第三章碳酸饮料

第三章碳酸饮料第一节碳酸饮料的历史与现状第三节碳酸饮料生产工艺流程第二节碳酸饮料生产主要设备第四节碳酸饮料常见质量问题第五节碳酸饮料发展趋势第一节碳酸饮料的历史与现状碳酸饮料的生产历史不长，始于18世纪末至19世纪初。最初的发现是从饮用天然涌出的碳酸泉水开始的。就是说，碳酸饮料的前身是天然矿泉水。1772年英国人普里司特莱发明了制造碳酸饱和水的设备，成为制造碳酸饮料的始祖。1807年，美国推出果汁碳酸水，在碳酸水中添加果汁用以调味，以此为开端开始工业化生产。第一节碳酸饮料的历史与现状我国碳酸饮料工业起步较晚，20世纪初，随着帝国主义入侵，汽水设备和生产技术进入我国，在沿海主要城市建立起小型汽水厂。早在20世纪初“可口可乐”已在亚洲面世，首先在菲律宾生产，并运来中国出售，在上海等城市销售。1927年“可口可乐”在上海及天津设厂生产，稍后更在青岛及广州生产。1933年，在上海的可口可乐生产厂是美国以外最大的“可口可乐”厂，在1948年，更是美国境外第一家年产量超过一百万箱的工厂。1948年，可口可乐撤出中国。第一节碳酸饮料的历史与现状解放前夕，我国饮料总产量仅有5000t。1980年后，碳酸饮料迅速发展。1978年12月13日，可口可乐公司与中国粮油进出口总公司在北京饭店签订协议。从1979年起，用寄售方式由中粮总公司安排销售。可口可乐撤离大陆30年后重返中国市场。可口可乐在北京建厂，1981年4月正式投产。目前，可口可乐已在中国建有39家灌装厂，天津和上海两个主剂厂。第一节碳酸饮料的历史与现状1981年，百事可乐在深圳与深圳罐头厂(深深宝前身)合作开设了第一家饮料生产工厂，成为了内地首家生产百事系列碳酸饮料的中美合资企业，也正式宣告了投资中国历程的开始。目前，百事在中国设立了24家饮料灌装厂，1家浓缩液厂。第一节碳酸饮料的历史与现状1995年碳酸饮料总产量已达300万t，占软饮料总产量的50%左右。2010年，碳酸饮料总产量达1265万吨，占软饮料总产量的13%左右。碳酸饮料市场一直是可口可乐和百事可乐的天下。可口可乐旗下产品可口可乐健怡雪碧醒目芬达占中国市场碳酸饮料市场53%的市场份额百事可乐旗下产品占中国市场碳酸饮料市场45%的市场份额碳酸饮料市场单品渗透情况可口可乐和百事可乐依旧是中国市场上的两大巨头随着消费者健康意识的加强，传统可乐的饮用比例有所下降，低糖的健怡可乐市场渗透情况有所增加。数据来源：中国市场与媒体研究CMMS%第二节碳酸饮料生产主要设备1、水处理系统：水过滤、澄清、软化、消毒、排气2、糖浆调配设备：化糖锅（夹层锅)、糖浆过滤器（内有筛网）、配料罐（调配缸）3、碳酸化设备（最关键）：二氧化碳生成器、二氧化碳气调压站、水冷却器、混合机4、洗瓶设备：清洗、消毒5、灌装设备（一次灌装设备和二次灌装设备）夹层锅二氧化碳发生器二氧化碳贮罐糖浆过滤器糖浆调和罐水冷却器灌装设备第三节碳酸饮料生产工艺流程碳酸饮料生产工艺流程可分为三个基本工序：糖浆的调配、碳酸化和灌装。一、糖浆的调配原糖浆（单糖浆）：将砂糖溶解在水中所得的浓度较高的糖水溶液。糖浆又称为调和糖浆或主剂，一般是根据不同碳酸饮料的要求，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，并充分混匀后所得的浓稠状糖浆。碳酸饮料成分：水、糖、二氧化碳和主剂。1、原糖浆制备原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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。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、原糖浆制备（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。冷溶法制得的糖液必须马上用完。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。1、原糖浆制备-间歇式1、原糖浆制备-间歇式（2）热溶法①蒸汽加热溶解法优点：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1、原糖浆制备-间歇式（2）热溶法②热水溶解法（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）1、原糖浆制备-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2、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。2、糖浆的调配糖浆调配的投料顺序遵循以下几个原则：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，如乳化剂、稳定剂挥发性的原料最后调入，如香精、香料2、糖浆的调配糖浆调配投料顺序：糖液（测定其浓度及需要的容积）→防腐剂（称量后温水溶解20%-30%的水溶液）→甜味剂（温水溶解配成50%水溶液加入）→酸味剂（50％溶液）→果汁→乳化剂、稳定剂→色素（5%的水溶液）→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，同时搅拌不能太剧烈，以免造成空气大量混入，影响碳酸化、灌装和降低保藏性。二、碳酸化碳酸化是指二氧化碳与水的混合。碳酸化程度会直接影响碳酸饮料的质量和口味，是饮料生产的重要工艺之一。设备：汽水混合机，喷雾式混合机、喷射式混合机（国外进口生产线常用）、填料塔式混合机（仅用作水的碳酸化）、静态混合器（70年代后开发的先进混合单元装置）。薄膜式混合机喷雾式混合机碳酸化罐填料塔式混合机汽水混合机①薄膜式混合机②喷雾式混合机③填料塔式混合机三、灌装灌装是碳酸饮料生产的关键工序。灌装方法有一次灌装法和二次灌装法。灌装方式：压差式灌装、等压式灌装和负压式灌装。灌装方法“二次灌装”法——先将调味糖浆定量注入容器中，然后加入碳酸水至规定量，密封后再混合均匀。适用于中小企业，含果肉碳酸饮料的灌装。“一次灌装”——将水与调味糖浆预先按照一定比例泵入汽水混合机内，进行定量混合后再冷却，然后将该混合物碳酸化后再装入容器。是较先进的灌装方式，大型的设备均采用这种灌装方式。二次灌装法“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”法中糖浆和碳酸水的温度不一致，灌装碳酸水时，容易产生大量的泡沫，造成ＣＯ2的损失和灌装量不足。（4）自动化程度高，生产速度快。“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。灌装方式压差式灌装：老式机器多为这种灌装机，采用虹吸原理。缺点：灌装速度较慢，液面较难控制，含气量高的产品不宜采用，因而先进的灌装机已不采用这种方式。等压式灌装：碳酸饮料的一次灌装法多采用等压方式。等压灌装时液体不受直接冲击，CO2损失极少，且可保持稳定的灌装压力，适用于碳酸饮料、啤酒、矿泉水和汽酒等灌装压力0.5MPa以下的含气或不含气饮料的灌装。负压式灌装：主要用在非碳酸饮料的灌装，如啤酒等。灌装质量要求（1）达到预期的碳酸化水平（二氧化碳含量）；（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（灌的太满，顶隙小，在饮料由于温度升高而膨胀时，会导致压力增加，产生漏气和爆瓶等现象）；（4）容器顶隙应保持最低的空气量（顶隙部分的空气含量多，会使饮料中的香气或其它成分发生氧化作用，导致产品变味变质）；（5）密封严密有效（6）保持产品的稳定性；不稳定的产品开盖后会发生喷涌和泡沫外溢现象。第四节碳酸饮料常见质量问题1、杂质2、混浊与沉淀：物理因素、化学因素、微生物因素3、变色4、变味5、气不足或爆瓶6、产生胶体变质杂质，主要指肉眼可见的、具有一定形状的非化学反应产物。对制品质量影响很大。杂质可分为：不明显杂质、明显杂质和使人厌恶的杂质。1、杂质不明显杂质：一般是指数量极少、体积极小的灰尘、小白点、小黑点等。明显杂质：指数量较多的小体积杂质，或数量虽然不多，但体积使人厌恶的杂质：包括刷毛、大片商标纸、蚊虫、苍蝇及其他昆虫等。1、杂质造成杂质的原因a．瓶子或瓶盖没有洗净；b．水、糖及其它辅料含有杂质，而糖浆过滤时未除掉；c．机件碎屑或管道沉积物；d．操作人员责任感不强。一般，问题最大的是瓶子不洁。2、混浊与沉淀碳酸饮料有时会出现白色絮状物，使饮料混浊不透明，同时在瓶底生成白色或其他沉淀物。饮料的混浊、沉淀变质原因很多，主要是由于物理作用、化学反应和微生物活动引起的。（1）物理变化引起的混浊沉淀物理性变化引起的混浊沉淀一般表现为生产出的饮料1周内即出现混浊、不透明或瓶底有一层云雾水，或有微小颗粒沉积瓶底。原因：水过滤不彻底，未使其中的矿物杂质清除干净；瓶子未洗涤干净，附着于瓶壁的杂质被水浸泡后形成沉淀；水质不适也会出现混浊或不透明。（2）化学性变化引起的混浊沉淀由于化学反应引起的混浊、沉淀，多数是由于糖中胶质凝聚而形成的。因为有的糖厂生产的白砂糖，糖蜜分离不完全，在糖蜜中的胶质随糖蜜带入砂糖。胶质虽然外观澄清透明，但时间一长，即由原来的小微粒凝聚成块，出现混浊沉淀。如饮料中有焦糖存在，还将与胶质一起凝聚，则更加难以处理。糖中除胶质外，有时还含有蛋白质，也容易引起凝聚造成沉淀。生产透明的碳酸饮料时，应尽量不使用甜菜糖，因为它拄往含有皂苷类物质。皂苷类有胶体性质，它会吸附糖浆中的其他杂质，慢慢形成絮块沉淀。饮料用水硬度过高，水中的钙、镁与柠檬酸作用．生成不溶性沉淀物。水质硬度过高，配料方法又不当，如添加苯甲酸钠过多时，则与柠檬酸作用生成结晶的小亮片状的苯甲酸沉淀。（2）化学性变化引起的混浊沉淀使用焦糖于含鞣酸的饮料中，易发生沉淀。如某厂的“桔子茶汽水”放一段时间后就出现片状沉淀现象，这可能就是茶中鞣酸与焦糖的作用造成的。香精用量过大，或者使用不合格的、变质的香精，也会引起白色混浊或悬浮物。色素用量过大也会引起沉淀。（2）化学性变化引起的混浊沉淀（3）微生物引起的混浊沉淀在饮料生产过程中有微生物侵入时，这些微生物便会与糖分作用使糖变质产生混浊；与柠檬酸作用(柠檬酸含量少时尤为明显)使其形成丝状或白色云状沉淀。但有时饮料中虽然存在微生物却没有引起变质，主要原因是有碳酸气存在起到抑制微生物生长的作用。其原因是封盖不严，使二氧化碳溢出，浸入的空气中带有细菌，从而使产品发生酸败；由于设备未清洗干净或生产中没有及时将糖浆冷却装瓶，以致感染杂菌产生酸败味。对于化学反应和物理原因引起的混浊沉淀，采取的控制措施有：生产用水硬度必须合