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
PageNo.9
一、水和水的处理
(一)水源和要求
PageNo.10
PageNo.11
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。
PageNo.12
(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。
PageNo.13
(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。
PageNo.16
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。
PageNo.18
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。
PageNo.19
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)。
PageNo.20
(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
PageNo.21
(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
PageNo.22
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。
PageNo.24
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。
PageNo.25
(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
PageNo.26
滤池
PageNo.27
滤池反冲时
PageNo.28
滤池上层滤料
PageNo.29
PageNo.30
PageNo.31
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。
PageNo.33
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
PageNo.34
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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。
PageNo.36
(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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PageNo.40
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
PageNo.43
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。
PageNo.45
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)
PageNo.46
PageNo.47
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
PageNo.48
组成:
PageNo.49
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
PageNo.58
(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。
PageNo.60
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。
PageNo.61
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
PageNo.1
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
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