第五章 碳酸饮料

第五章碳酸饮料了解碳酸饮料定义、分类及特点。了解碳酸饮料一次灌装和二次灌装工艺流程及其优劣势。熟悉碳酸饮料传统灌装和无菌灌装工艺流程及其优劣势。掌握二氧化碳净化和糖浆制备对碳酸饮料品质的影响。学习目标01碳酸饮料概述一、碳酸饮料定义及分类GB/T10792-2008《碳酸饮料（汽水）》，将碳酸饮料定义为在一定条件下充入二氧化碳气的饮料，不包括由发酵法产生二氧化碳气的饮料。根据国家标准规定，碳酸饮料分为以下四类：（一）果汁型碳酸饮料指含有一定量果汁的碳酸饮料，其中原果汁含量不低于2.5％（质量分数），具有相应水果特有的色、香、味，一般可溶性固形物含量为8％~10％，总酸含量为0.2％~0.3％。（二）果味型碳酸饮料指以果味香精为主要香气成分，含有少量果汁或不含果汁的碳酸饮料，由白砂糖及其他甜味剂、柠檬酸、色素以及食用香精配制而成，风味与相应的水果相似。（三）可乐型碳酸饮料

指以可乐香精或类似可乐果香型的香精为主要香气成分的碳酸饮料。市场上的可乐型碳酸饮料气容量一般为3.0倍。（四）其他类型碳酸饮料

指上述三类以外的碳酸饮料，如苏打水、盐汽水、姜汁汽水、沙士汽水等。这类碳酸饮料包括含有植物提取物、电解质等的饮料。

二、碳酸饮料产品质量要求GB/T10792-2008《碳酸饮料（汽水）》对碳酸饮料的产品质量要求做出了明确规定：感官要求应具有反映该类产品特点的外观、滋味，不得有异味、异臭和外来杂物；理化指标应符合表2-1的规定；食品添加剂和食品营养强化剂使用量及使用范围应符合GB2760-2014和GB14880-2012的规定；卫生要求应符合GB7101-2015的规定。02碳酸饮料生产工艺一、糖浆制备工艺（一）原糖浆制备原糖浆制备工艺流程如图2-5所示。1.白砂糖溶解冷溶法溶糖在制备过程中容易受微生物污染，获得的糖浆可溶性固形物含量在45-65之间；热熔法溶解迅速，同时高温和高渗透压可以杀灭微生物，实际生产多使用热溶法。目前应用较广泛的是热水加热法溶解糖浆。根据投料方式分为批次式溶糖和连续式溶糖。（1）批次式溶糖将热水加至溶糖罐，加入定量白砂糖，搅拌直至完全溶解，之后进行过滤和冷却。（2）连续式溶糖连续溶糖是指白砂糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖浆冷却都是连续进行。2.糖浆活性炭净化、脱色及过滤白砂糖中可能含有多种杂质，从溶糖罐泵出的糖浆需加入活性炭进行物理净化吸附、再经过滤工序除去活性炭，最后冷却储藏。3.糖浆浓度测定（1）糖浆浓度表示和测定方法相对密度测定：采用密度计进行测定，该方法操作简便、快速、准确性较高。波美度测定：采用波美计进行测定。把波美比重计浸入所测溶液中，得到的度数就叫波美度（°Bé）。

白利度测定：白利度采用糖度计或折光计进行测定，结果用白利度（°Brix）表示。（2）不同测定方法之间换算白利度≈1.8×波美度糖浆波美度与相对密度的换算关系式：式中：°Bé——波美度数（3）糖浆配制（二）调和糖浆配制1.加料顺序遵循的原则①含量高的原辅料先添加，如糖浆；②容易发生化学反应的配料与食品添加剂应分开添加；③黏度大、易起泡原料在相对较后的顺序添加，如乳化剂、稳定剂；④挥发性配料与添加剂最后添加；⑤部分原料，如蛋白、多糖等配料，有时需要单独分散溶解后再与糖浆混合。

2.常用加料顺序（1）原糖浆测定浓度后加入，并预先计算所需原糖浆的量；（2）防腐剂称量后用温水溶解、过滤、配成一定浓度的溶液后添加；（3）甜味剂用温水溶解成一定浓度溶液、过滤后加入；（4）酸度调节剂用温水溶解并过滤后加入；（5）果汁；（6）色素热水溶解后过滤使用；（7）乳浊剂稀释、过滤后使用；（8）食用香精香料；（9）水。3.调和工艺(1）间歇式糖浆调和工艺根据产品特点，可以选择热调和或冷调和。热调和时，各种配料在高温下混合，同时完成溶解、调和与杀菌等工艺，配制好的糖浆应立即装瓶，防止产品变质。(2）连续式糖浆调和工艺各物料通过定量比例泵进入混合器混合，经水调节浓度后直接输出到灌装车间。连续式工艺糖浆浓度精度高（±0.05°Bé），可大大降低糖原料的损耗，全封闭操作，卫生状况好，但设备一次投入较大。4.调和糖浆浓度测定调和好的糖浆须测定浓度，控制糖浆浓度在50~65°Brix。由于糖浆量占碳酸饮料的比例较高（一般为20%），因此糖浆浓度定量的准确性和稳定性关系到产品质量、产量和生产成本。（三）碳酸饮料主剂主剂是碳酸饮料的主要呈味和呈色部分，通常由食用香精、酸度调节剂、色素、防腐剂和其他组分组成。“集中生产主剂，分散灌装饮料”的方式已成为碳酸饮料生产的主流方式，优点产品质量稳定统一，简化灌装厂生产流程。

二、碳酸化工艺碳酸化的核心是气液混合，因此碳酸化系统又称为二氧化碳混合系统，其主要目的是将配方所需的CO2的量添加到物料当中，实现产品的碳酸化。（一）碳酸化系统的组成混合系统的核心装置是气液混合机，同时还包括真空脱气系统、冷却系统、CO2注入系统、在线检测系统和其他辅助系统，完成糖浆和水的脱气、冷却和按比例混合以及碳酸化过程。

（二）碳酸化原理碳酸化是指二氧化碳和水在压力作用下生成碳酸的过程，其反应式为：（三）二氧化碳在水中溶解度在一定压力和温度下，二氧化碳在水中最大溶解量称为溶解度。在0.1MPa下，温度为60°F（15.56℃）时，1体积的水可以溶解1体积的二氧化碳，单位为（L/L）。（四）影响二氧化碳溶解度的因素1.气液体系的绝对压力和液体的温度；2.接触面积；3.空气；4.水中溶质（五）二氧化碳理论需求量根据气体常数1mol气体在0.1MPa、0℃时为22.41L，因此1molCO2在T（℃）时体积Vmol为：

则CO2理论需求量为：（六）饮料中CO2气体容积测定方法测定饮料中二氧化碳的气体容积，需掌握测定时温度和容器内压力。测定容器内压力可以通过汽水专用二氧化碳测定仪实现。（七）碳酸化过程注意事项1.合理的碳酸化水平；2.灌装机应保持充分的过压程度；3.防止混入空气；4.保证水或产品中无杂质；5.保证恒定灌装压力三、灌装工艺（一）传统灌装工艺一次灌装工艺2.二次灌装工艺二次灌装工艺，即一次灌装糖浆，一次灌装碳酸水，从而实现饮料的碳酸化，其工艺流程如图2-3所示。采用二次灌装工艺时，必须提高碳酸水的含气量，以便调和后达到设定的成品含气量。由于该工艺的生产环境相对开放，灌装工序较多，增加了微生物污染的风险。（二）无菌灌装工艺无菌灌装工艺是指在无菌环境下，将无菌物料灌装到无菌包装容器中的生产工艺。（三）灌装工艺质量要求（1）保持合理的碳酸化水平；（2）灌装过程保持一定的过压程度；（3）保持合理和一致的灌装高度；（4）保证容器顶隙的空气含量最低；（5）保证容器密封严密；（6）保持产品的稳定性；（7）无菌灌装的技术要点①产品、包装材料和密封容器、灌装设备都要经过杀菌过程达到无菌状态。②彻底清洗是有效消毒的基础，是建立无菌环境的前提条件。③无菌区内的零部件须尽可能地干燥，因为过多的水分残留不仅容易使微生物快速繁殖，还会降低杀菌剂的杀菌能力。④无菌空气经过管路进入无菌区呈层流状态，保持正压。⑤饮料容器罐顶无菌空气需保持一定正压来预防产品不受外界空气污染，当罐顶无菌空气压力低于安全限值时，可能会导致罐内产品带菌风险。⑥碳酸饮料灌装后应立即进行封盖操作，其间隔时间一般不超过10s，以避免二氧化碳逸散，保证饮料的质量。03碳酸饮料生产中的质量问题及控制措施一、碳酸饮料生产中的质量问题（一）杂质主要指肉眼可见、有一定形状的非化学反应产物，对制品质量影响很大。

（二）浑浊沉淀1.物理性：水过滤不彻底，瓶子未洗涤干净，水质不达标。2.化学性：白砂糖中存在胶体物质，在一定时间内可以凝聚形成沉淀；水质硬度过高，会生成不溶性沉淀；配料工序处理不当会使产品发生浑浊不透明的现象。3.微生物繁殖：封盖不严，二氧化碳溢出，或由于设备未清洗干净或生产中没有及时将糖浆冷却装瓶，导致污染杂菌产生酸败味。（三）含气不足或爆瓶1.含气不足的原因主要有：二氧化碳纯度低；混合机或管道漏气。2.爆瓶的原因主要有：二氧化碳含量过高；容器质量差。（四）产生胶状物饮料生产后，放置数天就呈现白色胶体状态，开盖后产品倒出呈糊状。原因主要有：①白砂糖原料含有较多的胶体物质和蛋白质；②二氧化碳含量太少或混入空气太多，使一些好气性微生物生长繁殖；③瓶子未彻底消毒，瓶内残留的细菌利用饮料中营养成分产生胶状物。（五）变味和变色1.变味一般是由于微生物生长繁殖引起的；二氧化碳不纯，掺杂过量的其他气味和硫化氢、二氧化硫等，也会给产品带来异味。2.碳酸饮料在储存过程中会出现变色、褪色等现象，特别是在阳光下长时间照射时更易发生上述问题；色素在受热或在氧化酶作用下发生分解，饮料储存时间太长，也会产生色素分解而失去颜色。二、碳酸饮料生产中质量控制措施（一）糖浆控制在糖浆制备操作中，必须做到糖和水的准确定量；所用的称重设备必须进行定期校准。糖浆中各配料的添加顺序应根据其化学性质决定。在糖浆配制的溶解或混合过程中，避免空气的溶入。（二）碳酸化碳酸化过程需要控制压力和温度，使用混合机时，应注意排除机内积存的空气，还要定期对混合机排空。（三）灌装①精确控制糖浆和水的比例；②达到预期二氧化碳含量；③保持合理的灌装高度和一致的水平；④保持最低顶隙空气量；⑤保证产品的稳定。（四）包材对于外包装完好的金属罐、PET瓶等一次性容器，一般不需要提前消毒。使用玻璃瓶作为包装容器时，特别是回收的玻璃瓶，必须加强清洗管理。瓶盖、罐盖应进行消毒处理，为防止灰尘污染，应对料斗和送盖滑槽进行定时消毒。（五）无菌验证出现以下情况时，需进行无菌验证：①新安装生产线正式投产前；②生产线与无菌环境相关联部位进行改造、更换；③生产线出现严重质量问题时；④生产线大修后。04案例介绍1.配料表水，刺梨浓缩汁，白砂糖，赤藓糖醇，二氧化碳，柠檬酸，刺梨香精，山梨酸钾，安赛蜜。2.生产工艺流程含汽刺梨汁饮料以刺梨浓缩汁（清汁）为原料，采用一次灌装工艺生产，其工艺流程如图2-10所示。

含气刺梨汁饮料3.工艺要点（1）刺梨浓缩汁准备刺梨汁富含多酚黄酮类物质，容易在储藏过程中形成胶体颗粒并最终出现沉淀。（2）化糖取定量白砂糖用温水溶解后形成糖液；赤藓糖醇、山梨酸钾、安赛蜜、柠檬酸等配料用水溶解，混合均匀。（3）调配刺梨浓缩汁、糖液、配料溶液在调配罐混合均匀，添加香精后预定容至总量的90%。（4）杀菌、冷却物料加热至115°C，保持15s，然后立即冷却至4°C。（5）碳酸化、灌装将上述料液按比例与水混合，进入碳酸化设备使二氧化碳气体饱和，再经混合装置混合均匀，进入灌装机完成灌装；密封后形成产品。4.成品规格（1）容量550mLPET瓶装。（2）理化指标可溶性固形物含量9.5±0.1oBrix；总酸0.21%±0.01%；CO2气容量（20°C）/倍≥2.5；果汁含量（质量分数）≥10%。（3）微生物指标符合商业无菌要求，检测方法参考GB4789.26-2013《食品安全国家标准食品微生物学检验商业无菌检验》。

1.配料表水、聚葡萄糖、赤藓糖醇、脱脂乳粉、二氧化碳、浓缩苹果汁、乳清蛋白粉、果胶，三氯蔗糖，柠檬酸，柠檬酸钠、食用香精。2.生产工艺流程含乳汽泡水饮料以乳粉、浓缩苹果汁为主要原料，采用无菌灌装工艺生产，其工艺流程如图2-11所示。

含乳气泡水饮料3.工艺要点（1）乳粉预溶解脱脂乳粉应保证充分溶解并水合，经200目过滤，板式换热器降温至30℃以下打到调配缸。（2）溶糖化胶将果胶和部分聚葡萄糖混合均匀，分批次加入搅拌溶解，降温到30℃以下经200目过滤器过滤后打入调配罐内。（3）预定容

所有物料添加并搅拌均匀后，加水预定容到目标液位的85%，确定料液温度低于30℃，关闭搅拌，进行调酸。（4）喷酸喷酸工艺中，调配缸内利用喷头加入酸液，开始时查看喷酸效果，确保喷头无堵塞，时间控制在15min内。（5）定容、调香预定容至需要的浓浆液位位置，定容前将称量好的香精投入。（6）升温均质、杀菌升温到55