117碳酸饮料加工技术

第二章碳酸饮料加工技术学习目的和要求1、了解碳酸饮料的发展简史、种类、风味、发展趋势。2、熟悉碳酸饮料的配方设计方法；产品的质量标准；加工中常见的质量问题及解决方法。3、掌握碳酸饮料的生产工艺流程、设备特点、工艺过程中的各种技术要求第一节：概述一、碳酸饮料定义二、产品特点1、清凉爽口2、具有嗜好性风味指含有二氧化碳的饮料，即“汽水”。成品中二氧化碳气的含量不低于1.5倍(20℃)。三、碳酸饮料的发展史1、起源：1772年，英国普里司特莱2、国际发展现状：两乐领军19世纪末期至1949年起步20世纪80年代至90年代初快速发展1995年后外资合资领军2000年后速度减缓稳定非常可乐健力宝澳的利3、国内发展现状四、碳酸饮料的分类及其特点根据GB10789-2007饮料通则规定1、果汁型：含有一定量原果汁。主要指标：CO2≥1.5倍，原果汁含量≥2.5％。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。主要指标：CO2≥1.5倍。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。主要指标：CO2≥1.5倍4、其他型上述3种以外的其他类型碳酸饮料。如苏打水、姜汁汽水、沙士汽水、盐汽水等。小知识：沙士可乐台湾写作“沙士”，香港写作“沙示”。以植物墨西哥菝葜(baqia)为主要调味的原料，因此得名。为深褐色、甜味、不含咖啡因的碳酸饮料。沙士虽色泽相近于可乐，但口味截然不同。主要包括一次灌装法和二次灌装法两种。五、基本工艺流程1、一次灌装法（预调式）2、二次灌装法（现调式）一次灌装法是碳酸水与调和糖浆（基料）在配比器内按比例混合，一次性制成碳酸饮料，再直接灌装。二次灌装法是先由灌装机将浆液装入瓶中，再由灌水机加入碳酸化水，最后封口。一次灌装法特点目前在国内广泛采用优点1、产品质量稳定，杀口感强；2、生产规模大，自动程度较高；缺点1、工艺过程复杂，设备复杂，投资大；2、调整配方较难。二次灌装法特点优点1、工艺过程简单，便于掌握；2、设备投资少，易于操作；3、调整配方容易，便于转向。缺点1、生产规模较小，适合于小型工厂；2、在包装瓶中进行气液混合，成品含气量较小且不稳定。六、原辅材料及包装容器（一）原辅材料1、水：符合饮料用水要求。2、甜味剂：常用蔗糖、葡萄糖（浆）、果葡糖浆、甜蜜素、阿斯巴甜、安赛蜜（A-K糖）等。3、酸味剂：常用柠檬酸、磷酸（可乐）、苹果酸、酒石酸等。4、二氧化碳：纯度大于99.5％，需净化。5、防腐剂：常用苯甲酸钠、山梨酸钾。6、香料与香精：一般用水溶性液体香精或乳化香精。7、色素:如焦糖色素等8、其他原料：如果汁、草本萃取物等。果葡糖浆葡萄糖蔗糖常见天然甜味剂糖精复合型甜味剂阿巴斯甜三氯蔗糖蛋白糖甜蜜素木糖醇常见人工甜味剂常见酸味剂食品级磷酸苹果酸一水柠檬酸食品级二氧化碳钢瓶装大型压力罐防腐剂山梨酸钾苯甲酸钠（二）包装材料1、塑料：以PET（聚酯）为主。2、玻璃：以钠钙玻璃为主。3、金属：以铝合金板为主。PET瓶成品型坯玻璃瓶抗压玻璃瓶外套收缩膜玻璃瓶铝合金易拉罐铝合金板材成品易拉罐第二节：调和糖浆制备一、基本概念1、糖溶液（原糖浆）2、调和糖浆（基料）白砂糖水糖溶液糖溶液调和糖浆辅料二、糖溶液的制备1、冷溶法在室温下，把砂糖加入到冷水中不断搅拌溶解。适用于优质砂糖以及不需要长期贮存的饮料糖浆的制备。可口可乐公司目前普遍采用此法（蔗糖+果葡糖浆）。2、热溶法将糖在温水中溶解，然后加热、杀菌、过滤、冷却的方法。A：工艺流程糖、水计量→（50～55℃）热水溶糖→（粗过滤）→（90℃，5min）杀菌→（冷却：板式交换器）→39℃精滤→冷却（至20℃）→糖溶液（60～65。Bx）B：工艺说明溶糖时一般要加0.05％的粉末活性炭及0.1％的粉末硅藻土。C：常用设备夹层缸、板式换热器、板框式压滤机（精滤机，中型企业）等。配料缸及溶糖缸板式换热器板式换热器构造图板框式压滤机（3）糖浆浓度测定①糖度控制为便于糖浆保存，糖度一般控制在60～65。Bx（百利度）。②糖度的测定一般采用比重计法或折光法，可使用糖锤度计、波美计、折光计，单位一般可选用波美度或百利度。③糖液配制的计算三、其他辅料的制备1、其他甜味剂和酸味剂：固体一般用温水溶解稀释2～4倍并粗滤，液体可粗滤后直接用或稀释2～4倍粗滤后使用。2、防腐剂：常用苯甲酸钠或山梨酸钾用90～95℃热水溶解稀释4倍左右并粗滤；3、色素：用冷去离子水配制成1～10％左右的溶液，粗滤后使用；4、香精：最好过滤后使用，优质香精可直接使用。四、调和糖浆的制备1、投料一般顺序糖溶液→防腐剂→（甜味剂）→酸味剂→（果汁）→香精或香料→色素→（混浊剂、增稠剂）→加水定容2、调配遵循原则（1）调配量大的先调入，如糖溶液。（2）先加防腐剂，后加酸，顺序不能颠倒，否则会使防腐剂以结晶的形式析出。（3）黏度大、起泡性原料较迟调入，如混浊剂、增稠剂。（4）挥发性的原料最后阶段调入，如香精香料。（5）各种原料边加入边搅拌，间隔2～3分钟，转速一般不超过100r/min；（6）最后加入剩余的水“定容”，定容后可放置2小时左右进行脱气或真空脱气；（7）调和糖浆配制好后，必须进行稀释品评，测定糖度。（8）调和糖浆配制好后，不要过夜，要在12小时内使用。（9）调和糖浆最终浓度以百利度表示一般为25～30。Bx(甜味剂为蔗糖)左右。补充：汽水主剂的制备1、概念及用途主剂是将饮料配方中有关配料，经特殊加工，成为一个独特的工业产品。饮料灌装厂利用它加上糖、水、二氧化碳、果汁等灌装成不同的饮料产品。实现了“集中生产、分散灌装”。美国的可口可乐、百事可乐公司都是采用汽水主剂法成功的典型例子。2、汽水主剂的制备使用饮料主剂要注意按照主剂使用说明严格操作。五、配方设计简介1、配方是某一个品种饮料的原辅料组成及数量。2、配方设计步骤⑴市场调查；⑵产品定位；⑶调配口味；⑷工艺设计、小试及调整；⑸试生产及调整；⑹正式生产3、配方设计注意事项（1）选择糖酸种类，根据模拟果蔬原料糖酸比初步设计糖酸用量；（2）通过实验确定香精品种与用量；（3）选择和确定其他辅料品种与用量。4、糖酸比糖酸比＝甜度含量/酸含量，是决定汽水风味的决定性因素。一般来说，各种汽水的甜度常见为9～14%；酸度常见为0.06～0.35%（可滴定酸）。5、其它辅料参考用量品种一般常用香精0.01～0.25％0.08～0.15％色素0.0001～0.005%果汁≤1%、≤5%、≤10%、≤30%提取液≤1%、≤5%、≤10%防腐剂参照国家标准6、配方举例:橙汁碳酸饮料（以1000kg计）原料名称、规格质量百分数/%用量/kg一级白砂糖990阿斯巴甜（200倍）0.010.1安赛蜜（200倍）0.010.1柠檬酸0.303浓缩橙汁（6倍）0.858.5橙香精0.121.2日落黄色素0.0020.02胭脂红色素0.00010.001苯甲酸钠0.020.2水89.7897第三节碳酸化碳酸化指水和CO2的混合过程。一、CO2在碳酸饮料中的作用①清凉作用；②抑制微生物生长；③突出香味；④舒适杀口感。二、CO2的溶解度在0.1MPa（1个绝对大气压）下，温度为15.56℃时，1体积水可溶解1体积CO2。纯水较含糖或含盐的水更易溶解CO2。三、影响碳酸化作用的因素1、温度、压力的影响充气压力尽可能高，液体温度尽可能低。2、空气含量的影响（1）空气含量降低CO2气的溶解量。（2）空气的来源①CO2不纯；②水、调和糖浆中混有空气；③CO2气路有泄漏；④混合机和管线中存有空气3、气体、液体的接触面积和时间接触面积越大，时间越长，溶解度越大。四、CO2的溶解度的单位1、容积倍数（我国国标采用）简称“体积”，1个大气压下，15.56℃时，1体积水可以溶解1体积CO2，容积倍数为1。2、欧洲常用g/L。根据测得的压力和温度，查碳酸气吸收系数表，即可得到CO2含气量的体积倍数五、碳酸化系统碳酸化系统包括：CO2气调压站、水冷却器、汽水混合机。1、CO2调压站（1）作用：调节CO2压力至所需要求。（2）过程：液态CO2→降压为气体→净化（炭滤、高锰酸钾洗涤、脱水等）。2、水冷却器（1）作用：降低糖浆或水的温度，提高二氧化碳在液体中的溶解度。（2）工艺参数要求：液体温度一般控制在0～4℃。（3）设备类型：板式换热器。（4）制冷剂和载冷剂：制冷剂有氟利昂、氨等，载冷剂有盐水等。3、汽水混合机（1）作用：在压力的作用下，使CO2与温度较低的水或糖浆混合成为碳酸液。（2）工艺参数要求：混合比、混合温度（0～4℃）、压力（0.4～0.6MPa）（3）设备类型：薄膜式、喷雾式、喷射式等，可做到“定量混合”。薄膜式混合机喷雾式混合机喷射式混合器大型混合机（混比器）中小型混合机预碳酸的作用：当对碳酸饮料二氧化碳气含量要求较高时（一般在2倍以上），一般采用预碳酸化技术，可采用1到多个文丘里管混合器（喷射式）进行。六、碳酸化过程中的注意事项1、保持合理的碳酸化水平2、保持灌装机一定的过压程度3、将空气混入控制在最低限度第四节灌装与封盖一、灌装方法及特点灌装方法有“一次灌装”和“二次灌装”两种。“二次灌装”法目前已基本淘汰。二、灌装工序的主要技术要求1、二氧化碳含量要达到规定要求：一般为水容积的1.5～4倍（20℃）；2、保证合理、一致的灌装高度；3、容器顶隙保持最低空气量；4、密封严密有效；5、保持产品的稳定性：保证“冷瓶、冷浆”三、灌装系统灌装系统是指灌碳酸化糖浆和封盖等操作的组合体系。目前常见的是“三合一”（即洗瓶、灌装、封口一体）、“四合一”（即消毒、洗瓶、灌装、封口一体）及“五合一”（即洗瓶、消毒、洗瓶、灌装、封口一体）灌装系统。四合一灌装系统外观图一次灌装法灌装系统灌装系统由洗瓶机、灌装机、压盖机组成。1、灌装机：常用等压式灌装法见书314页一般由定量机构、瓶座、回转盘、进出瓶装置和传动机构组成。等压式灌装法：基本程序分为①充气反压、②灌装回气、③排除进气、④排除液管余液2、封（压）盖机或封罐机液体进入瓶后应尽快封盖，间隔时间一般在10s内，以防二氧化碳气体逸出。（1）封盖方式分为旋盖机旋盖（聚酯瓶）、皇冠盖封盖机压盖（玻璃瓶）、二重卷边封罐机封盖（易拉罐）（2）瓶盖的消毒常见方法有：酒精消毒、消毒剂消毒（氯制剂、双氧水、过氧乙酸、复合消毒剂等）、蒸汽消毒、臭氧消毒等A：皇冠盖、二片罐盖：常用酒精、蒸汽消毒。B：PET瓶盖：一般为PP或HDPE材料盖，可用以上所有方法消毒，其中采用臭氧消毒柜消毒的方法比较便捷。注意：使用液体溶剂消毒，必须后期用无菌水冲洗干净后烘干。四、容器和设备的清洗系统包装容器主要是铝质两片易拉罐、PET塑料瓶及玻璃容器。1、一次性容器的清洗一次性容器出厂后包装严密、无污染，一般不需要消毒，或只用消毒剂喷洗、再用无菌水喷淋冲净即可。设备常采用“三合一”等灌装系统。2、玻璃瓶的清洗（1）清洗步骤：玻璃瓶的清洗工序主要为浸泡、喷射、洗刷和验瓶几个内容。（2）常用洗涤剂：烧碱或合成洗涤剂（3）常用洗瓶方法①毛刷刷洗法脏瓶→温碱液浸泡→水喷淋→毛刷刷洗→消毒（有效氯）→无菌水喷洗半自动洗瓶机②液体冲击法利用高压液体对瓶子的喷射冲击取代毛刷的刷洗作用来洗瓶的方法。目前，许多工厂采用此法。一般碱液浓度≥3%，温度50℃，时间≥5min。③混合清洗法浸泡、喷射、洗刷结合，需使用专用洗瓶设备。全自动洗瓶设备①单端浸冲式洗瓶机②双端浸冲式洗瓶机单端浸冲式洗瓶机双端浸冲式洗瓶机步骤：泡瓶→洗瓶→刷瓶→冲刷→沥水→验瓶3、净瓶的标准（1）空瓶内外清洁无味，瓶口完整无损；（2）空瓶不残留洗涤剂；（3）瓶内经微生物检验，细菌菌落不超过2个/mL，大肠菌群、致病菌不得检出。（二）设备的清洗1、CIP清洗的特