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碳酸飲料的生產(chǎn)工藝流程 一、碳酸飲料的基本特征 [30min] （一）碳酸飲料的定義:指含有CO2的軟飲料的總稱 （二）分類 1．果汁型碳酸飲料：指含有2.5%及以上的天然果汁。 2．果味型碳酸飲料：以香料為主要賦香劑，果汁含量低于2.5%。 3．可樂(lè)型碳酸飲料：含有可樂(lè)果、白檸檬、月桂、焦糖色素。 4．其它型碳酸飲料：乳蛋白碳酸飲料、冰淇淋汽水等。 （三）CO2在水中的溶解度 1．CO2在碳酸飲料中的作用。 2．CO2在液體中的溶解度。 影響因素有： （1）液體的溫度。 （2）環(huán)境絕對(duì)壓力。 （3）液體與CO2接觸的面積和時(shí)間。 （4）CO2的純度。 (四）碳酸飲料生產(chǎn)主要設(shè)備 1．水處理設(shè)備（澄清、過(guò)濾凈化、消毒等，前面水處理已講過(guò)）。 2．糖漿調(diào)配設(shè)備（化糖鍋、夾層鍋、配料缸）。 3．碳酸化設(shè)備：CO2氣調(diào)壓站、水冷卻器、汽水混合機(jī)）。 4．洗瓶設(shè)備。 5、灌裝設(shè)備。 二、碳酸飲料的生產(chǎn)工藝 凈化←CO2。 （一）工藝流程（一次灌裝法） 水源→水處理→冷卻脫氣→凈化→定量調(diào)和→冷卻混合灌裝→壓蓋→檢查→成品→白砂糖→稱得→溶解→過(guò)濾→糖漿調(diào)和檢驗(yàn)←消毒←清洗←容器。 （二）糖漿的制備與凋和 1．糖的溶解： （1）冷溶法。 （2）熱溶法。 2．調(diào)和糖漿的調(diào)配 加入順序：原糖漿（加甜味劑）→加防腐劑→加酸味劑→加果汁→香精→色素→水（碳酸水）。 （三）碳酸化過(guò)程 1．CO2氣調(diào)壓站； 2. 水冷卻器； 3. 汽水混合機(jī)（碳酸化罐）。 （四）灌裝、殺菌、檢驗(yàn) 1．洗瓶； 2. 灌裝； 3. 殺菌； 4、冷卻、檢驗(yàn)。 三、碳酸飲料生產(chǎn)常見(jiàn)的制裁量問(wèn)題及解決辦法 小結(jié)：碳酸飲料生產(chǎn)工藝及設(shè)備。 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。 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 一、生產(chǎn)工藝流程－一次灌裝 飲用水→水處理→冷卻→氣水混合← CO2糖漿→調(diào)配→冷卻→ → →混合→灌裝→密封→檢驗(yàn)容器－→－清洗－ → － → － 檢驗(yàn)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。 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(guò)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 二、糖液的制備 提供稠度而有助于傳遞香味。 提供能量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。 飲料廠來(lái)說(shuō)，從衛(wèi)生和濃度控制的觀點(diǎn)出發(fā)，糖漿的制備無(wú)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(guò)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。 1.熱溶：零散飲料，純度要求高，或要求延長(zhǎng)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。 2.連續(xù)式：指糖和水從供給到溶解、殺菌、濃度控制和糖液冷卻均連續(xù)進(jìn)行。生產(chǎn)效率高，全封閉，全自動(dòng)操作，糖液質(zhì)量好，濃度差異小，但設(shè)備投資大。 計(jì)量、混合→熱溶解→脫氣、過(guò)濾→糖度調(diào)整→殺菌、冷卻→糖液。 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。 3.糖漿過(guò)濾：對(duì)于高質(zhì)量?jī)?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。 4.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 。 。 5.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(guò)過(guò)濾器前加入0.1%硅藻土，避免活性炭堵塞過(guò)濾器面層。 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)定容積配合完畢后即可測(cè)定糖漿濃度，同時(shí)抽少量糖漿加碳酸水，觀察色澤，評(píng)味，檢查是否與標(biāo)準(zhǔn)樣符合。 在攪拌器和容量刻度標(biāo)尺的不銹鋼容器內(nèi)調(diào)合；攪拌方式多為傾斜式或腰部式，可避免因振動(dòng)而致使灰塵和油污等雜質(zhì)掉入糖漿中。 調(diào)合分：間歇式和連續(xù)式 間歇式：熱調(diào)合：在高溫下進(jìn)行配料，通常用熱溶糖液直接配料，然后冷卻；只經(jīng)過(guò)一次加熱就完成溶糖、調(diào)合與殺菌等工藝操作，節(jié)省能源，但破壞了果汁飲料的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分，香精揮發(fā)損失大；所以要選耐熱的香精，只適合于果味性飲料。冷調(diào)合：常溫下（低于20℃）進(jìn)行配料，然后巴式殺菌、冷卻；多用于含熱敏性香料多的果味型飲料和果汁行飲料的生產(chǎn)；常溫下調(diào)合原料→均質(zhì)→第二調(diào)合罐（緩沖作用為主）→90℃以上殺菌（30S）→殺菌不良的返回溶解罐→冷卻至25℃→緩沖罐→糖漿輸出到灌裝車間。 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(kāi)；配料間與灌裝線應(yīng)盡量靠近；管路要簡(jiǎn)捷，減少?gòu)濐^，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(zhǎng)，會(huì)發(fā)生分層，裝瓶時(shí)應(yīng)經(jīng)常對(duì)糖漿加以攪拌。 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(lái)時(shí)，就把體內(nèi)的熱帶出來(lái)，起到清涼作用。H2CO3 ? CO2＋H2O：阻礙微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)汽水貨架壽命：國(guó)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。 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(guò)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。 四、碳酸化 3.二氧化碳在水中的溶解度。 在一定壓力和溫度下，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叫“本生容積”，簡(jiǎn)稱“容積”：在0.1MPa、溫度為0℃（15.56℃）時(shí)，溶于一單位容積內(nèi)的二氧化碳容積數(shù)。美國(guó)有的工廠用“奧斯瓦德容積”，區(qū)別是用當(dāng)時(shí)測(cè)定的溫度，由于溫度不同而發(fā)生的容積變化不再作調(diào)整。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。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，1mol氣體的體積為22.4l，二氧化碳的克分子量為44g。所以二氧化碳的密度＝44g/22.4l＝1.96g/l（精確計(jì)算為44.01/22.26=1.98）。 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。 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)/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(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 6.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(guò)程中二氧化碳的損耗很大。 裝瓶過(guò)程中損耗為40～60％，即實(shí)際上二氧化碳的用量為瓶?jī)?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 CO2壓力對(duì)于飲料的味道影響很大： CO2過(guò)高，使飲料的甜酸味減弱；過(guò)少碳酸氣給人的刺激太輕微，失去碳酸飲料應(yīng)有的剎口感。對(duì)于風(fēng)味復(fù)雜的碳酸飲料，CO2過(guò)高反而沖淡飲料應(yīng)有的獨(dú)特風(fēng)味，對(duì)于含揮發(fā)性成分低的柑桔型碳酸飲料尤其如此。有些碳酸飲料由于所用香精含易揮發(fā)的萜類物質(zhì)，CO2過(guò)高會(huì)破壞原有的果香味而變苦。一般果汁型汽水含2～3倍容積的CO2，可樂(lè)型汽水和勾兌蘇打水含3～4倍容積的CO2 7.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(zhǎng)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(lái)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。 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。 碳酸化過(guò)程中的注意事項(xiàng)： 1.保持合理的碳酸化水平; 2.保持灌裝機(jī)一定的過(guò)壓程度。 3.將空氣混入控制在最低限度; 4.保證水或產(chǎn)品中無(wú)雜質(zhì)。 5.保證恒定的灌裝壓力。 五、碳酸飲料的灌裝 （一）.灌裝方法: 1、二次灌裝：設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，適合中小型飲料廠。 從衛(wèi)生角度來(lái)講，二次灌裝容易保證產(chǎn)品衛(wèi)生；由于糖漿和碳酸水溫度不同，在向糖漿中灌碳酸水時(shí)容易產(chǎn)生大量泡沫，造成CO2的損失及灌裝量不足?？刹扇√菨{灌裝前通過(guò)冷卻方式解決。由于糖漿未經(jīng)碳酸化，與碳酸水混合后會(huì)使含氣量降低，因此必須使碳酸水的含氣量高于成品預(yù)期的含氣量。如糖漿和碳酸水的比例為1：4。成品含氣量為3倍容積，則碳酸水的含氣量為35/4＝3.75倍的容積。 采用二次灌裝，糖漿定量灌裝，而碳酸水的灌裝量會(huì)由于瓶子的容量不一致，或灌裝后液面高低不一致而難于準(zhǔn)確，從而使成品的質(zhì)量有差異大型二次灌裝設(shè)備在灌裝密封設(shè)備后設(shè)置翻轉(zhuǎn)混勻機(jī)，使糖漿和碳酸水均勻混合。 2.一次灌裝： 技術(shù)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 3.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。 五、碳酸飲料的灌裝 1.灌裝系統(tǒng)：指灌糖漿、碳酸水和封蓋等操作的組合體系。 二次灌裝系統(tǒng)有灌漿機(jī)、灌水機(jī)和壓蓋機(jī)組成。 一次灌裝系統(tǒng)加糖漿工序中，配比器放在混合機(jī)之前。灌裝系統(tǒng)由一個(gè)動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的灌裝機(jī)和壓蓋機(jī)組成。 灌裝機(jī)：壓差式、等壓式、負(fù)壓式。 封口機(jī)：灌裝生產(chǎn)線。 2、灌裝的質(zhì)量要求： A、達(dá)到預(yù)期的碳酸化水平、保證糖漿和水的準(zhǔn)確比例。 B、保證合理的和一致的灌裝高度。 C、容器頂隙應(yīng)保持最低的空氣量。 D、密封嚴(yán)密有效。 E、保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性（過(guò)度碳酸化、存在雜質(zhì)、存在空氣、灌裝溫度過(guò)高或溫差較大等導(dǎo)致不穩(wěn)定）。