第一篇软饮料工艺学

第一篇软饮料工艺学第一章概述一、饮料的概念（《饮料通则》（GB10789-2007））beverage：又称饮品，是指经过定量包装的，供直接饮用或用水冲调饮用的，乙醇含量不超过质量分数为0.5%的制品，不包括饮用药品。二、饮料的分类1碳酸饮料（汽水）类7植物饮料类2果汁和蔬菜汁类8风味饮料类3蛋白饮料类9特殊用途饮料类4饮用水类10固体饮料类5茶饮料类11其他饮料类6咖啡饮料类碳酸饮料（汽水）类carbonatedbeverages定义：在一定条件下充入二氧化碳气的饮料，不包括由发酵法自身产生的二氧化碳气的饮料。种类：果汁型、果味型、可乐型、其他型果汁和蔬菜汁类fruitandvegetablejuices定义：用水果和（或）蔬菜（包括可食的根、茎、叶、花、果实）等为原料，经加工或发酵制成的饮料。种类：果汁（浆）和蔬菜汁(浆)浓缩果汁（浆）和浓缩蔬菜汁（浆）果汁饮料和蔬菜汁饮料果汁饮料浓浆和蔬菜汁饮料浓浆等，共9个种类蛋白饮料类proteinbeverages定义：以乳或乳制品、或有一定蛋白质含量的植物的果实、种子或种仁等为原料，经加工或发酵制成的饮料。种类：含乳饮料、植物蛋白饮料、复合蛋白饮料包装饮用水类packageddrinkingwater定义：密封于容器中可直接饮用的水。种类：饮用天然矿泉水、饮用天然泉水、其他天然饮用水、饮用纯净水、饮用矿物质水、其他饮用水茶饮料类teabeverages定义：以茶叶的水提取液或其浓缩液、茶粉等为原料，经加工制成的饮料。种类：茶饮料（茶汤）、茶浓缩液、调味茶饮料、复（混）合茶饮料咖啡饮料类coffeebeverages定义：以咖啡的水提取液或其浓缩液、速溶咖啡粉为原料，经加工制成的饮料。种类：浓咖啡饮料、咖啡饮料、低咖啡因咖啡饮料植物饮料类botanicalbeverages定义：以植物或植物抽提物（水果、蔬菜、茶、咖啡除外）为原料，经加工或发酵制成的饮料。种类：食用菌饮料、藻类饮料、可可饮料、谷物饮料、其他植物饮料风味饮料类flavoredbeverages定义：以食用香精（料）、食糖和（或）甜味剂、酸味剂等作为调整风味主要手段，经加工制成的饮料。种类：果味饮料、乳味饮料、茶味饮料、咖啡味饮料、其他风味饮料特殊用途饮料类beveragesforspecialuses定义：通过调整饮料中营养素的成分和含量，或加入具有特定功能成分的适应某些特殊人群需要的饮料。种类：运动饮料、营养素饮料、其他特殊用途饮料固体饮料类powderedbeverages定义：用食品原料、食品添加剂等加工制成粉末状、颗粒状或块状等固态料的供冲调饮用的制品。如果汁粉、豆粉、茶粉、咖啡粉、果味型固体饮料、固态汽水（泡腾片）、姜汁粉。饮料国标新旧变化标准名称：旧：《软饮料的分类》GB10789-1996新：《饮料通则》GB10789-2007《软饮料的分类》碳酸饮料类果汁及果汁饮料蔬菜汁及蔬菜汁饮料含乳饮料植物蛋白饮料瓶装饮用水茶饮料固体饮料特殊用途饮料其他饮料《饮料通则》碳酸饮料果汁及蔬菜汁类蛋白饮料类饮用水类茶饮料类咖啡饮料类植物饮料类风味饮料类特殊用途饮料类固体饮料类其他饮料类第二章软饮料用水及水处理一、软饮料用水的水质要求水是饮料生产中最重要的原料之一，占85-95%。（一）水源的分类及其特点地表水地下水自来水●硬度较低●杂质较多●硬度、碱度较高●相对比较澄清●杂质及细菌指标符合饮用水标准●有消毒剂的味道和一定硬度（二)水中杂质对饮料生产的影响1、水中杂质的种类各种杂质按其微粒大小，大致可分为三类:悬浮物质胶体物质溶解物质1．悬浮物质●是指粒度大于0.2μm的杂质；●主要包括泥沙、虫类、藻类及微生物；●对水质影响：可使水质呈浑浊状态；●对产品影响：产生瓶底积垢或絮状沉淀；影响CO2的溶解；微生物的存在会导致产品的变质2．胶体物质●粒径大致为0.001～0.2μm。无机胶体：是造成水浑浊的主要原因如硅酸胶体和黏土，是由许多离子和分子聚集而成的。有机胶体：是造成水带色的主要原因主要是高分子物质、有机体，如蛋白质、腐殖质等，多带负电。3．溶解物质●粒径≤0.00lμm，以分子或离子状态存在于水中。●主要包括：①溶解盐类：◎构成水的硬度和碱度；◎能中和饮料中的酸味剂，使饮料的酸碱比失调，影响质量；②溶解气体：◎影响碳酸饮料中CO2的溶解量；◎产生异味；表1-1天然水所含杂质对水质的影响软饮料用料及包装容器（三）饮料用水的水质要求水质的标准主要反映在：硬度碱度浊度色度化学指标毒理学指标微生物指标1.水的硬度：●是指水中离子沉淀肥皂的能力。硬脂酸钠（肥皂）+Ca2+/Mg2+→硬脂酸钙或硬脂酸镁↓或：水的硬度是指水中钙、镁离子盐类的含量。●水的硬度可分为三类：暂时硬度（碳酸盐硬度）永久硬度（非碳酸盐硬度）总硬度暂时硬度又称碳酸盐硬度，主要由钙镁的碳酸氢盐构成，经加热煮沸可除去大部分。永久硬度又称非碳酸盐硬度，是钙镁的盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐等，不会因煮沸而分解沉淀。总硬度是暂时硬度与永久硬度之和式中，Ca2+、Mg2+离子的浓度单位都是mg／L。我国采用的表示方法为德国度（°d）德国度：1L水中含有相当于10mg的CaO，其硬度即为1个德国度（1°d）。饮料用水的水质，要求硬度小于8.5°d。2.水的碱度●是指水中能与H+发生中和反应的碱性物质的总量，以mmol/L表示。●可分为三类：氢氧化物碱度：OH-碳酸盐碱度：CO32-总碱度重碳酸盐碱度：HCO3-3．色度●色度是指除去水中悬浮物质后水样的色泽深浅●色度一般用氯铂酸钾和氯化钴溶液配成标准色列，与水样进行比较，规定相当于1mg铂在1L水中所具有的颜色为1度。4．浊度●浊度是指水中悬浮物质对光线透过时所产生的阻碍程度。●通常把1L水中含有1mg高岭土（或硅藻土）时所产生的浊度表示为1度。软饮料用水标准（GB10791-89）饮用水和饮料用水在指标上的差异指标饮用水饮料用水浊度/度32色度/度155溶解性总固体/mg·L-11000500总硬度（以CaCO3计）/mg·L-1450100铁（以Fe计）/mg·L-10.30.1高锰酸钾消耗量/mg·L-110总碱度（以CaCO3计）/mg·L-150游离氯/mg·L-1≥0.30.1致病菌不得检出二、软饮料用水的水处理（一）混凝沉淀去除水中不溶性物质◎目的：去除水中的悬浮物质、胶体物质◎方法：混凝、过滤等。1、混凝混凝是指在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬浮物或胶体微粒相互吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。促使简单离子间发生电荷中和所添加的物质称为混凝剂。水处理中大量使用的混凝剂可分为铝盐和铁盐两类。常用的混凝剂有明矾和硫酸亚铁。一种促使混凝达到最佳效果的一种试剂，称为助凝剂。通常使用的助凝剂有海藻酸钠、活性硅酸钠、CMC-Na等等。混凝的原理胶体粒子的特性是其在水中不易沉降而且比较稳定。同一种胶体的颗粒带有相同电性的电荷，彼此间存在着电性斥力，相互间不会结合形成较大的聚团而沉降。天然胶体绝大部分带有负电荷，在水中加入形成正电荷的混凝剂，会使胶体颗粒与混凝剂之间产生电性中和作用，破坏了胶体的稳定性，即胶体之间不再相互排斥，而是聚集在一起形成絮状物。同时悬浮物也会被裹入该絮状体中，促使小颗粒变成大颗粒而下降，使水得到澄清。2、过滤原水通过粒状滤料层时，其中一些悬浮物和胶体物质被截留在孔隙中或介质表面上，这种通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法称为过滤。包括过滤和冲洗两个过程。生产清水的过程叫过滤，而从滤料表面冲洗掉污物，并使滤料恢复过滤能力的过程叫冲洗。多数情况下，冲洗和过滤的水流方向相反。图滤料层的结构及空隙变化（a）是滤料粒径上细下粗（b）双层滤料滤池，采用两种或多种滤料（c）是滤料粒径上粗下细常用方法：◎活性炭过滤◎硅藻土过滤◎砂滤棒过滤◎超滤（二）硬水软化目的：降低水中溶解性物质含量：软化、除盐调整原有溶解性物质间比例关系或掺入新的物质成分方法：化学法、离子交换法、电渗析、反渗透等软化：即只降低水里的Ca2+和Mg2+的含量的过程。除盐：即降低全部阳离子（Ca2+、Mg2+、Na+等）和全部阴离子（HCO3-、SO42-、Cl-等）的含量的过程。1．离子交换法(IonExchange)●原理：●常用的离子交换剂：有机合成离子交换树脂利用离子交换剂，把原水中不需要的离子暂时占有，然后再将它释放到再生液中，达到软化或除盐的目的。它是一种球形网状固体的高分子共聚物，不溶于酸、碱和水，但吸水膨胀。树脂分子含有极性基团和非极性基团两部分，膨胀后，极性基团上可扩散的离子与溶液中的离子起交换作用，而非极性基团则为离子交换树脂的骨架。●离子交换树脂的种类：a.阳离子交换树脂：离子交换树脂本体中带有酸性交换基团，在交换过程中，能与阳离子进行交换。b.阴离子交换树脂：交换树脂本体中带有碱性交换基团，交换过程中，能与阴离子进行交换。2．反渗透（ReverseOsmosis，RO）一种膜分离技术。选择以醋酸纤维素膜和芳香聚酰胺纤维素膜为代表的半透膜，在被处理水的一侧施压，使水穿过半透膜，而达到除盐的目的。反渗透工作原理反渗透作用的结果是使浓溶液变得更浓，稀溶液变得更稀，最终达到脱盐。3．电渗析（ElectroDialysis,ED）是通过具有选择透过性和良好导电性的离子交换膜，在外加直流电场的作用下，根据异性相吸、同性相斥的原理，使原水中阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜而达到净化作用的一项技术。电渗析工作原理如下图所示：（三）水的消毒●目的：将水中微生物降低到规定所要求的不致对人体产生危害和对饮料质量产生损害的程度。●方法：氯气消毒、紫外线杀菌、臭氧杀菌1．氯消毒●氯消毒的基本原理：由于氯原子的氧化作用可破坏细菌的某种酶系统，使细菌无法吸收养分而死亡。●常用的氯消毒剂：氯气（Cl2）、次氯酸钠(HOCl)、漂白粉(CaOCl2)、氯胺(NH2Cl、NHCl2、NCl3)2．紫外线消毒●基本原理：微生物受紫外光(140-490nm)照射后，其细胞内的蛋白质和核酸吸收紫外光谱能量，导致蛋白质的变性和DNA分子的损伤，引起微生物的死亡。●特点：紫外线消毒是一种无需加热，不需添加化学药品的物理式“冷杀菌”方法。3．臭氧消毒（1）臭氧消毒的基本原理:臭氧（O3）是一种强氧化剂，极不稳定，很容易离解出极为活泼、氧化性极强的新生态原子氧，它对微生物细胞内的蛋白质和核酸分子有着很强的氧化破坏作用，可以最终导致微生物的死亡。●臭氧在对水消毒的同时还可除去水中的异臭和色泽（2）臭氧消毒装置由于臭氧的不稳定性，因此要求随时制取随时使用。一般制取方法是用干燥的空气或氧气进行高压放电而制得。第三章软饮料常用的辅料一、甜味剂（sweeteners）凡是能产生甜味的物质统称甜味物质或甜味剂。包括糖、糖替代品及高甜度甜味剂。绝大多数饮料都有甜味。甜味剂是饮料生产中的基本原料，可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂。1.天然甜味剂（1）蔗糖系指由葡萄糖和果糖所组成的一种双糖。是由甘蔗、甜菜制成的白色透明的单斜晶体，易溶于水。在酸性条件下加热水解可分解为等量的葡萄糖和果糖，称为转化糖。蔗糖有一定的吸湿性，且在低温下也有比较大的溶解度。蔗糖10%浓度时，其溶液甜度适口；20%浓度其甜感不易消散；一般果蔬饮料中其浓度的控制在8%～14%为宜。当蔗糖与其它呈味成分混合时，会产生对比、增效或减效作用。例如，与葡萄糖混合可增效；添加少时的食盐可增加甜味感；在酸味强的饮料中增加蔗糖用量时可使酸味减弱等。蔗糖本身不参与美拉德反应，当生成转化糖后，可与氨基类物质发生反应而导致褐变。（2）果葡糖浆：主要为果糖和葡萄糖的糖浆，称为果葡糖浆（也称异构糖）。其甜度高于蔗糖。因果糖不易结晶，则此糖浆浓度较高，且价格较低，广泛应用于可口可乐等软饮料中。（3）其他天然甜味料目前积极开发低热量、高甜度的甜味料还有山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇等糖醇类以及甜菊苷等糖苷类甜味料。2.人工合成甜味料（1）邻一磺酰苯甲酰亚胺钠（糖精钠）（sodiumsacch