碳酸饮料生产工艺.ppt

1、(Soft Drinks Technology ),软饮料工艺,第二节 碳酸饮料（二）,一.产品技术要求 根据GB10792规定，碳酸饮料产品的技术要求,理化指标,微生物指标 细菌总数 100个/ml; 大肠杆菌总数 3/ml; 致病菌不得检出。,二、碳酸饮料生产的工艺流程 1.二次灌装法(现调式),“二次灌装”即水先经冷却碳酸化，然后再分别灌装糖浆和碳酸水，这在中小型厂中常采用。,现调式二次灌装法工艺,饮用水水处理冷却气水混合 CO2 糖浆调配冷却灌浆灌水密封混匀检验 容器清洗 检验 成品 二次灌装法是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。又称为现调式灌装法、

2、预加糖浆法或后混合（postmix）法,现调式二次灌装法工艺,优点 加料机结构简单，灌装时糖浆与水各成系统，便于分别清洗，分别控制微生物； 灌装时灌装机漏液仅损失水而不损失糖浆； 含果肉果汁饮料也可以顺利灌装； 缺点 碳酸水与糖浆温度不一致，在灌水时易产生大量泡沫涌出，降低含气量，同时影响操作； 仅在水中含有气体，糖浆中不含气体，因此要求水中含气量远高于成品要求的含气量； 容器改变后必须调整加料量，且容器规格不一时产品质量不稳定 要求加糖浆量一定，太小时则浓度太高不利于设备工作，太多时加水量过低含气量易不足，一般3050ml,2.预调式一次灌装法工艺,饮用水水处理 混合冷却碳酸化灌装密封检验

3、糖 浆 调配 成品 容器清洗 检验 一次灌装法是将糖浆和水用定量混合机按一定比例连续混合，再充入二氧化碳，然后一次灌装入容器中。又称为预调式灌装法、成品灌装法或前混合（premix）法,预调式一次灌装法工艺,优点： 含气量易于控制 糖浆与水的比例易于准确控制，即使容器改变也不需要改变配比，产品质量均一 一次灌装不易产生泡沫喷涌 调和机价格低 缺点 不适应灌装含果肉汽水，否则易堵塞混合机喷嘴影响生产 需二级配料罐，并且如果当时用不完很容易变质,碳酸饮料工艺流程,碳酸饮料工艺流程,三、操作要点（一）糖浆的制备和配合,糖浆制备的工艺流程：砂糖称量溶解过滤杀菌冷却脱气浓度调整配料精滤（均质）杀菌冷却贮

4、存（缓冲罐）糖浆,原糖浆的制备,1.甜味剂的作用 提供稠度而有助于传递香味 提供能量和营养价值 饮料厂来说，从卫生和浓度控制的观点出发，糖浆的制备无疑是重要的。要达到配料掺和良好和完善，以生产一致性和高质量的饮料。,2.溶糖方法：冷溶和热溶（蒸汽加热和热水） 冷溶：配制短期内饮用的饮料糖浆。采用装搅拌器的容器，把糖和水正确配准，在室温下进行搅拌，待完全溶化，过滤去杂即成。一般45650Bx（要存放1天必须是650Bx）。,注意： 采用优质砂糖 冷溶法生产须有严格的卫生控制措施，充分保证车间的清洁卫生，并对容器、管道进行定期和不定期的清洗。 溶糖过程完全不加热，糖液在制备中极易受微生物污染，溶解

5、后的糖液要尽快用完 ，不得积压 搅拌速度不宜过快，一旦砂糖完全溶化应立即停止搅拌，防止搅拌过度混入过多空气，加速糖液变质,热溶：纯度要求高，或要求延长贮藏期的饮料。 热溶能杀灭糖内细菌； 分离出凝固糖中的杂质； 溶解迅速，短期内可生产大量糖液。,3.设备：一般采取不锈钢的双层溶糖锅，并备有搅拌器，锅底部有放料管道。,3.热溶方法： 1）蒸汽加热溶解：将水和糖按比例加入到溶糖锅，通入蒸汽加热，高温下搅拌溶解。 2）热水溶解：边搅拌边把糖加入到热水中溶解，然后杀菌、过滤、冷却。 工艺流程：5055 热水搅拌溶解粗过滤90 杀菌冷却39 精滤冷却至20 糖溶液。,4.糖浆浓度的测定 (1)比重计测定

6、法 (2)其它测定法（波美表、糖度表、折光仪） 波美度(BAUME Be) 15相对密度144.3/(144.3-Be)（比水重者） 白利度(Brix, Bx) 指含糖量的重量%, 55Bx即含糖55%(Wt),比重计,5.糖浆过滤 对于高质量优质砂糖制备的糖浆，采取不锈钢丝网、帆布、棉饼、板框等方式 针对质量较差的砂糖，会导致饮料产生凝结物、沉淀物，甚至异味；装瓶时出现大量泡沫等；或者对一些特殊的饮料如白柠檬汽水，对糖浆色度要求很高，一般要求净化处理： 加入0.51活性炭到热糖浆中，一边添加一边搅拌，活性炭与糖液接触15min，温度保持80，通过过滤器前加入0.1%硅藻土助滤，避免活性炭堵塞

7、过滤器面层。,6. 糖浆的调配,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稠状糖浆,它是饮料的主体之一,与碳酸水混合即成碳酸饮料。,1）原料处理 甜味剂 配成50%水溶液加入,同时用增稠剂增稠,常用羧甲基纤维素钠CMC、黄原胶。国内0.05%0.15%的CMC可保持稠厚感3个月；国外黄原胶保持稠厚感6个月 酸味剂 配成50%水溶液加入,不同品种的碳酸饮料分别用不同的酸味剂。柠檬酸用于柑橘风味、酒石酸用于葡萄风味、磷酸用于可乐。,防腐剂 碳酸饮料因含CO2，具有压力和一定酸度，不利于微生物生长繁殖，

8、用量减少。一般配成20%-30%的水溶液加入,不断搅拌,避免局部浓度过高与酸反应析出而沉淀，失去防腐作用。 香精 水溶性香精、乳化香精，添加量,色素 1）与饮料名称相一致，果汁、果味汽水应接近新鲜水果或果汁的颜色。橙汁汽水必须为橙色或橙黄色，可乐应具有焦糖色或类似焦糖色泽 2）用量应符合GB2760规定 3）先配成5%的水溶液加入,配制时应煮沸冷却后使用，或用蒸馏水，否则可能会因水的硬度太大而造成色素沉淀。过滤后加入到糖液中。,4）色素溶液的稳定性较差，大多数色素溶液的耐光性也较差，随配随用，避光保存 5）溶解色素的容器应采用不锈钢或食用级塑料溶解，不能使用铁、铝等容器，避免色素与金属发生化学

9、反应 6）焦糖色素分为液态和粉剂两种。液态的焦糖色素使用方便，不必溶解，色素稳定，溶解快；粉剂的先溶解过滤才可加入糖浆中。,7.糖浆的配合 1）糖浆调配的投料顺序 糖液防腐剂甜味剂酸味剂果汁乳化剂稳定剂色素香精加水定容,糖浆调配的顺序原则： 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，如乳浊剂、稳定剂； 挥发性的原料最后调入，如香精、香料。,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；同时搅拌不能太激烈，以免造成空气大量混入影响、装和储藏。另外，空气对碳酸化影响很大。,调和糖浆配制时的加料顺序，是十分

10、重要的，加料次序不当，将有可能失去原料应起的作用。 如料温过高加入香精则将很快挥发而失去香味，加酸后再加入防腐剂容易使其与料液分离，漂浮于液面，形成浮渣而不再溶解。 顺序变更，有时还能产生化学反应，或使制品造成乳状溶液，或使制品变质。 加入乳化剂和香精时，要缓慢地搅拌，避免小油滴浮于液面或产生沉淀。乳化剂可以帮助香精溶解，宜在香精加入之前加入，这样可减少搅拌的时间。,2）调和设备 多为带搅拌器和容量刻度标尺的不锈钢容器,搅拌方式多为倾斜式或腰部式，可避免因振动而致使灰尘和油污等杂质掉入糖浆中。,3）调和工艺 间歇式 间歇式按调和时温度的不同又可分为冷调和与热调和 1）热调和糖浆处理工艺 在高温

11、下进行配料，通常用热溶糖液直接配料，然后冷却； 只经过一次加热就完成溶糖、调合与杀菌等工艺操作，节省能源， 破坏了果汁饮料的风味和营养成分，香精挥发损失大；所以要选耐热的香精，只适合于果味型饮料。,2）冷调和糖浆处理工艺 即常温下（低于20）进行配料，然后巴氏杀菌、冷却 多用于含热敏性香料多的果味型饮料和果汁型饮料的生产； 工艺流程：常温下调合原料均质（果汁）第二调合罐（缓冲作用为主）90以上杀菌（30S）杀菌不良的返回溶解罐冷却至25缓冲罐糖浆输出到灌装车间。,注：均质是指含果汁的糖浆配料后通过高压均质，从而提高其均匀性、稳定性，防止沉淀。如果没有果汁一般不用均质，不加乳化剂、增稠剂的更不必

12、均质,连续式调和糖浆处理工艺流程： 各溶液高位槽定量比例泵(调节各溶液比例)混合器第一调和罐均质机第二调和罐定量比例泵(用水调节糖浆浓度)混合器糖浆输出到灌装车间 特点：连续式配制糖浆精度高（0.05Bx），可大大降低糖原料的损耗，全封闭操作，卫生状况良好，设备一次投入大。,注意：配制好的糖浆应立即装瓶，尤其是乳浊型饮料，糖浆贮存时间长，会发生分层，装瓶时应经常对糖浆加以搅拌,8.、几种汽水配方实例,可乐 白砂糖 109.2 磷酸 0.728 焦糖 1.248 咖啡因 0.104 215071 香草香精 0.3 132054 可乐浆 1.644 加碳酸水至 1000,荔枝饮料 （5）,白砂糖6

13、5 柠檬酸0.2 荔枝汁50 Vc0.1 168033 鲜荔枝香精0.4 加水至1000,冰红茶碳酸饮料,白纱糖 93.6 柠檬酸 1 磷酸 0.8 柠檬酸钠 0.3 焦糖 0.5 110101红茶香精 0.6 161071柠檬白柠檬香精 0.7 苯甲酸钠 0.1872 加水至 1000,运动饮料,乳酸钙 0.525 氯化钾 0.154 氯化镁 0.030 食盐 0.373 柠檬酸 1.850 柠檬酸钠 0.620 白纱糖 60 葡萄糖 10 Vc 0.1 148061西柚香精 0.6 加水至 1000,柠檬茉莉碳酸饮料,白纱糖 114.4 柠檬酸 1.248 苯甲酸钠 0.198 16407

14、1 白柠檬香精 1.2 RD011004 茉莉香精 0.6 加碳酸水至 1000,（二） 碳酸化,1、二氧化碳的作用 第一，清凉作用：碳酸分解，这个分解是吸热反应，当二氧化碳从体内排放出来时，就把体内的热带出来，起到清凉作用。 第二，阻碍微生物的生长，延长汽水货架寿命：国际上认为3.54倍含气量是汽水的安全区 第三，突出香味： 第四，有舒服的剎口感：二氧化碳配合汽水中的气体成分，产生一种特殊的风味,2.碳酸化原理：水吸收二氧化碳的作用一般称为二氧化碳饱和作用或碳酸化作用（Carbonation）。实际上是一个化学过程 CO2H2OH2CO3。这个过程服从亨利定律和道尔顿定律 亨利定律：气体溶解

15、在液体中时，在一定温度下，一定量液体中溶解的气体量与液体保持平衡时的气体压力成正比。即当温度T一定时： VHp 式中：V溶解气体量；p平衡压力；H亨利常数） 道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组成气体的分压之和。,三、二氧化碳在水中的溶解度 溶解度：在一定压力和温度下，二氧化碳在水中的最大溶解量。 碳酸饮料中常用的溶解量单位叫“本生容积”，简称“容积”：在0.1MPa、温度为0时，溶于一单位容积内的二氧化碳容积数。 测定瓶装碳酸饮料的气体容积，需要知道测定时的温度和瓶内压力。根据所得的压力和温度值，通过查表二氧化碳吸收系数表查出CO2的容积倍数。,3. 碳酸饮料中co2的参考含量,品 名 含气

16、量 品 名 含气量 品 名 含气量 冰淇淋汽水1.5柠檬汁汽水 2.53.5 沙示汽水3.54 橙汁汽水 2.5白柠檬汽水 2.53.5 麦精汽水3.54 菠萝汽水 2.5樱桃汽水 2.53.5 柠檬汽水3.54 葡萄汽水 2.5姜汁汽水 2.53.5 苏打水 45 苹果汁汽水2.5可乐汽水 3.5 矿泉水 4 草莓汽水 2.5干姜汽水 3.54,4. CO2在水中的溶解度影响因素 第一，CO2气体分压力 温度不变， CO2分压增高， CO2在水中的溶解度上升。 在5kgf/cm2以下的压力时，溶解度压力曲线近似一条直线，即服从亨利定律，S=Pi=P表+1 第二，水温 压力较低，或压力不变的情

17、况下，水温降低，CO2在水中的溶解度上升。S=HPi（表：温度，H） 压力较高时，实际溶解度会偏离，因为H也是压力的函数，H=-Pi,第三，气体和液体的接触面积与时间 气体溶入液体不是瞬间完成的，需要一定的作用时间产生一个动态平衡的环境，可以增加缓冲罐数量增加气液接触时间，可以把溶液喷雾成液滴状或薄膜状。,第四，气液体系中的空气含量 根据道尔顿定律和亨利定律，各种气体的溶解量不仅决定于各气体在液体中的溶解度，而且决定于该气体在混合气体中的分压。 例,空气的影响： 1.空气的存在有利于微生物的生长 2.空气中的O2促使饮料中某些成分氧化 3.空气的存在，灌装时会造成起泡喷涌现象，增加灌装难度，影

18、响定量的准确性 空气来源: P84,二氧化碳净化器,当所采购的二氧化碳纯度不够时，或一般饮料厂为了确保产品质量时，都要对原料二氧化碳进行净化处理。让原料二氧化碳顺次经过高锰酸钾塔、水塔、活性炭塔等装置，除去其中的有机物、异味等杂质。,二氧化碳气不纯,脱氧排气:一般在水冷却碳酸化之前,或已混合的饮料冷却碳酸化之前,真空脱氧和CO2 脱氧,真空脱气机,真空脱氧:迫使液体形成雾滴或液膜,并造成负压,借助液体内部压力大于外部压力,使溶解于液体中的O2等气体逸出排除。,CO2 脱氧:利用水中CO2 的溶解度大于空气的特点,将水或未冷却碳酸化的饮料在预碳酸化时,使水流从预碳酸化罐顶部喷下, CO2 从底部

19、喷入,水中的空气即被CO2 驱除从顶部排出。该方法要求CO2 纯度高,故较少采用。,第五，液体的种类及存在于液体中的溶质 不同种类的液体以及液体中存在的不同溶质对CO2溶解度有很大的影响。在标准状态下CO2在水中的溶解度是1.713，在酒精中则为4.329，这说明液体本身的性质对CO2溶解度有很大影响。另外，当液体中溶解有溶质时，例如胶体、盐类则有利于CO2的溶入，而含有悬浮杂质时则不利于CO2的溶入。,CO2压力对于饮料的味道影响很大： CO2过高，使饮料的甜酸味减弱；过少碳酸气给人的刺激太轻微，失去碳酸饮料应有的剎口感。 对于风味复杂的碳酸饮料，CO2过高反而冲淡饮料应有的独特风味，对于含

20、挥发性成分低的柑桔型碳酸饮料尤其如此。 有些碳酸饮料由于所用香精含易挥发的萜类物质，CO2过高会破坏原有的果香味而变苦。 一般果汁型汽水含23倍容积的CO2，可乐型汽水和勾兑苏打水含34倍容积的CO2。,5. 碳酸化方式和设备,碳酸化是在一定的气体压力和液体温度下,在一定时间内进行. 一般要求尽量扩大气液两相接触面积,降低液温和提高CO2压力, 因为单靠提高CO2压力受到设备的限制,单靠降低水温效率低且能耗大,所以大都采用水冷却降温和加压相结合的方法.,一碳酸化系统 （一）水冷却器 常用的冷却方法：水的冷却、糖浆的冷却、水和糖浆混合液的冷却、水冷却后与糖浆混合后再冷却。冷却装置按冷却器的热交换

21、形式的不同可分为直接冷却和间接冷却。 1.直接冷却 直接把制冷剂通入冷却器。冷却器多为排管或盘管式，直接浸没在装满水或混合液的冷冻箱中，制冷剂在管中循环，用蒸发压力控制温度,使水或混合液冷却到需要的温度范围。,（二）CO2气调压站 根据所供应的二氧化碳压力和混合机所需压力进行调节的设备 二氧化碳可从碳酸盐、石灰石、有机燃料燃烧以及工业发酵过程中制得。 软饮料制造商大多数是从遵从食品纯度法规生产二氧化碳的供应商处购买食用级高压钢瓶装的液态二氧化碳。,2.间接冷却 制冷剂先通入冷却介质（如盐水），再将已经冷却的冷却介质通入冷却器对水或混合物冷却。饮料冷却器多为管式或板式热交换器。,钢瓶提供的二氧化

22、碳为液态,压力很高,应加装减压阀使二氧化碳气通过可调节的减压阀把压力降到混合机所需要的压力后再进入混合机 由储气柜提供的二氧化碳,压力较低,需要经过二氧化碳气体压缩机加压后送入混合机,以保证碳酸化作用能在一定的压力下进行. 干冰状态的二氧化碳使用前应先用干冰挥发器使之挥发成气体状态,（三）碳酸化罐/汽水混合机,注：这两种类型的碳酸化罐，开机之前，罐内充满空气，操作人员必须在开机前或中途停机再开机时，先通入CO2将罐内空气排出，而且生产中还需经常打开罐排气阀，否则将影响CO2在水中的溶解度。,碳酸化过程中的注意事项 1.保持合理的碳酸化水平 碳酸化程度过高，会产生不正常的气体逸出，这从质量控制和

23、CO2消耗方面来说是极不合理的。 某些产品由于过度碳酸化失去香味的魅力。,2.将空气混入控制在最低限度 定期向混合机灌注液体（水或消毒剂），然后用CO2排出，以排除混合机内积存的空气； 过夜时，碳酸化罐应经常保持一定的压力，以防空气进入。,3.保证水或产品中无杂质 常见的杂质：空气、 CO2中的油或其它杂质、瓶中的碱、小片碎标签、水中的杂质、糖浆中未被溶解的杂质等。,4.保持灌装机一定的过压程度 从混合机流向灌装机时压力降低，温度也可能升高，饱和溶液立即变成过饱和溶液，饮料中的CO2会迅速涌出。因此灌装机需要一个过压力。即保持一个高于在灌装机内饱和溶液所需的压力。 一般灌装机压力和容器平均压力

24、差为98kPa。 目前生产中通常使混合机压力高于灌装机压力19.6kPa，罐装机压力又比最终产品含气量的压力高98kPa。 为了解决混合机和灌装机之间的压力差，可将混合机安装在高位/使用过压泵。,5.保证恒定的灌装压力 混合机和灌装机的压力产生波动时会影响产品碳酸化程度 过压下降时会引起喷涌，导致碳酸化控制失灵。 灌装机贮液槽液面升高时会淹没反压阀，而液面下降时则灌装不了成品。,一、灌装系统 灌装系统：灌糖浆、碳酸水和封盖等操作的组合体系 二次灌装系统：灌浆机（又称糖浆机或定量机）、灌水机和压盖机 一次灌装系统加糖浆工序中，配比器放在混合机之前。灌装系统:灌装机、压盖机,（三）碳酸饮料的灌装,

25、二、灌装的质量要求 1.达到预期的碳酸化水平 2.保证糖浆和水的准确比例 3.保证合理的和一致的灌装高度 4.容器顶隙应保持最低的空气量 5.密封严密有效 6.保持产品的稳定性（过度碳酸化、存在杂质、存在空气、灌装温度过高或温差较大等导致不稳定）,三、灌装方式,现在大多数采用等压式灌装. 优点:等压灌装阀在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,五、容器和设备的清洗系统 1.容器的清洗 1）洗瓶用洗涤剂 常用的瓶用洗涤剂：烧碱 优点：易于溶解、分解各种杂质污垢，洗涤效果好，很强的杀菌力

26、，价格便宜 缺点：碱性强，腐蚀性大，对人体有害 单独使用烧碱时浓度23.5%，温度5565 ，时间1020min 常采用混合洗涤剂,多以氢氧化钠为主,再加入其他碱,2)洗瓶设备 浸泡、冲洗或刷洗、冲净 3)干燥 洗瓶机上直接烘干,或放在滴水车上使余水滴尽 4)检瓶 荧光灯 亮度1000lx勒克斯以上 传送带上玻璃瓶通过的速度 可以充分检查的程度,d.刷瓶 e.清水冲洗刷净的瓶三次 f.倒置空瓶 g.检瓶：瓶内外是否干净，瓶中是否有锈迹,洗瓶操作：,a.检瓶：剔除破瓶。检查瓶是否为各种异物污染，并剔除那些为矿物油漆，食用油污染的瓶或怀疑装过有毒物质的瓶。,b.水浸约10分钟(水温3040),c.

27、浸入碱中510分钟消毒。碱液配制一般为烧碱：纯碱6:4，总碱度3.5，碱液温度4060。,2.CIP 清洗系统 1)定义： CIP，是英文Clean-In-Place的缩写，即就地清洗或称为原位清洗, 其定义为不拆卸设备或元件, 在密闭的条件下, 用一定温度和浓度的清洗液对清洗装置加以强力作用, 使与食品接触的表面洗净和杀菌的方法。,中性清洗剂 水和界面活性剂。界面活性剂：阳离子型、阴离子型、非离子型。阴离子表面活性剂有烷基磺酸盐和烷-芳基硫酸盐;阳离子表面活性剂有季铵碱等; 酸性清洗剂 无机酸为硝酸、磷酸、硫酸; 有机酸为醇酸、葡萄糖酸和柠檬酸, 乳酸和酒石酸。 碱性清洗剂 NaOH, KO

28、H等, 碳酸钠、碳酸氢钠、原硅酸钠、甲基硅酸钠、磷酸三钠等,2)CIP清洗常用洗涤剂,2)CIP程序,五、碳酸饮料常见质量问题及处理方法 1.杂质 灰尘、刷毛、大片商标纸、蚊虫、苍蝇及其他昆虫 原因：瓶子、瓶盖未洗干净；水、糖及其他辅料含有杂质；机件碎屑或管道沉淀物等 解决办法：加强洗瓶工序的管理；原辅料过滤；控制易损件的磨损，管道定期清洗,2.浑浊与沉淀 表现：出现白色絮状物，饮料混浊不透明，瓶底生成白色或其他沉淀物 原因：物理作用、化学反应、微生物 1）物理变化引起的 现象：1周内出现混浊、不透明、瓶底有一层云雾水，或微小颗粒沉积瓶底 原因：水过滤不彻底，矿物杂质清除不干净；瓶子未洗涤干净，附着于瓶壁的杂质被水浸泡后形成；水质不适也会出现混浊或不透明。 解决办法：严格洗瓶、验瓶及水处理,2）化学变化引起的混浊沉淀 原因：原辅