第三章 软饮料工艺Word文档格式.docx

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第一节软饮料的主要原料

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一、水和水的处理

（一）水源和要求

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1.水源：

地表水、地下水、和自来水。

（1）地表水：

包括河水、江水、湖水、水库水池塘水、浅井水等。

特点：

浊度高，有机物多，矿物质含量低，细菌多，温度易变。

（2）地下水：

主要指井水，泉水，自流井等。

浊度低，有机物少，矿物质多，细菌少，温度较稳定。

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（3）自来水

水质好且稳定，达到饮用水标准。

注意：

但作为饮料用水，

它的碱度可能偏高；

矿物质可能较多，水的硬度过大；

还要注意氯离子，微生物的含量。

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（二）水质对饮料品质的影响

水中的杂质按其质子大小，大致可分为三类：

悬浮物、胶体、溶解物质。

1.悬浮物：

凡是粒度大于0.2µ

m的杂质统称为悬浮物质。

主要是：

泥土、沙粒等无机杂质，也有浮游生物

（如蓝藻类、绿藻类等）及微生物、昆虫等。

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2.胶体物质：

粒径：

0.001~0.20µ

m

胶体种类：

无机胶体和有机胶体。

（1）混浊。

（2）变色。

（3）影响水的味道和气味：

H2S，NH2（动植物残骸分解）。

胶体物质对成品饮料质量的影响

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3.溶解物质：

微粒径﹤0.001um，以分子或离子状态存在于水中。

溶解物：

溶解气体、溶解盐类和其他有机物。

溶解气体：

主要是O2和CO2。

此外H2S和Cl2等。

将影响碳酸气

饮料中CO2的溶解度（量）及产生异味。

溶解盐类：

构成了水的硬度和碱度。

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4.水的硬度：

水的硬度是指水中离子沉淀肥皂的能力。

硬脂酸纳（肥皂）+钙或镁离子→硬脂酸钙或镁（沉淀物）

水的硬度的大小：

是指水中Ca2＋、Mg2＋的含量。

（1）硬度的表示方法

硬度分为：

总硬度，暂时硬度和永久硬度。

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暂时硬度为碳酸盐硬度，即钙、镁的碳酸氢盐、碳酸盐所引起。

Ca（HCO3）2﹦CaCO3↓+CO2↑+H2O

Mg（HCO3）2﹦Mg（OH）2↓+CO2↑+H2O

Mg（CO3）2﹦Mg（OH）2↓+2CO2↑

△

永久硬度（非碳酸盐硬度）：

指水中钙、镁的盐酸盐（CaCL2，MgCL2）、硫酸盐（CaSO4，MgSO4）、硝酸盐[Ca（NO3）2，Mg（NO3）2]等盐类所引起的。

总硬度包括暂时硬度和永久硬度。

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总硬度=[Ca2＋]/40.08+[Mg2＋]/24.3（mmol/l）

[Ca2＋]：

表示水中钙离子的含量（mg/l）；

[Mg2＋]：

表示水中镁离子的含量（mg/l）。

换算关系:

1mmol/L=2.804度=50.045mg/l（以CaCO3表示）。

（2）硬度的单位

通用为mmol/L或mg/L。

还有meq/L（毫克当量/升）、德国度等。

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5.水的碱度

定义：

指天然水中能与H+离子结合的碱性物质总量。

水的总碱度包括OH-、CO32-、HCO3-的总含量。

天然水中的碱度主要由HCO3-决定。

软饮料的原料水，碱度应小于50mg/L（以CaCO3计）。

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（三）软饮料用水的处理

1.浮选

采用适当的介质，吸附杂质或颗粒，利用浮力将其带出水面而达到分离的目的。

2.混凝

是在水中加入混凝剂，使水中细小悬浮物及胶体物质互相吸附结合成较大的颗粒，从水中沉淀出来的过程。

常用混凝剂：

铝盐和铁盐两类

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（1）混凝过程示例（以明矾为例）：

明矾：

硫酸钾铝[KAl（SO4）2].12H2O或

K2SO4.AL2（SO4）3.24H2O

Al3＋+OH-≒Al（OH）3

氢氧化铝带正电，水中自然胶体大都带有负电荷。

氢氧化铝的作用：

（1）起电性中和；

（2）吸附。

〈1〉、原理

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0.001~0.002%。

硫酸铝（Al2（SO4）3.18H2O）的用量：

20~100mg/L水。

同时每投1mg/LAl2（SO4）3.18H2O时需加CaO0.5mg/L

水，来调节pH为5.5~7.5。

〈3〉铝盐的用量：

②水的pH对Al（OH）3胶体带电性的影响：

〈2〉注意事项：

①不同pH下Al（OH）3的存在形式：

环境pH值在pH5.5—7.5之间。

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铁盐主要是硫酸亚铁（绿矾）（FeSO4.7H2O）和氯化铁（FeCl3.6H2O）。

原理与铝盐相同，

FeSO4+Ca（HCO3）2→Fe（OH）2+CaSO4+2CO2↑

4Fe（OH）2+2H2O+O2→4Fe（OH）3

（2）铁盐

使用绿矾时，在Fe（OH）2→Fe（OH）3的反应中，必须pH>

8.0才能完成。

在pH>

6时，Fe3＋与水中的腐植酸能生成不沉淀的有色化合物。

助凝剂：

pH调节剂，CMC，漂白粉，果胶，海藻酸钠，粘土等。

助凝剂本身不起凝聚作用，加入后可提高混凝效果，帮助絮凝形成，加速沉淀。

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3.过滤

（1）原理

过滤是使水流通过具有多孔隙介质及多孔隙结构的滤料层，水中的一些悬浮物和胶体杂质被滤料截留在孔隙中或介质表面上，以除去水中的不溶性物质，从而使原水得到净化。

水的过滤过程是一系列不同过程的综合，包括阻力截留（筛滤）、重力沉降和接触凝聚。

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（2）.过滤器

过滤器

重力砂滤床

机械过滤器

精密过滤器

滤布过滤器

烧结管过滤器

蜂房过滤器

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滤池

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滤池反冲时

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滤池上层滤料

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4.活性炭吸附

活性炭吸附用于去除经过滤未去除的有机物，吸附水中余氯。

活性炭的表面积：

500—1000m2/g，一般可将水中的

有机物除去90%以上。

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5.水的软化（Softeringhardwater）

（1）石灰软化法

石灰软化法、

石灰-纯碱软化法

石灰软化法

石灰软化适应范围：

碳酸盐含量较多，非碳酸盐硬度较低，不要求高度软化的水，

或用于离子交换水处理的预处理。

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CaO+H2O→Ca（OH）2↓

Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓+H2O

Ca（HCO3）2+Ca（OH）2→2CaCO3↓+2H2O

Mg（HCO3）2+Ca（OH）2→CaCO3↓+Mg（OH）2↓

2NaHCO3+Ca（OH）2→CaCO3↓+Na2CO3+2H2O

原理

石灰软化处理设备

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反应原理：

MgSO4+Ca（OH）2→Mg（OH）2↓+CaSO4

MgCl2+Ca（OH）2→Mg（OH）2↓+CaCl2

MgCO3+Ca（OH）2→Mg（OH）2↓+CaCO3↓

CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4

CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl

MgSO4+Na2CO3→MgCO3↓+Na2SO4

MgCl2+Na2CO3→MgCO3↓+2NaCl

（2）石灰苏打法（石灰—纯碱法）

当总硬度大于总碱度时则可使用。

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（3）离子交换法（IonExchange）

离子交换法：

利用离子交换剂和原水中某些阴阳离子

进行交换反应，以除去水中的有害离子。

矿质离子交换剂：

如天然或人造沸石；

碳质离子交换剂：

如磺化煤；

有机合成离子交换树脂：

如合成树脂。

离子交换剂的

种类（按来源）

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离子交换树脂结构与类型

离子交换树脂：

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

极性基团——交换基团

非极性基团——离子交换树脂的骨架

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阳离子交换树脂，RH

阴离子交换树脂，ROH

离子交换树脂分类（功能基团）

强酸性

弱酸性

强碱性

弱碱性

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交换性能

离子交换选择性：

离子交换树脂对水中某种离子能优先交换

的性能。

它受水中离子的种类、树脂交换基团的性能、

水中离子浓度和温度的影响。

水中离子所带电荷越多（即原子价越高）越易被离子交换

树脂所交换，

Th4+﹥Al3+﹥Ca2+﹥Na+

PO43－﹥SO42－﹥CI－

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②当离子所带电荷相同时，原子序数越大，即离子水合半径越小，则越易被离子交换树脂交换。

如，

Fe3+﹥Al3+﹥Ca2+﹥Mg2+﹥K+≈NH4+﹥Na+﹥Li+

NO3—﹥Cl—﹥HCO—﹥HSiO3

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（4）电渗析法（ED）（electrodialysis）

电渗析法利用具有选择透过性和良好导电性的离子交换膜，在外加电场的作用下，根据同性相斥，异性相吸的原理使水中阴阳离子通过交换膜而达到净化的一项技术。

阴离子交换膜：

只能吸附阴离子，并通过阴离子而阻止阳离子。

阳离子交换膜：

只能吸附阳离子，并通过阳离子而阻止阴离子。

②交换膜的特点

①概念

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C：

阳膜，A：

阴膜

③基本原理

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（5）反渗透法（reverseosmosis，RO）

原理：

利用倒转渗透的原理将水净化。

即向水施加压力，

使水分子通过半透膜，水中其它离子被截留，从

而达到除盐目的。

反渗透的压力差为1~10MPa。

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反渗透的最大特点：

能截留绝大部分和溶剂分子大小同一

数量级的溶质，而获得相当纯净的溶剂（如水）。

⑴、半透膜必须性质稳定，不会产生有毒物质。

（无毒）

⑵、牢固性。

（即具有足够的机械强度）

⑶、有较高的选择性

⑷、具有高度的透水性

反渗透的特殊性，对膜的要求

工业上常用的反渗透膜：

醋酸纤维素膜（CA膜）

芳香聚酰胺纤维膜（PI）

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6.水的消毒（WaterSterilization）

经过前期净化的水还需要消毒，以达到饮料用水的微生物指标。

消毒方式有氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒。

（1）氯消毒：

HCLO扩散到细菌表面，并通过细胞膜进入内部，通过氯原子

的氧化作用而破坏细菌的某些酶系统，最后导致细菌死亡。

②几种常用氯消毒法：

①原理：

Cl2＋H2O≒HClO＋H＋＋Cl－

漂白粉

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组成：

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2CaOCL2＋2H2O→2Ca（OH）2+2HOCL+CaCL2

原理：

有效氯：

漂白粉中与氧原子直接结合的氯

漂白粉的使用浓度：

1~2%，也可以干投。

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③氯胺

Cl2＋H2O≒HOCl＋H＋＋Cl－

NH3+HOCl≒NH2CL（一氯胺）+H2O

NH3+2HOCl≒NHCL2（二氯胺）+2H2O

NH3+3HOCl≒NCL3（三氯胺）+2H2O

用氯胺消毒时，一般采用：

氯∶氨=2:

1～5:

1

CL∶NH4﹤4时，有剩余NH3存在可防止CL2臭味，

当NH3∶CL2﹦1∶7.6时，NH3和CL2完全反应没有余NH3，

则CL2的臭味明显。

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（2）：

臭氧（O3）消毒

O3→[O]+O2

利用原子氧强氧化性，使水中细菌以及其他微生物或有机物失去活性。

优点：

不会带进任何杂质，因增加氧气而能增加水的新鲜度。

瞬时灭菌性质优越于氯。

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（3）紫外线消毒（UltravioletRadiationsterilization）

微生物营养细胞中的蛋白质和核酸吸收紫外光谱的能量，

导致蛋白质变性，引起微生物死亡。

特点：

不会改变水的理化性质、杀菌速度快、效率高、不会

带来异味和其它杂质、处理简单效果好、应用广、设

备简单、操作管理方便。

但它没有持续杀菌作用，灯管使用寿命较短。

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二、甜味剂和酸味剂

甜味料是指能赋予饮料甜味的一类物质

按其营养特征可分为营养型甜味料和非营养型甜味料。

按其来源可分为天然甜味料和人工合成甜味料。

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1.天然甜味料

糖类蔗糖、高果糖浆、葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、异麦芽酮糖（帕拉金糖）等

糖醇类山梨糖醇、麦芽糖醇、木糖醇等。

这些甜味料因在体内代谢多与胰岛素无关，因此作为糖尿病人用甜味剂备受欢迎。

某些糖醇类还可以作为低热量甜味料和抗龋齿甜味料应用

其他天然甜味剂甘草素、甜菊苷等

2.非天然甜味剂

糖精钠、环己基氨基磺酸钠（甜蜜素）、天门冬酰苯丙氨酸甲酯（甜味素）、阿力甜等

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目前允许使用的甜味料

除蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、果葡糖浆等作为传统食品使用的甜味料之外，我国允许使用于食品饮料中的甜味料主要有：

糖精钠、环己基氨基磺酸钠（甜蜜素）、天门冬酰苯丙氨酸甲酯（甜味素）、阿力甜、帕拉金糖、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、甜叶菊糖甙、甘草、甘草酸一钾和三钾、甘草酸铵。

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三、酸味剂

酸感由氢离子引起，电离度越高，酸味越强。

羟基多的有机酸酸味柔和。

常用酸味剂：

酒石酸、延胡索酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、抗坏血酸、醋酸。

酸味剂与甜味料之间具有相互的减效作用。

酸味物与咸味物之间有对比效应，酸中加入少量食盐则酸味减弱，但盐中加入少量酸则咸味增强。

在吃鲜菠萝时加入一点盐水，可使甜度增加，同时可以使酸度减弱，风味特别好。

另外，苦涩味会使酸感增强。

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四、食用香料

天然或合成的发香物质称香料。

（一）天然香料

1.动物性天然香料是动物的分泌物或排泄物

动物性天然香料有十几种，能够形成商品和经常应用的只有麝香、灵猫香、海狸香和龙涎香4种。

2.植物性天然香料是用芳香植物的花、枝、叶、草、根、皮、茎、籽或果实等为原料，用水蒸气蒸馏法、浸提法、压榨法、吸收法等方法，生产出来的精油、浸膏、酊剂、香脂、香树脂和净油等

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（二）香精

香精是由香料加入适当的稀释剂配成的多成分混合体。

食用香精是由挥发性芳香物质、溶剂或载体以及食品添加剂调配而成的混合体。

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香精的种类

1.水溶性香精

水溶性香精是由香精基、乙醇（丙二醇）、蒸馏水调合而成，有时加入少量甘油和色素。

2.油溶性香精

油溶性香精是由香精基和精制食用植物油、甘油或丙二醇调合而成。

3.乳化香精

乳化香精是由香精基、乳化剂、稳定剂和蒸馏水调合而成。

外观为白色乳浊状液体且带粘稠性，在水中能迅速分散使溶液呈乳浊状态。

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4.粉末香精

粉末香精是由香精基、赋形剂（糊精等）、乳化剂等调合而成。

呈粉末状，色泽可按需要确定。

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香精在食品中的作用

1.辅助作用

某些原来具有良好香气的物质，如茶叶、高级酒等，由于香气浓度不足，需选用与之相适应的香精来辅助其香气。

2.稳定作用

天然产品的香气往往受地区、季节、气候、土壤、栽培条件和加工技术的影响而不稳定，香精则是按一定配方进行调合生产的，其香气基本上能达到每批都稳定的产品，加香之后，可以对天然产品的香气起到一定的稳定作用。

3.校味作用

掩盖某些不受欢迎的期望，突出人们喜欢的香气。

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4.赋香作用

某些产品本身没有香气，如硬糖、汽水等，可以通过选用一定香型的香精，使产品产生一定香气。

5.替代作用

某些产品直接用天然品作为香气来源有困难时（如原料不足，成本过高，生产工艺困难等），可采用相应香精代替或部分代替。

如果汁、果味型汽水常用果香型香精来代替天然果汁.

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四、二氧化碳

五、其他原料

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第二节碳酸饮料

碳酸饮料是含二氧化碳的软饮料。

果汁型：

原果汁含量大于2.5%

果味型：

原果汁含量小于2.5%

可乐型：

有色（焦糖色素）、无色

低热量型：

不高于75J/100ml

其他型：

以非果香型食用香精赋香，或含有其他香型的植物油提取物

预调式一次灌装法工艺

原水→水处理→脱气

↓

砂糖→溶解→过滤→杀菌→原糖浆→果味糖浆→饮料混合

↑

酸味剂、香料、色素

成品←检验←封罐←灌装←碳酸化

↑

容器→清洗→消毒→检验

一次灌装法是将糖浆和水用定量混合机按一定比例连续混合，再充入二氧化碳，然后一次灌装入容器中。

又称为预调式灌装法、成品灌装法或前混合（premix）法。

含气量易于控制

糖浆与水的比例易于准确控制，即使容器改变也不需要改变配比，产品质量均一

一次灌装不易产生泡沫喷涌

调和机价格低

缺点

不适应灌装含果肉汽水，否则易堵塞混合机喷嘴影响生产

需二级配料罐，并且如果当时用不完很容易变质

现调式二次灌装法工艺

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

二次灌装法是先将调味糖浆定量注入容器中，然后加入碳酸水至规定量，密封后再混合均匀。

又称为现调式灌装法、预加糖浆法或后混合（postmix）法

优点

加料机结构简单，灌装时糖浆与水各成系统，便于分别清洗，分别控制微生物；

灌装时灌装机漏液仅损失水而不损失糖浆；

含果肉果汁饮料也可以顺利灌装；

碳酸水与糖浆温度不一致，在灌水时易产生大量泡沫涌出，降低含气量，同时影响操作；

仅在水中含有气体，糖浆中不含气体，因此要求水中含气量远高于成品要求的含气量；

容器改变后必须调整加料量，且容器规格不一时产品质量不稳定

要求加糖浆量一定，太小时则浓度太高不利于设备工作，太多时加水量过低含气量易不足，一般30～50ml。

一、糖浆的制备

原糖浆：

是指把定量的砂糖，加入定量的水溶解，制得的具有一定浓度的糖液。

1.糖浆制备方法

连续式和间歇式（冷溶法与热溶法）

间歇式：

冷溶法

将糖直接加入水中，在室温下进行搅拌使其溶解的方法，称为冷溶法。

优缺点：

采用冷溶法生产糖浆，可省去加热和冷却的过程，减少费用。

但溶解时间长，设备容积大，利用率差，而且必须具有非常严格的卫生控制措施。

这种方法适合于采用优质砂糖生产短期内饮用的饮料的糖浆，浓度一般配成45～65°

Bx，如要存放一天，必须配成65°

Bx。

热溶法

热溶法有热水溶解和蒸汽加热之分。

热水溶解法是在搅拌下将糖逐步加人到50-55℃的热水中溶解，然后过滤除去化糖时出现的粗大杂质，滤液经90℃杀菌后冷却至39℃，经过精滤得到纯净的原糖浆。

蒸汽加热法是将蒸汽直接通入溶糖罐内，在搅拌下使糖溶解，溶解速度快，并可起到杀菌效果，但会带入冷凝水，影响原糖浆浓度；

以蒸汽加热夹层锅溶糖容易产生粘结。

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。

生产效率高，全封闭，全自动操作，糖液质量好，浓度差异小，但设备投资大。

计量→混合→热溶解→脱气、过滤→糖度调整→杀菌、冷却→原糖浆

溶液温度高，糖的溶解度大：

100℃糖的溶解度83%，0℃时糖的溶解度约64%，有19%糖不溶解而析出。

这也是一般制备糖浆浓度为65%的依据。

2.糖浆浓度的测定

我国饮料行业用的糖浆浓度单位有三种：

白利度（糖锤度，Brix,°

Bx）：

即重量百分比浓度。

白利度随温度而变化，在分析化验时统一校正至20℃以便比较。

波美度（BAUMEB’e）

比重（相对密度）

糖浆浓度的换算

白利度＝波美度×

1.8

15℃的比重（相对密度）＝144.3／（144.3－B’e）

3.糖浆的过滤与净化

糖浆过滤