1、,Charpter5 Protein Beverages,质量国家监督抽查部分质量较好的产品及企业名单,2006年,本章问题,第一节 蛋白饮料基本概念,由蛋白质（植物蛋白或动物蛋白）、脂肪（植物油脂或动物油脂）、糖类、食用纤维（水溶性或水不溶性）、淀粉类、维生素类（水溶性或油溶性）、矿物质类等物质组成的营养性饮料。,指用蛋白质含量较高的植物果实、核果类或坚果类的果仁为原料，与水按一定比例经磨浆、浸提、过滤、均质等工序，调配制成的蛋白饮品，其成品蛋白质含量不低于0.5%（W/V）。,蛋白饮料,植物蛋白饮料,二、蛋白饮料分类,原汁饮料：纯豆浆 调制饮料：果味豆奶、椰汁、杏仁露 发酵型饮料：酸豆奶,
2、第二节：豆乳类饮料,一 大豆的营养成分,大豆蛋白质中含有人体的必需氨基酸，但Met、Thr和Cys含量较少,含30-40%蛋白质，其中有80-88%可溶于水，这是豆乳中的主要成分,1 蛋白质和氨基酸,大豆蛋白质的氨基酸组成,2脂肪,豆油中所含的脂肪酸,3 碳水化合物,大豆含有20-30%左右的碳水化合物，其中粗纤维18%，阿拉伯聚糖18%、半乳聚糖21%、其余为蔗糖、棉籽糖、水苏糖等。,由于人体系统中不含水解水苏糖和棉籽糖的酶，因而不能被人体所利用，反而被产气菌所利用，引起人体胀气、腹泻等。,4 矿物质,大豆中矿物质含量（mg/100g）,大豆中矿物质含量约3%左右，以钾磷含量最高。,5 维生
3、素,大豆中主要维生素含量（g/g）,6大豆异黄酮,含量12004200 g/g,大豆异黄酮,有抗肿瘤活性、抗溶血、抗氧化、抑制真菌活性,有苦味和收敛性，含量过高会产生不愉快感,二大豆中的酶类与抗营养因子,大豆中抗营养因子,豆腥味来源；不饱和脂肪酸在脂肪氧化酶作用氧化 分解，分解产物正己醛、正己醇产生豆腥味,分解酰胺和尿素，产生CO2和氨；是大豆中活性最强的酶；我国食品卫生标准中规定，含豆粉的婴幼儿代乳品，尿酶实验阴性。,是大豆中主要的抗营养因子，PI=4.5， 可抑制胰蛋白酶的活性,是一种糖蛋白，PI=6.1，有凝固动物 体的红血球的作用,含量约为0.56%，有溶血作用，能溶解人体血栓， 可将
4、其提取出来治疗心血管疾病，但有一定毒性,豆乳、人乳、牛乳主要成分,豆乳、牛乳和FAO/WHO理想必需氨基酸含量,三、豆乳的营养价值,豆乳含有大豆主要水溶性成分与牛乳、人乳相比，豆乳蛋白质含量较高，脂肪、总糖含量较低，不含胆固醇,大豆异黄酮,大豆低聚糖,大豆皂甙,双歧因子,膳食纤维功能,抑制-葡萄糖苷酸 和偶氮还原酶,四影响豆乳质量的因素及防止措施,1豆腥味的产生与防止： 豆腥味的产生： 亚油酸、亚麻酸 氢过氧化物 降解 醛、酮、醇、呋喃、-酮类、环氧化物等异味成分。 脂肪氧化酶多存在与靠近大豆表皮的子叶处，在整粒大豆中活性很低，当大豆破碎时，由于氧气存在以及和底物接触，从而产生催化反应。,脂肪
5、氧化酶、O2,降解,四影响豆乳质量的因素及防止措施,1豆腥味的产生与防止,1.1豆腥味的防止,防止措施,干热处理 ：热空气高温瞬时加热大豆， 干热处理温度为120-200，处理时间为 10-30秒,蒸汽法： 120-200高温蒸气加热7-8秒,热水浸泡法与热磨法：80水浸泡30-60min，磨碎制浆； 泡好大豆沥水加沸水磨浆，在 80下保温10-15min。,热烫法： 脱皮豆投入 80 的水中，保持10-30min。 80以上脱皮豆保温18-20min， 90以上脱皮豆保温13-15分钟，沸水保温10-12min,酸、碱处理法：调整溶液 pH值抑制脂肪氧化酶活性,柠檬酸调节pH值3.0-4.5
6、 ，适合于热浸泡法。 Na2CO3、 NaHCO3、Na0H、KOH等调节pH值7.0-9.0之间。碱可在浸泡、热磨、热烫时加。 加碱突出效果是对苦涩味的消减明显，且可提高蛋白质溶出率。,豆腥味脱除,真空脱臭,用蛋白分解酶作用于脂肪氧化酶，可以除去豆腥味；用醛脱氢酶、醇脱氢酶等作用于产生豆腥味的物质，通过生化反应把腥味成分转化成无臭成分；,苦涩物质,苦涩味的产生与防止,大豆异黄酮等,蛋白质水解产生 的苦味肽,卵磷脂氧化产 物磷脂胆碱,有苦涩味的氨基酸、 有机酸、 不饱和脂肪酸氧化产物,苦涩味防止措施,在抗营养因子中，胰蛋白 酶抑制因子和凝血素 属于蛋白类，热处理 可使之失活,棉籽糖和水苏糖在浸
7、泡、 去皮、去渣工序中会 除去一部分，大部分仍残 留在豆乳中,3抗营养因子去除,4豆乳沉淀的产生及防止 所有的植物蛋白饮料生产中经常出现分离沉淀问题，大多数厂家都采用添加食品乳化稳定剂的方法；植物蛋白饮料是一个复杂的分散系。主体由三种互不相溶的液相组成：其分散质为蛋白质和脂肪，分散剂为水，外观呈乳状液态，属热力学不稳定体系。,4.1蛋白质： 影响蛋白饮料稳定的因素主要有浓度、粒度、pH值、电解质、温度等。这几因素不是孤立存在的，互相之间有着紧密的联系。受上述因素的影响，饮料中蛋白质会出现集聚、絮凝和凝结几种现象，形成沉淀。,）蛋白质浓度对蛋白饮料稳定性影响 在植物蛋白饮料乳状液体系中，存在蛋白
8、质、脂肪两种微粒。 在一定条件下，蛋白质蛋白质相互作用，发生絮凝而产生沉淀； 而蛋白质脂类相互作用，有利于乳状液的稳定。 这两种相互作用都与蛋白质浓度有一定关系。,蛋白质浓度对范德华引力和静电斥力的影响：在胶体溶液中，被分散的胶体粒子受到两种方向相反的力，范德华引力与粒子表面存在双电层而引起的静电斥力。蛋白质蛋白质相互作用一般发生在蛋白质多肽链间静电斥力受到抑制而范德华引力增大的情况下。 选择较稀的蛋白质浓度，也有利于植物蛋白饮料的稳定。,蛋白质浓度对 O/W型乳状液的稳定作用 当把植物蛋白饮料看作是O/W型乳状液时，脂肪是被分散的粒子，蛋白质是大分子乳化剂。 可溶性蛋白质能够扩散并吸附在油水
9、界面上，是决定蛋白质乳化性质的最重要的特征。 当有足够大的界面的时候，大多数蛋白分子广泛地展开和散布成一单分子层，形成界面。,通常在蛋白质乳化的O/W型体系中，要求界面蛋白质浓度为0.520mg/cm3，体系蛋白质浓度在0.5%5%之间。在理论上适宜的蛋白质浓度可由公式求出，而在实际生产中，计算的结果偏差过大，需经多次选择实验，即可确定蛋白质浓度。,2）pH对稳定性的影响： 从结构上讲，蛋白质分子在不同pH值时，呈现酸性或碱性。对于种子蛋白质，在pH35范围内都可产生絮凝沉淀。因此，蛋白饮料的最终pH最好控制在78之间，浸提液选择碱性缓冲溶液pH控制在9.5左右。,3）电解质对稳定性的影响 按
10、胶体化学理论分析，体系中的分散质带有净电荷是保持胶体稳定的主要因素。在胶体溶液中加入电解质溶液，这样就增加了胶体中离子的总浓度，而给带电荷的胶体粒子创造了吸引带相反电荷离子的有利条件。于是，胶体粒子所带的电荷部分地或全部地被中和，从而失去了保持稳定性的主要因素。 电解质的种类和浓度对胶体稳定性有较大影响。,在碱性pH时，种子蛋白带有许多负电荷，此时，溶液中若含有大量阳离子，如Ca2+、Mg2+等二价离子或多价阳离子时，体系的稳定性将降低。尤其是Ca2+的影响更大，因为钙离子通过蛋白质电离的羧基能形成交联蛋白质，而这种蛋白钙通常是难溶的，当加热时还会形成凝胶。,电解质浓度的影响反映在中性盐的“盐
11、溶效应” 和“盐析效应” 上。 在0.51mol/l浓度时，具有“盐析效应” 。 因此，在植物蛋白饮品的生产中，应该避免高浓度的中性盐和含有Ca2+、Mg2+等二价金属离子和其他多价离子的存在。因此，采用电渗析、离子交换、反渗透或超滤等方法将阳离子除去，能提高蛋白质的溶解度。,4）温度对稳定性的影响 温度对植物蛋白饮料稳定性的影响主要表现在对蛋白质变性作用的影响；低温和高温都可导致这种变性；低温对原料作用较大，冬季贮存原料温度低于0以下，将使蛋白变性，这可能和蛋白质的疏水相互作用有关，导致某些基团的解离和重排。,高温使分子间产生剧烈运动，易于打断稳定蛋白质二三级结构的键，蛋白质的疏水基团暴露，
12、使蛋白质与水分子间的作用减弱，导致溶解度下降；因此，生产中在满足生产工艺要求情况下，应尽量缩短加热时间，增强蛋白质与脂类的相互作用，杀菌后迅速冷却，这些都有利于减小变性程度，从而提高产品的稳定性。,4.2沉降速度对植物蛋白饮料稳定性的影响 在不考虑电荷的影响时，其沉降速度符合斯托 克斯定律。 v=2gr2(1-2)/92 式中 v 上浮或沉淀的速度 g 重力加速度 r 油滴半径 1油相密度 2 水相密度 2 水相黏度,要使饮料稳定，必须选择沉降速度的最小值。方法有： A增强分散介质的黏度，比如使用增稠剂； B采用高压均质，可提高蛋白饮料稳定性的原因： 使颗粒直径减小，粒子达到微粒化的一个重要措
13、施。 均质的压力和温度是保证均质效果的两个重要工艺参数。选择依据是即要避免蛋白质变性，又要使粒子微粒化。,高压均质增加了相界面，提高了蛋白质脂类相互作用的程度，而蛋白质和脂类的结合又能防止蛋白质的热变性，主要原因是存在着高热容量的基团和水的相对缺乏。 C根据斯托克斯方程，液滴上浮或下降的速度正比于两相的密度差。 若密度差为零，则乳状液不发生上浮或下降。 密度调整剂： 乙酸异丁酸蔗糖酯(简称糖酯) 松香酸甘油酯(酯胶),4.3微生物 微生物是影响豆乳稳定性的主要因素之一；豆乳富含蛋白、糖等影响物质，pH呈中性，十分适宜微生物繁殖，从而导致豆乳分层，产生沉淀。措施：加强卫生管理和质量控制，规范杀菌
14、工艺。,第三节：豆乳的生产工艺,一 豆乳生产的工艺流程： 我国传统的豆乳生产工艺： 大豆挑选清洗浸泡磨浆煮浆调配均质杀菌产品 主要问题： 有不良的豆腥味和苦涩味；易腐败；有抗营养因子。,大豆,清理,过滤,磨浆,去皮,浸泡,无菌包装,杀菌,均质,脱臭,高温瞬时灭菌,调配,成品1,检验,成品2,检验,冷却,杀菌,包装,现代工艺流程,丹麦奶制品承包公司豆乳生产工艺流程图大豆 预清理 脱皮 后清理 浸泡 磨碎 分离 脱臭 调制 均质 冷却贮藏 超高温杀菌 包装 成品,日本精研舍株式会社豆乳生产工艺流程图大豆 脱皮 酶钝化 磨碎 分离 调制 杀菌脱臭均质冷却 无菌包装 成品,瑞典阿伐-拉伐有限公司豆乳生
15、产工艺流程大豆 浸泡 磨碎 酶钝化 分离 调制 澄清 超高温杀菌 包装 成品,美国伊利诺斯州豆乳生产工艺流程图大豆 加热 脱皮 蒸煮 磨碎 均质 调制 超高温杀菌 包装 成品,二、工艺要点,1原料选择 以新鲜的全大豆为原料制得的豆乳质量最好。 2浸泡： 目的：软化细胞组织，降低磨浆时的能耗与设备磨损，有利于蛋白质等的提取； 浸泡条件：豆:水=1:34，水温10以下，浸泡时间1012h；水温1025，浸泡时间610h；采用热浸泡可缩短时间，但水温一般不超过90。,浸泡时适量加入NaHCO3或柠檬酸，其目的为：可缩短浸泡时间；能很好的脱除大豆中的色素；起到钝化酶的活性，可减轻豆腥味；但磨浆后必须调
16、节pH至6.5-6.8；,3脱皮大豆脱皮可减轻豆腥味，提高产品白度； 脱皮的方法： 浸泡之前的干法去皮； 浸泡之后的湿法去皮。,4磨浆：干豆:泡好豆1:2.4 浸泡大豆(蛋白体膜松脆) 蛋白质溶出 机械破碎 细度 粗蛋白质不易溶出 细蛋白质易溶出纤维进入豆浆 产品粗糙，色泽灰暗。 堵塞筛孔，影响滤浆效果，产率降低。 实际生产:粉碎细度在100-120目（150目），颗粒直径为10-12m,加水方式：研磨时与进料速度配合定量进水。 流水带动大豆在磨内起润滑作用； 磨运转时会发热，加水可以起冷却作用，防止大豆蛋白质热变性； 可使被磨碎的大豆中的蛋白质溶离出来，形成良好的溶胶体。 一般磨的转速越高，
17、水的流量越大； 石磨用水量要比砂轮磨少； 磨豆时的加水量，一般为每千克泡好的豆加2-5千克水。,5滤浆 工厂化机械滤浆方法主要有卧式离心筛滤浆、平筛滤浆、圆筛滤浆以及挤渣滤浆等。卧式离心筛滤浆是目前比较先进、比较理想和工业生产应用最广泛的滤浆方法。它速度快、噪音低、动力小、分离效果好。,单罐煮浆设备 1.排气阀 2.排气管 3.排浆供汽管 4.三通 5.煮浆供汽管 6.煮浆罐 7.进浆管 8.电磁阀门 9.注浆器 10.温度计 11.排浆阀门,6 煮浆,溢流煮浆罐,7脱气 ：消除泡沫对后续操作极为不利 煮浆时易出现假沸现象 脱臭,消泡剂 （1）油脚 （2）油角膏 （3）硅有机树脂 （4）脂肪酸
18、甘油脂 分为蒸馏品(纯度90以上)和未蒸馏品(纯度为40-50)。蒸馏品的使用量为1.0，使用时均匀地加在豆糊中，一起加热即可。,脱气装置 1扩散泵 2脱气罐3电控箱 4出浆泵 5真空泵,8调制： 豆乳通过调配，有助于改善豆乳稳定性和质量，同时可调制成各种风味的豆乳产品。 1）添加稳定剂：常用乳化剂蔗糖酯、单甘酯和卵磷脂，添加量一般为油脂量的12%左右； 常用增稠剂如CMC-Na、海藻酸钠、黄原胶等，用量为0.05-0.1%； 2）添加赋香剂：常用各种香味物质调制各种风味豆乳，还可掩盖豆乳本身的豆腥味；常用物质有奶粉、鲜奶、可可、咖啡等； 3）添加营养强化剂，强化维生素、钙等；,9加热杀菌：
19、常压杀菌82121 下保温15min；高温短时间连续杀菌（UHT）：条件为110120 、1015s；目的是破坏抗营养因子，钝化酶的活性，杀灭部分微生物，同时可提高豆乳温度，有助于脱臭。超高温瞬时杀菌(HTST),10均质 目的： 防止脂肪上浮； 使吸附于脂肪球表面的蛋白质量增加，缓和变稠现象； 提高蛋白质稳定性，防止出现沉淀； 增加成品光泽度； 改善成品口感。,影响因素： 均质压力：压力越高效果越好，一般采用15-25MPa。 均质温度：均质温度越高，均质效果越好。70-80之间比较适宜。均质次数：增加均质次数可提高均质效果。普遍采用的是两次均质。,包装 保温桶4 瓶 塑料袋 复合蒸煮袋 无
20、菌包装系统,四、豆奶饮料生产的HACCP,影响豆奶质量的物理化学因素 （1）大豆中残存的霉变粒，杂质等未能清除而对豆奶色泽、稳定性、口感造成影响。 （2）浸泡时某些因素如水温、浸泡时间、pH值控制不当对蛋白质提取率、产品稳定性、豆奶腥味的影响。 （3）酶钝化时温度，pH值控制不准对豆奶质量产生不良影响。 （4）脱臭工序中，真空度、温度、时间掌握不准致使豆腥味残存或香味损失。,（5）豆奶调制中乳化剂，增稠剂，香料等添加量的变化影响成品的稳定性，香味等。 （6）均质的压力，温度，次数的不同对成品口感的细腻，乳化效果的影响。 （7）杀菌温度，时间掌握不当导致产品褐变，维生素，糖类等营养成分损失。,影
21、响豆奶质量的生物因素： 1）原料中残存霉变粒导致产品污染。 2）黄豆因浸泡时间过长致使微生物大量繁殖污染成品。 3）半成品豆浆调配时间过长，不能及时杀菌导致产酸菌生长，饮料pH值下降，蛋白质凝固变性。 4）杀菌温度偏低或时间偏短导致耐热芽孢菌在饮料中残存，存放期间菌又大量繁殖而污染产品。,5）包装容器因消毒不彻底，残留微生物对产品造成危害。 6）无菌灌装环境中残存微生物进入饮料中导致污染。 7）包装材料密封性不好或包装时封口不严导致细菌进入豆奶中造成二次污染。,1）香精形成商品性生产，增加了汽水品种，吸引了各种不同爱好的消费者；,2）液体CO2的制成，减少了生产CO2的麻烦，进一步有利于工业化
22、生产；,3）发明了帽形软木塞和皇冠盖，使汽水能进行运输，并能贮存一定时间，可保持CO2的一定含量。,4）美国成功的制造出机械化汽水生产线，更促进了汽水的工业化发展。,汽水发展速 度快的原因,第二节：汽水生产设备,设备,水处理,冷冻,碳酸化,配料,灌装,清洗,二 分类,水处理系统,由于各地水质不同，各厂 的经济条件不一，所采用的水处理方法也有差别。,制冷系统,主要作用在于冷却灌装用的软水和混合糖浆，保证水的温度足够低，最大程度的保留CO2。制冷方式：直冷式，间接冷式 制冷设备：压缩机、贮氨罐、减压阀、油氨分离器、蒸发器、冷凝器、冷却器,配料系统,作用 将砂糖溶解过滤后，冷却到一定温度； 将糖溶液
23、与需要的配料包括果汁、香精香料、柠檬酸、色素等配成混合糖浆，然后进入灌装程序。 主要设备 溶糖锅、糖浆过滤器、糖浆贮罐、糖浆冷却器。,灌装系统,卸瓶机、洗箱机、洗瓶机、混合机、罐装机、压盖机、打码机、检验器、贴标机、装箱机、CIP自动清洗设备,第三节：汽水生产工艺,一次罐装法（预调式罐装法、成品罐装法、前混合法）：新方法，将调味糖浆与水预先按一定比例泵入汽水混合机内，进行定量混合后再冷却，然后将该混合物碳酸化后再装入容器。二次罐装法（后混法、预加糖浆法、现调式罐装法）：旧方法。,一二次灌装法（后混法）,二次灌装法特点,二一次灌装法（预混法）,汽水混合,一次灌装法特点,设备复杂，投资大,生产规模
24、大，适合大型连续化工厂；,调整配方较难，刹口感强,3,工艺过程复杂，但自动程度较高；,1,2,4,第四节 糖浆的制备和配合,糖浆制备的工艺流程,热水溶糖工艺,一 糖溶液的制备,连续式：糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液冷却都是连续进行。国外大多采用此法。,糖液的配制也可采用浓糖浆进行调配。 例1：用57%糖液配制100L55%的标准糖浆，应加57%的糖液多少kg？应加水多少kg？（已知57%的糖液密度为1.271；55%的糖液密度为1.263）例2：现有糖浆23L，其浓度为550Bx，其中糖和水各多少？（550Bx相对密度为1.26kg/L）,3糖液的净化,1）以过滤为主要手段：适用于精
25、细优质砂糖或饮料用糖,净化,2）以吸附为主：砂糖质量较差或一些特殊饮料，如无色透明白柠檬汽水，对糖液色度要求很高，用活性炭（一般用量为砂糖质量0.5-1%）。,二 糖液的调配,定义：根据不同碳酸饮料的要求，在糖液中加入酸味剂和香精、色素、防腐剂、果汁及定量的水等，混合均匀即为糖浆，此过程为糖浆的调配。,1物料处理 物料需预先制成一定浓度的水溶液，并经过过滤在进行调配。,,2糖浆调 配原则,调配量大的先调入，如糖液、水,配料容易发生化学反应的间开调入，如酸和防腐剂,黏度大，起泡性原料较迟调入，如乳浊剂、稳定剂,挥发性原料最后调入，如香精香料,2.1一般顺序,注意： 各种原料配成溶液后在搅拌作用下
26、缓慢加入，搅拌不能太剧烈， 避免空气大量混入影响灌装和储藏，也影响碳酸化。,糖酸比是决定汽水风味的决定性因素,各种汽水的甜度为8-15%,各种汽水的酸度为0.05-0.25%,常见为12.5-13.5%,常见为0.08-0.15%,其它辅料参考用量一般 常用 香精 0.01-0.25 0.08-0.15 色素 0.0001-0.005% 果汁 1%、5%、10%、30% 提取液 1%、5%、10% 防腐剂 参照国家标准,2.2调和工艺,2.2.1间歇式： 热调和：在高温下进行配料，通常用热溶糖的糖液直接配料，然后冷却。,优点：只经过一次加热就完成了溶糖、调和、杀菌的操作，节省能源；,缺点：破坏
27、了果汁饮料的风味和营养成分，香精挥发损失大，所以香精要选用耐热的，只适用于果味型,冷调和：在常温下（也有人提出在20）进行配料，然后杀菌，冷却，多用于热敏性香料多的和果汁型饮料的生产。,,2.3.2连续式 优点：糖浆精度高，大量降低原料的损耗，由于是全封闭自动操作，卫生状况好； 缺点：设备一次投资大。,调和工艺流程的布置应遵循的原则,注意卫生，溶糖部分与配料部分应分开； 配料间与罐装线应尽量靠近； 管路要简捷，减少弯头，尽量利用液位差压力，避免使用临时胶管； 与前后工序的设备能力要平衡； 便于操作、计量。,第五节：碳酸化,一 碳酸化原理 水吸收CO2的作用称为二氧化碳饱和作用或碳酸化作用(ca
28、rbonation)CO2+H2O H2CO3,亨利定律：气体溶解在液体中时，在一定温度下，一定量液体中溶解的气体量与液体保持平衡时的气体压力成正比。即当温度T一定时： V=Hp； V：溶解气体量；p：平衡压力；H：亨利常数,道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和。,二、影响二氧化碳溶解度的因素,溶解度：在一定温度和压力下，CO2在水中的最大溶解量（实际上是方程的动态平衡）叫CO2在水中的溶解度。,气体的溶解度多用溶于液体中的气体容积来表示，,对CO2来说，在0.1MPa，温度为15.56时，1体积水可溶解1体积的CO2，即CO2的溶解度近似为1。,欧洲常用的溶解量单位为g/L
29、，两者的关系是1容积约等于2g/L。,影响因素,2）水的温度,3）接触面积和接触时间,1）二氧化碳气体的分压力,4）液体和溶质的种类 在标准状态下，CO2在水中的溶解度为1.713，在酒精的为4.329； 当液体中有胶类、盐类时有利于CO2溶解，悬浮杂质不利于CO2溶入。,5）空气,CO2的亨利常数,注：H是指在一定温度下，单位体积的溶液在单位压力下溶解的CO2的体积数。,在汽水混合时，即碳酸化时，水温越高，达到所需含气量使用的压力越高，但压力较高时，实际溶解度偏离亨利定律，真值小于理论值，因为亨利常数是压力和温度的函数即H=f（T，p）； 因此引入两个参数来修正； 即H= -Pi,修正CO2
30、亨利常数的值,例：在25时，测得汽水的表压为0.5MPa，则CO2的溶解量为： V= （-Pi）Pi（ Pi 为绝对压力） 在实际工业化生产时常用工程大气压作为压力单位，一般以1kgf/cm2（1.01105Pa）的压力表示1个工程大气压，简称大气压。因为在1个大气压下，压力表显示为0kg/cm2，所以绝对压力应为表压+1。所以Pi=0.510+1=6kgf/cm2。 V=（0.755-0.00426）6=4.38（倍容积）,糖浆混合机及其管线中存在有空气,糖浆中溶解有空气,糖浆管路中存在有空气,抽水管线有泄露,空气来源,CO2气路有泄露,水中溶解有空气,CO2不纯,脱氧排气：一般在准备碳酸化
31、之前。方式有两种：真空脱气和CO2脱氧。,三、二氧化碳的需要量,根据气体常数1mol气体在0.1MPa、0时为22.41L，因此，1molCO2在T 时的体积为： Vmol= 22.41（L） 在15.56的体积为： Vmol= 22.41=23.69（L）所以在0.1MPa、15.56时，CO2的理论需要量为： G理= 44.01,273+T,273,273,273+15.56,V汽N,Vmol,G理：CO2理论需要量； V汽：汽水容量L（忽略了汽水中其他成分对CO2溶解度的影响以及瓶颈空隙部分的影响）； N：气体吸收率即汽水含CO2的体积倍数； 44.01：CO2的摩尔质量； Vmol：T
32、 下1molCO2的容积（0.1MPa、15.56 ，23.69L）。,,CO2的利用率: 生产过程中CO2的实际消耗量要比理论需要量大得多，主要是因为生产过程中CO2的损耗很大。,例：一个钢瓶装20KgCO2，问能生产容量为355ml/罐，气体吸收率为3.5的汽水多少箱（1箱24罐）（CO2利用率为40%，室温 25） 首先计算出每箱汽水的CO2的理论需要量： G理=V汽N/Vmol 44.01 =（355/1000） 24 3.5/24.46 44.01 =53.654（g） 每箱汽水CO2的实际需要量： G实=G理/40%=134.14（g）； 箱数 n=20 1000/G实=20 10
33、00/134.14=149,四、生产中碳酸化应注意的问题,五、碳酸化的方式与系统,1水或混合液的碳酸化,优点：冷却后液体温度低，可抑制微生物生长，设备造价低。 缺点：制冷量消耗大，冷却时间长或容易由于冷却程度不够而造成含气量不足，且生产成本高。,汽水混合机,碳酸化过程一般是在碳酸化器或汽水混合机内进行的,1）薄膜式混合机 2）喷雾式混合机 3）喷射式混合机 4）填料塔式混合机 5）静态混合器,1）薄膜式混合机,老式混合机。 CO2气体通过减压阀，稳定的对碳酸化罐加压0.4-0.6MPa（根据温度调节压力）；罐上部固定7-8组一正一反扣在一起的圆盘，延长水在混合罐内停留时间，同时形成薄膜，使CO
34、2和水充分混合。,在罐内装一组空心波纹板式冷却器，使水或成品饮料在冷却片上分散成薄膜，同时进行冷却和碳酸化过程。,2）喷雾式混合机,在碳酸化罐的顶部有旋转喷头或离心式雾化器；作用：大大增加了接触面积，提高了CO2在水中的溶解度；缩短了液体和CO2的作用时间，提高了碳酸化效率。,3）喷射式混合机,又称文丘里管式混合机，进口生产线大都采用此混合机。,4）填料塔式混合机,在填料塔内充填玻璃球或瓷环，当水喷洒到填料塔内，经过这些填充料时有较充分的接触面积和碳酸化时间。此设备清洗困难所以只用做水的碳酸化，不适用于成品饮料的碳酸化。,第六节、碳酸饮料的灌装-灌装系统,灌装系统：灌糖浆、灌碳酸水和封盖等操作
35、的组合体系。 灌装方法不同，灌装体系也不同； 二次灌装系统由灌浆机（糖浆机或定量机）、灌水机和压盖机组成。 一次灌装法中增加了配比器。,一、灌浆机,灌浆机一般有12头、16头、24头，由定量机构、瓶座、回转盘、进出瓶装置和传动机组成。根据定量机构的不同可分为： 1）容积式灌浆机：最简单的是量杯式加料机。,2）液面密封式灌浆机,也称空气封闭杯式灌浆机或旋塞式定量杯灌浆机。,3）液体静压式灌浆机,一个活筒塞，有两个接口，一个连接到料槽，一个在下端通往灌瓶。活塞筒内有一个活塞块，上面有一个可以从外部调节的螺杆，螺杆的长短可以固定住活塞块上升的高度。,二、配比器,也称混合器，用于一次罐装系统。 配比器
36、安装在混合机前，将调味糖浆与水按比例定量混合冷却后再进行碳酸化，使操作连续化。 主要方法有配比泵法、孔板控制法和注射法。,三、罐装方式,1）压差式罐装：又称启闭式罐装，比较老式。 优点：机器结构简单，操作简便，适用于小型机。 缺点：灌装速度慢，液面较难控制，由于瓶中空气不能排出，故料液会在瓶中受阻不能罐满。含气量高的产品不宜采用。,2）等压式罐装： 先往瓶中充气，使瓶内的气压与贮液器中的气压相等，然后再罐装。 通往瓶中的通路有3条： 第一条是与贮液箱上部气室相通的进气管； 第二条是与贮液箱液体相连的贮液管； 第三条是与大气相通的排气管。 这3条通路的启闭是由等压罐装阀控制。,3）负压式灌装：也
37、称真空式灌装，原来是用于非碳酸饮料的灌装。用于碳酸饮料时则为负压式和等压式的组合。,四、封盖机或封罐机,见教材P117，自学。,五、灌装的质量要求,1）达到预期的碳酸化水平； 2）保证糖浆和水的正确比例； 3）保持合理和一致的灌装高度，灌装高度的精确性与保证内容物符合规定标准，商品价值和适应饮料与容器的膨胀比例有关。,4）容器顶隙应保持最低的空气量； 5）密封严密有效； 6）保持产品的稳定性，不稳定的产品开盖后会发生喷涌和泡沫外溢的现象。造成碳酸饮料不稳定的因素有：过度碳酸化、存在杂质、存在空气、灌装温度过高或温差较大等。,可用简单的方法测定其浓度,在洗瓶机内可起到润滑作用，价格低，废水容易处
38、理,对设备腐蚀性小，无毒，可在硬度大的水中使用而不容易结垢,在瓶的表面不产生膜状物，起泡性小,渗透性强，对有机物溶解性大，可以乳化油脂，不易附着在瓶表面，完全能溶于水中并被水冲走,洗瓶用洗涤剂基本要求,常用的洗瓶剂为氢氧化钠溶液； 单独使用NaOH的条件为：浓度2-3.5%，温度55-65，时间10-20min； 当浓度超过4%或温度超过77，对玻璃瓶有腐蚀作用或使玻璃瓶爆裂； 此外碳酸钠、偏硅酸钠、磷酸钠也是常用的洗涤剂；,洗瓶设备:CIP清洗系统 即原地清洗或定置清洗；是用水和不同的洗涤液，按照固定的程序通过泵循环，不用拆装设备以达到清洗目的；,七汽水中常见质量问题及其预防,有杂质，没“劲
39、“，混浊，沉淀，成糊状，有辣味，异味等。,（一）杂质,不明显杂质,汽水中的杂质指肉眼可见，有一定形状的非化学反应产物,包括刷毛，大片商标纸，草棍，苍蝇，蚊子及其它昆虫,包括数量较多的小体积杂质,包括数量极少的体积极少的灰尘，小白点，小黑点等,明显杂质,使人厌恶杂质,杂质来源,1,2,3,4,杂质来源,解决方法,瓶子不净，必须按操作规程进行浸瓶，刷瓶，认真检查，并按操作规定进行水的过滤，定期洗刷，贮水罐。 同时，对所有的水管，料管，碳酸水管都要定期进行清除沉淀物，使其保持清洁。,（二）没“劲”（气不足或爆瓶）,二氧化碳不纯,水温过高,混合不好,有空气混入,混合机碳酸水阀门或管路漏气,压盖不及时或
40、不严,盖、瓶口不合格，或不配套,灌水机胶嘴漏气，簧筒弹簧太软，瓶托位置太低，造成边灌边漏气或自动机灌装位置偏低,水或料中有关成分与 二氧化碳反应,（三）混浊，沉淀,水质上和滤水不能使 水中矿物质彻底清除,水质不适,封盖不严，使二氧化碳溢出,变质形态及原因,酸、碱中和作用,配料兑制工序处理不当,化糖浆的容器没有清洗干净，或没有彻底将糖桨 冷却就生产装瓶，而使汽水产生酸败味或双乙酰味,细菌,物理性变化,化学性变化,预防措施,预防措施,生产用水一定要按饮用水标准,所用配料器皿过滤器械要保持清洁，经常水煮杀菌；,配料间一定要按操作顺序配料，防止化学变化,如设立自备水塔，须距地面10m以上。,配料室内应保持清卫生，定期进行空气杀菌,凡是需要溶解的原料必须进行高温处理（香精除外）,（四）糊状,汽水生产出来后，放置 几天，成了乳白色胶体状态， 往外倒时成了浆糊状。原因,二氧化碳气含量不足或空气混入过多,（五）辣味 有的汽水甜味不足，辣味有余。其辣味主要是二氧化碳的酸辣味。主要是由于汽水中原料添加量不足、料少或无料造成的； 因为原料添加量不足，制品糖度低，阻力小，所以遇热分解得快，喝后二氧化碳很快从体内分解排放出来。,（五）辣味,原料添加量不足，制品糖度低，阻力小，所以遇热分解得快，喝后二氧化碳很快从体内分解排放出来,汽水中原料添加量不足、料少或无料造成的,
