炎炎夏日,酷暑難耐,飲上一杯冰鎮(zhèn)的碳酸飲料往往能很快讓人解暑降溫,神清氣爽。那么什么是碳酸飲料?為何碳酸飲料能有消暑的功效?對于飲料從業(yè)者來說,如何在實驗室條件下快速制作含氣量可控的碳酸飲料樣品,來用于產(chǎn)品研發(fā)與應用測試?且聽我們娓娓道來!
1.1 什么是碳酸飲料
根據(jù)國家標準GB/T 10792-2008,碳酸飲料(汽水,carbonated beverages)是指在一定條件下充入二氧化碳氣的飲料,不包括由發(fā)酵法自身產(chǎn)生的二氧化碳氣的飲料。
1.2 碳酸飲料的分類
1.2.1 果汁型碳酸飲料
含有一定量果汁的碳酸飲料,如橘汁汽水、橙汁汽水、菠蘿汁汽水或混合果汁汽水等
1.2.2 果味型碳酸飲料
以果味香精為主要香氣成分,含有少量果汁或不含果汁的碳酸飲料,如橘子味汽水、檸檬味汽水等
1.2.3 可樂型碳酸飲料
以可樂香精或類似可樂果香型的香精為主要香氣成分的碳酸飲料
1.2.4 其他型碳酸飲料
除上述三類以外的碳酸飲料,如蘇打水、鹽汽水、姜汁汽水、沙士汽水等
其相關理化指標如下:
1.3 碳酸飲料中二氧化碳的作用
1.3.1帶出人體內(nèi)的熱量,給人以涼爽感
當人們喝入碳酸飲料后,由于受熱及壓力下降,飲料中的碳酸分解成二氧化碳和水,當二氧化碳從體內(nèi)逸出時會帶走熱量,使人覺得涼爽,所以含二氧化碳的碳酸飲料在夏天有消暑的作用。
1.3.2 可產(chǎn)生特殊的風味
二氧化碳可與飲料中其他成分配合產(chǎn)生特殊的風味,二氧化碳從飲料中逸出帶出香味,增強風味特征。
1.3.3 抑制飲料中微生物的生長繁殖,延長貨架期
飲料中的二氧化碳改變了微生物正常生長繁殖的環(huán)境條件,造成缺氧環(huán)境,從而抑制了微生物的生長。一般認為3.5?4倍以上的含氣量可完全抑制微生物生長,并使其死亡。
1.4 碳酸化
將CO2與水混合的過程稱為碳酸化過程。碳酸化程度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和品味,是飲料生產(chǎn)中的重要步驟之一。碳酸化的過程是一個化學過程。C02與等物質(zhì)的量的水作用,化合成碳酸。碳酸是一種弱酸。其酸度僅在舌頭產(chǎn)生碳酸化飲料的輕微刺激。
該反應服從亨利定律和道爾頓定律。
(1)亨利定律
氣體溶解在液體中時,在一定的溫度條件下,一定量液體中溶解氣體量與液體保持平衡時的氣體壓力成正比,即:V=H x p
式中:V——溶解氣體的量;
H——亨利常數(shù),與溶質(zhì)、溶劑及溫度有關;
P——平衡壓力。
(2)道爾頓定律
混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓力之和,即:P=p1+p2+……pi
式中pi——各組分氣體在溫度不變時,單獨占據(jù)混合氣體所占的全部體積時對器壁施加的壓力
影響碳酸化的主要因素如下:
1.溫度、壓力的影響
飲料碳酸化程度是依單位體積液體所溶解的 CO2體積而定的,而 C02溶解情況與溫度、壓力有關。
當壓力一定時,溫度愈低,C02的溶解度愈大。則在實際生產(chǎn)中,為了達到所要求的碳酸化程度,通常碳酸化過程除要控制一定的壓力外,還需配備一套冷卻設備---冷凍機等。一般飲料碳酸化溫度采用 3~5℃;C02 的壓力在 29.4~39.2kPa范圍。
2.空氣的影響
空氣在水中也可稍微溶解。實驗證明:溶解 2%空氣所產(chǎn)生的壓力相當于溶解100%C02所產(chǎn)生的壓力。故溶解少量的空氣會排斥大量的C02。則完善的碳酸化工藝過程,只有在水中不含空氣,且 C02不含空氣雜質(zhì)時才能做到。水中的空氣可以用脫氣機處理。在制備糖漿時應避免過量、過激的攪拌,以防止混入空氣。且可以通過靜置除去糖漿中的氣泡。
3.各種液體對碳酸氣體的吸收不同
液體對某種氣體的吸收能力是有區(qū)別的。C02 在 0℃水中的溶解度為1.713;而同樣的溫度,溶解在酒精中則是 4.23g。要制作含一定碳酸氣的成品需嚴格控制水溫和樂力。一般來講,碳酸氣的損失僅是灌裝時在瓶口處有逸出。因此,要節(jié)約碳酸氣,提高混合效果,應采取下列措施:
①降低水溫。
②排凈水中的及CO2容器中的空氣。
③提高 CO2的純度。
④選用優(yōu)良的混合設備,并配有冷卻水及排氣裝置。
⑤保持 CO2供氣過程中的壓力穩(wěn)定平衡。
⑥進入混合機與 CO2的比例適當。
1.5 碳酸飲料灌裝工藝
碳酸飲料生產(chǎn)工藝可分為一次灌裝法和二次灌裝法。
(1)一次灌裝法
又稱為預調(diào)式灌裝法,成品灌裝法或前混合法(Premix)。
優(yōu)點:先進,糖漿和水比例準確,灌裝容量容易控制,產(chǎn)品含氣量穩(wěn)定,適合大型飲料廠。
缺點:不適合帶果肉碳酸飲料,設備復雜。
(2)二次灌裝法
又稱為現(xiàn)調(diào)式灌裝法、預加糖漿法或后混合法(Postmix)。
優(yōu)點:設備簡單,投資少,容易保證產(chǎn)品衛(wèi)生,適合中小型飲料廠。
缺點:由于糖漿未經(jīng)碳酸化,與碳酸水混合后使含氣量降低。
Armfield FT102XA 小型碳酸化/灌裝/封蓋系統(tǒng)
隨著低糖/0糖/0脂輕氣泡水等新概率和產(chǎn)品的出現(xiàn),碳酸飲料的市場近年來依舊活躍。對于碳酸飲料從業(yè)者來說,如何在實驗條件下制作滿足灌裝質(zhì)量要求的碳酸飲料樣品來用于研發(fā),應用,和工藝測試是一項挑戰(zhàn)。不少企業(yè)采用高含氣量碳酸水+糖漿手動混合,以及直接往糖漿水中注入二氧化碳手動方式來制作碳酸飲料樣品。這些手動的方式制作的樣品含氣量不穩(wěn)定,也很難制作更高含氣量(如4體積,5體積)的碳酸飲料。而含氣量的不穩(wěn)定會直接影響飲料的口感和風味,無法保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
碳酸飲料灌裝的質(zhì)量要求
1. 達到預期的碳酸化水平-CO2含氣量
2. 保證糖漿和水的準確比例-含糖量
3. 保證合理的和一致的灌裝高度-灌裝液位
4. 容器頂隙應保持最低的空氣量-含氧量
5. 密封嚴密有效-容器(PET,易拉罐,玻璃瓶)
6. 保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性(過度碳酸化、存在雜質(zhì)、存在空氣、灌裝溫度過高或溫差較大等導致不穩(wěn)定)-穩(wěn)定的碳酸化/灌裝/封蓋系統(tǒng)
Armfield FT102XA 碳酸化/灌裝/封蓋系統(tǒng)是一個高度自動化的系統(tǒng),可復刻碳酸飲料大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的加工工藝,如自動脫氣,碳酸化,預混合灌裝和后混合灌裝,自動封蓋。灌裝過程精確控制各項參數(shù)(如二氧化碳置換瓶內(nèi)空氣,瓶內(nèi)加壓實現(xiàn)等壓灌裝,液體灌裝時間,糖漿進料時間,灌裝液位控制等)??蛇m用于PET瓶-螺旋蓋,易拉罐-易拉蓋,玻璃瓶-皇冠蓋的自動灌裝和自動封蓋。用戶可以使用該系統(tǒng)在實驗室條件下制作含氣量穩(wěn)定,灌裝液位一致,符合碳酸飲料灌裝質(zhì)量要求的樣品來用于研發(fā),應用,和工藝測試。