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碳酸飲料含氣飲料的混合原理
一、簡介
定義：碳酸飲料(Carbonated Drinks)是指在一定條件下充入二氧化碳氣的制品。不包括由發酵法自身產生二氧化碳氣的飲料和CO2氣含量在5%%以下，酒精含量0.5%以上的硬飲料，要求成品中CO2氣的含量(20℃時)達一定的體積倍數。不同產品要求CO2體積倍數不一樣。
二、二氧化碳的作用
1.清涼作用：碳酸分解，這個分解是吸熱反應，當二氧化碳從體內排放出來時，就把體內的熱帶出來，起到清涼作用。
2.阻礙微生物的生長，延長汽水貨架壽命：上認為3.5～4倍含氣量是汽水的安全區
3.突出香味：
4.有舒服的剎口感：二氧化碳配合汽水中的氣體成分，產生一種特殊的風味
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稱為二氧化碳飽和作用或碳酸化作用(Carbonation)。
實際上是一個化學過程：CO2+H2O↔H2CO3。這個過程服從亨利定律和道爾頓定律。
?、?nbsp; 亨利定律：氣體溶解在液體中時，在一定溫度下，一定量液體中溶解的氣體量與液體保持平衡時的氣體壓力成正比。即當溫度T一定時：
V=Hp
式中：V-溶解氣體量；p-平衡壓力；H-亨利常數
②道爾頓定律：混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓之和。
四、①溶解度：在一定壓力和溫度下，二氧化碳在水中的大溶解量。
?、谔妓犸嬃现谐Ｓ玫娜芙饬繂挝唤?ldquo;本生容積”，簡稱“容積”：在0.1MPa、溫度為0℃時，溶于一單位容積內的二氧化碳容積數。
?、蹨y定瓶裝碳酸飲料的氣體容積，需要知道測定時的溫度和瓶內壓力。根據所得的壓力和溫度值，通過查表—二氧化碳吸收系數表查出CO2的容積倍數。
五、CO2在水中的溶解度影響因素
1.CO2氣體分壓力
溫度不變，CO2分壓增高，CO2在水中的溶解度上升。
在5kgf/cm2以下的壓力時，溶解度—壓力曲線近似一條直線，即服從亨利定律，S=Pi=P表+1
2.水溫
壓力較低，或壓力不變的情況下，水溫降低，CO2在水中的溶解度上升。S=HPi(表：溫度↓，H↑)
壓力較高時，實際溶解度會偏離，因為H也是壓力的函數，H=α-βPi
3.氣體和液體的接觸面積與時間
氣體溶入液體不是瞬間完成的，需要一定的作用時間產生一個動態平衡的環境，可以增加緩沖罐數量增加氣液接觸時間，可以把溶液噴霧成液滴狀或薄膜狀。
4.氣液體系中的空氣含量
根據道爾頓定律和亨利定律，各種氣體的溶解量不僅決定于各氣體在液體中的溶解度，而且決定于該氣體在混合氣體中的分壓。
六、碳酸化過程中的注意事項
?、?保持合理的碳酸化水平
碳酸化程度過高，會產生不正常的氣體逸出，這從質量控制和CO2消耗方面來說是極不合理的。
某些產品由于過度碳酸化失去香味的魅力。
?、趯⒖諝饣烊肟刂圃诘拖薅?br />
定期向混合機灌注液體(水或消毒劑)，然后用CO2排出，以排除混合機內積存的空氣；
過夜時，碳酸化罐應經常保持一定的壓力，以防空氣進入。
③保證水或產品中無雜質
常見的雜質：空氣、CO2中的油或其它雜質、瓶中的堿、小片碎標簽、水中的雜質、糖漿中未被溶解的雜質等
?、鼙３止嘌b機一定的過壓程度：從混合機流向灌裝機時壓力降低，溫度也可能升高，飽和溶液立即變成過飽和溶液，飲料中的CO2會迅速涌出。因此灌裝機需要一個過壓力。即保持一個高于在灌裝機內飽和溶液所需的壓力。
一般灌裝機壓力和容器平均壓力差為98kPa。
目前生產中通常使混合機壓力高于灌裝機壓力19.6kPa，罐裝機壓力又比終產品含氣量的壓力高98kPa。
為了解決混合機和灌裝機之間的壓力差，可將混合機安裝在高位/使用過壓泵。
七、產品質量的影響
(1)CO2壓力對于飲料的味道影響很大：
?、貱O2過高，使飲料的甜酸味減弱；過少碳酸氣給人的刺激太輕微，失去碳酸飲料應有的剎口感。
②對于風味復雜的碳酸飲料，CO2過高反而沖淡飲料應有的*風味，對于含揮發性成分低的柑桔型碳酸飲料尤其如此。
?、塾行┨妓犸嬃嫌捎谒孟憔讚]發的萜類物質，CO2過高會破壞原有的果香味而變苦。
?、芤话愎推?～3倍容積的CO2，可樂型汽水和勾兌蘇打水含3～4倍容積的CO2。
八、碳酸飲料常見質量問題及處理方法
①雜質
灰塵、刷毛、大片商標紙、蚊蟲、蒼蠅及其他昆蟲
原因：瓶子、瓶蓋未洗干凈；水、糖及其他輔料含有雜質；機件碎屑或管道沉淀物等
解決辦法：加強洗瓶工序的管理；原輔料過濾；控制易損件的磨損，管道定期清洗
②渾濁與沉淀
表現：出現白色絮狀物，飲料混濁不透明，瓶底生成白色或其他沉淀物
原因：物理作用、化學反應、微生物
1)物理變化引起的
現象：1周內出現混濁、不透明、瓶底有一層云霧水，或微小顆粒沉積瓶底
原因：水過濾不*，礦物雜質清除不干凈；瓶子未洗滌干凈，附著于瓶壁的雜質被水浸泡后形成；水質不適也會出現混濁或不透明。
解決辦法：嚴格洗瓶、驗瓶及水處理
2)化學變化引起的混濁沉淀
原因：原輔料之間相互作用、空氣中、水源中氧氣或其他物質發生反應
如：白砂糖中膠體物質在一定時間內凝聚形成沉淀；水質硬度過高，鈣鎂離子與檸檬酸反應，生成不溶性沉淀；配料工序不當，苯甲酸鈉、香精量過大、乳化香精過期、色素用量過大等
解決辦法：砂糖；生產用水硬度合適；香精色素、嚴格使用量；嚴格執行配料程序
3)微生物引起的
原因：封蓋不嚴；設備未洗干凈；糖漿未及時冷卻裝瓶感染雜菌
如：微生物與糖作用，使糖變質，與檸檬酸作用會形成絲狀或白色云狀沉淀
解決辦法：保證足夠的CO2，各個工序進行嚴格衛生管理，容器、設備、管道、閥門定期進行消毒殺菌
4)氣不足或爆瓶
氣不足解決辦法：降低水溫；排凈水中和CO2容器中的空氣；提高CO2的純度；選用優良的混合設備；保持CO2供氣過程中的壓力穩定平衡；進入混合機中的水和CO2的比例適當；根據封蓋前汽水溫度和含氣量要求，調整混合機的混合壓力，保證含氣量；經常檢查管路、閥門保證密封性。