软饮料加工技术

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第二节 软饮料用水的处理
• 水源：城市自来水、井水、天然水源。 • 软饮料用水标准。 • 水中杂质：悬浮物、胶体物质、溶解物
质（盐、气体）。
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水的硬度：水中离子能沉淀肥皂的能力。
• 总硬度=碳酸盐硬度（暂时硬度）+非碳 酸盐硬度（永久硬度）
• 碳酸盐硬度（暂时硬度）: Ca(HCO3)2、 Mg (HCO3)2、 CaCO3、 MgCO3
在原水总硬度中碳酸盐硬度较高的情况下， 在水中加入石灰，可降低碳酸盐硬度和碱度。
CaO+H2O------Ca(OH)2 CO2+Ca(OH)2------CaCO3+H2O Ca(HCO3)2+Ca(OH)2------2CaCO3+2H2O Mg(HCO3)2+Ca(OH)2------MgCO3+CaCO3+2H2O MgCO3+Ca(OH)2------Mg(OH)2+CaCO3 2NaHCO3+Ca(OH)2------CaCO3+NaCO3+2H2O
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三、电渗析和反渗透 （膜技术）
• 在使用这两种方法时，原水必须先经过 混凝、过滤等预处理才能保证设备的正 常运转。
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（一）电渗析
1．原理 • 常用于海水和咸水的淡化，或用自来水制备初
级纯水。
• 电渗析——通过具有选择通透性和良好导电性 的离子交换膜，在外加直流电场的作用下，根 据异性相吸、同性相拆的原理，使原水中阴、 阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜 而达到净化作用的一项技术。
• 铝材——重量轻，加工性能好，不生锈，表面 涂料后可耐酸碱等介质，无味无臭。
• 分三片罐和两片罐。
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二、玻璃容器及材料
• ——造型灵活、透明、美观。 • ——化学稳定性高，不透气，易密封，
有利于卫生。 • ——原料丰富，价格低廉，可多次周转
使用。 • ——生产自动化程度高。 • 机械强度低、易破损、重量大。
②根据原水中需除去离子的种类选择
• 吸附性较强的离子（Ca2+、Mg2+）， 弱酸性或弱碱性树脂
• HSiO吸3-)附，性强较酸弱性的或离强子碱(性K+树、脂Na+、HCO3-、
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（四）离子交换水处理装 置
• 单级离子交换器（单床）
多级（多床）
•
固定床
复合（复床）
混合（混合床）
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第四节 包装容器及材料
• 金属容器及材料； • 玻璃容器及材料； • 塑料容器及材料； • 复合薄膜容器及材料； • 纸质容器及材料。
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一、金属容器及材料
• 马口铁（低碳钢板）——光亮外观、良好的耐 蚀性和制罐工艺性能，适于涂料和印铁。
• 镀铬板——耐蚀性较前差，需经内外壁涂料使 用。
• 渗透——当把溶剂和溶液分别置于此膜的两侧时， 纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液一侧流 动的现象。
• 渗透压——当渗透过程进行到溶液的液面产生一 压头，以抵消溶剂向溶液方向流动的趋势时。
• 反渗透——若在溶液的液面上施加一个大于该溶 液渗透压的压力时，溶剂将以与原来的渗透相反 的方向，开始从溶液向溶剂一侧流动。
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2．反渗透与超滤（两者没有本质上的差别）
• 以压力差为推动力的膜分离过程一般有反渗 透、超滤和微滤。
• 反渗透法——主要截留无机盐类小分子。截 留比十倍水分子大小还小的分子。
• 超滤法——从小分子溶质或溶剂分子中将比 较大的溶质分子筛分出来。中等程度大小的 有机物，高分子有机物，有机及无机胶体粒 子等的分离。
• 非碳酸盐硬度（永久硬度）：CaCl2、 MgCl2、CaSO4、MgSO4、Ca(NO3)2、 Mg (NO3)2
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• 水的碱度： • 天然水中能与H+结合的OH-、CO3-和
HCO3-的含量。天然水中通常仅存在 HCO3-。
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水处理包括两大内容—— 过滤和杀菌。
一、混凝和过滤
（一）混凝
• 目的：添加混凝剂，中和胶体颗粒表面 的电荷，破坏胶体稳定性，促使小颗粒 互相聚合成大颗粒而下沉。
• 水处理中常用的混凝剂：铝盐和铁盐
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（二）过滤
• 砂过滤（无烟煤）——初级过滤。 • 砂滤棒过滤——原水质基本满足要求。 • 活性面料过滤——除水中色和味。 • 微孔滤膜过滤——精滤。
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2、离子交换树脂的再生
• 老化树脂再生机理：水处理的逆反应
• 阳树脂：反冲→树脂质量2-3倍的5%-7%HCl→ 去离子水洗至pH3.0-4.0
• 阴树脂：反冲→树脂质量2-3倍的5%-8%NaOH→ 去离子水洗至pH8.0-9.0
• 再生液适当加温（≯50℃）效果更好。
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五、水的消毒
• 消毒的方法： 氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒。
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（1） 氯消毒
• 利用次氯酸(HOCl)的强氧化作用破 坏微生物的酶系统。常用的氯消毒法： 氯胺、漂白粉、次氯酸钠和二氧化氯。
•
Cl2+H2O→ HOCl+H++Cl-；HOCl →
H++OCl-
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（2）紫外线消毒
• 利用营养细胞中的蛋白质和核酸吸 收紫外光谱的能量，导致蛋白变性，使 微生物死亡。波长200-295nm，装置：低 压灯管
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（3）臭氧消毒
• 利用臭氧分解产生的原子氧（强氧 化剂）与水中的细菌及其他微生物或有 机物作用，使其失活。
• 臭氧的发生：3O2 →2O3 -148kJ/mol • 臭氧不稳定，需随时制取当场应用
1/2 O2 Cl- -e------[Cl]
|
1/2 +
-Cl2
- H +Cl ====HCl
在阳极室，由于OH 减少，极水呈酸性，并产生性质非常
活泼的初生态氧和氯，对电极造成强烈腐蚀。
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阴极：
H2O====H++OH2H++2e------H2 Na++OH-====NaOH
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（一）离子交换树脂软化水的原理
• 水中阳离子与树脂上的阳离子进行交换；
RSO3- H+ + Na+------RSO3Na + H+ • 水中阴离子与树脂上的阴离子进行交换。
R=N+OH- + Cl-------R=NCl + OH-
• 水中溶解的阴阳离子被树脂吸附，离子交换树 脂中的H+和OH-进入水中，从而达到水质软化 的目的。
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1、砂过滤
• 原理：通过粒状介质层分离不溶性杂质 的方法。
• 包括阻力截留、重力沉降、接触凝聚。
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2、其他过滤器
（1）砂滤棒过滤器
• 当用水量较少，原水中硬度、碱度指标基本合 乎要求，只含有少量的有机物、细菌及其他杂 质时，可采用砂滤棒过滤器。
• 直径：0.16~0.41um，水中存在的少量有机物 及微生物可被微孔截留，滤出的水可达到基本 无菌。
（二）葡萄糖 • 渗透压高；有增效作用。 （三）果葡糖浆 • 温度较低时，葡萄糖溶解度相对较小，会有结
晶析出。 （四）其他甜味剂 • 安全性、加工性能、保健功能。
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二、酸味剂
作用： • 调节口味、对杀菌条件、色泽变化。 • 酸感强弱主要由氢离子浓度决定，阴离子主要
表现在味感上。 • 与甜味相互间存在减效作用； • 少量的苦味或涩味物质有增强作用； • 温度有增强作用。 种类：柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、磷酸。
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第一章 概述
• 软饮料的概念和分类； • 软饮料用水的处理； • 配料及其处理； • 包装容器及材料。
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第一节 软饮料的概念和分类
一、软饮料的概念
• 软饮料——乙醇含量在0.5%以下的饮用品 （非酒精饮料）。
二、分类（国标）
• ①碳酸饮料；②果汁（浆）及果汁饮料；③蔬 菜汁饮料；④含乳饮料；⑤植物蛋白饮料；⑥ 瓶装饮用水；⑦茶饮料；⑧固体饮料；⑨特殊 用途饮料；⑩其他饮料。
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（二）离子交换树脂的分类与性能
分类： • 强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性等 性能：
密度、含水率、溶胀性、机械强度、耐 热性、酸性、碱性、选择性和交换容量。
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（三）离子交换树脂的选择原则
①选择大容量、高强度树脂：同类型树脂 中，弱型比强型交换容量大，但机械强 度差。
• 砂滤棒须及时清洗或更换。
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（2）微孔膜过滤器 • 滤芯为高分子材料，决定过滤效果。
（3）活性炭过滤器
• 多孔性物质，具有很强的吸附能力，能 吸附水中的气体、臭味、氯离子、有机 物、细菌及铁与锰等杂质，一般可将水 中的有机物除去90%以上。
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二、石灰软化
• 微孔过滤——更大的溶质分子即分散粒子的 筛分。