用或碳酸化作用（Carbonation）。

用于碳酸化的设备称为碳酸化器或气水混合机各种碳酸饮料都有一个较佳的碳酸化度 溶解度（L/L）：0.1MP下在水中溶解量，0℃为1.713，1℃为1.646，2℃为1.584； 3℃为1.527， 4℃为1.473， 5℃为1.424；在水中生成碳酸，饱和水溶液pH值为4.5（25 ℃） CO2的计量单位为‘本生容积’，即在一个大气压、0℃时溶于1个单位容积液体内的CO2容积数，也称为“ X倍体积”欧洲用g/L表示，1倍体积≈2 g/L第四节 碳酸饮料生产主要工序,（二）CO2理论需要量的计算,根据气体常数，1mol气体在0.1MPa、0℃时的体积为22.41L， 因此1mol CO2在T℃时的体积: Vmol＝(273+T)/273×22.41 （L） 则： G理＝V汽×N／Vmol×44.01 （g） 式中： G理－－ CO2理论需要量； V汽－－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－－气体吸收率即汽水含CO2的体积倍数； Vmol－－T℃下1mol CO2的容积 44.01－－CO2的摩尔质量（g）；,（三）CO2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，因为生产过程中CO2的损耗很大。

装瓶过程中损耗为40～60％，即实际上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 一般果汁、果味型碳酸饮料的CO2容积为2～3倍，可乐型汽水为3～4倍 提高CO2利用率的方法： 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）； 提高灌装、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，减少漏气现象四）影响碳酸化的因素 1、气体混合系统的绝对压力和液体温度 在温度不变时（15.56 ℃ ），CO2 溶解度随压力增加而增加在一般碳酸化压力范围内（P0.8MPa）， CO2的溶解量服从亨利定律和道尔顿定律： V = Pi / 0.098 = P / 0.098 + 1 在压力不变时， CO2溶解度随温度降低而增加，温度影响常数称为亨利常数，用H表示碳酸化时料液温度一般为0～4℃，常在4℃左右 V = H Pi / 0.098 H=  -  Pi ／0.098 V = ( -  Pi ／0.098) Pi ／0.098 V—溶解量,倍容积；Pi—绝对压力,MPa ；P—表压力,MPa 0.098 — kgf/cm2与MPa转换系数; 、— 修正常数。

2、 CO2与溶液的接触面积和接触时间 CO2与溶液的接触面越大，进入溶液的 CO2越多，接触时间越长，溶液中CO2含量越高接触面积和接触时间受生产条件限制 3、溶液对CO2的容纳力 溶液中存在的溶质的性质影响CO2的吸收，不同溶液溶解CO2的能力不同，如水比糖液对CO2的容纳力更强 4、 CO2纯度与溶液中空气含量 当CO2中含有杂质时，会阻碍CO2的溶解；料液中1容积的空气会使料液少溶解50容积的CO2 为尽可能的除去原料水和糖浆中的溶解空气，减少空气对CO2溶解量的影响，可进行脱气处理五）碳酸化方式与系统 碳酸化系统一般由冷却器、混合机和CO2净化器组成碳酸化过程一般是在碳酸化罐或管及填料塔内进行的，可在碳酸化罐的 顶部安装喷头、塔板，将液体分散成薄膜或雾状，使料液与CO2充分接触并混合碳酸化混合机有如下几种：,1、薄膜式混合机,带冷却装置的薄膜式混合机,2、喷雾式混合机,3、喷射式碳酸化器,文丘里管式混合机,4、静态混合器,静态混合器的混合过程是靠固定在管内的混合元件进行的，由于混合元件的作用，使流体时而左旋时而右旋，不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，从而造成良好的径向混合效果。

与此同进，流体自身的旋转作用在相邻元件连接处的界面上亦会发生 SV型 SK 型 SL型,,图4－7 碳酸化冷却混合器,（四）、碳酸化过程的注意事项 1、保持一个合理的碳酸化水平 2、自始自终将空气控制在最低限度 3、保证水或产品中无杂质 4、保持灌装机充分的过压程度 5、保证恒定的灌装压力,三、灌装 （一）灌装的质量要求 1、达到预期的碳酸化水平； 2、保证糖浆和水的正确比例； 3、保持合理和一致的灌装高度； 4、容器顶隙应保持最低的空气量； 5、密封严密有效； 6、保持产品的稳定二）灌装方式和系统 二次灌装系统由灌浆机（糖浆机、定量机）、灌水机和压盖机组成；一次灌装系统由配比器、灌装机和压盖机组成 1、灌浆机及其定量机构 灌浆机一般有24头、48头、96头，常用定量机构有两种形式： （1）、液面密封式定量机构 又称旋塞式定量杯机构，调。