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第二章碳酸饮料王鸿飞一、碳酸饮料简介指含有二氧化碳的软饮料，通常由水、甜味剂、酸味剂、香精香料、色素、二氧化碳气及其他原辅料组成，俗称汽水。但由发酵法自身产生的二氧化碳气的饮料和二氧化碳气的含量（重量）在万分之五以下、酒精含量（容积）0.5％以上的硬饮料则不属于碳酸饮料。因含有二氧化碳气体，不仅能使饮料风味突出，口感强烈，还能让人产生清凉爽口的感觉。是人们在炎热的夏天消暑解渴的优良饮品。碳酸饮料的生产，始于18世纪末到19世纪初。最初的发现是从天然涌出的碳酸泉水开始的。就是说，碳酸饮料的前身是天然矿泉水。矿泉水的研究始于15世纪中期的意大利，起初用于治疗。以后证实，人为地将水和二氧化碳混合一起，与含有二氧化碳的天然矿泉水一样，具有特异的风味，这大大推动了碳酸饮料的制造和研究进程。1772年英国人普里斯特莱（Priestley）发明了制造碳酸饱和水的设备，成为制造碳酸饮料的始祖。他不仅研究了水的碳酸化，还研究了葡萄酒和啤酒的碳酸化。水碳酸化后便产生一种令人愉快的味道，并且可以和水中的其它成分的香味一同逸出。1807年美国推出了果汁碳酸水，随后人工香精的合成、液态二氧化碳的制成、帽形软木塞和皇冠盖的发明、机械化生产线的出现，才使得碳酸饮料首先在欧、美国家生产并很快发展到全世界。我国碳酸饮料工业起步较晚，20世纪初随着帝国主义对我国得经济侵略，汽水设备和生产技术进入我国，在沿海主要城市建立起小型汽水厂，例如天津山海关、上海正广和、广州亚洲、沈阳八王寺以及青岛等汽水厂，但产量都很低。解放以后，由于各种历史原因，汽水发展缓慢。1980年以后，碳酸饮料才得到迅速发展。目前碳酸饮料在软饮料中占有重要地位。从营养得角度来说，普通得碳酸饮料除使用砂糖产生相当热量外，几乎没有营养价值，它的主要功能是产生清凉感。果汁型或蛋白型的碳酸饮料根据其品种和含量，具有不同的营养价值。1.果汁型fruitjuicetype原果汁含量不低于2.5%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。果汁汽水具有原果特有的色、香、味。它不仅可以消暑解渴，还有一定的营养作用，属于高档汽水，一般可溶性固形物为8％－10％，含酸量0.2％－0.3％，含二氧化碳2－2.5倍，是属于大力发展的汽水品种。还可以分澄清和混浊型汽水。二、碳酸饮料的分类2.果味型fruitflavouredtype以果香型食用香精为主要赋香剂，原果汁含量低于2.5%的碳酸饮料。如桔子汽水、柠檬汽水等。用蔗糖、柠檬酸、色素以及果香型食用香精配制成的各种水果香型的汽水，是目前产量较为稳定的汽水品种，主要起清凉解暑的作用。产品一般含糖量8％－10％，含酸量0.1％－0.2％，含二氧化碳3－4倍。3.可乐型colatype含有焦糖色、可乐香精或类似可乐果、水果香型的辛香和果香混合香气型的碳酸饮料。无色可乐不含焦糖色。可乐型汽水是世界上碳酸饮料生产的主要产品之一，代表产品为“可口可乐”、“百事可乐”等，已有百年历史，畅销不衰，是一种嗜好型的饮料。国内可乐型饮料研究开发于20世纪80年代，如“天府可乐”、“红雪可乐”、“崂山可乐”等，有别于国外的可乐饮料，虽然在外观上仍为透明的红棕色，香型也近似于可口可乐，但其特征添加剂为中草药，因中草药成分具有一定的保健作用，因而我国所产的各类可乐，除解暑外，还有一定的保健作用。4.其他型othertypes上述3种类型以外，含有植物抽提物或非果香型的食用香精为赋香剂以及补充人体运动后失去的电介质、能量等的碳酸饮料。如姜汁汽水、沙示汽水、运动汽水等。汽水的种类从感观角度来分，又可分为透明型和混浊型两类。二者的区别在于生产工艺不同。透明型是通过澄清、过滤的手段获得清澈透明的产品，果味型及某些果汁型汽水均属于此类。而混浊型则是通过均质和添加混浊剂的方法，使果汁中的果肉均匀地悬浮于汽水之中，且使其呈混浊状态更加接近天然果汁，如混浊型果汁汽水等。1.二次灌装法（现调式）二次灌装法是先将调味糖浆定量地注入容器中，然后加入碳酸水至规定量，密封后再混合均匀。这种糖浆和水先后各自灌装地方法又称为现调式灌装法、预加糖浆法或后混合（postmix）法。其工艺流程如下：二次灌装法流程示意图饮用水→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↑↓成品饮料三、碳酸饮料生产工艺2.一次灌装法（预调式）将调味糖浆与水预先按照一定比例泵入汽水混合机内，进行定量混合后再冷却，然后将该混合物碳酸化后再装入容器。这种将饮料预先调配并碳酸化后进行灌装地方式称为一次灌装法，又称为预调式灌装法、成品灌装法或前混合（premix）法。其工艺流程如下：CO2饮用水→水处理→↓混合→冷却→碳酸化糖浆→调配→↓灌装↓容器→清洗→检验→密封↓检验↓成品饮料一次灌装法流程示意图饮用水→水处理→冷却→气水混合←CO2↓糖浆→调配→冷却→混合↓容器→清洗→检验→灌装↓密封↓检验↓成品饮料加碳酸水的一次灌装法流程示意图调和糖浆一般是在一定浓度的糖溶液中，加入甜味剂、酸味剂、香精香料、色素、防腐剂等，并充分混合均匀后所得的浓稠状糖浆，它是饮料的主体之一，与碳酸水混合成碳酸饮料。它对成品饮料的作用是：提供稠度而有助于传递香味；提供能量和营养价值。对饮料厂来说，从卫生和浓度控制的观点出发，调和糖浆的制备无疑是重要的环节。调和糖浆的制备是要达到配料掺和良好和完善，用以生产一致性和高质量的饮料。四、调和糖浆的配制1.糖液的制备为配制调和糖浆所用的糖水溶液称为糖液，它是调和糖浆的主要成分。必须选用优质的砂糖，有时也用异构糖、麦芽糖醇和甜菊素等甜味剂。制备糖液的大致过程是将糖溶解于一定量的水中，制成预计浓度的糖液，再经过滤、澄清后备用。其中的水质可与灌装用水相同。溶糖分间歇式和连续式，间歇式又分为冷溶法和热溶法（蒸汽加热和热水）。⑴冷溶法：把糖和无菌水按比例正确配料，加入到带有搅拌器的容器中，在室温下进行搅拌，待糖完全溶化，尔后过滤去杂即成，备用。一般制备的糖液浓度为45－650Bx（要存放1天必须是650Bx）。冷溶法生产须有严格的卫生控制措施，现用现配，不得积压。这种方法节省能源、方便，但溶解时间较长，糖液容易受到污染。⑵热溶法：是在不锈钢夹层锅中，将定量的水和糖加热，使糖溶化的方法。有蒸汽加热溶解法和热水溶解法。蒸汽加热溶解法：将水和糖按比例加入到溶糖锅内，通入蒸汽加热，在高温下搅拌溶解。该方法的优点是溶糖速度快，可杀菌；缺点是直接将蒸汽通入到溶糖锅内会因蒸汽冷凝的缘故带入冷凝水，糖液浓度和质量受到影响。热水溶解法：热水溶解法是边搅拌边把糖加入到热水中溶解，然后加入杀菌、过滤、冷却。该法克服了上述方法的缺点，国内饮料厂家多采用此法。具体的工艺流程为：50－55℃热水搅拌溶糖→粗过滤→90℃杀菌→冷却→39℃精滤→冷却至20℃→糖溶液该法的优点是：避免了蒸汽加热时糖在锅壁上的粘结，减少蒸汽给操作带来的影响；粗滤可以除去糖液中的悬浮物和大颗粒杂质，减轻了后续工序的负担；糖液在39℃的较低温度下过滤，可以避免产生絮凝物，但温度不能过低，否则粘度上升会影响过滤速度；采用精滤机过滤，精度可在5um以下，过滤出来的糖液无色透明。⑶连续式：指糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液冷却均连续进行。国外因自动控制程度较高，大多采用此法。该法生产效率高，全封闭，全自动操作，糖液质量好，浓度误差小，但设备投资较大。具体的工艺流程为：计量、混合→热溶解→脱气、过滤→糖浓度调整→杀菌、冷却→糖溶液计量、混合：糖和水计量后经送料进入搅拌器，糖浓度稍高于所要求的糖浓度。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：通过真空脱气机进行糖液脱气，并用糖浆过滤机过滤。糖浓度调整：糖浓度控制装置控制水的流入量，使糖浓度符合最终浓度要求。杀菌、冷却：将糖液进行杀菌、冷却，然后送至贮糖罐。不管是冷溶还是热溶所制备的糖液，浓度一般在45－650Bx时比较适宜，若要长期保存，则要达650Bx以上。2.糖液的净化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、沙粒和胶体物质等，糖液必须进行净化处理。净化处理一般采用下列两种方式：⑴以过滤为主要手段：对于高质量的精细优质砂糖，则采用普通的过滤形式净化，即以不锈钢丝网、帆布、绢布、纸浆、滤棉等为过滤介质，进行过滤。⑵以吸附为主要手段：若砂糖质量较差或者特殊要求的饮料，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（一般用量为砂糖质量的0.5％－1％）吸附脱色、硅藻土助滤的办法，使糖液达到要求。活性炭有一次性和多次性使用的活性炭。一次性活性炭为细小颗粒（0.05mm），表面积大，吸附效果好，用量少。多次性活性炭颗粒大，如水净化的颗粒直径为1.5－3.0mm，二氧化碳汽水用的颗粒直径为0.5－2.0mm。3.其它添加料的制备除糖液外，还有甜味剂、香精、色素、防腐剂等食品添加剂。这些添加剂在配制调和糖浆时，往往不能直接加入，而必须先制备成一定浓度的溶液，经过滤后计量加入。⑴甜味剂：除糖液外，可能还会添加其它甜味剂来代替蔗糖，增加甜味。一般应制备成50％的水溶液，经过滤后加入。用甜味剂代替砂糖时，饮料的固形物含量会下降，相对密度、粘度、外观等都会发生改变，口感也会变得单薄，因而往往加入增稠剂。国内有的厂家使用0.05％－0.15％的耐酸性羧甲基纤维素钠（CMC），可保持稠厚感3个月；国外如美国用黄原胶，可保持稠厚感6个月之久。⑵酸味剂：一般应制备成50％的溶液，也有部分厂家在溶糖时添加，但要注意砂糖在酸性条件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味剂，如柠檬酸常用于柑桔风味的碳酸饮料，而酒石酸则多用于葡萄风味的碳酸饮料和某些混合饮料。⑶色素：一般制备成5％的溶液。使用时应注意：所选的色素色泽应与饮料的名称相一致，果味、果汁汽水应接近水果或果汁的色泽。如橙汁汽水，必须为橙红色或橙黄色；可乐则应具有焦糖或类似于焦糖的色泽。色素用量应符合GB2760－1996之规定。溶解色素时，应采用不锈钢容器或食用级塑料容器。大多数色素耐光性较差，随配随用，避光保存。焦糖色素有液态和粉剂，液态直接加入，粉剂要溶解、过滤后加入。⑷防腐剂：一般应制备成20％－30％的溶液。碳酸饮料因含有二氧化碳，具有一定的压力并有一定的酸度，不利于微生物的生长繁殖，尽量少加防腐剂的用量。一般用的防腐剂为苯甲酸钠。添加时，应在搅拌下缓缓加入到糖液中，避免由于局部浓度过高与酸反应而析出，产生沉淀，失去防腐效果。4.调和糖浆配制的过程调和糖浆配制的过程为：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。各种原辅料应预先制备成溶液过滤后，在搅拌下徐徐加入以避免局部浓度过高，混合不均匀，同时搅拌不能太强烈，以免造成大量空气混入，影响碳酸化、灌装和降低保藏性。5.调和糖浆调和工艺配合完毕后即可测定糖浆浓度，同时抽少量糖浆加碳酸水，观察色泽，评味，检查是否与标准样符合在搅拌器和容量刻度标尺的不锈钢容器内调合；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。糖浆调和工艺：间歇式和连续式。间歇式有分冷调和与热调和。⑴热调和：在高温下进行配料，通常用热溶糖液直接配料，然后冷却。这样只经过一次加热就完成溶糖、调和与杀菌等工艺操作，节省能源，但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。⑵冷调和：常温下（低于20℃）进行配料，然后巴式杀菌、冷却。该法多用于含热敏性香料多的果味型饮料和果汁行饮料的生产。其工艺流程为：常温下调和原料→均质→第二调和罐（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。⑶连续式：其工艺流程为：各溶液高位槽→定量比例泵→混合器→第一调合罐→均质机→第二调合罐→定量比例泵（用水调节调节浓度）→混合器→糖浆输出到灌装车间。连续式配制糖浆浓度精度高（±0.05波美度），可大大降低糖原料的损耗，全封闭