Технология производства энергетических напитков

Процесс приготовления энергетических напитков состоит из следующих стадий: обработка воды; приготовление сахарного и инвертного сиропов; получение колера; приготовление купажного сиропа; насыщение напитков диоксидом углерода; розлив напитка; наклейка этикеток.

1) Подготовка воды.

Этот этап производства включает в себя фильтрацию, обеззараживание воды путем обеспложивающей фильтрации и хлорирования, умягчение воды термическим способом, катионированием и известково-содовым способом и другими для удаления солей жесткости. Процесс умягчения прекращают при жесткости воды 0,4 мг-экв./л

Фильтрация. Для фильтрования воды используются следующие технологии:

а) Песочные или гравийные фильтры, используемые в процессе удаления суспензий для физического улучшения воды, а также выступающие в качестве фильтров при обезжелезивании. В настоящее время используются в основном гравийные фильтры ускоренного действия, скорость действия которых составляет от 5 до 25 м³ /ч.

б) Обезжелезивание, очистка от марганца, очистка от сернистых соединений. Их удаление осуществляется одновременно, и происходит это по большей степени в гравийной фильтровальной установке, перед которой располагается вентилирующее устройство. Содержащиеся в воде сернистые соединения за счет атмосферного кислорода преобразуются в серу, и таким образом удаляются. Растворимый в воде двухвалентный ион железа под воздействием атмосферного кислорода окисляется в трехвалентный ион железа, в свою очередь, формирует нерастворимый гидроксид трехвалентного железа. Удаление марганца за счет окисления основывается на образовании двуокиси марганца.

в) Угольно-гравийный фильтр служит для удаления мути, вкусовых веществ (например, свободного хлора, образующегося при хлорировании питьевой воды, хлорфенола и т.д.), а также красителей и озона.

г) Фильтры сверхтонкой очис тки в промышленности безалкогольных напитков получили весьма широкое применение. За счет этих фильтров возможно усовершенствование степени фильтрации, простирающейся от сверхтонкой фильтрации до полного удержания живых и мертвых микроорганизмов, то есть вплоть до бактерицидного фильтрования.

Обеззараживание. Может осуществляться следующими способами:

а) Хлорирование основано на добавлении в воду газообразного хлора с образованием соляной и хлорноватистой кислоты. Преимуществом такого метода является его дешевизна и длительное действие.

б) Обеспложивающее фильтрование. В этом случае используются самые различные системы фильтрования, например, керамические фильтры, фильтры из обожженного кизельгура или металлического порошка. Могут применяться различные дезинфекционные средства. Сущность метода заключается в механическом отделении микроорганизмов от продукта.

Умягчение воды. При изготовлении безалкогольных напитков осуществляется умягчение питьевой воды. Особенно часто это делается в тех случаях, когда существует опасение, что карбонатная жесткость воды способна нейтрализовать слишком большое количество фруктовых кислот. Для предотвращения этого явления необходимо осуществлять соответствующее повышение кислотности или декарбонизацию.

а) Термический способ – декарбонизация воды путем нагрева, результатом чего становится выпадение в осадок в основном карбоната кальция. Ввиду слишком высокого потребления энергии является слишком дорогим методом для промышленного применения.

б) Известковый способ. В промышленности умягчение чаще всего осуществляется за счет добавления в воду гашеной извести или известкового молока, причем после сильного перемешивания соли карбонатной жесткости превращаются в основном в карбонат кальция, выпадающий в осадок в виде шлама.

в) Нейтрализация. Умягчение воды за счет добавления небольшого количества соляной или серной кислоты представляется менее сложным и более дешевым, чем метод, предусматривающий использование ионообменников. Недостаток этого метода состоит в том, что количество добавляемых химикатов постоянно должно рассчитываться точно в соответствии с происходящими превращениями.

г) Ионообменный способ. В ионообменниках используются полимеры, способные заменить ионы растворенных в воде соединений (например, в виде солей) другими ионами. За счет этого изменяются свойства вредных солей, что делает их безопасными

2) Приготовление сахарного и инвертного сиропов.

Для получения купажей напитков используют белый сахарный и белый инвертный сиропы.

Белый сахарный сироп представляет собой концентрированный водный раствор сахара (60-65%). Белый сахарный сироп готовят двумя способами: горячим и холодным

а) Метод механического холодного приготовления сахарного сиропа. Исходным материалом является либо твердый сахар из мешков, либо сахар, хранящийся в специальных силосах. Сахар из силосов дешевле, поскольку в этом случае отпадает необходимость в мешках или другом упаковочном материале.

б) Горячее растворение или кипячение. Первоочередной целью этого метода является быстрое растворение сахара и осаждение имеющихся в сахаре загрязнений.

3) Приготовление колера.

Колер представляет собой продукт термической обработки сахарозы. Его используют для подкрашивания безалкогольных напитков.

Колер приготовляют в колероварочном аппарате, снабженном электронагревательным устройством, а также вытяжным зонтом.

Для варки колера в котел вносят сахар, добавляют 1-2 % воды, нагревают при постоянном перемешивании до температуры 160-165^о С, сахар начинает плавиться и приобретать темно-бурую окраску. Затем, прекратив нагрев, добавляют тонкой струей при перемешивании горячую воду температурой 75-90^о С в количестве 8 %. Далее температуру в аппарате повышают до 180-200^о С и при этой температуре проводят карамелизацию сахара до появления темно-коричневого цвета.

Одновременно с карамелизацией сахарозы протекают окислительные процессы с образованием продуктов окисления летучих и нелетучих органических кислот.

При варке колера происходит в основном дегидратация сахарозы, которая протекает в три стадии:

I стадия – при потере молекулой сахарозы двух молекул (10,5 %) воды получается карамелан (С₁₂ Н₁₈ О₉), растворимый в воде;

II стадия – при потере тремя молекулами сахарозы восьми молекул (14 %) воды образуется карамелен (С₃₆ Н₅₀ О₂₅), растворимый в воде;

III стадия – при потере двумя молекулами сахарозы семи молекул (18,4 %) воды получается карамелин (С₂₄ Н₃₀ О₁₅), нерастворимый в воде.

Окончание карамелизации устанавливают по следующим признакам: горячая капля колера, нанесенная на стеклянную пластинку, не растекается; горячие капли колера при погружении в холодную воду твердеют и всплывают; горячая масса колера, взятая деревянной палочкой, застывает в упругую нить. По завершении варки массу охлаждают до 60^о С, а затем задают горячую воду с таким расчетом, чтобы после размешивания получить колер относительной плотностью 1,35, т.е. массовой долей сухих веществ не менее 70±2 %. Выход колера составляет около 105 % к массе израсходованного сырья. Длительность одного цикла получения колера 3-5 ч.

4) Приготовление купажных сиропов.

Купажным сиропом называют промежуточный продукт безалкогольного производства, представляющий собой смесь всех составных частей напитка. Процесс приготовления смеси из отдельных составных частей напитка называется купажированием.

Купажный сироп приготовляют холодным, полугорячим и горячим способами.

Холодный способ применяют для получения купажных сиропов при использовании цитрусовых настоев, пищевых эссенций, композиций и концентратов.

Купажные сиропы должны соответствовать следующим требованиям:

по внешнему виду – совершенно прозрачные, без опалесценции и мути, осадка и посторонних взвешенных частиц;

по органолептическим показателям – характерный, хорошо выраженный вкус, аромат и цвет, свойственные данному виду напитка.

Содержание сухих веществ в купажном сиропе в зависимости от вида напитка колеблется в пределах 30-40 % мас.

5) Насыщение напитков диоксидом углерода (карбонизация).

В безалкогольных освежающих напитках, как правило, содержится от 5 до 9 г углекислоты на литр. Зачастую карбонизация осуществляется в миксерах, где процессы дегазации, смешивания и карбонизации выполняются одним аппаратом.

Под насыщением углекислотой понимается смешивание жидкостей с углекислотой.

Для предотвращения снижения качества напитков перед началом карбонизации необходимо дегазация и деаэрация воды, из которой они изготавливаются.

Пневматическая деаэрация осуществляется посредством карбонизации содержащей воздух воды в инжекторе высокого давления и вытеснения воздуха из воды благодаря изменившимся коэффициентам растворимости. Установки пневматической деаэрации действуют очень надежно и вполне удовлетворительно.

При использовании метода вакуумной деаэрации жидкость дегазируется за счет увеличения разрежения, причем процесс ускоряется за счет увеличения поверхности между газом и жидкостью. Увеличение поверхности осуществляется с помощью размещения в дегазаторе распылительных форсунок и оросителей.

При использовании магистральной дегазации подлежащая дегазации вода смешивается с углекислым газом и через форсунки впрыскивается в находящийся в горизонтальном положении реактор, имеющий форму трубы. Содержимое этого трубчатого реактора откачивается при помощи вакуумного насоса. За счет добавления углекислого газа и низкого давления в реакторе создаются условия для выхода растворенных в воде газов. В конце участка дегазации вода по отводу поступает на стабилизирующий и осадочный участок, где осаждаются содержащиеся в жидкости пузырьки газа

Сатурация безалкогольных напитков производится в аппаратах, называемых миксер-сатураторами (сатурационные установки), где вода не только насыщается углекислым газом, но еще и смешивается с сиропом.

Принцип работы машины таков: охлажденная вода очищается от растворенных в ней газов при помощи деаэрационной системы. Насосом деаэрированная вода нагнетается в колонну, где насыщается двуокисью углерода. После чего газированная вода поступает в следующую колонну. Туда же подается сироп из купажного отделения. Вода и сироп смешиваются, насыщенный СО₂ напиток под давлением углекислого газа подается на машину розлива, где фасуется в банки и укупоривается

6) Розлив напитков в банки.

Агрегат для розлива в банки представляет собой установку с кольцевым трубопроводом и наливным клапаном для банок или комбинированным наливным клапаном для бутылок и банок, в которой при переходе с банок на бутылки и обратно следует только поменять центрирующий колокольчик и отводные воздушные трубки. Речь идет об обычном наполняющем устройстве с противодавлением. В качестве среды для создания противодавления в основном применяется углекислота. Напиток с помощью наливных трубок наливается по стенкам банки во избежание завихрений. Банки пневматически прижимаются к наливным клапанам при помощи подъемного цилиндра. Опускание цилиндра происходит под действием силы тяжести и направляющей. Перед закупориванием банки подача газа под пониженным давлением обеспечивает удаление из жидкости воздуха.

Возможно также применение системы наполнения по объему с использованием индуктивного расходомера.

Банки укупоривают легковскрываемыми крышками с кольцом («Easy Open End») - это легкооткрываемые крышки (ЛОК или ЛВК) различных форм, вскрываемые с помощью кольца или язычка целиком, или в виде ленты. Применяют вертикально расположенные кольца или язычки, открывающие отверстие упаковки для выливания содержимого. Укупорка производится в паровакуумной укупорочной машине. Паровакуумная укупорка - метод укупорки, при котором воздух, содержащийся в свободном пространстве, перед закрыванием вытесняют паром. Пониженное давление, возникающее затем в упаковке, удерживается крышкой.

После укупорки наряду с простыми системами подсчета банок осуществляется также контроль уровня заполнения тары. Системы контроля заполнения функционируют на основе самых разных методов – оптических датчиков, ультразвука, видео- и инфракрасных камер, УВЧ, гамма- или рентгеновского излучения, определения массы. Тем самым контролируют недолив или перелив емкостей, к соблюдению чего обязывают нормативные акты по готовой упаковке.

Устройства контроля дополняются различным отбраковывающим оборудованием с пневматическими цилиндрами или вращающимися сегментами с сервоприводом или любой другой сортировочной системой с автономным приводом. Данные регистрируются и передаются для дальнейшей обработки