第四章 碳酸饮料加工讲解

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（四）碳酸化方式
碳酸化设备主要包括： 气水混合机 冷冻机组（冷冻机、冷冻水箱） CO2钢瓶或CO2发生器。
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碳酸化方式主要有两种：
1.水
处理 冷冻
喷雾混合
2.水 处理 冷却 脱气 预碳酸化
糖浆
转子流量计 混合
碳酸化
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（五）碳酸化系统
1. CO2气体调压器 钢瓶 净化器 气体加热器 降压阀
本质原因：
是一种物理现象，是过饱和气液体系中CO2的逸 出。
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从生产中说：
（1）料液或瓶的温度过高； （2）料液中有大量空气存在； （3）装瓶前料液中CO2已形成气泡； （4）瓶内壁有水垢存在； （5）灌装头缺陷； （6）震动
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4. 反喷现象的防止
（1）节流排气法
当碳酸饮料灌装至一定量时，灌装机上凸轮打 开排气阀，将瓶中液面上部的压力通过节流排出。
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系统由料液混合泵、冷热缸、双联过滤器、 机架以及 连接管件有机组成。同时发挥溶解、加热（或冷却）和 过滤三种作用。速度快、效率高。
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（三） 配料
1.糖浆的配合过程
（1）单纯糖浆 （2）苯甲酸钠溶液（25%） （3）甜味剂溶液 （4）酸味料溶液
（5）果汁 （6）色素 （7）香精 （8）加水到规定刻度
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2. 配料时应注意的问题
（1）一边搅拌一边投料； （2）搅拌速度不能过高，时间不能过长 （3）甜味剂和防腐剂应在加酸之前加入 （4）配料完毕后测定糖浆浓度 （5）配料完毕后应立即装瓶 （6）调配量大的先加入，易起泡和挥发性的后加入。
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3. 矿泉水作为清凉饮料水基的局限性
（1）矿化度问题 （2）碱度问题 （3）硬度问题 （4）铁、锰问题
（2） 冷却工艺法
• 在生产中，混合机和灌装机的连接一般采用直接 连接法。如果混合机混合出来的溶液为饱和碳酸溶 液，则由混合机输送至灌装机的过程中，液体的温 度会自然升高，使饱和碳酸化溶液变为过饱和碳酸 化溶液。
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• 因此，在灌装过程中， CO2会从溶液中涌出， 尤其在灌装压力降低时会产生过多的泡沫，导 致反喷现象的发生。即使采用节流排气，也不 能防止。
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为了克服由于温度或压力变化所引起的反喷
现象，利用比混合时更低的温度对已混合好的 饱和碳酸溶液再进行冷却。
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冷却工艺法的缺点：
对5℃以上混合的碳酸化溶液进行再冷却，在灌 装时有比较理想的防反喷效果。
但对0-4℃状态下混合的碳酸化溶液进行再冷却， 效果不佳。
设备投入比较大。
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（3）过压力法
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等压灌装：增加瓶内压力，使之与分水头压 力差减小，或压力相等后再进行灌装。
高压灌装压力差大，流速快，CO2损失严重。 使用得最普遍的是等压灌装。
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等压灌装机
通往瓶中有三条通路： 一条是通往料槽液面以上
的气管-----注气阀(A) 一条是通往料槽液面下的
料管-----液体阀(B) 第三条是通往大气的排气-
可乐饮料中CO2含量不低于3倍气体容积，其它 碳酸饮料中不低于2.5倍气体容积。
国际上碳酸饮料中CO2含量以g/L 表示。 气体体积倍数×1.84= CO2含量（g/L）
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（三） 提高碳酸化效果的措施
1.降低水温 2.排净水中及CO2容器中的空气 3.提高CO2的纯度 4.选用优良的气水混合设备 5.保持CO2供气过程中的压力平衡 6. CO2和水的混合比例恰当
灌装机
约120cm
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使用过压力泵
将过压力泵（去沫泵）安装在混合机和灌装机之
间。
灌装机
混合机
过压力泵
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四、洗瓶工序
（一）洗瓶要求
1.空瓶内外清洁无味； 2.空瓶不残留余碱或其它洗涤剂； 3.瓶内经微生物检验，不发现大肠菌群，细菌菌落 不超过2个。
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(二、常用洗涤剂)
洗涤剂的基本要求：
渗透性强，对有机物溶解性大，能完全被水冲走； 起泡性小； 对设备腐蚀性小； 无毒； 可以在硬度较大的水中使用不结垢； 价格低,废水处理容易； 可用简单方法测定其浓度
缺点： （1）灌装时易起泡 （2）产品含气量难以提高
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（二）灌装设备
对于二次灌装： 糖料机（糖浆加料机） 装水机
对于一次灌装： 等压灌装机
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1.糖料机
量杯式加料机
液面
料
槽
量杯
空气封闭式加料机
料槽 定量杯
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2.装水机
按其原理，分为两种：
高压灌装（加压灌装）：瓶内在1个大气压下灌装， 分水头压力与瓶中压力差大。
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冲瓶、灌装、封口机
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(三) 起泡现象
1.概念
采用等压灌装时，碳酸饮料灌装完毕后，灌装 头脱离瓶口的一瞬间，瓶内出现大量泡沫并涌出 瓶外，这种现象称为起泡（反喷现象）。
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2.影响
（1）浪费产品，导致装量不足； （2）导致产品中CO2含量不足； （3）污染环境。
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3.产生反喷现象的原因
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另外，由于惯性的作用，液体中CO2分子扩 散的方向不可能迅速转变为相反的方向。
因此，溶液中溶解的CO2 ，不可能迅速从液体 中分离而产生反喷。
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为了得到所需的过压力，在生产中采用：
混合机压力 0.2Kg/cm2
灌装机压力 1Kg/cm2
成品含气量
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有两种方法实现过压力：
位差法
混合机
----气孔(C)
A B C
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等压灌装过程
（1）充气：打开气管A，料槽上部的CO2进入瓶中， 使料槽上部和瓶内处于相等的压力下。
（2）灌装：瓶中压力增大，反压力打开B管。
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（3）关闭：瓶中液面升至气管A时封闭A管。瓶内 上部气体压缩，压力增大，该压力和位差压力相 等时停止灌装。
（4）放气：由于凸轮转动，封闭气管和料管，打 开排气管，泻去瓶中压力。
注意：碱液浓度4%以上或温度超过77 ℃时，易 导致玻璃瓶变形。
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（二）常用洗涤剂
1. NaOH
特点：成本低，去油、去污能力强，灭菌效果 好。
与Na2CO3混合使用，可提高清洗效果； 加入磷酸钠，可除去瓶内壁水垢；
加入葡萄糖酸钙，可除去瓶口铁锈。
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2. 过氧乙酸
0.2%浓度。 使用效果好。
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（三）洗涤条件
碱液浓度：2-4% 碱液温度：44-60℃ 浸泡时间：5-20min
2.水冷却器 水箱、冷冻机组
3.气水混合机 薄膜式、喷雾式、喷射式
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薄膜式气水混合机
CO2 成品
液 位 计
水泵
水
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喷雾式混合机
CO2 汽水
液位计 水
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喷射式混合机
CO2 水
混合器组
汽水储罐
汽水
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一次性汽水混合机流程图
空气 出口
糖浆
CO2 预碳酸化罐
CO2
处 CO2 理 水
预碳酸化 混合器
水源
水处理
二次灌装工艺流程
处理水
化糖
白砂糖
过滤
各种辅料
配料 分别过滤 分别溶化
冷却 过滤 定容
香精
已净化 处理水 的CO2
冷冻 碳酸化
初测 调整 复测 一次灌装（糖浆）
空瓶 清洗
碳酸水 二次灌装（碳酸水） 验空瓶 立瓶 冲瓶
瓶盖 消毒 干燥 封盖 验实瓶 贴标 装箱 6 成品
一次灌装设备流程图
水
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4、配料工艺
• 间歇式调和工艺： 热调和糖浆工艺： 冷调和糖浆工艺：
• 连续式调和工艺：
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二、碳酸化工序
碳酸化的作用：
（1）清凉作用 （2）阻碍微生物的生长 （3）突出香味 （4）有舒服的刹口感
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（一）影响碳酸化效果的因素
1.温度和压力
在1atm下，C
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采用节流排气，主要是控制泄压过程，不 致使CO2同时迅速达到分离压值，而是在节流中 逐步分离，所以就不会有大量泡沫涌出瓶外。
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节流排气法缺点：
不同品种饮料含气量要求不同，因此在灌装完 毕后，碳酸饮料瓶中液面上部的CO2 压力值也各 异。而在排气机构中，排气阀的开启大小和开启 时间往往是定值。
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所以，对于要求含气量低的碳酸饮料，可能在灌 装头未脱离瓶口之前，瓶内的压力气体已通过节流 排完。
对于要求含气量高的碳酸饮料，则可能在节流排气 时间内尚未排完，因此，在瓶口脱离灌装头时，致使 瓶内残存的压力气体突然释放出来，造成碳酸饮料大 量反喷。
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节流排气法应用范围
含气量要求低的碳酸饮料
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即在已饱和的碳酸化溶液液面上，再施加一个 额外压力，这个过压力使原有的气液体系平衡状 态失去平衡，气相中一部分CO2分子又重新回到 液体内部。此时，碳酸化溶液由饱和状态转变为 不饱和状态。
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由于增加了过压力，液体表面CO2溶解度增大， 并逐步向液体深度扩散。所以，在灌装完毕泄压 时，虽然大量的压力气体由瓶中迅速排出，但首 先排出的是过压力；
碳酸化，一次灌装入瓶。 • 二次灌装法是将配好的糖浆先灌装入瓶，再灌入
碳酸水。
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水源
水处理
一次灌装工艺流程
处理水
化糖 过滤
白砂糖 各种辅料
配料 分别过滤 分别溶化
冷却 过滤 定容
香精
初测
调整
处理水 冷冻
已净化 的CO2
碳酸化 一次混合
复测
空瓶 清洗
灌装 验空瓶 立瓶 冲瓶
封盖 验实瓶 贴标 装箱 5 成品
白砂糖
空瓶
水 处 理 工
101过滤器 净水器
离子交换器
化糖锅 配料灌
配 碱水池 洗
料 工
刷瓶机
瓶 工
序
超滤机
糖浆过滤机 序
冲瓶机
序
紫外消毒器 冷饮机 冷饮水箱
糖浆冷却机 立瓶机
一次混合机 CO2
碳酸化工序 灌装工序
等压灌装机 压（旋）盖机 检验、贴标
成品
输瓶带
压盖检验贴标工序
7
二次灌装设备流程图
水
10
20
25
60
体积数 171 119 88
75.7
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CO2在水中的溶解度与温度成反比，与作用于液体表面 的压力成正比。
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2. 空气
1个体积的空气大约排除50个体积的CO2。同 时空气的存在会造成灌装时的起泡喷涌现象。
3.饮料性质
不同种类的液体及液体中存在的不同溶质对 二氧化碳的溶解度有很大的影响。
水泵 混料器 高压泵 脱氧预碳化段 配料混合段
灌装 CO2
稳定贮存段 32
预碳酸化 比例混合
二次碳酸化
碳酸化
33
34
35
三、灌装工序
有两种灌装方式： 一次灌装：将混合好的汽水一次灌装入瓶的方法； 二次灌装：先灌装糖浆，后灌装碳酸水；
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（一）灌装方法
1.一次灌装法
（1）二级配料混装法 糖浆+水 配料罐中混合 冷却 碳酸化 灌装
冷却→糖溶液
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化糖时注意：
（1）搅拌时不能过于激烈； （2）单纯糖浆应加强卫生管理。
糖浆浓度的表示方法：
（1）白利度（Brix） （2）波美度（0Be’）
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（二）糖液净化
目的：除去糖液中的微细夹杂物和微生物。 1、过滤方法（为主要手段）：
自然过滤：滤布等，采用热过滤或冷过滤 加压过滤；板框过滤机、糖浆过滤机 2、吸附（次要手段）： 对于砂糖质量较差或有特殊要求的饮料，采用 活性碳吸附脱色。
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（一）化糖
1.间歇式冷溶法 节约燃料；
溶解速度慢，时间长
设备利用率低。
2.间歇式热溶法
杀菌 速度快 耗能
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3、连续式化糖
糖和水的供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液 冷却均连续进行。国外大都采用此法。
该法效率高，糖液质量好，浓度误差小，但设 备投资高。
工艺流程： 计量、混合→热溶解→脱气、过滤→糖度调整→杀菌、
第四章 碳酸饮料
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本章主要内容
1.碳酸饮料生产工艺及设备 2.碳酸饮料质量标准 3.碳酸饮料生产中易出现的质量问题及解决方法
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重点和难点
• 碳酸化工序，影响因素以及提高措施 • 灌装工序，起泡现象产生的原因以及如何防止 • 碳酸饮料的质量问题
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第一节 碳酸饮料生产工艺流程
• 碳酸饮料生产工艺有一次灌装法和二次灌装法。 • 一次灌装法是将糖浆和水按一定比例连续混合并
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（2）比例泵法 糖浆+碳酸水 比例混合 灌装 （3）配比法 计量糖浆+计量水 混合 充CO2 灌装
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一次灌装法的优点：
（1）灌装时糖浆与水的比例失误小，比例准确， 容器的容量发生变化时，不需改变比例，产品质 量一致；
（2）糖浆和水的温度一致，起泡少。
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2. 二次灌装法
优点: （1）易于清洗 （2）投资少 （3）浪费少
白砂糖
空瓶
水 处 理
101过滤器 净水器
化糖锅 配料灌
配
碱水池
洗
料 刷瓶机 瓶
工
离子交换器
工
冲瓶机
工
序
超滤机
糖浆过滤机 序
序
立瓶机
紫外消毒器 糖浆冷却机
冷饮机 冷饮水箱
糖料机
输瓶带
CO2 气水混合机
装水机 压（旋）盖机 检验、贴标
成品
压盖检验贴标工序
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一、配料工序
白砂糖 加水 单纯糖浆 加辅料 调和糖浆
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（二）CO2溶解度的计量
CO2溶解度以在标准状态下溶解在水中的气体体积 数（ G.V.）来度量。
标准状态指1atm，20℃。
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CO2在标准状态下在水中的溶解度近似为1， 碳酸饮料以此作为溶解度的单位，即在此条件 下，碳酸饮料中所溶解的CO2气体的量为1个气 体体积（1 G.V. ）。
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国标规定：