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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

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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；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、离子等

• 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^-、CO₃^2– 、H CO₃^2 –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、碳酸盐的溶解度很小，所以当水中无钠、钾存在时，CO₃^2 – 的含量也很小。因此天然水中仅有HCO₃^2 – 存在，只有含NaCO₃、K₂CO₃的碱水中才存在CO₃^2–。

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^-、CO₃^2–，属于碱性水。

总碱度小于总硬度时，水中存在钙、离子的氯化物，OH^-、CO₃^2 –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、离子的H CO₃^2 –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、铝、碱式氯化铝等。铁盐有亚铁（绿矾）、氯化铁和铁。

（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：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300～500倍，浓度高时后有苦味，易溶于水，摄入后不参加代谢，性质稳定，价格便宜，安全性仍有争议。

甜蜜素：白色结晶粉末，甜度是蔗糖的50倍，易溶于水，几乎不溶于乙醇，对酸、热稳定。其甜味持续时间长，风味良好，有一定遮掩糖精钠后苦味的作用，两者可协同使用。FDA目前不允许使用。

第三节 酸味剂

酸味剂：赋予食品酸味为主要目的的食品添加剂总称为酸味剂。

酸味剂是软饮料生产中用量仅次于甜味剂的一种重要材料。

酸味是由于某些化合物在溶液中解离出的氢离子刺激人的味觉神经（舌粘膜）而产生的感觉。

酸味剂的作用：

1. 提供酸味，改善饮料风味。通过刺激产生唾液，加强饮料解渴效果
2. 防腐,是防腐剂的增效剂
3. 掩盖金属味
4. 帮助其他呈味物质呈味
5. 有助于溶解纤维素及钙、磷等物质，促进消化

一、几种常用的酸味剂

酸味剂按其酸味可以分为三类：
●令人愉快的酸味：柠檬酸、抗坏血酸、葡萄糖酸
●带有苦味的酸味：苹果酸
●带有涩味的酸味：酒石酸、乳酸、延胡索酸、磷酸

1. 柠檬酸

食品工业使用最多的一种酸。工业用柠檬酸多以糖质为原料由霉菌发酵生产的。

特点：柠檬酸酸味是所有有机酸中最柔和而可口的，多用于柑桔类饮料。

2. 苹果酸

在苹果中含量最高，占其总酸的90％以上故而得名苹果酸。大多是合成制得，少有发酵生产

特点：酸味强度是柠檬酸的1.2倍，酸味刺激较柠檬酸缓慢，但呈味时间长，酸味较爽口，带有收敛性。生产中常与柠檬酸合用，发挥味觉互补作用，能形成天然苹果香味。

3．乳酸

乳酸发酵饮料的主要酸味成分，主要用于调配乳酸饮料。

特点：酸味强度是柠檬酸的1.2倍，有涩味、收敛味，与水果的酸味不同，切忌在果味和果汁饮料中使用乳酸。

4．酒石酸

葡萄中酒石酸含量最多。
特点：酒石酸的酸味强度是柠檬酸的1.2～1.3倍，有涩味和收敛味。使用时以混合使用效果最佳。含酒石酸的饮料注意低温储存时易产生酒石沉淀。酒石酸不易吸水潮解，适于制造固体饮料。

5. 磷酸

磷酸是无机酸，通常为无色透明的糖浆状液体，是一种对人体有益的无机质来源。所以，其在食品业中的应用比较广泛。

特点：磷酸酸味强烈，呈味迅速。在非果味饮料中可以与叶、根、坚果或香辛料的香气很好地混合，特别在可乐型饮料中使用，更能发挥其独特的酸味。

第四节 着色剂 即食用色素

第五节 食用香精及植物成分提取

提取方法

1. 水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法主要是利用水蒸气把植物某些组织中低沸点、易挥发的香气成分蒸馏出来。

分为水上蒸馏，水中蒸馏，水汽蒸馏。

2. 磨榨法

利用机械作用提取出植物中所需物质的方法，一般多用于含水、油、汁液较多的植物中某些成分的提取。

3. 浸提法

浸提法是利用溶剂浸泡提取出植物成分的方法。有冷浸提和热浸提。浸提所用的溶剂有酒精和水等。

第六节 防腐剂

防腐剂是指添加到食品中起抑制微生物生长繁殖的药剂。主要有苯甲酸，苯，山梨酸，山梨酸钾

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第七节 二氧化碳

二氧化碳在软饮料中的主要作用：带出人体内的热量，给人以凉爽感；可产生特殊的风味；抑制饮料中微生物的生长繁殖，延长货架期。

二氧化碳质量标准：二氧化碳含量：≥99.0%。气味：无异常臭味和杂味。酸度：水溶液呈微酸性。油：符合规定（无矿物油）

第二章  碳酸饮料

第一节 碳酸饮料的分类

1. 果汁型碳酸饮料

2. 果味型碳酸饮料

3. 可乐型碳酸饮料

4. 低热量型碳酸饮料

5. 其他碳酸饮料

第二节 碳酸饮料的生产工艺流程

二次灌装法的工艺流程：

二次灌装法（现调式）

此法对汽水中含有果肉的成分时采用较有利。（因果肉通过混合机的喷嘴时易堵塞喷嘴，不好清洗）

小型生产线多采用“二次灌装法”。

一次灌装法的工艺流程：

一次灌装法（预调式）的优点：

糖浆和水的比例失误小，比例准确；容量变化时，不需要改变比例，产品质量一致。

糖浆和水温度一致，起泡小，只控制一次含气量。

注：此法不利于灌装带果肉的汽水。

第三节 糖浆的制备

糖浆又称为调和糖浆或主剂,一般是根据不同碳酸饮料的要求,在一定浓度的糖液中,加入甜味剂、酸味剂、香精香料、色素、防腐剂等,并充分混匀后所得的稠状糖浆,它是饮料的主体之一,与碳酸水混合即成碳酸饮料。

糖浆的作用：增加饮料的稠度，有助于传递香味，提供能量和营养

糖浆制备的生产工艺流程：砂糖→称量→溶解→净化过滤→杀菌、冷却→脱气→浓度调整→配料→均质→杀菌→冷却→储存→糖浆

糖溶液的制备：糖的溶解、糖液的净化、糖液的配制

糖浆的调配：物料处理、糖浆调配的顺序

一、糖溶液的制备

1、 糖的溶解

糖液的制备首先需将砂糖溶解，砂糖的溶解包括以下方式：

(1) 间歇式 

1. 冷溶（可溶优质砂糖）

冷溶法是在室温下，把砂糖加入到水中不断搅拌以达到溶糖的目的的方法。

优点：省去了加热过程，成本低，糖能保持蔗糖清甜味。

缺点：溶糖时间长，设备利用率低，对防止微生物污染不利。

1. 热溶：

1. 蒸汽加热溶解

优点：溶糖速度快，可杀菌，能量消耗相对较少。

缺点：直接通蒸汽到溶糖罐内会因为蒸汽冷凝的缘故带入冷凝水，糖液浓度和质量受到影响。

2. 热水溶解法

50-55℃热水溶解→粗过滤→90℃杀菌→冷却39℃过滤→冷却20℃

优点：

1.  避免了用蒸汽加热时糖在锅壁上粘结。
2.  粗过滤可除去糖液中的悬浮物和大颗粒杂质，减轻了后续工序的负担。
3.  糖液在低温下过滤，可避免产生絮凝物。

(2) 连续式

连续溶解是指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的。

特点：生产效率高，全封闭，糖液质量好，浓度误差小，但设备投资大。

2、糖液的净化：

为了保证糖浆的质量，除去砂糖带入的杂质，糖液必须经过净化过滤。

过滤：以不锈钢丝网、帆布、绢布、棉花等为介质，进行过滤。

吸附：活性炭吸附脱色、硅藻土助滤。

3、糖液的配制

糖液净化处理后，应按生产要求，配制到一定浓度。一般把糖溶解为65％的质量浓度。

二、糖浆的调配

定义：根据不同碳酸软料的要求，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，这个过程称为糖浆的调配。

1. 物料的处理

物料不是直接加入，而是预先制成一定浓度的水溶液，并经过过滤，才进行混合配料。

加入的物料：甜味剂、酸味剂、色素、防腐剂

2. 糖浆调配的顺序原则

1. 调配量大的先调入
2. 配料容易发生化学反应的间开调入
3. 粘度大、起泡性原料较迟调入
4. 挥发性的原料最后调入

一般顺序如下：糖液→防腐剂→甜味剂→酸味剂→果汁→色素→香精→加水→定容

3. 调和设备：调和设备多为带搅拌器和容量刻度标尺的不锈钢容器。

搅拌方式多为倾斜式或腰式，可避免因振动而使得灰尘和油污等杂质掉进糖浆中。

4. 调和工艺

（1）热调和糖浆处理工艺

在高温下进行配料

优点：只经过一次加热就完成了溶糖、调和和杀菌操作，可节省能源。

缺点：易破坏果汁饮料的风味和营养成分，香精损失大

此法香精需耐热，只有配果味型饮料。

（2）冷调和糖浆处理工艺

在常温下配料

此法多用于热敏性香料多的和果汁型饮料的生产

第四节  碳酸化

一、碳酸化原理

碳酸化过程：饮料生产中将CO₂和水混合的过程

碳酸化原理：水和二氧化碳的混合过程实际上是CO₂与水发生了化学反应。此过程服从亨利定律和道尔顿定律

二、二氧化碳在水中的溶解度：在一定的温度和压力下，CO₂在水中的最大溶解量叫做CO₂在水中的溶解度。

三、影响二氧化碳溶解度的因素

1. 二氧化碳气体的分压力

2. 水的温度

3. 气体和液体的接触面积和时间

4. 气液体系中空气含量

5. 液体的种类及存在于液体中的溶质

四、碳酸化的方式与设备

1. 水或混合液的冷却

直接冷却：直接把制冷剂通入冷却器以冷却水或混合液的冷却方式

间接冷却：制冷剂通过冷媒对水或混合液进行冷却。

2. 水或混合液的碳酸化

⑴低温冷却吸收式

优点：冷却后液体的温度低，设备造价低。

缺点：制冷量消耗大，冷却时间长，生产成本高。

⑵压力混合式

优点：碳酸化效果好，节省能源，成本低。

缺点：设备造价高。

3. 碳酸化设备：碳酸化系统一般包括3部分

二氧化碳气调压站：根据所供应的二氧化碳的压力和混合机所需的压力进行调节的设备。

水冷却器：将水温降到碳酸化所需要的温度。

汽水混合机：碳酸化过程一般在碳酸化器或汽水混合机内进行。有喷头和塔板，将液体散成薄膜或雾状，使液体和CO₂充分接触并进行混合。

第五节  碳酸饮料的灌装

灌装的方式：

1. 压差式灌装

采用虹吸原理，通往瓶子的阀门只有两个通路，一通料槽，一通大气，当通往料槽的通路打开时，饮料流入瓶中，直到瓶内与料槽等压。由于瓶中空气不能排出，因空气受压缩形成压力使物料不能继续流入瓶中。这时尚不能灌足量，需要阀门换向，饮料再流入瓶中，如此反复4~5次至装满。

为避免已装入瓶中的过饱和二氧化碳和水的混合液体在卸去压力后游离出来形成泡沫带走液体，应尽量缩短灌装阀排气时间，尽量延长最后一次和排气之间的时间，是液体能在瓶中静置一段时间。

优点：机器结构简单，操作简单，适用于小型机。缺点：灌装速度较慢，液面较难控制，含气量高的产品不宜采用，一般用于糖浆的灌装。

2. 等压式灌装

先往瓶中充气，使瓶内的气压与贮液箱中的气压相等，然后再进行灌装。首先使待贮液槽上层的CO₂经气管进入瓶内，使待装容器中气体的压力与贮液槽液面上气体压力相等。然后利用含气液料的自重而流入待装容器，同时瓶内气体又经气管返回贮液槽内。当液面上升至气管孔口，剩余气体积存在瓶颈内，气液压力恒定，实现瓶内液体等高度定量。打开排气阀，剩余气体排出大气，气管中饮料流入瓶中，完成整个灌装过程。等压灌装过程:充气等压进液回气 停止进液及排除管中液料 排除进液管中余料。

特点：等压灌装阀在灌装时不受直接冲击，CO₂损失极少，且保持稳定的灌装压力，适用于碳酸饮料、啤酒、矿泉水和汽酒等灌装。

3. 负压式灌装

灌装时饮料瓶内先抽成负压，然后料液流入瓶内。主要用在非碳酸饮料的灌装。

碳酸饮料灌装时先抽负压，再采用等压式灌装。

特点：抽空以后灌装可减少饮料与空气接触的机会，降低溶解氧的含量。

第六节 碳酸饮料质量评价

碳酸饮料常见质量问题及原因：

1. 不正常的混浊与沉淀

1. 物理性变化：水过滤不彻底，未使其中的矿物杂质清除干净；瓶子未洗涤干净，附着于瓶壁的杂质杯水浸泡后形成沉淀；水质不适也会出现浑浊或不透明。
2. 化学性变化：原辅材料之间的相互作用或与空气和水源中的氧气或其他物质发生反应的结果。
3. 微生物引起：微生物与糖作用，使糖变质产生浑浊，与柠檬酸作用会形成白色沉淀。封盖不严使二氧化碳溢出，进入的空气中带有细菌，从而使产品；由于设备未清洗干净或生产中没有及时将糖浆冷却装瓶，以致感染杂菌产生酸败味。

2. 变色

1. 色素在水、CO₂、少量空气和日光中紫外线的复杂作用下发生氧化作用
2. 色素在受热或长期贮存时在氧化酶作用下发生分解
3. 在酸性条件下形成色素沉淀，使饮料原来的色泽会逐渐消失

3. 变味

1. 原辅材料
2. 氧气
3. 香精：质量差、使用量不当形成异味
4. 微生物
5. 酸甜比例：柠檬酸用量过多会造成涩味；糖精钠过多会有苦味
6. CO2气压

4. 气不足或爆瓶：CO₂含量不足在保质期内容易变质，同时会影响饮料风味。含量不足的原因主要有：CO₂气不纯；碳酸化时液体温度过高；混合机压力不够；生产过程中有空气混入或脱气不彻底；灌装时排气不完全；封盖不及时或不严密，或盖与瓶不配套。

爆瓶是因为CO₂含量太高，压力太大，在贮藏温度高时气体体积膨胀超过瓶子耐压程度，或瓶子质量不好造成。

5. 可见性杂质：原料管理或加工过程中的失误造成产品中混入了一些杂质等

保证碳酸饮料质量的途径：

1. 减少微生物污染
2. 杜绝昆虫的进入
3. 选择适当的配方及合理的工艺
4. 稳定原辅材料质量
5. 选择性能良好的生产机械与设备
6. 加强成品的保管

CPI清洗系统

CIP 的优点主要有:能维持一定的清洗效果, 保证产品的安全性。节约操作时间、提高效率, 以实现商业的最大利润。节省劳动力, 保证操作的安全性。节省清洗用水和蒸汽。      相比之下, 常规拆卸清洗的缺点是: 费时、费力, 易损坏联接件; 设备停机时间长, 设备利用率低; 清洗不彻底, 有时对操作者也不十分安全。

常用清洗剂：

1．中性清洗剂：水和表面活性剂均属此类。

水几乎是所有清洗剂和食品的基本成分, 当污物为完全可溶时, 就不需要其他清洗剂而能清洗干净。

表面活性剂可分为阳离子型、阴离子型和非离子型。当进行碱性清洗时, 如添加表面活性剂可促进润湿性, 并具有乳化和分散功能。对于油脂污物较小的清洗对象, 可以降低水的表面张力, 扩大污物与机械表面的接触面积, 使洗剂能够渗透而提高清洗效果。

2．酸性清洗剂：用以溶解设备表面矿物质沉积物,如钙的沉积物、硬水积石、啤酒积石、牛乳积石和草酸钙等。常使用的无机酸为硝酸、磷酸、; 有机酸为醇酸、葡萄糖酸和柠檬酸, 乳酸和酒石酸。

酸性清洗剂不受CO2 的影响, 比NaOH 容易过水, 可以冷清洗。使用合成的酸性清洗剂还具有抑制酵母和霉菌的作用。

3．碱性清洗剂：食品工厂使用最广泛的清洗剂。碱与脂肪结合形成肥皂，与蛋白质形成可溶性物质而易于被水清除。最常用的碱为氢氧化钠(NaOH) , 氢氧化钾( KOH) 等, NaOH 的缺点是很难过水, 过水时要冲洗很长时间。但是, 由于NaOH 的清洗效果是NaHCO₃  的4 倍, 且在适当的温度下具有杀菌效果, 因而得到最广泛的应用。其他碱性清洗剂有碳酸钠、碳酸氢钠、原硅酸钠硅酸钠、磷酸三钠等。

4．消毒剂：一些化学药品可作为CIP 过程的消毒剂。如次氯酸盐、碘化物、稳定性二氧化氯、酸性阴离子表面活性剂等。在消毒设备时必须对设备和管路进行彻底的清洗。如果设备表面有食品残渣或污物存在, 消毒剂的效力将会大大降低。

第三章  果蔬汁饮料

第一节 概述

果蔬汁饮料是由优质的新鲜水果和蔬菜经挑选、洗净、榨汁或浸提等方法制得的汁液再经过调配而制得的饮料。

如果在纯果汁中加入了其它原料，它就被称作果味饮料或果汁饮料了。果味饮料中，果汁的含量小于10%；果汁饮料中，果汁的含量大于10%。

果蔬汁饮料的营养成分：碳水化合物：葡萄糖和果糖；不含脂肪；蛋白质及氨基酸含量较低；富含维生素；含有较多的矿物质；有机酸

第二节  果蔬汁饮料的生产工艺流程

主要生产步骤：

1. 中间贮藏：简易贮藏；冷藏；气调贮藏

2．制汁

①破碎和打浆

榨汁前进行破碎可提高出汁率。破碎度要适当。常用破碎方法有机械破碎、热力破碎、超声波破碎等

• 榨汁前的预处理

预处理目的：钝化酶，抑制微生物繁殖，保证果蔬汁的质量。

在钝化一些酶的同时，有时会加入另外的酶来提高出汁率。

• 榨汁

目前绝大多数果蔬汁生产企业都采用压榨取汁工艺。出汁率取决于果实的品种、成熟度、榨汁方法等。

浸提就是把果蔬细胞内的汁液转移到液态浸提介质（热水）中的过程。

3．果蔬汁的澄清

目的：除去果蔬汁中含有的混浊物质或易引起混浊的各种物质。

果蔬汁中混浊物的主要来源： 制汁时形成的果蔬组织碎块，酚类物质，淀粉，蛋白质，果胶类物质，金属离子

澄清方法：P120

1. 酶法澄清：添加果胶酶和淀粉酶分解大分子果胶和淀粉，破环果胶和淀粉在果蔬汁中形成的稳定体系。
2. 电荷中和澄清法：
3. 吸附澄清法：
4. 冷热处理澄清法：通过冷冻或加热处理使其中胶体物质变性，絮凝沉淀。
5. 超滤澄清法：机械分离方法，利用超滤膜选择性筛分，在压力驱动下把溶液中的微粒、悬浮物质、胶体物质和大分子与溶剂和小分子分开。无相变，挥发性成分损失少，在密闭管道中不受氧气影响。

4.过滤：压滤法，真空过滤法，超滤法，离心分离法

5.均质

目的：使混浊果蔬汁中不同粒度、不同密度的果肉颗粒进一步破碎并使之均匀；促进果胶渗出，增加果蔬汁与果胶的亲和力；抑制果蔬汁分层及产生沉淀，使果蔬汁保持均一稳定

6.脱气

目的：除去果蔬汁中的氧气。必要时，须进行芳香物质的回收

脱气方法：

1. 真空脱气法：使果蔬汁分散成雾或薄膜，加装芳香物质回收装置
2. 气体置换法：以N₂、CO₂置换出O₂
3. 酶法：加葡萄糖氧化酶，催化葡萄糖产生氧化反应消耗掉O₂
4. 浓缩 目的：使固形物含量提高到60%~75%。提高了果蔬汁的糖度与酸度。能抑制微生物的生长繁殖。体积缩小，便于贮藏和运输。方法：真空浓缩、冷冻浓缩、膜技术

8．杀菌

热杀菌：高温短时杀菌（HTST）、超高温瞬时杀菌（UHT）

对于PH<3.7高酸性果汁采用HTST，一般温度为95℃，15~20s，对于PH>3.7的果蔬汁采用UHT，温度120~130℃，3~6s。

冷杀菌：超高压杀菌，辐照杀菌，高压脉冲电场杀菌，紫外线杀菌，臭氧杀菌等

第三节  果蔬汁饮料的质量问题

常见的质量问题：

1. 变色：色素改变、酶促褐变、非酶褐变

2. 维生素的损失

3. 分层、沉淀

影响果蔬汁质量的外界因素：

1. 微生物的影响

2. 金属离子的污染

3. 空气的影响

4. 贮藏温度的影响

第四章 茶饮料

茶饮料(tea drinks)是指以茶叶的萃取液、茶粉、浓缩液为主要原料加工而成的，含有一定量的天然茶多酚、等茶叶有效成分的软饮料。茶饮料既具有茶叶的独特风味，又具有营养、保健功效，是一类天然、安全、清凉解渴的多功能饮料。

茶叶的保健功能：

?茶多酚：抗衰老；抗癌、抗辐射；消臭作用；减少口腔牙垢的形成量；抗菌、灭菌作用

?茶多糖：增强机体免疫力；抗凝血及抗血栓作用；减少心血管系统疾病；降血糖作用

?生物碱：、茶叶碱、可可碱。兴奋作用；利尿作用；强心解痉、松弛平滑肌；助消化

第五章 瓶装饮用水

第一节  天然矿泉水

天然矿泉水是从地下深处自然涌出的或经人工揭露的、未受污染的地下矿水；含有一定量的矿物盐、微量元素或二氧化碳气体；在通常情况下，其化学成分、流量、温度等动态指标在天然波动范围内相对稳定。

天然矿泉水具有天然、营养、纯净、卫生四大特征。

饮用天然矿泉水的生产工艺：

不含气体矿泉水的生产工艺流程：水源→抽水→贮存→沉淀→粗滤→精滤→消毒→灌装→检验→成品

含二氧化碳矿泉水的生产工艺流程：   CO₂   →  净化  →  压缩  →    贮气

↑                               ↓

矿泉水→引水→气水分离→沉淀→过滤→消毒→净化水→充气→灌装→检验→成品

引水：引水工程应达到的目的：在自然条件允许情况下，得到最大可能的流量，防止水的物理化学性质发生变化，保证水露出口设备对水的涌出和使用方便。P197

曝气：矿泉水与经过净化的空气充分接触，使得从天然矿泉水中脱掉各种气体，矿泉水的硬度下降，达到饮用水质的标准，同时可使原水中低价铁、锰离子被氧化成高价离子而形成沉淀过滤除去。

过滤：过滤能除去水中的固形杂质，但要安排在前处理之后。一般矿泉水的过滤有二次：一次是粗滤，二次是精滤。

消毒：主要用紫外线消毒、臭氧消毒。臭氧已广泛用于水的消毒，同时用作除去水臭、水色以及铁和锰。

矿泉水生产中，在一定时间内，水中稳定保持所要的余留臭氧量，是消毒灭菌的重要指标。

第六章植物蛋白饮料

植物蛋白饮料：是以蛋白质含量较高的植物的果实、种子、核果或坚果类的果仁等为原料，用水将其所含蛋白质抽提出来后，加入糖等配料制得浊状液体制品。成品中蛋白质含量不低于0.5％。

植物蛋白饮料的营养特点：不含胆固醇和乳糖，富含亚油酸等不饱和脂肪酸、氨基酸、维生素等多种营养物质。

植物蛋白饮料富含钙、锌、铁等多种矿物质核微量元素，为生理碱性食品。

影响豆乳质量的因素：

1、豆腥味的产生与防止

大豆豆腥味主要是由于脂肪氧化酶作用于不饱和脂肪酸的结果。

防止豆腥味的关键是钝化脂肪氧化酶：

1. 远红外加热
2. 超高温瞬时杀菌（UHT）
3. 调pH使之偏离脂肪氧化酶的最适PH从而抑制其活性。
4. 酶法脱腥：加入一定量的蛋白酶，对蛋白质进行适量的水解，不仅消除部分豆腥味，还提高蛋白质溶出率

2、苦涩味的产生与防止

豆乳中苦涩味的产生是因为大豆在加工生产豆乳时产生了具有各种苦涩味的物质。

卵磷脂氧化产生磷脂胆碱，蛋白质水解产生苦味肽，不饱和脂肪酸氧化产生黄酮类，产物都含有疏水性基团。控制方法便是避免疏水性物质的生成。

1. 控制蛋白质水解
2. 添加葡萄糖内酯
3. 控制加热温度及时机
4. 控制溶液接近中性

3、生理有害因子的去除：在加工前去皮、浸泡中可除去一部分，热烫、杀菌等加热工序可去除前两类抑制因子。

1. 淀粉酶抑制因子：影响淀粉消化
2. 胰蛋白酶抑制因子：影响蛋白质消化
3. 大豆凝集素：使红细胞凝集
4. 大豆皂苷：溶血作用
5. 低聚糖：引起胀气

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