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1、第二章 碳酸饮料碳酸饮料：在经过净化的饮用水中，压入二氧化碳气的饮料。或者是：在糖液中，加入果汁（或不加果汁）， 酸味剂、着色剂及食用香精等制成调和糖浆，然后加入碳酸水（或调和糖浆与水按比例混合后，吸收碳酸气）而制成的饮料。碳酸饮料的种类一般可分为：果汁型果味型可乐型低热量型其他型一、碳酸饮料的分类（1）果汁型碳酸饮料。指原果汁含量不低于.的碳酸饮料。如桔汁汽水、橙汁汽水、菠萝汁汽水或混合果汁汽水等。（2）果味型碳酸饮料。指以食用香精为主要赋香剂或原果汁含量低于.的碳酸饮料。如桔子汽水、柠檬汽水等。（3）可乐型碳酸饮料。指含有焦糖色素、可乐香精、水果香精或类似可乐果、水果香型的辛香和果香混合香
2、气的碳酸饮料。无色可乐可不含焦糖色素。（4）低热量型碳酸饮料。指以甜味剂全部或部分代替糖类的各种碳酸饮料和苏打水，其热量每 l不高于 。（5）其他碳酸饮料。指除了上述种类型以外的含有植物抽提物或非果香型的食用香精力赋香剂的碳酸饮料。如姜汁汽水、沙示汽水等。二、二氧化碳的作用饮料溢出大量的碳酸气泡沫，给予人们一种心理上的条件反射，增长一种必欲得之痛饮为快的意识感。刺激消化液分泌，增进食欲。饮用碳酸饮料，可刺激口腔唾液和肠胃消化液的分泌，使人们食欲顿增。饮料中二氧化碳的汽化能吸收和带走人体内部的部分热量，从而使人们感到饮后的清凉感和快感，同时收到消暑解渴的效果。饮料瓶中充满碳酸气并具有一定的压力，
3、能抑制大部分细菌的增殖。第二节 碳酸饮料的生产工艺流程碳酸饮料生产目前大多数采用以下两种工艺流程：“二次灌装”法“一次灌装”法一、“二次灌装”法（现调式或称三段装瓶法)二次灌装法第三节 糖浆的制备糖浆制备的生产工艺流程：砂糖称量溶解净化过滤杀菌、冷却脱气浓度调整配料 精滤（均质）杀菌冷却贮存（缓冲罐）糖浆一、糖溶液的制备为配制混合糖浆所用的糖水溶液，称为“糖液”或“单纯糖液”。我国碳酸饮料中使用最多的甜味料是蔗糖，一般使用质量最好的白砂糖。在国外，广泛应用异构糖，异构糖可广泛使用玉米、木薯等普通原料来制成，其成本只有白糖的70，而且所含的微量元素远较白糖丰富，在营养上有其特点。我国饮料采用异构
4、糖也将是一个方向。对普通碳酸饮料来说。甜度最适宜的砂糖用量为10左右。但不同的饮料，甜味和酸味的比例不尽相同，调配时要适当地增减酸甜度。单纯糖液的一般浓度标准为 3032 Be,相当于55.2（质量）。确定这一浓度标准的理由在于：比这浓度稀时容易腐败变质，比这一浓度标准浓时，虽然保存性能好，但冷却后粘度过大，不容易计量和稀释处理。制备糖溶液首先需将砂糖溶解，砂糖的溶解（包括糖液的处理）分为:间歇式热溶（又分为蒸汽加热溶解和热水溶解)冷溶连续式1间歇式（1）冷溶冷溶法是在室温条件下不经加热，把砂糖加入水中不断进行搅拌溶解的方法。优点：设备简单，省去了加热和冷却过程，减少了费用。缺点 ：但是溶解时
5、间长，设备大，利用率低。由于完全不经加热，缺少杀菌工序。对于防止糖液的污染是不利的。冷溶法成本最低，在美国一般采用此法。由于这种工艺对卫生管理要求特别严 格，从配浆室到装瓶的整个过程，必须充分保证清洁卫生，美国可口可乐工厂规定每星期六停止生产，专门搞卫生，从配浆室到装瓶工段都要进行彻底的清洁消毒。冷溶时，把预先计量的经过处理的无菌水用泵抽入化糖锅内，开动搅拌机并投入称量好的砂糖，通过搅拌使糖完全溶化。由于激烈搅拌会卷入很多空气，使糖液受到污染，因而，搅拌速度不宜过快，在糖完全溶化后应立即停止搅拌。如要使用部分葡萄糖，可先用足够的热水使葡萄糖溶解，然后加入纯水，再投入砂糖使之搅拌溶解。冷溶法制得
6、的糖液必须马上用完。这是一条必须遵循的原则。如因偶然的原因，确实做不到这一点，则糖液中应立即加入酸液，以便抑制微生物的繁殖。必须注意的是，添加酸的量，不能超过调制糖浆配方中的酸量。每100L糖液中添加50%浓度的柠檬酸不超过750ml。（）热溶蒸汽加热溶解将水和砂糖按比例加入到溶糖罐内，通蒸汽加热，在高温下搅拌溶解。该方法的优点：溶糖速度快，可杀菌，能量消耗相对较少；该方法的缺点：直接通蒸汽到溶糖罐内会因为蒸汽冷凝的缘故带入冷凝水，糖液浓度和质量受到影响。若用夹层锅加热，则因锅壁温度较高，搅拌出现死角时，容易粘结，影响传热效果和糖液质量。热溶糖时会有凝固杂质浮于液面，一般需要进行过滤。另外，蒸
7、汽会影响操作环境。热水溶解法水溶解法是边搅拌边把糖逐步加入到热水中溶解，然后加热杀菌、过滤、冷却。该方法克服了上述一些方法的缺点，国内一些厂家采用此法。具体流程如下：（5055）热水搅拌溶糖粗滤（90 ）杀菌（杀菌不良则返回溶糖罐） （39 ）精滤冷却（至20 ） 糖液（配料用）该方法的优点避免了用蒸汽加热时糖在锅壁上黏结，采用50 55 热水，减少了蒸汽给操作带来的影响；粗过滤可除去糖液中的悬浮物和大颗粒杂质（优质糖可省略此步骤）减轻了后工序（精滤）的负担；糖液在低温下（39 ）过滤，可避免产生絮凝物，不过温度不能太低，否则粘度上升影响过滤效率；采用精滤，精度达5um以下，过滤出来的糖液呈无
8、色透明状。连续式砂糖的连续溶解是指糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液冷却都是连续进行。国外因自动控制程度较高，大多采用此法。该方法生产效率高，全封闭，全自动操作，糖液质量好，浓度误差小（士.1Bx), 但设备投资较大。具体流程如下：计量、混合热溶解脱气、过滤糖度调整杀菌、冷却糖液白利度 ，Bx 或Brix:糖的质量（g)百分比。常用手持糖量仪测定。计量、混合：糖和水计量后经送料进入搅拌器，调整糖浓度稍高于要求；热溶解：通过板式热交换器进行加热使砂糖充分溶解；脱气、过滤：将糖液脱气并过滤；糖度调整：糖度控制装置控制水的流入量，使糖度符合最终要求；杀菌、冷却：将糖液进行杀菌，杀菌后冷却。然后
9、将合格糖液送至贮罐，不合格者返回混合器，再进行杀菌。真空脱气机溶糖设备溶糖设备多采用不锈钢夹层锅、冷热缸（罐）或带有加热盘管的容器。为了保证糖浆的质量，除去砂糖带来的和溶糖过程中带入的杂质，如灰尘、纤维、砂粒和胶体，糖液必须进行净化处理。糖液净化处理方法：(1) 以过滤为主要手段(2) 以吸附为另一种手段(1)以过滤为主要手段对于高质量的精细优质砂糖或饮料用糖，则采取普通的过滤形式净化，即以不锈钢丝网、帆布、绢布、纸浆、棉花（过滤质量好，但洗棉困难）等为介质，进行热过滤或冷过滤即可。以压力分:常压过滤加压过滤采用何种形式、何种介质处理应根据工厂的实际情况而定。(2)以吸附为另一种手段如果砂糖质
10、量较差（包括原来质量较差和受污染两种）或者一些特殊的饮料，如无色透明的白柠檬汽水，对糖液的色度要求很高，则要用活性炭(一般用量为糖质量的.）吸附脱色、硅藻土助滤的办法，使糖液达到要求。活性炭一次性使用的活性炭多次性使用的活性炭 一次性活性炭多为细小的颗粒（0.05mm),表面积大，吸附效果好，用量较少。多次性使用的活性炭，颗粒较大，例如水净化用的活性炭颗粒粒径在.，二氧化碳净化用的颗粒粒径则多为. 。活性碳纤维过滤器主要用于除去水中有机物、胶体、微生物余氯臭味及部分重金属离子。整机采用不锈钢材料制作，具有结构紧凑，便于清洗等特点，是矿泉水、纯净水改善口感的理想设备。糖液净化处理后，应按生产要求
11、，配制到一定浓度。一般汽水的砂糖用量在%左右，糖浆用量为装瓶容器容量的 。配制糖液时，如果糖液浓度高，则粘度大特别是冷冻糖液，容易造成糖液注入量的不稳定（尤其是采用“二次灌装”法时，注入量更不稳定）还会影响糖液与其他配料的混合，若搅拌过度则会因空气严重混入影响汽水质量；但如果糖液浓度太低，则会利于微生物的生长繁殖，容易造成发酵变质。一般糖溶解为的质量浓度，再经配料调整糖液质量浓度。调制糖液时，加水量可按下式进行计算：加水量 =（100%-糖的质量分数）加糖量糖的质量分数二二、糖浆的调配、糖浆的调配根根据不同碳酸饮料的要求，在糖液中据不同碳酸饮料的要求，在糖液中加入酸味剂和香精、色素、防腐剂、加
12、入酸味剂和香精、色素、防腐剂、果汁及定量的水等，混合均匀即为糖果汁及定量的水等，混合均匀即为糖浆，这个过程称为浆，这个过程称为糖浆的调配糖浆的调配。不同品种之间的差别主要。在于加入的不同品种之间的差别主要。在于加入的甜味剂、酸味剂、香精等种类以及量甜味剂、酸味剂、香精等种类以及量的多少和加入方法。的多少和加入方法。物料处理物料处理为为了使配方中的物料混合均匀，减少了使配方中的物料混合均匀，减少局部浓度过高而造成的反应，物料不局部浓度过高而造成的反应，物料不直接加入而是预先制成一定浓度的水直接加入而是预先制成一定浓度的水溶液，并经过过滤，才进行混合配料。溶液，并经过过滤，才进行混合配料。（1）甜
13、味剂）甜味剂实实际生产中往往不仅仅使用一种甜味剂，而是使际生产中往往不仅仅使用一种甜味剂，而是使用两种或两种以上的甜味剂，这样风味更好。使用两种或两种以上的甜味剂，这样风味更好。使用其他甜味剂时应意一些问题，例如用其他甜味用其他甜味剂时应意一些问题，例如用其他甜味剂代替砂糖时，饮料的固形物含量会下降，水量剂代替砂糖时，饮料的固形物含量会下降，水量增多，料的相对密度、粘度、外观都会发生改增多，料的相对密度、粘度、外观都会发生改变，口感也会稀薄，必须加入增调剂。变，口感也会稀薄，必须加入增调剂。. .国内有厂家使用国内有厂家使用 . . .的耐酸性的耐酸性羧甲基纤维素钠（羧甲基纤维素钠（ （CMC
14、),CMC),可保持稠厚可保持稠厚 个月；国个月；国外美国用黄原胶，可保持稠厚个月之久。增调外美国用黄原胶，可保持稠厚个月之久。增调剂使用时要注意结块的问题。剂使用时要注意结块的问题。（2）酸味剂）酸味剂一一般先配成溶液，也有部分厂般先配成溶液，也有部分厂家在溶糖时添加，但要注意砂糖在酸家在溶糖时添加，但要注意砂糖在酸的作用下会分解成果糖和葡萄糖。不的作用下会分解成果糖和葡萄糖。不同品种的碳酸饮料分别使用不同的酸同品种的碳酸饮料分别使用不同的酸味剂，如：味剂，如：柠檬酸常用于柑桔风味的碳酸饮料，柠檬酸常用于柑桔风味的碳酸饮料，酒石酸则多用于葡萄风味的碳酸饮料酒石酸则多用于葡萄风味的碳酸饮料和一
15、些混合饮料。和一些混合饮料。（3 3）色素）色素 一般饮料的色泽必须保持与饮所具有的名称相对应，果味、果汁汽水应接近新鲜水果或果汁的色泽。色素用量应符2 760 的规定。生产中为了便于调配和过滤，一般先把色素配成 的水溶液，制用水应煮沸冷却后使用，或用蒸馏水，否则可能会因水的硬度太大而造成色素沉淀。溶解色素的容器应采用不锈钢或食用级塑料容器，不能使用钢、锡、铝等容器和搅棒，以避免这些金属产生影响。色素多耐光性较差，保存时应避光。使用色素时，尽量做到随配随用，并要过滤。（4 4）防腐剂）防腐剂碳酸饮料因含有二氧化碳，具有压力碳酸饮料因含有二氧化碳，具有压力并有一定的酸度，故不利于微生物的并有一定
16、的酸度，故不利于微生物的生长繁殖，因此防腐剂用量可相应少生长繁殖，因此防腐剂用量可相应少些。使用防腐剂时，一般先把防腐剂些。使用防腐剂时，一般先把防腐剂溶解成的水溶液，然溶解成的水溶液，然后在搅拌下缓慢加入到糖液中，避免后在搅拌下缓慢加入到糖液中，避免由于局部浓度过高与酸反应而析出，由于局部浓度过高与酸反应而析出，产生沉淀，失去防腐作用。产生沉淀，失去防腐作用。糖浆调配的顺序原则糖浆调配的顺序原则调配量大的先调入，如糖液、水；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，配料容易发生化学反应的间开调入，如酸和防腐剂；如酸和防腐剂；粘度大、起泡性原料较迟调入，如乳粘度大、起泡性原
17、料较迟调入，如乳浊剂、稳定剂；浊剂、稳定剂；挥发性的原料最后调入，如香精、香挥发性的原料最后调入，如香精、香料。料。糖糖浆调配的顺序原则浆调配的顺序原则糖液糖液防腐剂防腐剂甜味剂甜味剂酸味剂酸味剂果果汁汁色素色素香精香精加水定容加水定容各种原料应先配成溶液过滤后，在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。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，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、装和储以免造成空气大量混入影响、装和储藏。藏。另外，空气对碳酸化影响很大。另外，空气对碳酸化影响很大。起的作用。起的作用。调和糖浆配制时的加料顺序
18、，是十分重要调和糖浆配制时的加料顺序，是十分重要的，加料次序不当，将有可能失去原料应的，加料次序不当，将有可能失去原料应如料温过高加入香精则将很快挥发而失去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，形成浮渣而不再溶液分离，漂浮于液面，形成浮渣而不再溶解。解。顺序变更，有时还能产生化学反应，或使顺序变更，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。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。乳化剂可免小油滴浮于
19、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。入，这样可减少搅拌的时间。调和设备调和设备调调和设备多为带搅拌器和容量刻度标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，可避免因振动而使得灰式或腰部式，可避免因振动而使得灰尘和油污等杂质掉进糖浆中。尘和油污等杂质掉进糖浆中。调和工艺调和工艺调调和工艺可分为和工艺可分为:间歇式间歇式连续式连续式间歇式按调和时温度的不同又可分间歇式按调和时温度的不同又可分为为:冷调和冷调和热调和热调和间歇式间歇式（1 1）热调和糖浆处理
20、工艺）热调和糖浆处理工艺热调和就是在高温下进行配料，通常是热调和就是在高温下进行配料，通常是用热溶糖的糖液直接配料，然后冷却。用热溶糖的糖液直接配料，然后冷却。这样只经过一次加热就完成了溶糖。这样只经过一次加热就完成了溶糖。优点：优点：可节省能源。可节省能源。缺点：缺点：破坏了果汁饮料的风味和营养破坏了果汁饮料的风味和营养成分，香精挥发损失大。成分，香精挥发损失大。（2 2）冷调和糖浆处理工艺）冷调和糖浆处理工艺冷冷调和就是在常温下（也有提出要小调和就是在常温下（也有提出要小于于) )进行配料，然后巴氏杀菌、进行配料，然后巴氏杀菌、冷却。该方法多用于热敏性香料多的冷却。该方法多用于热敏性香料多
21、的和果汁型饮料的生产。和果汁型饮料的生产。工艺流程：工艺流程：（20205 5常温（常温（2020 ）下调和原料）下调和原料均质均质第第二调和罐（缓冲作用为主）二调和罐（缓冲作用为主） 以以上杀菌（上杀菌（ （30s30s以内），以内）， 杀菌不良的返回杀菌不良的返回溶解罐溶解罐冷却至冷却至5 5 缓冲罐缓冲罐进装罐进装罐车间车间连连续式续式连连续式调和糖浆处理工艺流程：续式调和糖浆处理工艺流程：各各溶液高位槽溶液高位槽定量比例泵（调节各溶液定量比例泵（调节各溶液比例）比例） 混合器混合器第一调和罐第一调和罐比例泵比例泵（用水调节糖浆浓度）（用水调节糖浆浓度）混合器混合器糖浆输糖浆输出出用这种
22、流程配制的糖浆，精度可达士用这种流程配制的糖浆，精度可达士. .，可大量降低糖原料的损耗，并，可大量降低糖原料的损耗，并且由是全封闭全自动操作，卫生状况良且由是全封闭全自动操作，卫生状况良好，但设备一次性投资大。好，但设备一次性投资大。调和工艺流程的布置应遵循原则调和工艺流程的布置应遵循原则注意卫生，溶糖部分与配料部分应注意卫生，溶糖部分与配料部分应分隔开；分隔开；配料间与灌装线应尽量靠近；配料间与灌装线应尽量靠近；管路要简捷，减少弯头，尽量利用管路要简捷，减少弯头，尽量利用液位差压力，避免使用临时胶管；液位差压力，避免使用临时胶管；与前后工序的设备能力要平衡与前后工序的设备能力要平衡 要便要
23、便于操作、计量。于操作、计量。 2 2 2 2 O O H H 2 2 3 3 碳碳 酸酸 化化一、碳酸化原理一、碳酸化原理水吸收二氧化碳的作用一般称为二氧水吸收二氧化碳的作用一般称为二氧化碳饱和作用或化碳饱和作用或碳酸化作用碳酸化作用。水和二。水和二氧化碳的混合过程实际上是一个化学氧化碳的混合过程实际上是一个化学反应过程，反应过程，这个过程服从这个过程服从亨利定律亨利定律和和道尔顿道尔顿定律。定律。压力亨亨利定律利定律气体溶解在液体中时，在一定的温度条件下，一定量液体中溶解的气体量是与液体保持平衡时的气体压力成正比。即温度一定时p式中：溶解气体量；p 平衡压力；与溶质、溶剂及温度有关的常数。
24、式中：i分压，即各组分气体在温度不变时，单独占据混合气体所占的全部体积时对器壁施加的压力；总压力。p ip道道尔顿定律尔顿定律混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和。即n i=1二、二氧化碳在水中的溶解度二、二氧化碳在水中的溶解度在一定的温度和压力下，2在水中的最大溶解量（2 2 O H 23）的动态平衡叫做2在水中的溶解度。这时气体从液面逸出的速度和从液面进入液体的速度达到平衡，该溶液称为饱和溶液。未达到最大溶解量的溶液则叫做不饱和溶液。气体的溶解度多用溶于液体中的气体容积来表示。对于 2来说，在 .1 a、以温度为15.56 时，体积水可以溶解1体积的2 ，也就是说在.1 a、15.5
25、6 时，2的溶解度近似为1。测定一瓶汽水的气体容积时，需要知道测定时的温度和瓶内压力。压力的测定有专门的汽水2测定计，测定计由压力表、夹钳、在瓶盖上开孔的顶针和排气阀组成。瓶内温度测定则可以用温度计测定。这样，根据压力和温度值就可以查表查出2的容积倍数，即2的溶解度。三、影响液体中二氧化碳含量的因素三、影响液体中二氧化碳含量的因素影影响响2 2溶解度的因素溶解度的因素：二氧化碳气体的分压力二氧化碳气体的分压力水的温度水的温度气体和液体的接触面积和时间气体和液体的接触面积和时间气液体系中空气含量的影响气液体系中空气含量的影响液体的种类及存在于液体中的溶质液体的种类及存在于液体中的溶质二氧化碳气体
26、的分压力二氧化碳气体的分压力温度不变时，2分压增高，2在水中的溶解度就会上升。在 . a以下的压力时，成线性正比关系。例如 ：.1 Mpa、. 时，一定量的水吸收1体积2 ；. Mpa时，吸收体积2 。由此可见，生产时，在不影响其他操作设备的前提下，充气压力可适当提高。水的温度水的温度压力较低时，在压力不变的情况下，水温降低，2在水中的溶解度会上升，反之，温度升高，溶解度下降。温度影响的常数称为亨利常数，以表示。若以表示2溶解量，:表示绝对压力，则有=pi ；随温度变化而变化（压力较低时）， 但压力较高时，会有偏离，因为还是压力的函数，即（T,P），为此引入，时来修正，即- pi，修正常数，
27、见表2-3。. .气体和液体的接触面积和时间气体和液体的接触面积和时间气体溶入液体不是瞬间能完成的，需要一定的作用时间和产生一个动态平衡， 此时间太长会影响设备生产能力。主要应该从扩大气液接触面积来考虑溶液喷雾成液滴状或薄膜状。. .气液体系中空气含量的影响气液体系中空气含量的影响根根据道尔顿定律和亨利定律，各种气体的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溶解溶解量不仅决定于各气体在液体中溶解度，而且决定于该气体在混合气体中的分度，而且决定于该气体在混合气体中的分压。在相同的温度和压力下，混合气体组压。在相同的温度和压力下，混合气体组分的分压等于该组分在混合气体中摩尔
28、分分的分压等于该组分在混合气体中摩尔分数和混合气体总压力的乘积，而这时混合数和混合气体总压力的乘积，而这时混合气体中某组分的摩尔分数等于它的体积分气体中某组分的摩尔分数等于它的体积分数。数。了了5050如：如：1 1体积的空气排走了体积的空气排走了5050倍二氧化碳的溶解。倍二氧化碳的溶解。（1 1）空气的来源）空气的来源饮料生产中，空气的来源主要有：2不纯；水中溶解有空气；2气路有泄漏；糖浆中溶解有空气；糖浆混合机及其管线中存在有空气；糖浆管路中存在有空气；抽水管线有泄漏。（2 2）脱氧排气）脱氧排气脱氧排气一般在水冷却（准备碳酸化）之前或已混合的饮料冷却碳酸化之前。其形式主要有两种：真空脱
29、气是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2等气体逸出并排走。2脱氧则是利用水中2的溶解度大于空气的特点，将水或未冷却碳酸化的饮料从脱气器顶部喷下，2从底部注入，排出的空气从顶部排走。该方法要求2纯度极高，故较少采用。. .液体的种类及存在于液体中的溶质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2溶解度有很大的影响。在标准状态下，2在水中的溶解度是.，在酒精中则为 . ，这说明液体本身的性质对2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2的溶入，而含有悬浮杂质时则不利于2的溶入。四四、二氧化碳需要
30、量、二氧化碳需要量1二氧化碳理论需要量的计算（见例题）二氧化碳的利用率二氧化碳的利用率碳酸饮料生产中2的实际消耗量比理论需要量大得多，这是因为生产过程中2损耗很大。2在装瓶过程中的损耗一般为，因此实际上2的用量为瓶内含气量的 .倍，采用“ 二次灌装”时，用量为 .倍。提高提高2 2的利用率的措施的利用率的措施选用性能优良缩短灌装与封口之间的距离（特别是“二次灌装”）但不要影响操作和检修；经常对设备进行检修，提高设备完好率，减少灌装封口时的破损率（包括成品的）。尽可能提高单位时间内的灌装、封口速度，减少灌装后的露空时间，减少2的逸散；使用密封性能良好的瓶盖，减少漏气现象。五五、碳酸化的方式与设备
31、、碳酸化的方式与设备碳酸化是在一定的气体压力和液体温度下，在一定的时间内进行的。一般要求尽量扩大两相接触面积，降低液温和提高2压力。因为单靠提高2的压力受到设备 的限制，单靠降低水温效率低且能耗大，所以大都采用冷却降温和加压相结合。水或混合液的冷却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再最终冷却。冷却装置按冷却器的热交换形式的不同可分：直接冷却间接冷却（1 1）直接冷却）直接冷却直直接冷却就是直接把制冷剂供给用接冷却就是直接把制冷剂供给用于冷却水或混合液的冷却器于冷却水或混合液的冷却器 却方式。却方式。冷却器多为排管或盘管式，直接浸冷却
32、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）没在装满水或混合液的冷冻箱（池）中，制冷剂在管中循环，用蒸发压中，制冷剂在管中循环，用蒸发压力控制温度，使水或混合液的冷却力控制温度，使水或混合液的冷却温度保持在需要的范围。温度保持在需要的范围。（）间接冷却）间接冷却间接冷却所用制冷剂与饮料冷却器间接冷却所用制冷剂与饮料冷却器没有直接联系，而是通过冷媒（盐没有直接联系，而是通过冷媒（盐水）对水或混合水）对水或混合 液进行冷却，饮料液进行冷却，饮料冷却器多为套管或板式热交换器。冷却器多为套管或板式热交换器。水或混合液的碳酸化水或混合液的碳酸化水水或混合液的碳酸化，根据碳酸化依或混合液的碳
33、酸化，根据碳酸化依为为: :附的主要条件，可分为附的主要条件，可分为: :低温冷却吸收式低温冷却吸收式压力压力 混合式混合式（1）低温冷却吸收式在“二次灌装”工艺中是把进入汽水混合机前的水冷却至 左右，在. M a压力下进行碳酸化操作。在“一次灌装”工艺中则是把糖浆和脱气的水定比例混合液冷却至 ，在. a压力下与2混合。低温冷却吸收式的缺点：制冷量消耗大，冷却时间长或容易由于水冷却不够而造成含气量不足，而且生产成本较高。低温冷却吸收式的优点：冷却后液体的温度低，可抑制微生物生长，设备造价低。（2 2）压力混合式）压力混合式压力混合式是采用较高一的操作压力压力混合式是采用较高一的操作压力来进行碳
34、酸化。来进行碳酸化。优点：优点：碳酸化效果好，节省碳酸化效果好，节省 能源，降低了成能源，降低了成本，提高了产量。本，提高了产量。缺点：缺点：设备造价较高。设备造价较高。汽汽水混合机水混合机汽汽水混合机可分为：水混合机可分为：定饱和型定饱和型（分为饱和型和不饱和型两种）（分为饱和型和不饱和型两种）可调饱和型可调饱和型定饱和型混合机是由二氧化碳与水的接触定饱和型混合机是由二氧化碳与水的接触面积和接触时间所决定的。面积和接触时间所决定的。饱和型的接触面积大且接触时间长，在室饱和型的接触面积大且接触时间长，在室温定压下可使气液溶解达到饱和；温定压下可使气液溶解达到饱和；不饱和型的则接触面积小，接触时
35、间短，不饱和型的则接触面积小，接触时间短，在定温定压下气液溶解达不到饱和。在定温定压下气液溶解达不到饱和。可可调饱和型混合机调饱和型混合机可可调饱和型混合机气液的接触面积和调饱和型混合机气液的接触面积和接触时间是可以调节的。生产中为了接触时间是可以调节的。生产中为了提高气液的混合效果，可将定饱和型提高气液的混合效果，可将定饱和型混合机与混合机与 可调饱和型混合机组合起来可调饱和型混合机组合起来使用。使用。常见的混合机有如下结构类型：常见的混合机有如下结构类型：喷洒式喷洒式填料塔式填料塔式喷射式喷射式(1)(1)喷洒式碳酸化罐喷洒式碳酸化罐2 22 2所所有的混合机都有一个碳酸化罐，它是有的混合
36、机都有一个碳酸化罐，它是一个受压容器，外有保温材料，可保一个受压容器，外有保温材料，可保证温度的恒定。喷洒式混合机在罐顶证温度的恒定。喷洒式混合机在罐顶部装有可转动的喷头，使经过加压的部装有可转动的喷头，使经过加压的水进入罐时急速与水进入罐时急速与2 2接触进行碳酸接触进行碳酸化。也有在罐的上部装塔板式薄膜冷化。也有在罐的上部装塔板式薄膜冷却器，使水在压力作用下分散成水滴却器，使水在压力作用下分散成水滴或水膜，冷却后与或水膜，冷却后与2 2接触碳酸化，接触碳酸化，如配以可变饱和度的装置即可控制饱如配以可变饱和度的装置即可控制饱和度。和度。(2)(2)填料塔式碳酸化混合机填料塔式碳酸化混合机2
37、22 2此种混合机为立式圆柱体，塔内装有此种混合机为立式圆柱体，塔内装有塔板，塔板上填充玻璃珠或瓷环，水塔板，塔板上填充玻璃珠或瓷环，水喷洒在填料上，可扩大与喷洒在填料上，可扩大与2 2的接触的接触面积并延长接触时间面积并延长接触时间，装上可变饱和，装上可变饱和度装置即可调节度装置即可调节2 2的溶解量。该种的溶解量。该种混合机多用于水的碳酸化而不用于饮混合机多用于水的碳酸化而不用于饮料糖浆的碳酸化，因为后者不易清洗。料糖浆的碳酸化，因为后者不易清洗。(3)(3)喷射式碳酸化混合机喷射式碳酸化混合机2 2 2 22 2 2 2水水或混合液在一定压力下进入一个狭或混合液在一定压力下进入一个狭窄的
38、文丘里管，在管道的咽喉处连通窄的文丘里管，在管道的咽喉处连通2 2的进口，的进口，2 2通过管道进入，因通过管道进入，因为压力差促使水爆裂成细滴，扩大了为压力差促使水爆裂成细滴，扩大了与与2 2的接触面积，促进了的接触面积，促进了2 2的溶的溶解。该种混合机多用于预碳酸化或追解。该种混合机多用于预碳酸化或追加碳酸化，后面通常接碳酸化罐或板加碳酸化，后面通常接碳酸化罐或板式热交换器，以保证气体全部溶解。式热交换器，以保证气体全部溶解。2 22 22 2管管道的咽喉处连通道的咽喉处连通2 2的进口，的进口，2 2通过管道进入，因为压力差促通过管道进入，因为压力差促使水爆裂成细滴，扩大了与使水爆裂成
39、细滴，扩大了与2 2的接触面积，促进了的接触面积，促进了2 2的溶解。的溶解。该种混合机多用于预碳酸化或追加该种混合机多用于预碳酸化或追加碳酸化，后面通常接碳酸化罐或板碳酸化，后面通常接碳酸化罐或板式热交换器，以保证气体全部溶解。式热交换器，以保证气体全部溶解。第第五节五节 碳酸饮料的灌装碳酸饮料的灌装一一、灌装的方法、灌装的方法灌装方法有灌装方法有“二次灌装二次灌装”法和法和“一次灌装一次灌装”法两法两种。种。“二次灌装二次灌装”即水先经冷却碳酸化，然后再分即水先经冷却碳酸化，然后再分别灌装糖浆和碳酸水，这在中小型厂中常别灌装糖浆和碳酸水，这在中小型厂中常采用。采用。2 2“一次灌装一次灌装
40、”即水与糖浆按预定比例先调和即水与糖浆按预定比例先调和好，再进入碳酸化罐冷却充入好，再进入碳酸化罐冷却充入2 2 ，然后，然后立即灌装的方法，这在国外及国内一些大立即灌装的方法，这在国外及国内一些大厂常采用。厂常采用。（一）灌装机一）灌装机灌装方式与原理（1）压差式灌装压差式灌装又称启闭式灌装。老式的机器多采用这种方法。通过瓶于的阀门只有两个通路，一个通料槽，一个通大气。灌装时，通料槽的打开，通大气的关闭，碳酸化过的饮料在压力作用下进入瓶内，；由于瓶内的气体未排出，当饮料装到一定量时，瓶内压力与料槽内压力相等，这时进料中断，通大气的管路打开，而通料槽的管路关闭，气体排出，压力下降，阀门再换向，
41、饮料又流入，这样重复二至四次后 即灌满。该方法的优点是结构简单，设备便宜，灌装速度较快；缺点是排气时会带出一部分2 ，灌装液位难以准确控制，对泡沫多、含气量大的品种如可乐饮料，常常发生灌装困难。（2）等压式灌装现在大多采用这种灌装机，这种设备的灌装阀能使在灌装时液体无直接冲击，瓶内灌装平稳，压力恒定，液体中的2损失极少，且灌装过程中产生破瓶时液阀能自动关闭，避免液体流失。当瓶子上升顶住阀门造成密闭的时候，第一次打开气管，料罐上由已通入灌装机头内的2或无菌压缩空气组成的压力气体即向下流，使瓶中压力与料罐液面上部压力相等，这时瓶内压力大于外部大气压，这个压力会打开进料管的弹簧阀饮料因液位差下流，直
42、至饮料沿气管升至与料罐内的液面相平为止，瓶内气体一部分被赶至灌装机头内，一部分残留在瓶颈处。然后由凸轮作用，封闭气管和进料管，打开排气管，瓶颈处气体被排出，泄去瓶中压力，气管中的一些饮料也流入瓶中，从而达到预期的灌装液面。气气管阀可采用两种位置，一种位于料槽管阀可采用两种位置，一种位于料槽下，另一种位于料槽液面上。下，另一种位于料槽液面上。前者前者气管中残留的饮料少，液面控制准气管中残留的饮料少，液面控制准确，但常易发生气管再次打开时有少一量确，但常易发生气管再次打开时有少一量液体冲下，进入下一个瓶子时产生泡沫。液体冲下，进入下一个瓶子时产生泡沫。改进方法是在第一个瓶于装满，排气脱离改进方法是
43、在第一个瓶于装满，排气脱离阀。第二个瓶子进入前瞬间打开一下气阀。第二个瓶子进入前瞬间打开一下气管，利用气管上部压力气体将残余饮料冲管，利用气管上部压力气体将残余饮料冲出。出。若采用若采用后一种后一种，在打开排气管时，气管，在打开排气管时，气管中液体可在此时全部流入瓶中，控制液面中液体可在此时全部流入瓶中，控制液面时应将这个量计算在内。另外，在进行下时应将这个量计算在内。另外，在进行下一瓶灌装时，打开气管时不再留有饮料一瓶灌装时，打开气管时不再留有饮料而产生泡沫。而产生泡沫。（3）负压式灌装负负压式灌装主要用在非碳酸饮料的灌压式灌装主要用在非碳酸饮料的灌装，如啤酒等。装，如啤酒等。先将瓶内抽成负
44、压，然后料液流入瓶先将瓶内抽成负压，然后料液流入瓶内，达到预定液面高度时，多余液体内，达到预定液面高度时，多余液体沿料管回到缓冲室内，再回到料罐。沿料管回到缓冲室内，再回到料罐。用于碳酸饮料灌装时则与等压式结用于碳酸饮料灌装时则与等压式结合，即先抽负压，再采用等压式灌装。合，即先抽负压，再采用等压式灌装。灌装设备灌装设备多为 个灌装头，灌装速度为 瓶及 罐左右，国产设备操作压力为 。（二）糖浆机常见的糖浆机可分为两种形式：容积定量式和液面密封定量式。容积定量式（1）量杯式。一般采用定量量杯，不能调节，根糖浆流入瓶中，从而实现定量灌装。（2）液体静压式。液体静压式的定量是靠一个可调节的活塞筒，按
45、不同的灌装糖浆量调节筒上的调节螺丝，以控制灌装量，而糖浆的排出完全靠糖浆自身的静压力。通过可调节螺丝即可调节活塞腔大小即定量大小，进料时滑阀下移堵住出口，饮料进入活塞腔。空瓶顶上时，滑阀上移，堵住进料口，活塞腔内饮料流入瓶中。 可调螺丝滑阀（可上下移动）。液面密封定量式液液面密封定量式糖浆机是通过插入量杯内排气管面密封定量式糖浆机是通过插入量杯内排气管（气管管径很小）的高低来控制液位从而达排气（气管管径很小）的高低来控制液位从而达排气管到定量的目的。当出料回阀门堵上管到定量的目的。当出料回阀门堵上 糖浆靠静糖浆靠静压进料。当饮料液面达到排气管下口时，杯顶气压进料。当饮料液面达到排气管下口时，杯
46、顶气体由于密封不能排出，同时随着液体由于密封不能排出，同时随着液 面上升，气面上升，气体压力增大。当压力足够大时，量杯体压力增大。当压力足够大时，量杯 口液面下口液面下再上升而只沿排气管上升，直至液面与料罐中液再上升而只沿排气管上升，直至液面与料罐中液面高度平齐，这时排气管中液面比量杯内的液面面高度平齐，这时排气管中液面比量杯内的液面高高h, h, 关闭进料口，打开出料口，杯中包括排气管关闭进料口，打开出料口，杯中包括排气管中的饮料流入瓶中，完成定量灌装糖浆。压盖封中的饮料流入瓶中，完成定量灌装糖浆。压盖封口分为皇冠盖式和易拉罐式。封口与罐头封罐一口分为皇冠盖式和易拉罐式。封口与罐头封罐一样，
47、皇冠盖是下口大上面小，盖中加垫片，瓶往样，皇冠盖是下口大上面小，盖中加垫片，瓶往上时，盖被挤紧，达到密封目上时，盖被挤紧，达到密封目 的。的。二、灌装系统为了保证产品质量，对灌装系统有如下要求：（1）糖浆和水的正确比例。用“一次灌装”法灌装时，糖浆和水的混合器要准确且性能稳定不波动；用“二次灌装”法灌装时，则要求糖浆注入量准确，灌装液面高度稳定。（2） 达到预期的二氧化碳含量。成品2的含量不仅决定于碳酸化混合机，而且受灌装系统的影响很大。（3）保持合理的灌装高度和一致的水平。饮料的灌装高度不仅影响产品外观，而且影响含气量，在“二次灌装”法中还会影响糖浆和碳酸水的比例。（4）二氧化碳利用率高。例
48、如“一次灌装”法中，灌装机与封盖机组装在一个底座上，减少灌装到封盖过程中的2损失。（5）速度快，生产能力大，减少操作费用。（6）便于生产控制与维修。（7）性能稳定，破损率低（包括瓶和盖）不论是皇冠盖。螺旋盖还是易拉罐盖，都应密封良好。“一次灌装”法的优点（1）由于预先使用配比器， 灌装时糖浆和水的比例准确。（2）容器容量变化时，不需改变糖浆量，产品质量稳定，而“二次灌装”法需要重新调整糖浆定量。（3）糖浆和水的温度一致，避免了由于温差而造成起泡现象，引起风味、2的损失。而“二次灌装”法中糖浆不经碳酸化，所以要提高气压补偿糖浆需碳酸化部分，以免降低汽水中含气量，但风味仍损失严重。（4） 二氧化碳
49、利用率高。一次灌装”法多采用灌装机和封盖机同一底座，缩短距离了灌装后到封盖间的2入损失，一般2用量为“二次灌装”法的 。（5）减少了一部糖浆机。（6） 自动化程度高，操作人员少，速度快，可达 瓶中。“一次灌装”法的缺点（1 1）生产不同风味产品时，每次必须全部清生产不同风味产品时，每次必须全部清洗混合器和灌装机洗混合器和灌装机。而。而“二次灌装二次灌装”法则由法则由于糖浆和碳酸水各自有自己的管路分别灌于糖浆和碳酸水各自有自己的管路分别灌装，清洗比较容易。装，清洗比较容易。（2 2）采用配比器不利于带果肉的产品生产。）采用配比器不利于带果肉的产品生产。（3 3）一般都需要排气设备除去水中的空气，
50、）一般都需要排气设备除去水中的空气，否则如采用水和糖浆混合，再碳酸化时，否则如采用水和糖浆混合，再碳酸化时，空气更难分离出来，对生产过程和产品质空气更难分离出来，对生产过程和产品质量都有很大影响。量都有很大影响。第六节 碳酸饮料生产中的其他系统一、容器的清洗一、容器的清洗碳酸饮料的灌装容器目前主要有铝质两片碳酸饮料的灌装容器目前主要有铝质两片易拉罐。塑料瓶等一次性容器和各种规格易拉罐。塑料瓶等一次性容器和各种规格的多次性容器玻璃瓶。一般由于一次性容的多次性容器玻璃瓶。一般由于一次性容器出厂后包装严密，无污染，不需要洗涤器出厂后包装严密，无污染，不需要洗涤消毒或只用无菌水洗涤喷淋即可用于灌消毒或