果蔬汁饮料加工技术

项目6　饮料加工技术

★项目描述

本项目主要介绍饮料产品，包括包装饮用水、果蔬汁饮料、蛋白饮料等。重点讲解这些产品的加工原理、工艺流程、操作要点、实例实训。

学习目标

◎了解包装饮用水、果蔬汁饮料、蛋白饮料的概念、分类。

◎理解包装饮用水、果蔬汁饮料、蛋白饮料的加工原理。

◎掌握包装饮用水、果蔬汁饮料、蛋白饮料的加工工艺流程、操作要点及注意事项。

能力目标

◎能正确选择饮料加工的原辅料。

◎能按照工艺流程的要求完成包装饮用水、果蔬汁饮料、蛋白饮料的加工。

◎能进行包装饮用水、果蔬汁饮料、蛋白饮料的质量评价。

◎学生能通过网络、视频，自主学习食品加工技术，并能开展相关加工实验和研究。

教学提示

教师应提前网上下载相关视频，结合视频辅助教学，包括包装饮用水、果蔬汁饮料、蛋白饮料等加工视频。可根据实际情况，开设橙汁饮料、豆乳饮料加工等实验。

任务6.1　包装饮用水加工技术

活动情景

根据《饮料通则》（GB 10789—2007）规定，饮料（beverage）是指经过定量包装的，供直接饮用或用水冲调饮用的，乙醇含量不超过质量分数为0.5%的制品，不包括饮用药品。饮料包括11个类别，如包装饮用水类、果汁和蔬菜汁类、蛋白饮料类、茶饮料类、碳酸饮料类、固体饮料类等。

包装饮用水是指密封于容器中可直接饮用的水，包括饮用纯净水、饮用矿泉水、饮用矿物质水等。如娃哈哈的饮用纯净水、农夫山泉的饮用矿泉水、康师傅的饮用矿物质水等。

我国包装饮用水工业起步较晚，但随着人们生活水平的提高，消费观念不断改变，包装饮用水越来越受到消费者的欢迎，成为我国饮料行业中生产量最大的产品。

拓展

法国、意大利等欧洲国家开发利用矿泉水的历史较长，如依云矿泉水。

任务要求

掌握饮用纯净水的生产工艺流程。

技能训练

掌握饮用纯净水的生产工艺流程和操作要点。

6.1.1　饮用纯净水的生产用水

包装饮用纯净水的原水一般是城市自来水，需要符合我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）的要求，同时生产企业也需要对原水进行离子交换、反渗透等处理，如水中的溶解盐会影响饮料的组织和风味，必须除去。

6.1.2　饮用纯净水的水处理技术

生产企业在水处理之前，首先应对城市自来水（原水）的水质进行精密分析，了解水中杂质种类、状态，并确定用水量，以便决定水处理所选用的工艺、设备等。

1）水的过滤

原水通过粒状介质层时，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，这种通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法，称为过滤。

（1）池式过滤

池式过滤主要是指将过滤介质（如石英砂、活性炭）填于池中的过滤形式，适合于用水量较大且含有较多有机物杂质的原水处理。

常见的过滤介质有细砂、石英砂、无烟煤、活性炭等。

常见的单层滤池结构（由上至下）为细砂、粗砂、砂石层、小卵石、大卵石。其中，大卵石起到起承托作用。

过滤的工艺过程基本上由两个过程组成，即过滤和冲洗。过滤为生产清水的过程；而冲洗是从滤料表面冲洗掉污物，使之恢复过滤能力的过程。

拓展

滤池经过一定时间的水处理后，过滤介质吸附聚集了较多杂质，使得滤池过滤能力下降，达不到水处理的目的，此时滤池应进行清洗，以除去滤层中所吸附的杂质。清洗的方法是用水反冲（反洗）或反冲时通压缩空气，并结合用高压清水冲洗表面。

（2）砂滤棒过滤器

当用水量较少，原水中只含少量有机物、细菌及其他杂质时，可采用砂滤棒过滤器。

砂滤棒过滤主要是利用多孔陶瓷滤棒（俗称砂滤芯）的作用来进行水处理的（见图6.1、图6.2）。砂滤棒过滤器外壳是用铝合金铸成锅形的密封容器，可分上下两层，中间以隔板隔开，隔板上（或下）为待滤水（进水），隔板下（或上）为砂滤水（出水），容器内安装一根至数十根砂滤棒。

图6.1　砂滤棒过滤器

图6.2　砂滤棒工作示意图
1—净水出口；2—上盖；3—隔板；4—原水进口；5—砂滤棒；6—排污口；7—器身

拓展

砂滤棒是采用细微颗粒的硅藻土和动物骨灰等物质成型以后在高温下烧结而成，其滤孔直径为0.002～0.004 mm。

水处理时，水在外压下通过砂滤棒的微孔，水中存在的少量细微杂质及微生物被微孔吸附截留在砂滤棒上，经过滤的水则基本上达到无菌，符合国家饮用水标准。

2）水的软化

水的硬度取决于水中无机盐离子（钙、镁盐等）的总含量。水中的钙、镁盐类的总含量称为总硬度，其中包括碳酸盐硬度（暂时硬度）和非碳酸盐硬度（永久硬度）。

补充

①碳酸盐硬度的主要化学成分是钙、镁的重碳酸盐，如碳酸氢钙，其次是钙、镁的碳酸盐，如碳酸钙。由于这些盐类一经加热煮沸就分解成为溶解度很小的碳酸盐、硬度大部可除去，故又称暂时硬度。②非碳酸盐硬度表示水中氯化钙、氯化镁、硫酸钙、硫酸镁、硝酸钙、硝酸镁等盐类的含量。这些盐类经加热煮沸不会发生沉淀，硬度不变化，故又称永久硬度。

根据《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）的规定，饮用水的总硬度（以CaCO3 计）/（mg·L-1）≤450。水的硬度高，会产生碳酸钙沉淀和有机酸钙盐沉淀，影响产品口味及质量。另外，容易在瓶子内部形成水垢，造成清洗困难。

（1）离子交换法

离子交换法是利用离子交换树脂交换离子的能力，按水处理的要求将原水中所不需要的离子通过交换而暂时占有，使水得到软化的水处理方法。然后再将这些不需要的离子释放到再生液中（详见高级技术）。

补充

离子交换树脂是一种由有机分子单体聚合而成的，具有三维网络结构的多孔海绵状不溶性高分子化合物，通常是球形颗粒物。它分为阳离子树脂和阴离子树脂。

离子交换树脂软化水的原理是：树脂吸水膨胀后，离子交换树脂能够与水中的离子进行交换，当水通过一个阳离子树脂交换柱时，水中溶解的阳离子被阳离子树脂吸附，之后水再通过一个阴离子树脂交换柱，水中溶解的阴离子被阴离子树脂吸附，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。离子交换法软化水的过程也是脱盐过程，即将水中的钙、镁等阳离子脱除，同时将碳酸盐、硫酸盐等阴离子脱除，从而脱除氯化钙、氯化镁、硫酸钙等盐类物质。

RSO3-H + Na+→RSO3-Na + H+ 　（水中阳离子与树脂上的H+离子进行交换）

R=N-OH + Cl-→R=N-Cl + OH- 　　（水中阴离子与树脂上的OH-离子进行交换）

（2）反渗透法

反渗透（Reverse Osmosis，RO），是从20世纪50年代发展起来的新型膜分离技术，反渗透最早应用于海水淡化。反渗透技术的成功应用，主要靠反渗透膜（一种半透膜）。

补充

反渗透膜的孔径很小，只能让溶液中的溶剂单独通过而不让溶质通过。

当用半透膜隔开两种不同浓度的溶液时，稀溶液中的溶剂就会透过半透膜进入浓溶液一侧，这种现象称为渗透。由于渗透作用，溶液的两侧在平衡后会形成液面的高度差，由这种高度差所产生的压力称为渗透压。

如果在浓溶液一侧施加1个大于渗透压的压力时，溶剂就会由浓溶液一侧通过半透膜进入稀溶液中，这种现象称为反渗透。反渗透作用的结果是，使浓溶液变得更浓，稀溶液变得更稀，从而最终达到脱盐目的。

图6.3　渗透与反渗透原理

表6.1　不同种类膜的透水量和脱盐性能

3）水的消毒

在水的前期处理过程中，大部分微生物随同悬浮物、胶体等被除去，但仍有部分微生物存在于水中，为确保饮食卫生，还应对水进行消毒。

根据《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）的规定：管网末梢水中游离氯（Cl-）≥0.05 mg/L之间。而在饮用纯净水生产中，为了防止余氯产生氯臭，要求游离氯（Cl-）≤0.005（mg/L）（《瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准》（GB/T 17324—2003）规定）。因此，在饮用纯净水加工中，一般不使用氯消毒，并要使用活性炭吸附等方法除去余氯。

（1）紫外线消毒

微生物经紫外线照射后，微生物的蛋白质和核酸吸收紫外线光谱能量，使微生物细胞内核酸的结构发生裂变和蛋白质发生变性，最终导致微生物的死亡。

补充

目前，紫外线消毒装置多由可发射波长为253.7 nm的紫外线的低压汞灯，对紫外线透过率为90%以上、污染系数小、耐高温的石英套管，以及外筒、电气设施等组成。外筒一般由铝、镁合金及不锈钢等材料构成。圆筒内壁要求有很高的光洁度，对紫外线的反射率高达85%左右。

《定型包装饮用水企业生产卫生规范》（GB 19304—2003）要求，凡采用紫外线消毒装置的应注意选择紫外线灯管类型（其波长应为240～280 nm杀菌峰值，254 nm波长的紫外线杀菌力最强），水层不超过2 cm，并控制流速，光照接触时间不低于10 s，要求紫外线强度不得低于70 μW/cm2，要经常测定紫外线的强度，一旦紫外线强度低于要求以下，应及时更换，保持紫外线灯管表面的清洁。

使用消毒设备时，要求预热杀菌灯10～30 min，尽量减少灯的关闭次数；要使灯管周围的温度保持为25～35 ℃，使其处于最佳工作状态。

（2）臭氧消毒

臭氧（O3）是氧的一种变体，其分子由3个氧原子组成，性质很不稳定，虽比氧气易溶于水，但溶解度仍较小，在水中易分解成O2和［O］。［O］是1个活泼的氧原子，具有很强的氧化能力，能使水中的细菌及其他微生物的酶等发生氧化反应。

我国现已广泛将臭氧消毒用于饮用纯净水、饮用矿泉水的消毒杀菌。

补充

由于臭氧的不稳定性，通常随时制取并当场使用。在大多数情况下，均利用干燥的空气或氧气进行高压放电来制备臭氧。

臭氧是很强的杀菌剂，杀菌后水中的残余臭氧与余氯一样，能在24 h内保持水的杀菌状态。与氯消毒不同，残余臭氧经一段时间后会自行转变成普通的氧，不必用活性炭去除。另外，臭氧还可同时去除水色、某些气味等。

《定型包装饮用水企业生产卫生规范》（GB 19304—2003）要求，凡采用臭氧装置对半成品水进行消毒的应控制好臭氧浓度和水流速，达到剩余臭氧浓度0.4 mg/L，以达到灭菌效果。

拓展

为了防止臭氧对作业工人健康的影响，工作场所空气中臭氧浓度不应大于0.1 mg/（m3·8 h）。

6.1.3　饮用纯净水生产技术

饮用纯净水是以生活饮用水为原水，通过反渗透、蒸馏等深度净化制得的不含任何添加物，可直接饮用的水，其水质应符合瓶装饮用水卫生标准的要求。饮用纯净水中严禁在成品水中加入防腐剂。

饮用纯净水的生产技术主要有反渗透法和蒸馏法两种。本任务介绍反渗透法。

【实验实训6.1】饮用纯净水生产

1）目的

掌握饮用纯净水的生产工艺和操作要点；理解饮用纯净水的各种水处理方法和原理。

2）原辅料和仪器设备

原水、原水泵、微孔过滤器、贮水罐、活性炭过滤器、中间罐、反渗透装置、增压泵、臭氧发生器、洗瓶灌装封口机。

3）工艺流程

饮用纯净水生产的工艺流程如图6.4所示。

图6.4　饮用纯净水生产工艺流程

4）操作要点

（1）原水

一般选择城市自来水。其符合生活饮用水卫生标准要求；水处理设备简单，容易处理，不需混凝沉淀，一次性投资小；使用时要注意控制Cl-，Fe3+含量及微生物等指标。

（2）多介质过滤

采用石英砂介质过滤器，主要目的是去除原水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒（20 μm以上）。

（3）活性炭过滤

采用活性炭过滤器，目的是利用活性炭的多孔性、吸附性，去除水中的色素、异味、生化有机物，以及农药污染等对人体有害的污染物，降低水的余氯值。

其结构是：上层活性炭，下层石英砂。活性炭使用一段时间后需要进行清洗再生。

（4）树脂软化

采用离子交换树脂对水进行软化，主要是降低水的硬度，去除水中的钙、镁离子（水垢），并可进行智能化树脂再生，系统可自动（手动）进行反冲洗。

注意

离子交换法脱盐率高，也比较经济。但当原水中含盐量过高时，须经常再生，要消耗掉大量的酸、碱，且排出的酸、碱废液对环境造成一定的污染。这种情况下，应在离子交换前作相应的预处理，如混凝、沉淀、吸附等。

（5）精滤

采用5 μm孔径精密过滤器（砂滤棒过滤器），使水得到进一步的净化，同时水的浊度和色度也达到优化；有效阻止大于5 μm的颗粒或漏出的活性炭进入反渗透装置，是反渗透必备的装置。

（6）反渗透

采用反渗透装置进行脱盐处理，去除钙、镁离子、重金属物质（如铅、汞等）及其他杂质，降低水的硬度，脱盐率98%以上，生产出达到国家标准的饮用纯净水。

RO水的电导率越低，水质越好，但原水利用率低，所以电导率应控制在适当的范围。

拓展

通常采用一级或二级反渗透。一级是通过一次反渗透就能达到水质要求；二级则要通过二次反渗透才能达到水质要求。

（7）杀菌

通过增压泵将水泵入臭氧机进行灭菌处理，促使臭氧与水充分混合，并将浓度调整到最佳比，控制臭氧量使出口臭氧水浓度达到国家规定的0.4 mg/L。

（8）包装

采用不锈钢半自动冲瓶机对瓶子的内、外壁进行清洗，瓶盖经紫外线杀菌后灌装。

5）产品质量评价

饮用纯净水应符合《瓶（桶）装饮用纯净水卫生标准》（GB 17324—2003）的规定。

（1）感官指标

色度≤5度，并不得呈现其他异色；浑浊度≤1 NTU；不得有异臭异味；肉眼可见物不得检出。

补充

NTU是散射浊度单位，表明仪器在与入射光成90°的方向上测量散射光强度。

（2）理化指标（见表6.2）

表6.2　瓶装饮用纯净水理化指标

注：a仅限于蒸馏水。

（3）微生物指标

菌落总数≤20 CFU/mL，大肠菌群≤3 MPN/100 mL，霉菌和酵母菌不得检出，致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）不得检出。

高级技术

离子交换柱使用一段时间后，柱子从上到下会产生黑圈的现象，表现为柱子的交换能力下降，处理后的水电导率升高，当黑圈充满整个交换柱时，水质已达不到要求，必须对离子交换柱进行再生。

补充

电导率是电阻率的倒数，衡量物质导电能力的大小。水的电导率是衡量水质的一个很重要的指标，它能反映出水中存在的电解质的程度，通常表示水的纯净度。

再生是对离子交换柱的还原，其原理是水处理的逆反应。一般采用树脂质量2～3倍的5%～7%的HCl溶液浸泡阳离子树脂8～10 h，用2～3倍的5%～8%的NaOH溶液浸泡阴离子树脂8～10 h，然后采用去离子水洗至pH值分别为3.0～4.0和8.0～9.0，使树脂重新转变为H+和OH-型。

思考练习

①查找资料，简述饮用水的几种水软化技术的优缺点。

②为什么电导率是检测纯净水纯度的主要指标？

③为什么臭氧灭菌后要立即灌装？

④为什么要对饮料用水进行处理？

任务6.2　果蔬汁饮料加工技术

活动情景

近几年，果蔬汁饮料发生了突飞猛进的发展，因为人们越来越意识到果蔬汁饮料不仅能提供水分、消暑解渴，还可以提供给人类特殊的营养物质。国内知名的果蔬汁饮料生产企业有汇源、康师傅、统一等。

拓展

果蔬汁加工必须选择适宜制汁的原料，一方面要求生产原料具有香味浓郁、色泽好、出汁率高、糖酸比合适、营养丰富等特点；另一方面生产原料应新鲜、清洁、成熟度适宜，加工过程中要剔除腐烂果、霉变果、病虫果、未成熟果以及枝、叶等，以充分保证最终产品的质量。

为了使果蔬汁的风味更加突出，营养成分更合理，满足消费者不同嗜好及营养的需求，现在许多生产企业纷纷推出了混合果蔬汁饮料，这是果蔬汁饮料加工发展的重要方向。

拓展

但并不是所有的果蔬原料都可以进行任意混合，两种以上的果蔬进行混合时首先要考虑风味和色泽上的协调。

任务要求

掌握橙汁饮料的生产工艺和操作要点。

技能训练

学会制备橙汁饮料；掌握橙汁饮料调配方法。

6.2.1　果蔬汁饮料分类

果蔬汁按产品外观分为3种，即澄清汁、浑浊汁和浓缩汁。

1）澄清汁

澄清汁生产的工艺流程如图6.5所示。

图6.5　澄清汁生产的工艺流程

拓展

果粒果汁饮料是将果汁稀释后加入柑橘类果实的砂囊或其他水果切细的果肉（统称为果粒），经糖、酸等调配而成的饮料。其中果粒的含量为50～300 g/L。例如，粒粒橙、马蹄爽等均属于此类饮料。

2）浑浊汁

浑浊汁生产的工艺流程如图6.6所示。

图6.6　浑浊汁生产的工艺流程

3）浓缩汁

浓缩汁生产的工艺流程如图6.7所示。

图6.7　浓缩汁生产的工艺流程

拓展

果蔬汁经过浓缩后，体积减少、质量减轻、可溶性固形物提高，从而显著降低产品的包装、运输费用，增加产品的保藏性，延长产品的贮藏期。另外，浓缩果蔬汁除了加水还原成果蔬汁或果蔬汁饮料外，还可用于果酒、奶制品、甜点等的配料。

6.2.2　制汁

果蔬的制汁工序是果蔬汁饮料加工中的重要的工序，制汁方式是影响出汁率的重要因素，也影响果蔬汁产品品质和生产效率。

目前常用的取汁方式有压榨法和浸提法。

1）压榨法

压榨法就是利用外部的机械压力，将果蔬汁从果蔬或果蔬浆中挤出的方法。大多数果蔬原料破碎后，就可以采用压榨法榨汁。国际流行的榨汁机有液压式压榨机、带式榨汁机、离心式榨汁机及螺旋榨汁机等。

拓展

橙子果实构造比苹果、番茄复杂，是榨汁较为困难的一种水果。橙果外皮的油胞中含有以萜类为主的精油；果皮和种子中含有苦味物质，如黄酮类化合物（橙皮苷、柚皮苷等）和类柠檬苦素。企业对柑橘类水果普遍采用全果榨汁，特殊榨汁机构造可减少精油和苦味物质混入果汁中。

通常用出汁率来表示压榨效果，即

2）浸提法

浸提法就是将破碎的果蔬原料浸泡在水中，在浓度差的推动下，使果蔬中的可溶性物质由高浓度向低浓度方向扩散而进入水中，所得浸出液即为果蔬浸提汁。

浸提法不仅适用于通过含汁量较少的、用压榨法难以取汁的果蔬（如山楂、红枣等），而且苹果、梨等为了提高出汁率，有时也采用浸提法提取工艺。

图6.8　螺旋榨汁机
1—传动装置；2—离合手柄；3—压力调节手柄；4—料斗；5—机盖；6—圆筒筛；7—环形出渣口；8—轴承盒；9—压榨螺杆；10—出汁口；11—汁液收集斗；12—机架

影响果蔬浸提的主要因素包括加水量、浸提温度、浸提时间及果实的破碎程度4个方面。例如热水浸提金丝小枣的工艺条件为：加3倍枣重的水，在80 ℃条件下恒温浸提36 h。

通常用浸提率来表示浸提效果，即

补充

浸提率和出汁率是截然不同的。果蔬浸提汁不是果蔬原汁，是果蔬汁和水的混合物，即加水的果汁。为了提高浸提率，在浸提时间一定的条件下，出汁量和汁液中固形物的含量这两个指标应有一个合理和实用的范围。可以添加果胶酶、纤维素酶进行酶解后，再进行压榨制汁或浸提制汁。

6.2.3　调配

调配也称调和、调制，就是按消费者的需要对果蔬汁饮料的色、香、味、形进行重新组合。即进行调色、调香、调味等。调配既可消除天然果蔬汁原有的缺点，又能增加花色品种，适应不同消费需要。由于果蔬汁等原料品质存在差异，也需要通过调配，使产品品质一致。

果蔬汁饮料的糖酸比是决定其风味和口感的主要因素。一般果蔬汁饮料含糖量为8%～14%，有机酸的含量为0.1%～0.5%。

补充

糖酸比的调整一般是在调配罐内进行的，糖或酸一般先用少量的水或果蔬汁溶解配制成浓溶液，过滤后在搅拌的条件下加入需要调整的果蔬汁中，混合均匀后再重新测定糖度和酸度，若不符合产品的规定，用同样的方法再次进行调整。当然最终还是需要通过感官品尝确定适合的糖酸比。

1）甜味剂

甜味剂按其来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂。天然甜味剂主要有蔗糖、淀粉糖浆、果糖、葡萄糖、麦芽糖、甘草甜素（也称甘草苷）、甜菊苷等；人工合成甜味剂有很多种，常见的有糖精（钠）、甜蜜素、阿斯巴甜等。

（1）蔗糖

蔗糖是饮料生产中的重要原料，具有独特、温和的甜味。

（2）葡萄糖

葡萄糖能加强饮料的风味，能使配合的香味更为精细；葡萄糖溶解于水时吸热，可使饮料产生清凉感；在蔗糖中混入葡萄糖，有增效作用。

（3）糖精钠

相对甜度为蔗糖的300～500倍。

（4）甜蜜素

其化学名称为环己基氨基磺酸钠（或钙盐），具有耐热性与不受细菌感染的优点。甜蜜素的相对甜度约为蔗糖的50倍，且不像糖精钠一样用多了会产生微微的苦味。

补充

甜蜜素还有掩盖别的甜味剂苦味的作用，因此，常将其与糖精钠一起混合使用。甜蜜素与糖精钠共同使用的比例通常为10∶1，甜蜜素在饮料中的最大使用量为0.65 g/kg。

（5）安赛蜜

相对甜度约为蔗糖的200倍。安赛蜜在高温下能保持甜味，甜味纯正而强烈，优于蔗糖甜味且持续时间长，与阿斯巴甜1∶1合用有明显增效作用。

2）酸味剂

酸味剂除赋予食品酸味外，在饮料中还有防止香精、油脂等的氧化分解以及螯合金属和稳定饮料质量的作用。

（1）柠檬酸

《食品添加剂使用标准》（GB 2760—2011）规定，柠檬酸可根据生产需要量使用，特别适用于柑橘类水果饮料。在其他饮料中可单独或与其他酸味料配合使用。使用量依据饮料的品种而定，一般为0.05%～0.25%。使用时，一般先制成50%的溶液。

（2）苹果酸

苹果酸的酸味强度是柠檬酸的1.2倍，有爽快的酸味，微有苦涩味，刺激性较强，对人工甜味剂有掩蔽后味的作用，在口中的呈味时间显著地长于柠檬酸。苹果酸与柠檬酸混合使用，有增强酸味、圆润口感的效果。

（3）酒石酸（tartaric acid）

化学名称为2，3-二羟基丁二酸，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。

3）食用香料

食用香料是指能用于调配食用香精并使食品增香的物质。它不但能够增进食欲，有利于消化吸收，而且对增加食品的花色品种和提高食品质量具有重要作用。

拓展

专业香精公司开发出适合各种果蔬汁饮料的香精，如甜橙香精、橘子香精。果蔬汁加工企业可以选购相关产品，使用前需进行调配实验确定最佳配方和用量。

4）食品着色剂

食品着色剂也称色素，可保持或改善食品的色泽，产生美感，提高感官性状，不仅能提高食品的商品价值，还能增进食欲。

表6.3　饮料常用色素

6.2.4　果蔬汁饮料加工技术

【实验实训6.2】橙汁饮料加工

1）目的

熟悉橙汁饮料的加工工艺和操作要点。

2）原辅料及仪器设备

甜橙、抗坏血酸（钠）、蔗糖、蛋白糖（50倍相对甜度）、柠檬酸、耐酸CMC-Na、黄原胶、琼脂、1%柠檬黄溶液、1%日落黄溶液、甜橙香精、橘子香精。

拓展

蛋白糖实际上指的是阿斯巴甜，而阿斯巴甜化学名称为天门冬酰苯丙氨酸甲酯，是两种氨基酸的合成物，不含有蛋白质，因此蛋白糖名称不规范。阿斯巴甜是一种安全的人工合成甜味剂，属于可在各类食品中按生产需要适量使用的食品添加剂。添加阿斯巴甜之食品应标明：“阿斯巴甜（含苯丙氨酸）”。

天平、榨汁机、胶体磨、均质机、杀菌机、封盖机、糖度计等。

3）工艺流程

橙汁饮料加工的工艺流程如图6.9所示。

图6.9　橙汁饮料加工工艺流程

4）操作要点

（1）原料选择

甜橙是世界广泛栽培的柑橘品种，风味好，耐贮运，除鲜食外，普遍用作果汁加工。用作果汁加工时，要求原料新鲜、成熟度高、甜酸适中、风味好、出汁率高、无腐烂病害。

拓展

甜橙分为3类：①普通甜橙，无脐，果肉橙色或黄色；②脐橙，果顶开孔，内有水果瓤囊露出成脐状，果肉橙色；③血橙，无脐，果肉亦红色或橙色，有血红色斑条。

（2）挑选、清洗

剔除病虫果、未熟果、碰伤、破裂和腐烂果及枝、叶、草等杂物，然后将果实送至洗涤机，浸入含洗涤剂的水中，清除果蔬原料表面的泥沙、尘土、虫卵、农药残留等。

（3）榨汁

本实训采用手工去皮，剥去甜橙的外果皮、白皮层，然后用普通榨汁机榨汁，这样可减轻果汁中的苦味成分，还可提高出汁率，出汁率达55%～60%，浆渣也是可以利用的副产品。

榨汁后测定果汁的糖、酸含量及pH值等理化指标。

（4）粗滤

榨取的橙汁应先经粗滤，以去除汁中分散和悬浮的粗大果肉颗粒、果皮碎屑、纤维素等杂质。粗滤常用筛滤法，用不锈钢平筛、回转筛或振动筛，筛网孔径40～100目，也可用滤布（尼龙、纤维、棉布）粗滤。

（5）调配

以小组为单位对橙汁饮料进行调配，调配时要考虑到色、香、味等方面的因素，每组调配成品饮料3 kg。

注意

调配时，要搅拌均匀，琼脂、耐酸CMC（羧甲基纤维素钠）和黄原胶须提前1～2 h，用适量65～75 ℃水搅拌使其充分溶解。

调配顺序为：糖的溶解与过滤→加果蔬汁→调整糖酸比→加稳定剂、增稠剂→加色素→加香精→搅拌、均质。

表6.4　橙汁饮料参考配方

加入以上配料后，用纯净水补至3 kg。搅拌均匀，调配好的料液pH值为3.0～3.5。

（6）均质

混浊汁需要进行均质处理。均质目的是：使果蔬汁中的悬浮果肉颗粒进一步破碎细化，同时促进果肉细胞壁上的果胶溶出，使果胶均匀分布于果蔬汁中，形成均一稳定的分散体系。

可采用高压均质机，均质压力18～20 MPa，经高压均质机均质后固体颗粒粒度＜2 μm。若无均质机，可用胶体磨或匀浆机代替，其粒径为2～5 μm。

补充

均质压力也有用bar表示的，bar是压力单位，1 bar=100 kPa=0.1 MPa。

（7）精滤

本实训采用200目的筛网过滤2～3次，可滤除大于孔径的果蔬微粒、蛋白质、胶体物质等，具有较好的过滤效果。

（8）脱气

采用真空脱气机，真空度为0.08～0.09 MPa；脱气温度为25～30 ℃；脱气时间10～60 s。

（9）杀菌

本实训采用95 ℃水浴杀菌8～10 min。

杀菌是饮料加工中的关键技术。杀菌目的是：将饮料中的微生物及芽孢完全杀灭，确保饮料的卫生安全。在现代饮料生产中，采用93±2 ℃，保持15～30 s的瞬时杀菌工艺。

拓展

传统的热杀菌虽然能起到杀菌的作用，但是会导致果蔬汁中某些营养成分（如维生素C）的损失，破坏色泽和风味，甚至引起褐变。现在已有研究采用冷杀菌技术，如超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌等，这是今后果蔬汁饮料发展的重要方向。

（10）灌装与冷却

本实训采用玻璃瓶热灌装。玻璃瓶先预热，灌装温度85 ℃左右。灌装封盖后，将瓶翻转保温对瓶盖杀菌（也称倒瓶）（见图6.10）。随后经过有3～4级温差的冷却器冷却至40 ℃左右。

将冷却后的产品于37 ℃恒温箱中保温一周，对其理化、微生物指标进行测定。若无变质和败坏现象，则该产品的货架期可达一年。除热灌装外，纸容器包装采用冷灌装和无菌灌装，PET瓶（也称聚酯瓶）装的橙汁既可热灌装也可无菌冷灌装。

图6.10　倒瓶过程

5）质量评价

根据《橙汁及橙汁饮料》（GB/T 21731—2008）的规定：橙汁饮料应呈均匀液状，允许有果肉或囊胞沉淀；具有橙汁应有之色泽，允许有轻微褐变；具有橙汁应有的香气及滋味，无异味；无可见外来杂质；橙汁饮料果汁含量≥10 g/100 g。

高级技术

果蔬组织中溶解一定的空气，加工过程中又经过破碎、制汁、均质以及泵、管路的输送都会带入大量的空气到果蔬汁中，在生产中需要将这些空气脱除，称为脱气。

脱气主要目的是除去果蔬汁中的氧气，但脱气的同时也会带来挥发性芳香物的损失，因此，在生产中有时添加香精来弥补这一部分损失。

1）真空脱气

真空脱气是将处理过的果蔬汁用泵打到真空罐内进行抽气的操作。真空脱气机是果蔬汁饮料生产中主要的脱气设备。

真空脱气主要用于调配后果汁饮料去除物料中的空气（氧气），从而抑制氧化褐变，延长果汁储存期；同时，除去悬散微粒附着的气体，防止微粒上浮，改善产品外观。

2）气体置换脱气

气体置换脱气是把惰性气体（如氮气、二氧化碳等）充入果蔬汁中，利用惰性气体置换果蔬汁中氧气的方法。比较常见的是氮置换法。

3）酶法脱气

在果蔬汁中加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，其中葡萄糖氧化酶可使葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢酶可使过氧化氢分解为水和氧气，氧气又消耗在葡萄糖氧化成葡萄糖酸的过程中，因此具有脱氧作用。

4）抗氧化脱气

抗氧化脱气即在果蔬汁灌装时加入少量的抗坏血酸（维生素C）等还原剂，可以除去容器顶隙中的氧。一般每克抗坏血酸大约能除去1 mL空气中的氧气。

拓展

一般橙汁饮料配方中就包含了抗坏血酸，主要是起到抗氧化、延缓果蔬汁变色的作用。当然企业也据此宣传橙汁饮料富含维生素C，多C多漂亮。

拓展训练

橙汁饮料的口感和风味非常重要，各小组可在表6.4配方的基础上自行调配配方。

1）饮料的调色

饮料调色时，应注意以下事项：用量要精确，避免失真；使用色素的水溶液，保证产品质量的稳定性；用水要符合饮料用水要求，避免金属离子、余氯使之褪色；根据饮料种类选择合适色素，并注意温度、酸、碱的影响；色素的添加顺序一般在较后工序。

根据红、黄、蓝3种基本色，可按不同比例混合配制出各种不同的颜色，以满足饮料生产的需要（见图6.11）。

图6.11　饮料调色配制

2）饮料的调香

香精是用几种或几十种香料中添加稀释剂（如乙醇）调配而成的，而香料是调配香精的原料。香精对饮料具有赋香、增香补香、矫味、稳定、提高饮料商品价值等作用。

添加香精时需注意添加顺序要正确，用量要准确，温度要适宜，饮料酸甜度要适宜，其他辅料纯度要高，搅拌要均匀。使用香精时，可采用几种香精混合使用，以弥补单一香精香气的单调性，从而使香气更协调（头香、体香、尾香协调）、柔和、逼真。

3）饮料的调味

果蔬汁饮料的糖酸比是决定其口感和风味的主要因素。饮料的调味主要指的是在果蔬汁中加入适量的糖和酸。

4）调配实验

各小组自主调配，调色采用β-胡萝卜素、1%柠檬黄、1%日落黄；调香采用甜橙香精、橘子香精；糖酸比采用蔗糖、柠檬酸。

随机抽取10人为感官评鉴小组成员，分别从色、香、味3个方面进行评鉴，对产品进行品评打分，去掉1个最高分和1个最低分，取平均值为最终分值，确定最优配方。

思考练习

①橙汁饮料加工中，倒瓶的目的是什么？

②为什么橙汁饮料可以采用常压杀菌？

③果蔬汁饮料中添加维生素C的主要作用是什么？

④为什么玻璃瓶热灌装后，需要经过有3～4级温差的冷却器冷却至40 ℃左右，而不是直接用冷水冷却？

⑤浑浊果蔬汁加工中不进行均质处理，会出现什么问题？

⑥橙汁饮料加工中，脱气的目的是什么？

任务6.3　蛋白饮料加工技术

活动情景

根据《饮料通则》（GB 10789—2007）定义，蛋白饮料是以乳或乳制品，或含有一定蛋白质含量的植物的果实、种子或种仁等为原料，经加工或发酵制成的饮料。市场上的维维豆奶、杨协成豆奶就属于蛋白饮料。

蛋白饮料分为含乳饮料、植物蛋白饮料和复合蛋白饮料3大类。

①含乳饮料　又分为配制型含乳饮料、发酵型含乳饮料、乳酸菌饮料3类。例如，配制型含乳饮料是以乳或乳制品为原料，加入水，以及食糖和（或）甜味剂、酸味剂、果汁、茶、咖啡、植物提取液等的一种或几种调制而成的饮料。配制型含乳饮料中的乳蛋白质含量≥ 1.0 g/100 g。市场上的营养快线属于配制型含乳饮料。

②植物蛋白饮料　植物蛋白饮料是用有一定蛋白质含量的植物果实、种子或核果类、坚果类果仁等为原料，经加工制成（可经乳酸菌发酵）的浆液中加水，或加入其他食品配料制成的饮料。成品蛋白质含量不低于0.5%（质量分数）。可分为豆乳类饮料、椰子乳（汁）饮料、杏仁乳（露）饮料、其他植物蛋白饮料。

补充

大豆含有40%蛋白质、20%脂肪、10%水分、5%纤维素和其他成分。

③复合蛋白饮料　是以乳或乳制品和不同的植物蛋白为主要原料，经加工或发酵制成的饮料。有的企业倡导这类饮料为双蛋白（动物蛋白、植物蛋白），营养价值高。

任务要求

掌握豆乳饮料加工工艺。

技能训练

开展豆乳饮料的加工；学会正确使用乳化剂和增稠剂。

6.3.1　蛋白饮料体系

蛋白饮料是一种富含脂肪的蛋白质胶体溶液，是一个复杂的热力学不稳定体系。它既有蛋白质形成的胶体溶液，又有乳化脂肪形成的乳浊液，还有蔗糖等形成的真溶液。因此，蛋白饮料的关键质量问题是在蛋白饮料生产、流通等过程中常常出现絮凝、分层、沉淀问题。

影响蛋白饮料稳定性的因素也很多，主要有蛋白质浓度、粒子大小、pH值、电解质、温度等。需要采用综合手段进行解决，如添加增稠剂、乳化剂等。

补充

大豆蛋白的等电点为4.5左右，核桃蛋白的等电点为5.0左右。为了保证植物蛋白饮料的稳定性，应使溶液的pH值远离该植物蛋白的等电点。在实际生产中，常用碳酸氢钠、磷酸盐等碱性调节剂和柠檬酸、苹果酸等酸性调节剂来调节溶液的pH值。

6.3.2　增稠剂的使用

增稠剂是指通过提高食品黏稠度，以提高食品体系稳定性的食品添加剂。其中，天然增稠剂如淀粉、果胶、琼脂、明胶、酪蛋白、黄原胶、环状糊精、瓜尔豆胶、海藻酸钠等。合成增稠剂主要有羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、藻酸丙二醇酯、变性淀粉等。

补充

两种或两种以上的增稠剂混合使用时，往往具有协同增效作用，如卡拉胶与刺槐豆胶、黄原胶与刺槐豆胶或瓜尔豆胶、黄原胶与海藻酸钠等都有增效作用。

增稠剂溶解较慢，且不宜用热水直接溶解。例如，将白糖与耐酸CMC-Na等先干混后，再加水搅拌均匀，有利于避免耐酸CMC-Na相互黏附结团，给后续处理造成困难。

6.3.3　乳化剂的使用

乳化剂由亲水和疏水（亲油）部分组成，由于具有亲水和亲油的“两亲”特性，能降低油与水的表面张力，能使油与水“互溶”，避免分层现象发生。

拓展

乳化剂的亲水亲油特性，常用亲水亲油平衡值来表示，简称HLB值，其值介于0～20，数值越大，亲水性越大。

用于蛋白饮料的乳化剂包括单硬脂酸甘油酯（单甘酯）、蔗糖脂肪酸酯（蔗糖酯）、三聚甘油单硬脂酸酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、酪蛋白酸钠等。例如，单硬脂酸甘油酯可按生产需要适量添加，可单独使用，也可与蔗糖脂肪酸酯一起使用，比例为1∶1。

理想的乳化剂对水相和油相都应具有较强的亲和力，但一种乳化剂很难达到这种理想状态，因此实际生产中往往使用复合乳化剂，有增效作用，可获得满意的效果。另外，将乳化剂和增稠剂等配合使用，往往也能提高乳化剂的稳定作用。

6.3.4　豆腥味的产生与防止

豆乳饮料中加工不当，容易产生豆腥味，影响产品质量。

1）豆腥味产生原因

大豆富含油脂，而大豆中的脂肪氧化酶可将大豆油脂中的不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸、亚麻酸等）的氧化，形成氢过氧化物及其多种氧化降解产物，其中正己醛、正己醇是造成豆腥味的主要成分。

2）豆腥味防止方法

由于豆腥味的产生是一种酶促反应，可通过钝化酶的活性、除去氧气等途径避免豆腥味的产生，也可通过香料掩盖的方法减轻豆腥味。

（1）加热法

脂肪氧化酶的失活温度为80～85 ℃，故用加热方式可使脂肪氧化酶丧失活性。例如，大豆用95～100 ℃水热烫1～2 min后才浸泡磨浆，且使磨浆水温不低于82 ℃。或者先干豆加热再浸泡磨浆，一般采用120～170 ℃热风处理，时间为15～30 s。但这两种加热方法容易使大豆的部分蛋白质受热变性而降低蛋白质的溶解性。

拓展

为了提高大豆蛋白质提取率，在生产中也可采用微波加热或远红外加热大豆，使豆粒迅速升温，钝化酶活性，减少蛋白质的变性。

（2）调节pH值

脂肪氧化酶的最适pH值为6.5，在碱性条件下活性降低，至pH9.0时失活。在大豆浸泡时用碱液浸泡，有助于抑制脂肪氧化酶活性，并有利于大豆组织结构的软化，使蛋白质的提取率提高。

（3）真空脱臭法

真空脱臭法是除去豆乳中豆腥味的一个有效方法。将加热的豆奶喷入真空罐中，蒸发掉部分水分，同时也带出挥发性的腥味物质。

（4）豆腥味掩盖法

在生产中常向豆乳中添加咖啡、可可、香料等物质，以掩盖豆乳的豆腥味。

拓展

通过单一方法去除豆腥味相当困难。在豆乳加工中，钝化脂肪氧化酶的活性是最重要的，再结合脱臭法和掩盖法，可使产品的豆腥味基本消除。

6.3.5　植物蛋白饮料加工技术

【实验实训6.3】豆乳饮料加工

1）目的

熟悉豆乳饮料的加工工艺；理解豆腥味的产生及去腥方法。

2）实训设备、原辅料

大豆、全脂奶粉、小苏打、白砂糖、蔗糖酯、CMC-Na、玻璃瓶、瓶盖。

磨浆机、胶体磨、高压均质机、高压杀菌锅、真空脱气机、离心沉淀机、电子天平、温度计、不锈钢桶、不锈钢锅、量筒、汤匙、烧杯等。

3）工艺流程

豆乳饮料加工的工艺流程如图6.12所示。

图6.12　豆乳饮料加工工艺流程

4）操作要点

（1）浸泡

通常将大豆浸泡于3倍水中。浸泡温度和浸泡时间是决定大豆浸泡程度的关键因素，两者相互影响，相互制约。夏季浸泡8～10 h；冬季则需浸泡16～20 h。大豆吸水量1～1.2倍，即大豆增重至2.0～2.2倍。

拓展

浸泡时加1%NaHCO3（小苏打），可减轻苦涩味和豆腥味，并可软化大豆，提高蛋白质溶出率。

（2）磨浆

浸泡好的大豆洗净、沥干后，加热水或加0.1%小苏打溶液（>90 ℃）磨浆。豆与溶液比为1∶（8～10），磨浆时料温始终不得低于82 ℃。

应采用分多次磨浆，即对豆渣需要多次磨浆，使大豆中蛋白质等成分充分溶出。

拓展

为何要求磨浆时料温不低于82 ℃？

（3）浆渣分离

磨浆的同时进行浆渣分离（有些磨浆机具有自动分离浆渣的功能）。热浆黏度低，采用离心沉淀机趁热分离（2 000 r/min，5 min）或8层纱布过滤。分离时，注意控制豆渣含水量在85%以下，以免豆浆中蛋白质等固形物回收率降低。

（4）脱臭

利用高压蒸汽将豆浆加热至100～110 ℃，然后将热的豆浆迅速倒入真空冷却室，抽真空，豆乳温度骤然降低，部分水分急剧蒸发，豆乳中的异味物质随水蒸气迅速地排除。

真空冷却室真空度一般为0.026～0.039 MPa，真空度过高，容易产生泡沫。一般经真空脱臭后的豆乳温度可降至75～80 ℃。

（5）调配

配方（%，质量分数）为：豆浆基料40%，白砂糖8%，全脂奶粉5%，蔗糖酯0.1%，CMC-Na 0.1%。

补充

在实际生产中，为了防止钙离子、镁离子等和其他多价金属离子电解质对植物蛋白饮料稳定性的影响，常添加柠檬酸盐和磷酸盐，与饮料中游离的钙离子和镁离子结合，降低其有效浓度。

（6）均质

均质温度75～80 ℃，压力20～25 MPa，使颗粒直径变小而使饮料稳定。

（7）灌装

采用玻璃瓶灌装，并压盖密封。

（8）杀菌

豆乳饮料杀菌中，除杀灭致病菌和大多数腐败菌之外，还必须使抗营养因子失活。

杀菌条件为121 ℃，15 min。之后分段冷却至40 ℃左右。

补充

植物蛋白饮料的水分含量一般在85%以上，大部分饮料pH值在7左右，属于低酸性食品，非常适合细菌的生长繁殖。因此，为了蛋白饮料能长期保藏，必须采用高温杀菌法，如果杀菌不足，有细菌残留，在适当温度下，就可能引起饮料败坏。

5）质量评价

参考《植物蛋白饮料豆奶（豆浆）和豆奶饮料》（QB/T 2132—2008）的规定进行质量评价。

①色泽　乳白或淡黄色。

②气味　具有豆乳应有的香气。

③滋味　甜味适中，无异味。

④组织状态　无絮状沉淀，不得凝结，不应有异常的黏稠性，允许有少量沉淀和脂肪析出。

⑤豆乳饮料的蛋白质含量≥1.0 g/100 g。

高级技术

豆乳稳定性评定方法包括快速判断法、自然沉淀观察法和离心沉淀法等。

①快速判断法　在洁净的玻璃杯内壁上倒少量饮料成品，若其形成牛乳似的均匀薄膜，则证明该饮料质量稳定。

②自然沉淀观察法　将饮料成品在室温下静置于水平桌面上，观察其沉淀产生时间，沉淀产生的越早，则证明该饮料越不稳定。

③离心沉淀法　取样品饮料1 mL，稀释100倍后在785 nm下测其吸光度，为A前；另取样品饮料10 mL，在3 000 r/min下离心10 min后取其上清液，稀释100倍后在785 nm下测其吸光度，为A后。稳定系数R=A后×100/A前，如R≥95%，则饮料稳定性良好，蛋白质等悬浮粒子沉降速度较小。

拓展训练

微粒的粒径与饮料的稳定性并非呈简单的正比关系，在工艺上采用某一特定均质条件时，对饮料的稳定性效果最好。设定调制后的豆乳饮料在70 ℃左右，13～23 MPa下均质。分别进行一次（19.6 MPa）和两次均质（压力分别为14.7 MPa和4.9 MPa），比较效果。

思考练习

①脂肪氧化酶的最适pH值为6.5，在碱性条件下活性降低，至pH9.0时失活，在大豆浸泡时选用碱液浸泡。为何不用加酸的方法抑制脂肪氧化酶活力？

②豆乳饮料pH值大于4.5，还是小于4.5呢？为何要采取高温杀菌？