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碳酸饮料含气饮料的混合原理
  • 发布日期:2020-11-20      浏览次数:77
    •   一、简介
       
        定义:碳酸饮料(Carbonated Drinks)是指在一定条件下充入二氧化碳气的制品。不包括由发酵法自身产生二氧化碳气的饮料和CO2气含量在5%%以下,酒精含量0.5%以上的硬饮料,要求成品中CO2气的含量(20℃时)达一定的体积倍数。不同产品要求CO2体积倍数不一样。
       
        二、二氧化碳的作用
       
        1.清凉作用:碳酸分解,这个分解是吸热反应,当二氧化碳从体内排放出来时,就把体内的热带出来,起到清凉作用。
       
        2.阻碍微生物的生长,延长汽水货架寿命:国际上认为3.5~4倍含气量是汽水的安全区
       
        3.突出香味:
       
        4.有舒服的剎口感:二氧化碳配合汽水中的气体成分,产生一种特殊的风味
       
        三、碳酸化原理(汽水混合原理):
       
        原理:水吸收二氧化碳的作用一般称为二氧化碳饱和作用或碳酸化作用(Carbonation)。
       
        实际上是一个化学过程:CO2+H2O↔H2CO3。这个过程服从亨利定律和道尔顿定律。
       
        ①    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
       
        式中:V-溶解气体量;p-平衡压力;H-亨利常数
       
        ②道尔顿定律:混合气体的总压力等于各组成气体的分压之和。
       
        四、①溶解度:在一定压力和温度下,二氧化碳在水中的最大溶解量。
       
        ②碳酸饮料中常用的溶解量单位叫“本生容积”,简称“容积”:在0.1MPa、温度为0℃时,溶于一单位容积内的二氧化碳容积数。
       
        ③测定瓶装碳酸饮料的气体容积,需要知道测定时的温度和瓶内压力。根据所得的压力和温度值,通过查表—二氧化碳吸收系数表查出CO2的容积倍数。
       
        五、CO2在水中的溶解度影响因素
       
        1.CO2气体分压力
       
        温度不变,CO2分压增高,CO2在水中的溶解度上升。
       
        在5kgf/cm2以下的压力时,溶解度—压力曲线近似一条直线,即服从亨利定律,S=Pi=P表+1
       
        2.水温
       
        压力较低,或压力不变的情况下,水温降低,CO2在水中的溶解度上升。S=HPi(表:温度↓,H↑)
       
        压力较高时,实际溶解度会偏离,因为H也是压力的函数,H=α-βPi
       
        3.气体和液体的接触面积与时间
       
        气体溶入液体不是瞬间完成的,需要一定的作用时间产生一个动态平衡的环境,可以增加缓冲罐数量增加气液接触时间,可以把溶液喷雾成液滴状或薄膜状。
       
        4.气液体系中的空气含量
       
        根据道尔顿定律和亨利定律,各种气体的溶解量不仅决定于各气体在液体中的溶解度,而且决定于该气体在混合气体中的分压。
       
        六、碳酸化过程中的注意事项
       
        ①.保持合理的碳酸化水平
       
        碳酸化程度过高,会产生不正常的气体逸出,这从质量控制和CO2消耗方面来说是极不合理的。
       
        某些产品由于过度碳酸化失去香味的魅力。
       
        ②将空气混入控制在最低限度
       
        定期向混合机灌注液体(水或消毒剂),然后用CO2排出,以排除混合机内积存的空气;
       
        过夜时,碳酸化罐应经常保持一定的压力,以防空气进入。
       
        ③保证水或产品中无杂质
       
        常见的杂质:空气、CO2中的油或其它杂质、瓶中的碱、小片碎标签、水中的杂质、糖浆中未被溶解的杂质等
       
        ④保持灌装机一定的过压程度:从混合机流向灌装机时压力降低,温度也可能升高,饱和溶液立即变成过饱和溶液,饮料中的CO2会迅速涌出。因此灌装机需要一个过压力。即保持一个高于在灌装机内饱和溶液所需的压力。
       
        一般灌装机压力和容器平均压力差为98kPa。
       
        目前生产中通常使混合机压力高于灌装机压力19.6kPa,罐装机压力又比最终产品含气量的压力高98kPa。
       
        为了解决混合机和灌装机之间的压力差,可将混合机安装在高位/使用过压泵。
       
        七、产品质量的影响
       
        (1)CO2压力对于饮料的味道影响很大:
       
        ①CO2过高,使饮料的甜酸味减弱;过少碳酸气给人的刺激太轻微,失去碳酸饮料应有的剎口感。
       
        ②对于风味复杂的碳酸饮料,CO2过高反而冲淡饮料应有的独特风味,对于含挥发性成分低的柑桔型碳酸饮料尤其如此。
       
        ③有些碳酸饮料由于所用香精含易挥发的萜类物质,CO2过高会破坏原有的果香味而变苦。
       
        ④一般果汁型汽水含2~3倍容积的CO2,可乐型汽水和勾兑苏打水含3~4倍容积的CO2。
       
        八、碳酸饮料常见质量问题及处理方法
       
        ①杂质
       
        灰尘、刷毛、大片商标纸、蚊虫、苍蝇及其他昆虫
       
        原因:瓶子、瓶盖未洗干净;水、糖及其他辅料含有杂质;机件碎屑或管道沉淀物等
       
        解决办法:加强洗瓶工序的管理;原辅料过滤;控制易损件的磨损,管道定期清洗
       
        ②浑浊与沉淀
       
        表现:出现白色絮状物,饮料混浊不透明,瓶底生成白色或其他沉淀物
       
        原因:物理作用、化学反应、微生物
       
        1)物理变化引起的
       
        现象:1周内出现混浊、不透明、瓶底有一层云雾水,或微小颗粒沉积瓶底
       
        原因:水过滤不彻底,矿物杂质清除不干净;瓶子未洗涤干净,附着于瓶壁的杂质被水浸泡后形成;水质不适也会出现混浊或不透明。
       
        解决办法:严格洗瓶、验瓶及水处理
       
        2)化学变化引起的混浊沉淀
       
        原因:原辅料之间相互作用、空气中、水源中氧气或其他物质发生反应
       
        如:白砂糖中胶体物质在一定时间内凝聚形成沉淀;水质硬度过高,钙镁离子与柠檬酸反应,生成不溶性沉淀;配料工序不当,苯甲酸钠、香精量过大、乳化香精过期、色素用量过大等
       
        解决办法:砂糖;生产用水硬度合适;香精色素、严格使用量;严格执行配料程序
       
        3)微生物引起的
       
        原因:封盖不严;设备未洗干净;糖浆未及时冷却装瓶感染杂菌
       
        如:微生物与糖作用,使糖变质,与柠檬酸作用会形成丝状或白色云状沉淀
       
        解决办法:保证足够的CO2,各个工序进行严格卫生管理,容器、设备、管道、阀门定期进行消毒杀菌
       
        4)气不足或爆瓶
       
        气不足解决办法:降低水温;排净水中和CO2容器中的空气;提高CO2的纯度;选用优良的混合设备;保持CO2供气过程中的压力稳定平衡;进入混合机中的水和CO2的比例适当;根据封盖前汽水温度和含气量要求,调整混合机的混合压力,保证含气量;经常检查管路、阀门保证密封性。
       
     
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