饮料工艺学.docx

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饮料工艺学

绪论

一、软饮料的定义和分类

1.饮料：

饮料是经过加工制造的、供人们饮用的食品，以能提供人们生活必需的水分和营养成分，达到生津止渴和增进身体健康为目的。

2．两大类饮料：

含酒精饮料，不含酒精饮料。

不含酒精饮料并非完全不含酒精，通常将非酒精饮料称作软饮料。

饮料按形态分类：

固体饮料（制成粉末状、颗粒状等固态料）、共态饮料（雪糕等）、液体饮料。

软饮料的定义一般表述：

软饮料是以补充人体水分为主要目的的流质食品。

我国对软饮料的定义：

软饮料是指不含乙醇或作为香料等配料用的溶剂的乙醇含量不超过0.5%的饮料制品。

软饮料按原辅料或产品形式的分类

软饮料按其作用进行的分类：

单纯以补充水分为主的或作稀释剂用的饮料；带有滋味或仅以滋味为主的饮料；带有营养的饮料；其它有特殊作用的饮料

二、软饮料在我国的经济地位、现状及发展前景

现状：

产量大，增长速度快；质量稳步提高；品种丰富多彩、包装不断更新、生产设备不断完善；企业的规模化、集团化、名牌化初见成效；管理水平逐步提高，各类有关标准逐渐完善

问题：

软饮料工业发展起点不高；假冒伪劣现象严重；资金不足；工业布局不合理，发展不平衡；技术人才缺乏

软饮料行业发展方向：

1、碳酸饮料:

无糖,低热量；2、果蔬汁饮料；3、茶饮料；4、瓶装水；5、蛋白饮料；6、特殊用途饮料

第一章软饮料的主要原辅材料

第一节水及工艺用水的处理

水源的分类及特点

地表水：

水量丰富，矿物质含量较少，硬度为1~8mmol/L。

但水质不稳定，受自然因素影响较大，所含杂质随地理位置而改变。

地下水：

水质较澄清，水温稳定，但矿物质含量较高。

城市自来水：

主要是地表水经过适当工艺处理而得。

水质好且稳定，符合生活饮用水标准，水处理设备简单，易处理，一次性投资小，但水价高，经常性费用大。

使用时只要注意控制氯离子、铁离子含量及碱度、微生物量即可。

二、水中的杂质分类及其对生产的影响

（一）天然水中的杂质

悬浮物：

粒度大于200nm，使水质浑浊，大的肉眼可见，在静置时会自行沉降。

悬浮物质在成品饮料中能被沉淀出来，生成瓶底积垢或絮状沉淀的蓬松性微粒，影响二氧化碳的溶解，造成装瓶时喷液；有害微生物的存在不仅影响产品风味而且会导致产品变质。

胶体：

1~200nm。

无机胶体如黏土和硅酸胶体，造成水质浑浊；有机胶体如动物植物残骸经过腐蚀分解的腐殖酸、腐殖质等，造成水质带色。

溶解物：

溶解气体如氧气、二氧化碳、硫化氢和氯气等；溶解盐类如钙、镁离子等

（二）水中杂质对生产的影响

1.水的硬度

水的硬度是指水中存在的金属离子沉淀肥皂的能力。

水质硬度的大小是由水中所含的Ca2+、Mg2+的多少而决定。

水的硬度分为总硬度、暂时硬度（碳酸盐硬度）和永久硬度（非碳酸盐硬度）。

暂时硬度由Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、MgCO3、CaCO3造成，加热后就分解成溶解度小难溶的碳酸盐出去。

永久硬度由非碳酸盐的Ca2+、Mg2+盐造成，加热煮沸后不发生沉淀，硬度不变化。

总硬度=暂时硬度+永久硬度

1mmol/L=2.804德国度（ºd）（1L水中含有相当于100mg的碳酸钙成为1mmol/L的硬度）

2.水的碱度：

水的碱度是指水中能与强酸发生中和反应的物质的总量。

即OH-、CO32–、HCO32–的含量，以mmol/L表示。

三者的总含量为总碱度。

天然水中通常不含OH-，又由于钙、镁碳酸盐的溶解度很小，所以当水中无钠、钾存在时，CO32–的含量也很小。

因此天然水中仅有HCO32–存在，只有含NaCO3、K2CO3的碱水中才存在CO32–。

天然水中的碱度与该水中的暂时硬度大小相符合。

总碱度大于总硬度时，水中存在OH-、CO32–，属于碱性水。

总碱度小于总硬度时，水中存在钙、镁离子的氯化物，OH-、CO32–基本不存在，属于非碱性水。

总碱度等于总硬度时，水中只含有钙、镁离子的HCO32–盐。

三、水质的改良方法

絮凝法、水的过滤、石灰软化法、离子交换树脂、反渗透法、电渗析法

（一）混凝沉淀法（絮凝法）

1.絮凝剂：

自身先溶解形成胶体，再与水中杂质作用，以中和或吸附的形式使杂质凝聚成大颗粒产生沉淀。

常用铝盐有明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等。

铁盐有硫酸亚铁（绿矾）、氯化铁和硫酸铁。

（二）水的过滤

1.过滤的原理：

原水通过颗粒滤层时，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，这种通过颗粒状介质层分离不溶性杂质的方法为过滤。

1）阻力截留（筛选）：

单层滤料层中颗粒上细下粗，即上层孔隙小下层大，原水流过滤料层，较大悬浮物先被截留于上层孔隙间，使表面滤料孔隙越来越小，从而拦截更多杂质。

2）重力沉降：

原水经过滤料层时只要速度适宜，水中的悬浮物会因重力作用沉降到滤料颗粒表面上。

3）接触凝聚：

构成滤料的物质具有巨大表面积，可吸附悬浮物中微小颗粒、带电微粒。

阻力截留主要发生在过滤层的表面上，而重力沉降和接触凝聚则发生在过滤层的深处。

2.过滤介质条件：

足够的化学稳定性；足够的机械强度；过滤时不溶于水；不产生有害和有毒的物质

3.过滤的形式

（1）池式过滤：

池式过滤主要是指过滤介质即滤料填于池中的过滤形式。

理想级配颗粒上粗下细，但实际由于水力作用颗粒呈上细下粗。

（2）砂芯棒过滤：

利用多孔陶瓷滤棒的作用，除去已经过处理水中的残存的微细杂质及大多数微生物。

砂芯棒过滤是加压过滤，经过滤的水可基本达到无菌。

（3）活性炭过滤：

可吸附异味，去除各种杂质。

还可除去水中的余氯。

（三）石灰软化法：

可在不加热的条件下去除Ca2+、Mg2+离子，降低水的硬度，达到水质软化的目的。

石灰软化法包括：

1.石灰软化法

适用于碳酸盐硬度较高，非碳酸盐硬度较低，不要求高度软化的水。

2.石灰-纯碱（Na2CO3）软化法

多用于原水的总硬度大于总碱度的情况（CaCl2、MgCl2），而且对钠盐含量要求不高。

3.石灰-纯碱-磷酸三钠软化法

残存的Ca、Mg离子则通过与Na3PO4反应生成磷酸盐沉淀去除，从而使水得到软化。

（四）离子交换树脂处理法

利用离子交换树脂交换离子的能力，按需要交换水中的离子，从而使水质符合使用要求的方法。

所带的基团与水中阳离子进行交换的树脂为阳离子交换树脂，反之为阴离子交换树脂。

原理：

离子交换就是离子交换树脂上的离子和水中的离子进行等电荷反应的过程。

离子交换树脂上有许多活动的化学功能团，由带电荷的固定离子和与其相结合的反离子组成。

树脂吸水膨胀后，化学功能团上结合的反离子与水中的离子进行交换。

交换性能：

1.常温低浓度下：

离子所带电荷越多，越易被吸附交换。

同价离子原子序数越大，越易被吸附交换

2.高浓度下：

离子交换树脂的选择性消失，仅受高浓度离子的影响。

再生：

使失效的树脂重新恢复到原来的工作状态，这就是离子交换树脂的再生。

阳离子交换树脂用HCl溶液浸泡，阴离子交换树脂用NaOH浸泡。

（五）反渗透法

半透膜是一种只能让溶液中的溶剂单独通过而不让溶质通过的选择透性膜。

稀溶液中的溶剂透过半透膜进入浓溶液的一侧的现象为渗透。

由于渗透作用，溶液的两侧在平衡后会形成页面的高度差，有这种高度差产生的压力为渗透压。

在浓溶液的一侧施加一个大于渗透压的压力，溶剂就会由浓溶液一侧进入稀溶液中，即为反渗透。

（六）电渗析法

电渗析原理：

在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜，从而得到脱盐的稀释液流体或浓缩液流体。

离子交换膜之所以具有选择透过性，主要是由于膜上孔隙和离子基团的作用。

电渗析器对原水的水质要求：

1）混浊度小

2）化学耗氧量低

3）游离性余氯低

4）铁、锰含量低

5）非电解质杂质少

6）水温在4~40℃

四、水的消毒

（一）氯消毒

1．消毒原理：

氯气的杀菌作用在于生成的次氯酸（HOCl）。

机理：

次氯酸是中性分子，可扩散到带负电的细菌表面，穿过细菌的细胞膜并进入细菌体内部，由于氯原子的氧化作用，破坏了细菌某些酶系，导致了细菌的死亡。

注：

pH为酸性时，次氯酸大部分保持分子状态，消毒效果好。

2.加氯方法

滤前加氯：

水质差，有机物含量多。

以防沉淀池中微生物繁殖，但加氯量要大一些。

滤后加氯：

水质较好，有机物含量较少时。

此时加氯量较滤前添加少，且消毒效果好。

加氯量：

管网末端自由余氯保持在0.1~0.3%之间。

一般投氯量为0.5~2.0mg/L。

3.其他几种常用的氯消毒剂

1）漂白粉：

氧氯化钙（CaOCl2）、氢氧化钙、氯化钙、碳酸钙等钙盐。

2）漂粉精：

次氯酸钙[Ca（OCl）2]

3）氯胺：

一氯胺（NH2Cl）、二氯胺（NHCl2）、三氯胺（NCl3）

4）次氯酸钠：

NaOCl

（二）紫外线消毒

原理：

微生物受紫外线照射后，体内的蛋白质和核酸吸收紫外线的能量导致蛋白质变性、DNA自身的结构改变，破坏了核酸的正常生理功能，最终导致了微生物的死亡。

紫外线对清洁透明的水有一定的穿透能力，能有较好的杀菌消毒能力。

（三）臭氧消毒

消毒原理：

臭氧在水中分解出的[O]是活泼的氧原子，具有很强的氧化能力。

其杀菌作用比氯快15～30倍，同时可去除水的臭味、色泽及铁、锰等物质。

第二节甜味剂

一、甜味剂的作用：

赋予软饮料甜味；赋予软饮料一定的触感；营养作用；防腐

二、几种常用的甜味剂

1.白砂糖

白砂糖原料是甘蔗或甜菜,含蔗糖量99.5%以上，按蔗糖含量多少分为精制、优级、一级、二级四个级别。

白砂糖纯度高，色泽洁白明亮，晶粒整齐、均匀、坚实，水分、杂质和还原糖含量均较低。

2．果糖

果糖是无色结晶，最初在水果中发现而得名。

特点：

其溶解度相当大，吸湿性很强。

具有清凉的甜味。

其代谢过程不经过胰岛素，且速度很快，不会引起血糖得升高。

可以遮掩糖精得苦味，使之类似于蔗糖。

但是价格高，热稳定性低。

3.果葡糖浆

果葡糖浆是以淀粉为原料，经酶液化、糖化后，再经脱色、离子交换精制，然后用木糖异构酶异构部分的葡萄糖为果糖而制得。

主要含葡萄糖和果糖，它的pH值在4~5.5之间，接近饮料的pH值，能较好地保持饮料的稳定性，此外它甜度高，且清凉爽口，风味也比蔗糖好。

4.蜂蜜：

是一种高度复杂的糖类混合物。

蜂蜜通常呈透明、粘稠状液体或带结晶得液体，滋味甜润，具有蜜源植物特有得花香味。

蜂蜜大部分是蔗糖，由于酶的作用转化为果糖和葡萄糖。

主要用于清凉饮料以及一些功能性饮料的制造。

5.甘草苷：

是从甘草中提出的白色粉末。

特点：

易溶于热水。

甜味持续时间较长。

甜度约是蔗糖得500倍，无不快后感。

有很好增香效果，可做增香剂。

6.甜菊苷：

是从甜叶菊中提取后精制而成的，白色或微黄色粉末。

特点：

易溶于水、乙醇。

味极甜，甜度约为蔗糖的200倍。

口感类似蔗糖，但略带后味。

其溶液对酸、热稳定。

其热值仅为蔗糖得1/300，可用于保健饮料。

7.蛋白糖：

阿斯巴甜，俗称甜味素。

白色结晶性粉末，无臭、有强烈甜味；

特点：

其甜度约为蔗糖得200倍，甜味与砂糖十分近似，并有清凉感，无苦味或金属味。

0.8％水溶液的pH值为4.5-6。

长时间加热或高温可致破坏，在水溶液中不稳定，易分解而失去甜味。

可能致癌。

8.糖醇类甜味剂

此类甜味剂属于天然甜味剂，品种很多，如山梨醇、木糖醇、甘露醇和麦芽糖醇等，有的存在于天然食品中，多数的通过将相应的糖氢化所得。

特点：

口味好，甜味与蔗糖近似。

由于糖醇类甜味剂升血糖指数低，也不产酸，故多用做糖尿病的甜味剂

具有防止龋齿的作用。

但由于糖醇的吸收率较低，尤其是木糖醇，在大量食用时有一定的导致腹泻的能力。

9.合成甜味剂：

具有甜味，但本身不是食品正常成分的化学物质，不具有任何营养价值，甜度较高。

糖精和糖精钠：

白色结晶粉末，甜度约为蔗糖的