第二章软饮料加工工艺

1第二章软饮料加工工艺Softdrinkprocessing软饮料的分类及水处理碳酸饮料加工工艺果蔬汁加工工艺2第一节软饮料的分类及水处理1软饮料的概念及分类概念：乙醇含量在0.5%以下的饮品分类（以使用原料产品形态及作用分）：①碳酸饮料⑥瓶装饮用水②果汁（浆）及果汁饮料⑦茶饮料③蔬菜汁饮料⑧固体饮料④含乳饮料⑨特殊用途饮料⑤植物蛋白饮料⑩其他饮料32饮料用水及处理方法GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》GB/T10791-1989《软饮料原辅材料的要求》4水中的污染粒子可溶性无机物：Ca、Mg、Si，CO2、N、P等可溶性有机物：如除草剂、杀虫剂、气溶胶、动植物组织腐蚀物微生物水的硬度：水中存在的金属离子沉淀肥皂的能力，一般指水中Ca2+、Mg2+盐类的含量。通用单位mmol/L5总硬度碳酸盐硬度（暂时硬度）:Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、CaCO3、MgCO3非碳酸盐硬度（永久硬度）：CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等水的硬度一般分类（mmol/L）很软水0~1.4265软水1.4265~2.8530中等硬水2.8530~5.7061硬水5.7061~10.6989很硬水＞10.69896水的碱度取决于天然水中能与H+结合的OH-、CO3-和HCO3-的含量。天然水中通常仅存在HCO3-。水处理技术-混凝沉淀-过滤-石灰软化-电渗析-反渗透、超滤-离子交换软化72.1混凝和过滤2.1.1混凝目的：添加混凝剂，中和胶体颗粒表面的电荷，破坏胶体稳定性，促使小颗粒互相聚合成大颗粒而下沉。水处理中常用的混凝剂铝盐和铁盐关键物质：Al(OH)3Fe(OH)3明矾[KAl(SO4)2]24H2O用量：0.001%~0.02%硫酸铝Al2(SO4)318H2O要求pH近中性有效剂量：20~100mg/L8聚合氯化铝（PAC）效果好用量：0.005%~0.01%铁盐（FeSO47H2O最常用Fe2(SO4)3、FeCL3）FeSO4+Ca(HCO3)2→Fe(OH)2+CaSO4+2CO2↑4Fe(OH)2+2HO+O→4Fe(OH)3Fe2(SO4)3+3Ca(HCO3)2→2Fe(OH)3+3CaSO4+6CO2↑Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O助滤剂活性硅酸、海藻酸钠、CMC、粘土以及化学合成的高分子助凝剂包括聚丙烯胺、聚丙烯酰胺（PMA）、聚丙烯等92.1.2过滤①砂滤原理：原水通过粒状（滤料）介质层时，其中一些悬浮物和胶体物被截留在孔隙中或介质表面。过滤过程是阻力截留、重力沉降和接触凝聚的综合。过滤工艺过程：过滤与冲洗②其他过滤器砂滤棒过滤器适用于较好水质微孔膜过滤器（高分子材料的滤膜）活性碳过滤器化学吸附去除氯，有机吸附去除可溶性有机物1011传统单一滤料双层或多层滤料理想级配滤12132.2石灰软化2.3电渗析2.3.1原理：通过具有选择透性和良好导电性的离子交换膜，在外加直流电场作用下，根据异性相吸、同性相斥原理，使原水中的离子分别透过阴离子和阳离子交换膜，从而降低水中溶解的固形物，达到净化的目的。常用于海水和咸水淡化。2.3.2结垢与去垢方法倒换电极3~8h定期酸洗浓度1%~2%HCl/2~3h→pH3~4碱洗有机杂质污染阴膜0.1mol/LNaOH14152.4反渗透2.4.1渗透与反渗透渗透是水通过一个半透膜从低浓度流向高浓度一侧。反渗透是对高浓度溶液提供比渗透压差大的压力，使水分子被迫通过半透膜到低浓度一侧。162.4.2反渗透与超滤反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）和微滤（MF）都是以压力差为推动力的膜分离过程，它们没有本质区别，只是渗透膜的孔径大小不同，截留物质的相对分子量不同。1718192.4.3反渗透膜膜的种类：醋酸纤维素膜（CA膜）芳香聚酰胺膜高分子电解质膜无机质膜及其他20膜的主要参数①透水率单位时间通过膜面积的水的体积流量，单位：cm3/(cm2.s)，最常用cm3/(cm2.h)②透盐率盐通过膜的速率，与压力无关。透盐率小好。评价膜分离性能最常用的指标是脱盐率，其含义与透盐率相反（溶质截留百分率）。③抗压实性操作压力和温度引起，造成透水率不断下降。压实系数m越小越好，反渗透膜要求m≯0.03。212.5离子交换离子交换剂主要有：矿物质离子交换剂碳质离子交换剂有机合成离子交换树脂2.5.1离子交换树脂软化水的原理RSO3-·H++Na+→RSO3Na+H+R≡N+OH-+Cl-→R≡NCl+OH-2.5.2离子交换树脂的分类与性能分类：强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性等22性能：密度、含水率、溶胀性、机械强度、耐热性、酸性、碱性、选择性和交换容量。离子交换树脂的选择原则选择大容量、高强度树脂同类型树脂中，弱型比强型的交换容量大，但机械强度差根据原水中需除去离子的种类选择吸附性较强的离子（Ca2+、Mg2+），选用弱酸性或弱碱性树脂吸附性较弱的离子(K+、Na+、HCO3-、HSiO3-)，选用强酸性或强碱性树脂232.5.3离子交换水处理装置单级离子交换器（单床）多级（多床）固定床复合（复床）混合（混合床）双层（双层床）移动床流动床连续床24252.5.4离子交换树脂的处理、转型及再生（1）新树脂的处理及转型阳树脂由Na型→H型（水浸泡→等量7%HCl浸泡1h→水洗至pH3~4→等量8%NaOH浸泡1h→水洗至pH8~9→3~5倍7%HCl浸泡2h）阴树脂由Cl型→OH型（2）离子交换树脂的再生老化树脂再生机理：水处理的逆反应阳树脂：反冲→树脂质量2~3倍的5%~7%HCl→去离子水洗至pH3.0~4.0阴树脂：反冲→树脂质量2~3倍的5%~8%NaOH→去离子水洗至pH8.0~9.0再生液适当加温（≯50℃）效果更好。262.6水的消毒常用的消毒方法氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒氯消毒利用次氯酸(HOCl)的强氧化作用破坏微生物的酶系统。常用的氯消毒剂：氯胺、漂白粉、次氯酸钠Cl2+H2O=HOCl+H++Cl-HOCl=H++OCl-27紫外线消毒利用营养细胞中的蛋白质和核酸吸收紫外光谱的能量，导致蛋白变性，使微生物死亡。波长200~295nm，装置：低压灯管臭氧消毒利用臭氧分解产生的原子氧（强氧化剂）与水中的细菌及其他微生物或有机物作用，使其失活。臭氧的发生：3O2→2O3-148kJ/mol臭氧不稳定，需随时制取当场应用臭氧的加注装置：喷射法臭氧的杀菌作用比氯快15~30倍，但成本高高压放电或紫外线28水处理的工艺流程1-原水箱；2-输送泵；3-反洗泵；4-多介质过滤器；5-活性炭过滤器；6-除碱塔；7-脱气塔；8-微滤器；9-砂滤器；10-软化器；11-储水箱29纯净水生产基本工艺流程原水→预处理（砂罐过滤→砂滤棒过滤→活性炭过滤→微孔膜过滤）→反渗透→灭菌→产品砂罐过滤截留悬浮物和胶体物（分离不溶性杂质）阻力截留(筛滤)、重力沉降和接触凝聚。砂滤棒过滤截留少量有机物及微生物活性炭过滤吸附水中的气体、臭味、氯离子、有机物、细菌及铁与锰等杂质微孔膜过滤（精密滤）截留水中的微粒、细菌等微米级(µm)303配料甜味料酸味料香精香料水溶性香精——澄清饮料乳浊香精——浑浊型饮料着色剂其他添加剂314包装容器与材料玻璃瓶金属罐镀锡薄钢板（马口铁）——素铁、涂料铁镀铬薄钢板铝材轻、薄；延展性和拉拔性能好→两片罐罐形：三片罐和两片罐（冲拔拉伸罐）32塑料及复合材料①PE（聚乙烯）LDPE透明度好、柔软、伸长率大抗冲击耐低温HDPE耐高温，硬度气密性机械强度好，不透明33②PVC（聚氯乙烯）良好的阻隔性（空气湿气）和透明性，机械强度好质轻吹塑生产的PVC瓶只适用于果汁和矿泉水注拉吹生产的PVC瓶可用于装碳酸饮料③PP（聚丙烯）④PET或PETP（聚酯）结晶好、无色透明且极为坚韧；性能优（耐压耐热），价格高。吹塑PET瓶最能充分发挥其特性：透明、表面光洁度高、呈玻璃外观。⑤复合薄膜34纸质容器利乐包（6层：聚乙烯-聚乙烯-铝箔-聚乙烯-纸板-聚乙烯,TetraBrick）利乐屋顶包（内涂聚乙烯的纸，TetraTop）康美包35思考题1概念：水的硬度（总硬度碳酸盐硬度非碳酸盐硬度）水的碱度2常用的水处理方法有哪些？各自的原理、特点及适用条件。3纯净水生产中常用的反渗透（RO）、超滤（UF）和微滤（MF）等有什么区别？如何选择反渗透膜？4水消毒的常用方法？各自的原理？36第二节碳酸饮料加工工艺果汁型（原果汁含量≮2.5%）果味型可乐型低热量型（成品热量＜75kJ/100mL）其他型37碳酸饮料生产的工艺类型现调式（二次灌装法）：先配好调味糖浆灌入包装容器，再灌装碳酸水预调式（一次灌装法）：将调味糖浆和碳酸水定量混合后，再灌入包装容器38现调式工艺流程饮用水→水处理→冷却→混合机↑酸味剂、香精等CO2气↓↓砂糖→溶解→过滤→糖浆调和→冷却→灌浆机→装瓶机↑↓瓶（罐）→清洗→空瓶检查轧盖机↓混匀机↓成品检验39预调式工艺流程饮用水→水处理→脱气机——酸味剂、香精等CO2气↓↓↓砂糖→溶解→过滤→糖浆调和→定量调和机→带冷却混合机↓瓶→清洗→空瓶检查→自动检瓶机→装瓶机↓轧盖机↓混匀机↓成品检验401调味糖浆的制备及调和1.1调味糖浆的制备1.1.1原糖浆制备糖浆浓度测定：糖度表法、折光法1.1.2调味糖浆的配制加料次序：①原糖浆②苯甲酸钠溶液（25%）③甜味剂（预先溶解）④酸溶液（多为50%的柠檬酸溶液）⑤果汁（以含可溶性固形物10%为基准）⑥香精⑦色素（热水溶化）⑧水411.2调和1.2.1调和系统（1）现调式（二次灌装法）——水先经冷却和碳酸化，然后再与调味糖浆分别灌入容器中调和成汽水优点：加料机比调和机结构简单，管道有各自的系统，容易分别清洗；灌水机漏水时不损失糖浆。缺点：糖浆与混合机中出来的水温不一致，容易起泡沫；糖浆事先未被碳酸气饱和，必须提高碳酸水的含气量。42（2）预调式（一次灌装法）——水与调味糖浆按一定比例预先调好，再经冷却混合碳酸化，成品达一定含气量灌入容器中。特点：糖浆与水的比例准确度高，容器容量变化时无需改变加注量比例，产品质量稳定；糖浆和水混合温度一致，气泡小；不适宜灌装带果粒的汽水。431.2.2碳酸化（1）CO2的作用①清凉作用②阻碍微生物生长③舒适的刹口感（2）CO2溶解量的影响因素①气液体系的绝对压力和液体的温度②CO2气的纯度和液体中存在的溶质的性质③气体和液体的接触面积和时间44CO2的溶解度：在0.1MPa（1个绝对大气压）下，15.56℃时，1体积水可溶解1体积CO2。V=1.7967-0.07791t+0.0016424t2纯水较含糖或含盐的水更易溶解CO2。空气对碳酸化的影响：降低CO2在水中的溶解度，促进霉菌和腐败菌生长，氧化香气成分。1容积空气对应50倍容积的CO245（3）CO2净化（纯度≥99.5%）（4）碳酸化系统①CO2调压站其他工业生产（发酵制酒）的副产品，天然CO2气，自制CO2气等贮于钢瓶中的液体CO2干冰②水冷却器③混合机（碳酸化罐、填料塔、文丘里管）462洗瓶及灌装2.1玻璃瓶洗涤472.2灌装生产线→人工检验→装塑料箱清洗后的空瓶→灌装→封盖→温瓶→喷印编码→装纸箱糖浆加料机的形式（现调式）：量杯式、空气封闭式、液面静压式。灌装方式：等压式、负压式其他设备：检验机、贴标机和盖上打印机、包装机等。48第三节果蔬汁加工工艺1果蔬汁饮料生产基本工艺天然果汁（原果汁）饮料、果汁饮料或带果肉果汁饮料等，生产的基本原理和过程大致相同。主要包括：果实原料预处理、榨汁或浸提、澄清和过滤、均质、脱氧、浓缩、成分调整、包装和杀菌等工序（浑浊果汁无澄清过滤）。491.1原料的选择和洗涤1.2榨汁和浸提1.2.1破碎和打浆破碎的目的：提高出汁率1.2.2榨汁前的预处理加热适用于红葡萄、红西洋樱桃、李、山楂等水果。原理：加热抑制