第十四章 糖浆制备、碳酸化技术与设备

第十四章

糖浆制备、碳酸化技术与设备熟悉糖浆制备工艺流程及主要设备组成。了解不同硅藻土过滤设备的特点。熟悉碳酸饮料生产的主要设备组成。熟悉不同气液混合机的结构及特点。学习目标01糖浆制备技术与设备一、糖浆制备系统主要设备（一）溶糖设备1.盘管式溶糖锅

2.高速搅拌溶糖罐图

2-2高速搅拌罐结构示意图1—转子和定子

2—罐体

3—进料口

4—排气口

5—CIP

清洗头

6—电机。图

2-1盘管式溶糖锅（罐）1—进水管

2—搅拌器

3—冷却水（蒸汽）进口

4—冷却水（蒸汽）出

口

5—锅体6—进蒸汽阀

7—电动机及蜗轮箱

8—加糖口

9—出液阀。一、糖浆制备系统主要设备（二）糖浆净化设备1.活性炭吸附脱色

若白砂糖质量不稳定或等级不能满足饮料生产要求，则必须采用活性炭法进行净化处理。活性炭净化处理工艺流程如图2-3所示：

图

2-3糖浆净化处理工艺流程1加热后的糖浆混合罐2硅藻土预涂罐

3板框过滤机

4精密过滤机

5热交换器

6处理后的糖浆储罐一、糖浆制备系统主要设备（二）糖浆净化设备2.硅藻土过滤机脱色后的糖浆通过糖浆泵送至硅藻土过滤机进行过滤，硅藻土过滤机利用以SiO2为主的硅藻土作为助滤剂，常见设备类型包括板框式、叶片式、圆盘式和转鼓式等。（1）板框式硅藻土过滤机：结构简单，操作容易，固液分离高，寿命长；但需人工卸料清洗；（2）圆盘式硅藻土过滤机：自动化程度较高（3）柱（烛）式硅藻土过滤机：更加稳定，滤后滤液质量有保证

一、糖浆制备系统主要设备（二）糖浆净化设备3.真空转鼓式过滤机真空转鼓式过滤机将过滤、洗涤、吸干、卸料等操作在一个转动周期内完成。

优点：连续生产，机械化程度高。可根据料液性质和工艺要求定制材料。适用于颗粒粒径、黏度适中的悬浮液。可调节转速控制滤饼厚度和洗涤效果。滤布损耗小。缺点：过滤推动力小，仅依赖真空，压差不超过80kPa。滤饼湿度较高，一般在20%以上。结构复杂，制造难度大，真空度易受热料液或挥发性液体影响。二、全自动糖浆制备系统（一）全自动卸糖拆包设备

机器人卸垛——糖袋碾压——外袋除尘——机器人自动切袋、空袋回收——真空输送——粉仓暂存——在线溶糖图2-8全自动卸糖拆包系统设备结构示意图（A）和外观图（B）（B）（A）二、全自动糖浆制备系统（一）在线溶糖单元如图2-9所示，在线溶糖单元利用自吸泵和剪切泵，将白砂糖高效溶解于水中，密闭设计确保卫生，每小时溶糖量可达5吨。

图2-9在线溶糖单元设备外观图二、全自动糖浆制备系统（二）糖浆过滤储存单元糖浆过滤储存单元包括：糖浆升温灭菌、硅藻土过滤去杂质、降温后储存于20℃以下的罐内，全自动控制实现工业自动化。

图

2-10糖浆过滤储存单元设备结构示意图02碳酸化技术与设备一、碳酸化辅助设备（一）二氧化碳输送及处理装置1.二氧化碳贮存与汽化大型生产企业使用贮罐储存液态二氧化碳，通过减压阀调压和汽化塔加热将其转化为气态，提供稳定的碳酸化环境。2.二氧化碳净化在使用前，二氧化碳气体需经活性炭过滤和高锰酸钾洗涤器进一步净化，确保符合碳酸饮料的生产要求。

一、碳酸化辅助设备（二）饮料碳酸化单元设备组成1.冷却设备冷却设备分为直接和间接冷却，板式换热器效率高、易清洗。而无菌多通道管式换热器通过双流道设计提升效率并减少能耗。图2-11为廊坊百冠包装机械有限公司无菌混合技术采用的多通道管式换热器。图

2-11多通道管式换热器外形图一、碳酸化辅助设备（二）饮料碳酸化单元设备组成2.脱气设备（1）真空脱气设备工作原理

真空泵在脱气罐内产生负压；浓浆通过喷头雾化，进入脱气罐；在负压条件下，空气从浓浆中溢出并通过排气管排出；脱气后的浓浆通过出料管进入下一工序。在碳酸饮料生产中，饮料浓浆和水中的空气会影响碳酸化效果，因此在饮料浓浆与水混合前对生产用水和饮料浓浆需进行脱气处理。一、碳酸化辅助设备（二）饮料碳酸化单元设备组成2.脱气设备（2）二氧化碳置换脱气设备利用二氧化碳在水中溶解度比空气大的特性，将空气从浓浆中置换出来，从而达到脱气目的。一、碳酸化辅助设备（二）饮料碳酸化单元设备组成2.脱气设备（3）料水混合设备与间歇式料水混合机相比，在线料水混合机具有占地面积小、易操作、节省人工、便于清洗、操作损失小、性能稳定等优点。二、碳酸化关键设备（一）罐式气液混合机1.薄膜式气液混合机经过处理后的二氧化碳气体以一定的压力由进气口进入密封罐中，其内压控制在0.4~0.6MPa（根据料液温度调节压力）。料液经过冷却脱气处理后打入到密封罐内，通过在罐内垂直安装的管子上端口流出，在竖管的上半部分固定着7~8组一反一正扣在一起的圆盘，当料液流经圆盘曲面时，延长了料液在混合机内停留时间，同时形成了一薄层水膜，增大了二氧化碳和料液的接触时间和接触面积，使充满在密封罐内的二氧化碳与料液混合，完成碳酸化过程。碳酸化后的料液由密封罐下部的出液口进入灌装机，密封罐内液面最高不超过圆盘组的最下面一个圆盘，以免影响混合效果。薄膜式气液混合机混合效果差、效率低，不能满足大型现代生产线的需要。图2-15薄膜式气液混合机结构示意图1—密封罐2—进气口3—料液喷头4—碟片5—进液口6—出液口

二、碳酸化关键设备（一）罐式气液混合机2.填料式气液混合机在密封罐内有一个填料塔，里面装满玻璃球或瓷球等填料，二氧化碳气体以一定的压力由进气口进入到密封罐中，料液由顶部进液口进入，喷洒到填料塔上，在填料表面形成一层液膜，并逐渐向下流动，在这一过程中，料液与二氧化碳充分接触，完成碳酸化过程。最后，碳酸化后的料液由密封罐下部的出液口进入灌装机。同样混合效果差、效率低，不能满足大型现代生产线的需要。图2-16填料式气液混合机结构示意图1—密封罐2—进液口3—填料塔4—进气口5—出液口

二、碳酸化关键设备（一）罐式气液混合机

3.喷雾式气液混合机整体来说，罐式气液混合机存在着明显的缺陷，不仅占地面积大、混合效果差、碳酸化效率低、能耗大，而且操作复杂、需要注意事项较多，还容易造成生产事故，所以这一类的气液混合机已经不适于目前大规模、高标准、高效率的生产要求。图2-17喷雾式气液混合机结构示意图1—密封罐2—进液口3—喷头/离心式雾化器4—进气口5—出液口

二、碳酸化关键设备（二）喷射式气液混合机喷射式气液混合机（又称文丘里管）是碳酸饮料生产中常用的设备，用于将二氧化碳与料液混合。工作原理料液通过高压泵进入混合机，流速增加，压力降低。二氧化碳通过低压区被吸入，与料液混合。混合液进入扩大管，液体变成细小液滴，增加与二氧化碳接触面积，混合效果更好。1—料液入口

2—二氧化碳入口

3—收缩管（喷嘴）

4—喉管（混合管）

5—扩大管（导流尾管）二、碳酸化关键设备（二）喷射式气液混合机优点结构简单操作方便能耗低混合效果好1—离心泵

2—喷射式气液混合机

3—数控阀门

4—进气口

5—离心泵

6—碳化罐

7—出液口三、无菌碳酸化技术与设备（一）HHS系列无菌气液混合机HHS系列无菌气液混合机由廊坊百冠包装机械有限公司生产。该设备的结构示意图和工艺流程图如2-20所示：设备用途用于碳酸饮料无菌灌装生产线在线混合无菌料液与无菌CO2制成高含气倍数的无菌碳酸饮料图

2-20廊坊百冠无菌气液混合机示意图1-料液输送与计量系统

2-CO2

除菌过滤系统

3-CO2

流量计量系统

4-CO2

压缩气和蒸汽入口

5-文丘里气液混合器

6-无菌物料储罐

7-物料冰水冷却系统

8-冰水回三、无菌碳酸化技术与设备（二）STDBF系列无菌气液混合机图

2-22STDBF

系列无菌混合机工艺设备流程图1—料液杀菌系统

2—蒸汽保护与

SIP

系统

3—CO2除菌系统

4—料液输送与计量系

统

5—料液冷却系统

6—CO2计量与混合系统

7—料液无菌暂存罐。

与其他的气液混合机相比具有无菌设计、自排干、自动CIP、自动SIP、模块化智