Dep.OfFoodScience&TechnologySoftDrinkTechnology軟飲料工藝學第一頁，共四十一頁。碳酸飲料生產工藝第二頁，共四十一頁。主要工藝流程一糖漿的制備和配合

二碳酸化三調和方式及調和器四碳酸飲料灌裝線五碳酸飲料常見的質量問題及處理方法

第三頁，共四十一頁。

一、概念碳酸飲料是指含有二氧化碳的軟飲料，通常由水、甜味劑、酸味劑、香精香料、色素、二氧化碳氣及其他原輔料組成，俗稱汽水。二、分類1）果汁型2）果味型3）可樂型4）其他型碳酸飲料概念及生產工藝第四頁，共四十一頁。三、主要生產設備（1）水處理系統：水過濾、澄清、軟化、消毒、排氣（2）糖漿調配設備：化糖鍋（夾層鍋)、糖漿過濾器（內有篩網）、配料罐（調配缸）（3）碳酸化設備（最關鍵）：二氧化碳生成器、二氧化碳氣調壓站、水冷卻器、混合機（4）洗瓶設備：清洗、消毒（5）灌裝設備

糖漿過濾器

二氧化碳發生器

夾層鍋

灌裝設備

第五頁，共四十一頁。三、灌裝方法（1）一次灌裝法（預調法）先將各種原輔料按工藝要求配成調和糖漿→再與CO2混合→灌裝一次灌裝工藝流程

一次灌裝法是將調味糖漿與水預先按照一定比例泵入汽水混合機內，進行定量混合后再冷卻，然后將該混合物碳酸化后再裝入容器。又稱為預調式灌裝法、成品灌裝法或前混合（premix）法第六頁，共四十一頁。三、灌裝方法（2）二次灌裝法先將調和糖漿（原料與配方與一次灌裝相同）定量灌入瓶中→再充入碳酸水→封口二次灌裝工藝流程

二次灌裝法是先將調味糖漿定量注入容器中，然后加入碳酸水至規定量，密封后再混合均勻。又稱為現調式灌裝法、預加糖漿法或后混合（postmix）法第七頁，共四十一頁。第一節糖漿的制備與配合一、糖漿的制備1、糖漿的作用提供稠度而有助于傳遞香味提供能量和營養價值第八頁，共四十一頁。2、原糖漿的配制飲料廠來說，從衛生和濃度控制的觀點出發，糖漿的制備無疑是重要的。要達到配料摻和良好和完善，以生產一致性和高質量的飲料將糖溶解于水中，一般稱為原糖漿或單糖漿。必須是優質砂糖，溶解于一定量的水中，制成預計濃度的糖液，再經過濾、澄清后備用。其水也必須是純良的水，其水質可與灌裝用水相同(1)溶糖的方式冷溶法：配制短期內飲用的飲料糖漿。

特點：不加熱不殺菌，口感好，但效率低，易感染病菌。

一般45~650Bx（要存放1天必須是650Bx）。冷溶法生產須有嚴格的衛生控制措施，但可以節省燃料蒸汽加熱或熱水第九頁，共四十一頁。

熱溶：零散飲料，純度要求高，或要求延長貯藏期的飲料。

特點：加熱殺菌，效率高，但風味較差。

一般配成55-60°BX。

溶解迅速，短期內可生產大量糖液。一般采取不銹鋼的雙層溶糖鍋，并備有攪拌器，鍋底部有放料管道。

連續式：指糖和水從供給到溶解、殺菌、濃度控制和糖液冷卻均連續進行。特點：生產效率高，全封閉，全自動操作，糖液質量好，濃度差異小，但設備投資大。

生產流程：計量、混合→熱溶解→脫氣、過濾→糖度調整→殺菌、冷卻→糖液

溶糖注意：溫度高，溶解度大，如100℃溶解83%糖，0℃時，約溶解64%的糖，有19%糖不溶解而析出。這也是一般制備65%為宜的依據。第十頁，共四十一頁。(2)糖漿濃度測定：糖度測定儀器：比重計、波美表、糖度表、折光儀a、比重測定b、白利度——指含糖量的質量百分率

如：如50°BX即100g糖液中含糖50g(3)糖漿過濾：對于高質量優質砂糖制備的糖漿，采取不銹鋼絲網、帆布、棉餅、板框等方式(4)凈化：針對質量較差的砂糖，會導致飲料產生凝結物、沉淀物，甚至異味；裝瓶時出現大量泡沫等；或者對一些特殊的飲料如白檸檬汽水，對糖漿色度要求很高，一般要求凈化處理。凈化處理：加入0.5%~1％活性炭到熱糖漿中，一邊添加一邊攪拌，活性炭與糖液接觸15min，溫度保持80℃，通過過濾器前加入0.1%硅藻土，避免活性炭堵塞過濾器面層。第十一頁，共四十一頁。二、糖漿配合

配合糖漿（果味糖漿或加香糖漿）指根據產品技術要求，配合好各種原料，可作灌裝的糖漿。配料準備和處理

投料順序（在不斷攪拌的情況下，但不能太劇烈）：原糖漿：測定其濃度及需要的容積防腐劑：稱量后溫水溶解甜味劑：溫水溶解后加入酸味劑：50％果汁（乳化劑、穩定劑）色素香精加水到規定容積

配合完畢后即可測定糖漿濃度，同時抽少量糖漿加碳酸水，觀察色澤，評味，檢查是否與標準樣符合在攪拌器和容量刻度標尺的不銹鋼容器內配合；攪拌方式多為傾斜式或腰部式，可避免因振動而致使灰塵和油污等雜質掉入糖漿中第十二頁，共四十一頁。配合分：間歇式和連續式

間歇式：

熱調合：在高溫下進行配料，通常用熱溶糖液直接配料，然后冷卻；只經過一次加熱就完成溶糖、調合與殺菌等工藝操作，節省能源，但破壞了果汁飲料的風味和營養成分，香精揮發損失大；所以要選耐熱的香精，只適合于果味性飲料。

冷調合：常溫下（低于20℃）進行配料，然后巴式殺菌、冷卻；多用于含熱敏性香料多的果味型飲料和果汁行飲料的生產；常溫下調和：原料→均質→第二調合罐（緩沖作用為主）→90℃以上殺菌（30S）→殺菌不良的返回溶解罐→冷卻至25℃→緩沖罐→糖漿輸出到灌裝車間。第十三頁，共四十一頁。連續式：各溶液高位槽→定量比例泵→混合器→第一調合罐→均質機→第二調合罐→定量比例泵（用水調節調節濃度）→混合器→糖漿輸出到灌裝車間。連續式配制糖漿濃度精度高（±0.05波美度），可大大降低糖原料的損耗，全封閉操作，衛生狀況良好，設備一次投入大。

調合工藝流程的布置應遵循：(1)注意衛生，溶糖和配料分開；(2)配料間與灌裝線應盡量靠近；(3)管路要簡捷，減少彎頭，盡量利用液位差壓力，避免使用臨時膠管；(4)與前后工序的設備能力要平衡；(5)要便于操作和計量。配制好的糖漿應立即裝瓶，尤其是乳濁型飲料，糖漿貯存時間長，會發生分層，裝瓶時應經常對糖漿加以攪拌。第十四頁，共四十一頁。第二節碳酸化1.二氧化碳的作用清涼作用：碳酸在腹中由于溫度升高，即進行分解，這個分解是吸熱反應，當二氧化碳從體內排放出來時，就把體內的熱帶出來，起到清涼作用。H2CO3?CO2＋H2O阻礙微生物的生長，延長汽水貨架壽命：國際上認為3.5～4倍含氣量是汽水的安全區突出香味：有舒服否認剎口感：二氧化碳配合汽水中的氣體成分，產生一種特殊的風味第十五頁，共四十一頁。2.原理：水吸收二氧化碳的作用一般稱為二氧化碳飽和作用或碳酸化作用(Carbonation)。實際上是一個化學過程：CO2＋H2O?H2CO3亨利定律：氣體溶解在液體中時，在一定溫度下，一定量液體中溶解的氣體量與液體保持平衡時的氣體壓力成正比。即當溫度T一定時：V＝H·p式中：V－溶解氣體量；p－平衡壓力；H－亨利常數）道爾頓定律：混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓之和。第十六頁，共四十一頁。3.二氧化碳在水中的溶解度在一定壓力和溫度下，二氧化碳在水中的最大溶解量叫做溶解度。碳酸飲料中常用的溶解量單位叫“本生容積”，簡稱“容積”：在0.1MPa、溫度為0℃（15.56℃）時，溶于一單位容積內的二氧化碳容積數。美國有的工廠用“奧斯瓦德容積”，區別是用當時測定的溫度，由于溫度不同而發生的容積變化不再作調整。歐洲常用的溶解量單位為g/l。兩者的換算關系是1容積約等于2g/l。在標準情況下，1mol氣體的體積為22.4l，二氧化碳的克分子量為44g。所以二氧化碳的密度＝44g/22.4l＝1.96g/l（精確計算為44.01/22.26=1.98）。4.CO2在水中的溶解度影響因素氣液體系的絕對壓力和液體的溫度；CO2氣體的純度；液體中存在的溶質的性質；氣體和液體的接觸面積和接觸時間。CO2氣體的溶解度在0.1MPa、溫度為15.56℃時，一容積的水可以溶解一容積的CO2。第十七頁，共四十一頁。5.CO2理論需要量的計算根據氣體常數1mol氣體在0.1MPa、0℃時為22.41L,因此1molCO2在T℃時的體積:Vmol＝(273+T)/273×22.41(L)則：G理＝V汽×N/Vmol×44.01式中：G理--CO2理論需要量；V汽--汽水容量（L）（忽略了汽水中其它成分對CO2溶解度的影響以及瓶頸空隙部分的影響）；N--氣體吸收率即汽水含CO2的體積倍數；44.01--CO2的摩爾質量（g）；Vmol--T℃下1molCO2的容積第十八頁，共四十一頁。CO2的利用率二氧化碳的實際消耗量在碳酸飲料生產中比理論需要量大，因為生產過程中二氧化碳的損耗很大。裝瓶過程中損耗為40～60％，即實際上二氧化碳的用量為瓶內含氣量的2.2～2.5倍；采用二次灌裝時，用量為2.5～3倍提高CO2的利用率方法：選用性能優良的灌裝設備，在不影響操作怕和檢修的前提下，盡量縮短灌裝與封口之間的距離；經常對設備進行檢修，提高設備完好率，減少灌裝封口時的破損率（包括成品的）；盡可能提高單位時間內的灌裝、封口速度、減少灌裝后在空氣中的暴露時間，減少CO2的逸散；使用密封性能良好的瓶蓋，減少漏氣現象第十九頁，共四十一頁。CO2壓力對于飲料的味道影響很大：CO2過高，使飲料的甜酸味減弱；過少碳酸氣給人的刺激太輕微，失去碳酸飲料應有的剎口感。對于風味復雜的碳酸飲料，CO2過高反而沖淡飲料應有的獨特風味，對于含揮發性成分低的柑桔型碳酸飲料尤其如此。有些碳酸飲料由于所用香精含易揮發的萜類物質，CO2過高會破壞原有的果香味而變苦。一般果汁型汽水含2～3倍容積的CO2，可樂型汽水和勾兌蘇打水含3～4倍容積的CO2第二十頁，共四十一頁。6.碳酸化方式和設備水或混合液的冷卻：水的冷卻、糖漿的冷卻、水和糖漿混合液的冷卻、水冷卻后與糖漿混合后再冷卻水或混合液的碳酸化：低溫冷卻吸收式：二次灌裝工藝中把進入汽水混合機的水預先冷卻至4℃左右，在0.441MPa下進行碳酸化；一次灌裝中則把已經脫氣的糖漿和水的混合液冷卻至16～18℃，在0.784MPa下與CO2混合。此法缺點是制冷量消耗大，冷卻時間長或容易由于水冷卻程度不夠而造成含氣量不足，而且生產成本高。優點是冷卻后液體的溫度低，可抑制微生物生產繁殖，設備造價低壓力混合式：采用較高的操作壓力來進行碳酸化，其優點是碳酸化效果好，節省能源，降低了成本，提高了產量。缺點是設備造價高第二十一頁，共四十一頁。碳酸化系統：二氧化碳氣調壓站（根據所供應的二氧化碳壓力和混合機所需壓力進行調節的設備）水冷卻器汽水混合機：薄膜式混合機噴霧式混合機噴射式混合機填料塔式混合機靜態混合器薄膜式混合機噴霧式混合機碳酸化罐填料塔式混合機第二十二頁，共四十一頁。碳酸化過程中的注意事項：保持合理的碳酸化水平保持灌裝機一定的過壓程度將空氣混入控制在最低限度保證水或產品中無雜質保證恒定的灌裝壓力第二十三頁，共四十一頁。第三節調和方式及調和器一、調和方式現調式（二次灌裝法）水先經冷卻和碳酸化，然后再與加味糖漿分別灌入容器(瓶)中調和成汽水的方式。適用于含有果肉成分的汽水。

預調式（一次灌裝法）水與加味糖漿按一定比例先調好，再經冷卻混合，將達到一定含氣量的成品灌入容器(瓶或罐)中的方式。

組合式第二十四頁，共四十一頁。二、調和器配比泵法孔板控制法注射器法第二十五頁，共四十一頁。1.灌裝方法二次灌裝：設備簡單，投資少，適合中小型飲料廠從衛生角度來講，二次灌裝容易保證產品衛生；由于糖漿和碳酸水溫度不同，在向糖漿中灌碳酸水時容易產生大量泡沫，造成CO2的損失及灌裝量不足?？刹扇√菨{灌裝前通過冷卻方式解決。由于糖漿未經碳酸化，與碳酸水混合后會使含氣量降低，因此必須使碳酸水的含氣量高于成品預期的含氣量。如糖漿和碳酸水的比例為1：4。成品含氣量為3倍容積，則碳酸水的含氣量為3×5/4＝3.75倍的容積。采用二次灌裝，糖漿定量灌裝，而碳酸水的灌裝量會由于瓶子的容量不一致，或灌裝后液面高低不一致而難于準確，從而使成品的質量有差異大型二次灌裝設備在灌裝密封設備后設置翻轉混勻機，使糖漿和碳酸水均勻混合第四節碳酸飲料的灌裝第二十六頁，共四十一頁。一次灌裝：先進，適合大型飲料廠早期的操作是將糖漿和處理水按一定比例加到二級配料罐中攪拌均勻，再經冷卻、碳酸化后灌裝。需要大容積的二級配料罐，且衛生難以保證對于大型的連續化生產線多采取定量混合方式：把處理水和調合糖漿以一定比例作連續的混合，壓入碳酸氣后灌裝。常在混合機內配冷卻器或冷卻碳酸化器。目前多采用同步電動混合機。優點是糖漿和水的比例準確，灌裝容量容易控制；當灌裝容量發生變化時，不需要改變比例，產品質量一致；灌裝時糖漿和水的溫度一致，氣泡少，CO2氣的含量容易控制和穩定；產品質量穩定，含氣量足，生產速度快。缺點是不適合帶果肉碳酸飲料，設備復雜，混合機與糖漿接觸，洗滌和消毒不方便第二十七頁，共四十一頁。組合灌裝：特別是果肉碳酸飲料按一般的一次灌裝法組合各機，當灌裝帶肉果汁碳酸飲料時，在調合機上裝一個旁通，使調合糖漿按比例泵入另一管線而不與水混合，直接送入混合機末端，利用泵和控制系統將其與碳酸水混合，然后灌裝按一般的一次灌裝法組合各機，在調合機以后加入一個旁路，采用注射式混合機進行冷卻碳酸化，然后灌裝。第二十八頁，共四十一頁。2.灌裝系統指灌糖漿、碳酸水和封蓋等操作的組合體系二次灌裝系統有灌漿機、灌水機和壓蓋機組成一次灌裝系統加糖漿工序中，配比器放在混合機之前。灌裝系統由一個動力機構驅動的灌裝機和壓蓋機組成灌漿機與配比器灌裝機：壓差式、等壓式、負壓式封口機：灌裝生產線第二十九頁，共四十一頁。3.灌裝的質量要求：達到預期的碳酸化水平保證糖漿和水的準確比例保證合理的和一致的灌裝高度容器頂隙應保持最低的空氣量密封嚴密有效保持產品的穩定性（過度碳酸化、存在雜質、存在空氣、灌裝溫度過高或溫差較大等導致不穩定）第三十頁，共四十一頁。１．不正常的混濁與沉淀☆產品污染了微生物，多為酵母☆原輔材料質量差或處理不妥，發生沉降、凝聚等。①砂糖的純度不高②水的濁度過高③乳化劑乳化不完全④酸、堿中和或酸、堿與鹽類的置換反應，防腐劑與酸反應第五節碳酸飲料常見質量問題及處理方法

第三十一頁，共四十一頁。

２.變色（1）褐變。褐變包括有酶促褐變和非酶褐變?！蛎复俸肿儭称分泻亩喾友趸冈斐桑ㄈ齻€必要條件：多酚類物質、多酚氧化酶和氧氣）◎非酶褐變——由美拉德反應、焦糖化反應等造成美拉德反應必要條件：含羰基的物質和含氨基的物質）第三十二頁，共四十一頁。

（2）褪色產生褪色的主要原因：○光線的照射使耐光性弱的物質，主要是色素變性褪色○溫度過高使耐熱性弱的色素變性褪色或加速物質氧化還原反應的褪色第三十三頁，共四十一頁。

３．變味①原輔材料質量差或處理不妥，如ＣＯ2中雜質量高，又上凈化方法不妥②來源于空氣中的Ｏ2使物質產生氧化作用而變味，如香精（特別是萜類）的氧化變味③配制時間過長。溫度過高引起揮發性物質如香精揮發逃逸，造成香味不足④微生物污染，其代謝產物使得產品變味，如酵母產酒精、醋酸菌產酸等⑤酸甜比例失調，配料不妥造成變味⑥氣壓過高或過低，使風味失調第三十四頁，共四十一頁。

４.氣不足或爆瓶

①碳酸化效果差②溫度過高或ＣＯ2壓力