碳酸饮料加工技术简介

二次灌装法（现调式）
§1
糖浆制备的工艺流程
糖浆制备的一般工艺流程是： 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---贮存---糖浆
糖浆制备的操作要点
一、糖溶液的制备 （一）间歇式 1、冷溶（适合生产无色碳酸饮料） 2、热溶 (1) 蒸汽加热溶解 (2) 热水溶解法 （二）糖液的净化（不锈钢丝网、耐高温滤布） 1、以过滤为主要手段 2、以吸附为另一种手段
填料塔式碳酸化罐
§4
碳酸饮料的灌装
一、灌装的方法 如前所述。碳酸饮料的灌装方法有典型的二次灌装法和 —次 灌装法，有时也使用组合灌接法。 （一）二次灌装法 二次灌装法是—种传统的灌装方式，但现在仍然被采用。 采用二次灌装法，设备简单、投资少，比较适合中小型饮料 厂生产。 从卫生角度考虑，二次灌装法易于保证产品卫生。对于含有 果肉的碳酸饮料，若采用一次灌装法，果肉颗粒通过混合机时容 易堵塞喷嘴，不易清洗，采用两次灌装法则更为有利。
2、连续式 连续式调和糖浆处理工艺流程为：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 水调节糖桨浓度) →混合器→糖浆输出。 用这种流程配制的糖浆，精度可达±0.05波美 度，可大大降低糖原料的损耗，并且由于是全封 闭全自动操作，卫生状况良好，但设备—次性投 资大。
(2) 冷调和糖浆处理工艺 冷调和就是在常温下(也有提倡采用低于20℃ 的低温)进行配料，然后巴氏杀菌、冷却。该方法 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。 工艺流程为：常温(20℃)下调和原料→均质→ 第二调和罐(缓冲作用为主) →90℃以上杀菌(30 s 以内)，杀菌不良的返回溶解罐→冷却至25℃→缓 冲罐→送灌装车间。
（二）水或混合液的冷却
常用的冷却方法有：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形式的不同可分为直接 冷却和间接冷却。
1、直接冷却 直接冷却就是直接把制冷剂通入冷却器以冷却水或混 合液的冷却方式。 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(池)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。需要注意的是冷却装置进行热水或蒸汽杀菌时的安全 性及对制冷剂的选择。 2、间接冷却 间接冷却所用制冷剂不直接通入冷却器，而是先通入 冷却介质(如盐水)，再将已经冷却的冷却介质通入冷却器 对水或混合液进行冷却。 饮料冷却器多为管式或板式热 交换器。
（二）—次灌装法 一次灌装法是较先进的灌装方式，大型的设备均 采用这种灌装方式。 最早的操作方法是将糖浆和处理水按一定比例加到 二级配料罐中搅拌均匀，然后经过冷却、碳酸化后再 灌装；这种方法需要大容积的一级配料罐，调和后如 果不能立即冷却、碳酸化，则由于直接配料、糖度低， 易受细菌污染，产品卫生条件难以保证。 对于大型的连续化生产线多采用定量混合方式。
糖酸比是产品中糖度与酸度之比，糖度是指全部 甜味剂的总糖度（按蔗糖计），酸度是指全部酸味剂 的总酸度（按柠檬酸计）。 糖酸比=总糖度/总酸度
配方设计
正交实验设计，得到最佳配方
§3
碳酸化
一、定义 水吸收CO2的作用称为碳酸化作用。 CO2 +H2O H2 CO3 碳酸化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的压力受到 设备的限制，而单靠降低水温，效率低且能耗大，所 以大多采用冷却降温和加压相结合的方法。
图2-3 喷射式碳酸化器
4、填料塔式混合机
在填料塔内充填玻璃球或瓷环，当水喷洒到填料塔内，经过这些填充料 时有较充分的接触面积和碳酸化时间，可以作可变或不可变饱和困难 ，一般仅用做水的碳酸化，不适用于成品饮料的碳酸化。
图2—4
（三）汽水混合机 碳酸化过程一般是在碳酸化器或汽水混合机内进行的。汽水 混合机的类型很多，碳酸化器实际上是一个普通的受压容器。可 以在其上部安装喷头、塔板，将液体分散成薄膜或雾状，使液体 和C02充分接触，并进行混合。常用混合机有以下几种：
1、薄膜式混合机
图2-1 薄膜式碳酸化罐
2、喷雾式混合机 这种混合机在碳酸化罐的顶部有旋转喷头或离心式雾化器 (图 2-1)，水或饮料经过雾化，与C02混合，大大增加了接触面积，提 高了C02在水中的溶解度，同时缩短了液体和C02的作用时间，提 高了碳酸化效率。
第三节 碳酸饮料的加工技术
将各种辅料 按工艺要求配 制成调和糖浆， 然后与含二氧 化碳的水在配 比器内按一定 比例混合，进 入灌装机一次 灌装成汽水。 多为大、中型 企业采用。
一次灌装法（预调式）
先将调和糖浆 机通过定料机 按量灌入瓶中， 再通过灌装机 充入碳酸水至 满。对中、小 型饮料厂适宜。
1、 感官指标（见表2—1） 表2—1 碳酸饮料的感官指标
2、理化指标（见表2-2）
表2—2 碳酸饮料的理化指标
3、微生物指标
细菌总数：每毫升小于100个；大肠杆菌总数：每100ml小于6个；致病菌： 不得检出。
第二节 碳酸饮料生产的主要设备
水处理设备 配糖设备 碳酸化设备 灌装设备 原位清洗系统（CIP清洗）
二、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，并允分混匀后所得 的浓稠状糖浆，它是饮料的主体之一，与碳酸水混合 即成碳酸饮料。 糖浆的配制在配料室进行，配料室是饮料生产中最重 要的工作场所，它对清洁卫生的要求最为严格。配料 室要与其他车间严格隔离，室内具有良好的清洗、消 毒、排水、换气和防尘、防鼠、防蚊蝇等设施。
第二章 碳酸饮料加工技术
本章主要内容
1. 2.
碳酸饮料的分类 碳酸饮料的生产设备 碳酸饮料加工技术 生产中常见的质量问题
3.
4.
第一节 碳酸饮料的分类及产品技术要求
碳酸饮料是指在一定条件下（低温、一定二氧 化碳压力）充入二氧化碳气的饮品。不包括由发酵 法自身产生二氧化碳气的饮料。成品中二氧化碳的 含量（20°C时的体积倍数）不低于2.0倍。
二、 CO2的利用率 碳酸饮料生产中CO2的实际消耗量比理论需要量 大得多，这是因为生产过程中CO2损耗很大。 据有关资料报道，CO2在装瓶过程中的损耗一般 为40%-60%，因此实际上CO2的用量为瓶内含气量的 2.2-2.5倍，采用二次灌装法时，用量为2.5-3倍。
三、碳酸化的方式与系统
（一）水或混合液的碳酸化 根据碳酸化所依附的主要条件，水或混合液的碳酸化，可分为低温 冷却吸收式和压力混合式两种。 1、低温冷却吸收式 低温冷却吸收式在二次灌装工艺中是把进入汽水混合机的水预先冷 却至4℃左右，在0.441MPa压力下进行碳酸化操作。 低温冷却吸收式的缺点是制冷量消耗大，冷却时间长或容易由于水冷 却程度不够而造成含气量不足，且生产成本较高。 优点是冷却后液体的温度低，可抑制微生物生长繁殖，设备造价低。 2、压力混合式 压力混合式是采用较高的操作压力来进行碳酸化，其优点是碳酸化效 果好，节省能源，降低了成本，提高了产量。缺点是设备造价较高。
根据我国软饮料的分类标准，碳酸饮料分为：
（1）果汁型碳酸饮料 （2）果味型碳酸饮料 （3）可乐型碳酸饮料 （4）低热量型碳酸饮料 （5）其他碳酸饮料
碳酸饮料产品技术要求
1 2 理化指标： 可溶性固形物 二氧化碳气容量 总酸 甜味剂 防腐剂 着色剂 3
感官指标： 色 香 味 形
微生物指标： 细菌总数 大肠杆菌总数 致病菌
§5 清洗
（一）容器的清洗 对于易拉罐、PET瓶等一次性容器和新玻璃瓶，由于出厂时 包装严密，在搬运、贮存时不易受污染，比较容易清洗，一般不 需要消毒，只需用无菌水喷淋洗涤即可用于灌装。 对于多次使用的回收玻璃瓶，由于瓶内残留物的存在，很容 易繁殖各种微生物，同时瓶子内外均很脏，因此需用专用的洗涤 剂和消毒液进行洗刷和消毒，以符合卫生要求。 目前饮料厂洗瓶的方法可分为手工洗瓶、半机械洗瓶和全自动 洗瓶三种。洗瓶的基本方法有：浸泡、喷射、刷洗三种。
原位清洗系统（CIP清洗）
CIP（clean in place）是指不拆卸设备或元件，在密 闭的条件下，用一定温度和浓度的清洗液对被清洗装置加 以强力作用，对与食品接触的表面洗净和杀菌的方法。 洗液有中性、酸性、碱性、消毒剂等。 CIP工作效率高，清洗效果可靠，操作过程均在密闭 的管道内进行，符合卫生要求高，操作方便，降低工人的 劳动强度，防止清洗作业中的危险，增加机器部件的使用 年限，节省清洗剂、蒸汽、水及生产成本等，同时，CIP 清洗装置不仅能清洗机器，而且还是能控制微生物的清洗 方法。
（一）糖浆调配的投料顺序 糖浆调配时的投料顺序是：调配量大的先调入，如 糖液、水；配料时容易发生化学反应的间开调入，如 酸和防腐剂；黏度大，易起泡的原料较迟调入、如乳 化剂、稳定剂；挥发性的原料最后调入，如香精、香 料。 按照上述原则，投料的一般顺序为：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。
图2-2
雾化式碳酸化罐
3、喷射式混合机 这种混合机又称文丘里管式混合机，进口生产线大都使用这种混合 机。以德国设备为例，其混合系统采用3 只并联在一起的喷射混合器， 使水与C02混合，然后在—个由φ500mm x160mm的碳酸化罐内贮存，稍 加静置后缓缓送向灌装机。 这种混合机一般只要将温度、C02压力调节在规定范围内，就可取得 较为满意的混合效果和较高的效率。
第二节 碳酸饮料生产的主要设备
水处理设备
活性炭过滤器 石英砂过滤器 砂棒过滤器 离子交换器 微孔过滤器 超滤 反渗透 硅藻土过滤器 臭氧杀菌设备
配糖设备
化糖锅、糖浆过滤设备、配料罐
碳酸化设备
完善的碳酸化过程一般由脱气-冷却器、混合器、预碳酸化 器、冷却-碳酸化和制冷系统组成。当碳酸饮料的二氧化碳含量 为2倍时，不需要预碳酸化，当大于2倍时，则需要预碳酸化。 此外，在中小型企业，现行的碳酸化过程中没有脱气-冷却器和 预碳酸化装置，由于采用二次灌装，所以也没有糖浆和水的混 合装置，只是对冷却的软化水进行碳酸化。它们大多采用喷雾 式混合机。