软饮料加工技术

2019/8/1912019/8/192第一章概述•软饮料的概念和分类；•软饮料用水的处理；•配料及其处理；•包装容器及材料。2019/8/193第一节软饮料的概念和分类一、软饮料的概念•软饮料——乙醇含量在0.5%以下的饮用品（非酒精饮料）。二、分类（国标）•①碳酸饮料；②果汁（浆）及果汁饮料；③蔬菜汁饮料；④含乳饮料；⑤植物蛋白饮料；⑥瓶装饮用水；⑦茶饮料；⑧固体饮料；⑨特殊用途饮料；⑩其他饮料。2019/8/194第二节软饮料用水的处理•水源：城市自来水、井水、天然水源。•软饮料用水标准。•水中杂质：悬浮物、胶体物质、溶解物质（盐、气体）。2019/8/195水的硬度：水中离子能沉淀肥皂的能力。•总硬度=碳酸盐硬度（暂时硬度）+非碳酸盐硬度（永久硬度）•碳酸盐硬度（暂时硬度）:Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、CaCO3、MgCO3•非碳酸盐硬度（永久硬度）：CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4、Ca(NO3)2、Mg(NO3)22019/8/196•水的碱度：•天然水中能与H+结合的OH-、CO3-和HCO3-的含量。天然水中通常仅存在HCO3-。2019/8/197水处理包括两大内容——过滤和杀菌。一、混凝和过滤（一）混凝•目的：添加混凝剂，中和胶体颗粒表面的电荷，破坏胶体稳定性，促使小颗粒互相聚合成大颗粒而下沉。•水处理中常用的混凝剂：铝盐和铁盐2019/8/198（二）过滤•砂过滤（无烟煤）——初级过滤。•砂滤棒过滤——原水质基本满足要求。•活性面料过滤——除水中色和味。•微孔滤膜过滤——精滤。2019/8/1991、砂过滤•原理：通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法。•包括阻力截留、重力沉降、接触凝聚。2019/8/19102、其他过滤器（1）砂滤棒过滤器•当用水量较少，原水中硬度、碱度指标基本合乎要求，只含有少量的有机物、细菌及其他杂质时，可采用砂滤棒过滤器。•直径：0.16~0.41um，水中存在的少量有机物及微生物可被微孔截留，滤出的水可达到基本无菌。•砂滤棒须及时清洗或更换。2019/8/1911（2）微孔膜过滤器•滤芯为高分子材料，决定过滤效果。（3）活性炭过滤器•多孔性物质，具有很强的吸附能力，能吸附水中的气体、臭味、氯离子、有机物、细菌及铁与锰等杂质，一般可将水中的有机物除去90%以上。2019/8/1912二、石灰软化在原水总硬度中碳酸盐硬度较高的情况下，在水中加入石灰，可降低碳酸盐硬度和碱度。CaO+H2O------Ca(OH)2CO2+Ca(OH)2------CaCO3+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2------2CaCO3+2H2OMg(HCO3)2+Ca(OH)2------MgCO3+CaCO3+2H2OMgCO3+Ca(OH)2------Mg(OH)2+CaCO32NaHCO3+Ca(OH)2------CaCO3+NaCO3+2H2O2019/8/1913三、电渗析和反渗透（膜技术）•在使用这两种方法时，原水必须先经过混凝、过滤等预处理才能保证设备的正常运转。2019/8/1914（一）电渗析1．原理•常用于海水和咸水的淡化，或用自来水制备初级纯水。•电渗析——通过具有选择通透性和良好导电性的离子交换膜，在外加直流电场的作用下，根据异性相吸、同性相拆的原理，使原水中阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜而达到净化作用的一项技术。2019/8/1915原则：阴极只允许阴离子通过；阳极史允许阳离子通过。＋－＋－＋－＋－＋－极水淡水浓水阴极（一）阳极（＋）原水原水阳膜阴膜阳膜阴膜阳膜阴膜极水极室极室淡室浓室淡室淡室浓室2019/8/1916阳极：H2O====H++OH-2OH--2e------[O]+H2O|1/2O2Cl--e------[Cl]|1/2Cl2H++Cl-====HCl在阳极室，由于OH-减少，极水呈酸性，并产生性质非常活泼的初生态氧和氯，对电极造成强烈腐蚀。2019/8/1917阴极：H2O====H++OH-2H++2e------H2Na++OH-====NaOH•在阴极室，由于H+减少，极水呈碱性，当极水中有Ca2+、Mg2+和HCO-等时，则与OH-生成CaCO3和Mg(OH)2等水垢，结集在阴极上。同时阴极室还有氢气排出。2019/8/19182．电渗析的结构（1）隔板（2）离子交换膜（3）电极（4）极框（5）压紧装置2019/8/19193．电渗析器的组装形式•由于原水的水源不同及对出水水质和水量的要求不同，电渗析本体的组装方式也不同。一般为了增加产水量，可增加膜的对并联数；为了提高出水水质，可多段串联，增加处理流程长度。2019/8/1920（二）反渗透1．渗透与反渗透•理想半透膜——只透过溶剂而不透过溶质的膜。•渗透——当把溶剂和溶液分别置于此膜的两侧时，纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液一侧流动的现象。•渗透压——当渗透过程进行到溶液的液面产生一压头，以抵消溶剂向溶液方向流动的趋势时。•反渗透——若在溶液的液面上施加一个大于该溶液渗透压的压力时，溶剂将以与原来的渗透相反的方向，开始从溶液向溶剂一侧流动。2019/8/19212．反渗透与超滤（两者没有本质上的差别）•以压力差为推动力的膜分离过程一般有反渗透、超滤和微滤。•反渗透法——主要截留无机盐类小分子。截留比十倍水分子大小还小的分子。•超滤法——从小分子溶质或溶剂分子中将比较大的溶质分子筛分出来。中等程度大小的有机物，高分子有机物，有机及无机胶体粒子等的分离。•微孔过滤——更大的溶质分子即分散粒子的筛分。2019/8/1922•反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）和微滤（MF）都是以压力差为推动力的膜分离过程，它们没有本质区别，只是渗透膜的孔径大小不同，截留物质的相对分子量不同。2019/8/19232019/8/1924反渗透装置及流程：装置：•膜组件和泵，反渗透膜组件形式：板框式、管式、螺旋式和中空纤维式。流程：•一级流程•一级多段流程•二级流程•多级流程2019/8/1925四、离子交换法处理水•离子交换法——利用离子交换剂把原水中人们所不需要的离子暂占有，然后再将它释放到再生液中使水得到软化的方法。2019/8/1926（一）离子交换树脂软化水的原理•水中阳离子与树脂上的阳离子进行交换；RSO3-H++Na+------RSO3Na+H+•水中阴离子与树脂上的阴离子进行交换。R=N+OH-+Cl-------R=NCl+OH-•水中溶解的阴阳离子被树脂吸附，离子交换树脂中的H+和OH-进入水中，从而达到水质软化的目的。2019/8/1927（二）离子交换树脂的分类与性能分类：•强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性等性能：密度、含水率、溶胀性、机械强度、耐热性、酸性、碱性、选择性和交换容量。2019/8/1928（三）离子交换树脂的选择原则①选择大容量、高强度树脂：同类型树脂中，弱型比强型交换容量大，但机械强度差。②根据原水中需除去离子的种类选择•吸附性较强的离子（Ca2+、Mg2+），弱酸性或弱碱性树脂•吸附性较弱的离子(K+、Na+、HCO3-、HSiO3-)，强酸性或强碱性树脂2019/8/1929（四）离子交换水处理装置•单级离子交换器（单床）多级（多床）•固定床复合（复床）混合（混合床）双层（双层床）•连续床移动床•流动床2019/8/1930（五）离子交换树脂的处理、转型及再生1、新树脂的处理及转型•阳树脂由Na型→H型（水浸泡→等量7%HCl浸泡1h→水洗至pH3~4→等量8%NaOH浸泡1h→水洗至pH8-9→3-5倍7%HCl浸泡2h）；阴树脂由Cl型→OH型。2019/8/19312、离子交换树脂的再生•老化树脂再生机理：水处理的逆反应•阳树脂：反冲→树脂质量2-3倍的5%-7%HCl→去离子水洗至pH3.0-4.0•阴树脂：反冲→树脂质量2-3倍的5%-8%NaOH→去离子水洗至pH8.0-9.0•再生液适当加温（≯50℃）效果更好。2019/8/1932五、水的消毒•消毒的方法：氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒。2019/8/1933（1）氯消毒•利用次氯酸(HOCl)的强氧化作用破坏微生物的酶系统。常用的氯消毒法：氯胺、漂白粉、次氯酸钠和二氧化氯。•Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-；HOCl→H++OCl-2019/8/1934（2）紫外线消毒•利用营养细胞中的蛋白质和核酸吸收紫外光谱的能量，导致蛋白变性，使微生物死亡。波长200-295nm，装置：低压灯管2019/8/1935（3）臭氧消毒•利用臭氧分解产生的原子氧（强氧化剂）与水中的细菌及其他微生物或有机物作用，使其失活。•臭氧的发生：3O2→2O3-148kJ/mol•臭氧不稳定，需随时制取当场应用•臭氧的加注装置：喷射法•臭氧的杀菌作用比氯快15～30倍，但成本高。2019/8/1936第三节配料及其处理•甜味料、酸味料、香精香料（水溶性香精——澄清饮料，乳浊香精——浑浊型饮料）、着色剂、其他添加剂。2019/8/1937一、甜味料（一）白砂糖吸湿性；粘度；饮料浓度控制等。（二）葡萄糖•渗透压高；有增效作用。（三）果葡糖浆•温度较低时，葡萄糖溶解度相对较小，会有结晶析出。（四）其他甜味剂•安全性、加工性能、保健功能。2019/8/1938二、酸味剂作用：•调节口味、对杀菌条件、色泽变化。•酸感强弱主要由氢离子浓度决定，阴离子主要表现在味感上。•与甜味相互间存在减效作用；•少量的苦味或涩味物质有增强作用；•温度有增强作用。种类：柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、磷酸。2019/8/1939三、香精香料•分类：水溶性、油溶性、乳浊、香精基和固体香精。软饮料中使用水溶性、乳浊和固体香精。•用量：最适宜的用量。•注意事项：质量、均匀。2019/8/1940四、着色剂（一）食用合成色素•色彩鲜艳，稳定性好，着色力强，可任意调色。但要注意安全性问题。1．使用食用合成色素应注意的问题：2．色调的拼调红黄蓝红黄橙绿紫橙橄榄灰棕褐2019/8/1941（二）食用天然色素•不太稳定，耐光、耐热性均较差，并随溶液pH不同而改变颜色。•确定一种天然色素必须经过安全性评价。2019/8/1942五、饮料中使用的其他食品添加剂•乳化剂和乳化稳定剂；•防腐剂；•抗氧化剂；•包埋稳定剂；•酶制剂；•助滤剂；•泡沫剂和消泡剂。2019/8/1943第四节包装容器及材料•金属容器及材料；•玻璃容器及材料；•塑料容器及材料；•复合薄膜容器及材料；•纸质容器及材料。2019/8/1944一、金属容器及材料•马口铁（低碳钢板）——光亮外观、良好的耐蚀性和制罐工艺性能，适于涂料和印铁。•镀铬板——耐蚀性较前差，需经内外壁涂料使用。•铝材——重量轻，加工性能好，不生锈，表面涂料后可耐酸碱等介质，无味无臭。•分三片罐和两片罐。2019/8/1945二、玻璃容器及材料•——造型灵活、透明、美观。•——化学稳定性高，不透气，易密封，有利于卫生。•——原料丰富，价格低廉，可多次周转使用。•——生产自动化程度高。•机械强度低、易破损、重量大。2019/8/1946三、塑料容器及材料•可以通过人工的方法很方便地调节材料性能，满足各种不同的需要，如防潮、隔氧、保香、蔽光等。•聚氯乙烯——用注拉吹法生产的无缝线，瓶壁薄厚均匀，可用于盛装碳酸饮料。•聚酯（聚乙二醇对苯二甲酸酯）——有玻璃外观，无臭、无味、无毒。可制成有耐压性、有耐热性及有耐压热双重性能的饮料瓶，但价格较高。2019/8/1947四、复合薄膜容器及材料•单层——不能完全满足保护商品、美化商品及适应加工的要求。•二层或三层以上：外层材料——熔点较高，耐热性好，不易划伤、磨毛，印刷性能好，光学性能好。聚酯、尼龙、聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纸等。内层材料——具有热封性、粘合性好、无味、无毒、耐油、耐水、耐化学药品等性能。聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯等。铝箔——遮光、提高气密性。2019/8/1948五、纸质容器及材料•利乐包的包装有6层材料构成，从内到外顺序