CN108905843A - 一种饮料生产中的管道调酸装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种饮料生产中的管道调酸装置及方法，包括待加酸料液罐，酸液罐和调酸料液罐，所述酸液罐通过酸液出料管路与加酸喷嘴连接，所述加酸喷嘴由若干分流管道构成，所述分流管道的管壁设有分流孔，所述加酸喷嘴的一端与酸液出料管路相连接，另一端插接于待加酸料液出料管路中，所述酸液出料管路与待加酸料液出料管路汇合后，通过主管道与调酸料液罐相连接，所述酸液罐出料管路设有加酸泵，所述主管路设有出料泵。本发明设备结构简单，操作方便，日常使用和维护要求较低；调酸方法稳定可控，设备要求低，工艺条件易于控制，可操作性强，产品稳定性明显提高，离心沉淀率显著降低。

Description

一种饮料生产中的管道调酸装置及方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，尤其涉及一种饮料生产中的管道调酸装置及方法。

背景技术

调酸(或称加酸)是液体饮料生产工艺中常用的一个工序，尤其是在酸性液态饮料生产工艺中，通常需要向待加酸料液中添加酸液而形成调酸后料液，调酸的目的主要是用于调节饮料的pH值，改善饮料风味，与糖一起赋予饮料爽口的酸甜味，同时还具有一定的抑菌作用。

然而，在酸性液态饮料中通常会含有一些不耐受酸性的物质，例如液态乳或乳饮料中的乳蛋白(主要是酪蛋白)、植物蛋白饮料中的大豆蛋白、或其他不耐受酸性的蛋白或非蛋白物质等。对这类含有不耐受酸性物质的酸性液态饮料，加酸操作是影响饮料产品性能的关键。以生产含有酪蛋白的酸性乳饮料为例，酪蛋白的等电点为4.6，在加酸过程中需要注意控制加酸速率。加酸过快会使得酪蛋白颗粒在该过程变得粗大，产品容易产生沉淀；加酸过慢会使得料液的pH值无法快速通过等电点，同样无法保证产品的稳定性。

目前在生产这类含有不耐受酸性物质的酸性液态饮料时，比较常用的技术有直接倒酸、喷淋加酸以及文丘里管道加酸等。直接倒酸的方法最为简单，具体操作为向高速搅拌的待加酸料液中直接倒入酸液。该方法受操作人员的影响较大，加酸速率控制难以标准化，较快倒入会使得料液内产生局部过酸现象，过慢则可能使料液pH在等电点处停留过长时间。采用喷淋加酸方法，先将酸配制成较低浓度的酸液，然后通过喷淋设备缓慢加入到待加酸料液中，在加酸的同时对料液进行快速搅拌，以尽量使酸液快速均匀分散，避免局部过酸而导致不耐受酸性物质在高酸条件下的降解和变性。该方法所需配置和过程要求高，要求料液搅拌快且均匀，加酸喷淋头的喷淋速度均匀且其角度需要随待加酸料液液面高度发生变化。设备带来的误差的风险较大。文丘里管道加酸采用文丘里+静态混合器结构，该结构要求保持所有混合物料的均量和压力的稳定性，提高了设备要求；静态混合器结构精细，对日常使用和维护要求较高。

因此，如何能够有效控制加酸速率，使酸液又快又均匀地加入到待加酸料液中，是生产含有不耐酸物质的液态饮料中亟需解决的一大问题。

发明内容

本发明为了克服传统液体饮料生产中调酸工艺存在的酸液混合不均、设备要求及维护成本高、操作人员和复杂设备误差风险大的问题，提供了一种饮料生产中的管道调酸装置及方法，实现在输送管路上固定比例加酸，使酸液可以在短时间内均匀分散到待加酸料液中，在料液pH快速通过等电点的同时避免了局部过酸现象的发生，保证了调酸产品的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种饮料生产中的管道调酸装置，包括待加酸料液罐，酸液罐和调酸料液罐，所述酸液罐通过酸液出料管路与加酸喷嘴连接，所述加酸喷嘴由若干分流管道构成，所述分流管道的管壁设有分流孔，所述加酸喷嘴的一端与酸液出料管路相连接，另一端插接于待加酸料液出料管路中，所述酸液出料管路与待加酸料液出料管路汇合后，通过主管道与调酸料液罐相连接，所述酸液罐出料管路设有加酸泵，所述主管路设有出料泵。所述加酸喷嘴由不锈钢制成，可实现酸液和待加酸料液的初步混合，无清洗死角。

作为优选，所述酸液出料管路设有酸液管路清洗旁路和加酸喷嘴清洗旁路，酸液管路清洗旁路设有排污阀和排污辅助阀；加酸喷嘴清洗旁路设有旁通阀。

作为优选，所述酸液出料管路和待加酸料液出料管路设有过滤器，可以将杂质初步过滤，保证产品质量。

作为优选，所述待加酸料液罐，酸液罐和调酸料液罐内均设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴和搅拌部，所述搅拌轴为中空的吸液管状结构，所述搅拌轴的下部设有进液孔，上部设有喷液孔，所述搅拌轴的上端与驱动电机和吸液泵相连接。

本发明待加酸料液罐，酸液罐和调酸料液罐内的搅拌装置既可以实现水平方向的搅拌，又可以实现竖直方向料液的循环混合，能够大大改善搅拌效果，同时进一步确保调酸料液罐内最终所得的调酸料液充分混合，更为均一，确保调酸的效果好。

一种饮料生产中的管道调酸方法，该方法为在线调酸方法，采用上述的管道调酸装置完成，包括以下步骤：在待加酸料液罐内制备得到均一的待加酸料液，在酸液罐中制备得到添加所需酸液，控制加酸泵和出料泵的流量，酸液经加酸喷嘴初步分流后与待加酸料液混合，得到调酸料液，并通过主管道进入调酸料液罐。

本发明的调酸方法和常见的直接倒酸与喷淋加酸相比，该过程是在料液输送的管路上完成的，酸液和待加酸料液在该过程中实现了固定比例混合，待加酸料液pH快速通过等电点，同时在加酸喷嘴的帮助下避免了局部过酸的现象。与文丘里管道加酸相比，该方法所用设备结构简单，日常使用和维护要求较低。所得到的产品稳定性明显提高，离心沉淀率显著降低。本发明的管道调酸方法能够使得体系稳定性提升。本发明的管道调酸方法同样适用于其他含有不耐受酸性物质，但需要调酸的液体饮料的生产，如酸性大豆蛋白饮料、酸性调味乳等，能够促进酸液和待加酸料液快速且均匀地混合，得到稳定性优良的产品，减少操作人员及复杂机械带来的误差，保证了产品质量。

作为优选，所述酸液浓度控制在5～50g/L，通过控制酸液浓度可以避免局部过酸现象的产生。

作为优选，所述待加酸料液和酸液间的流量比例控制在重量流量比(20～100)：1。通过控制加酸泵、出料泵的流量，可以保证调酸料液pH处于合适的范围内，以避免待加酸料液中不耐受酸性物质变性、分解。

作为优选，所述酸液和待加酸料液的输出时间差应不大于整个加酸过程所需时间的30％。

作为优选，调酸过程中所得调酸料液的pH控制在3.5～4.5之间，该范围内可以避免待加酸料液中不耐受酸性物质变性、分解。

作为优选，调酸完成后，关闭排污辅助阀，打开排污阀，对酸液管路进行清洗；关闭排污辅助阀，打开旁通阀，清洗加酸喷嘴。该操作便于装置的维护与保养，延长使用寿命。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)设备结构简单，操作方便，日常使用和维护要求较低；

(2)调酸方法稳定可控，设备要求低，工艺条件易于控制，可操作性强；

(3)采用该方法所得到的产品稳定性明显提高，离心沉淀率显著降低。

附图说明

图1是本发明管道调酸装置的一种结构示意图。

图2是本发明管道调酸装置的另一种结构示意图。

图3是本发明加酸喷嘴与待加酸料液的装配截面图。

图4本发明搅拌装置的结构示意图。

图中：待加酸料液罐1，酸液制备罐2，调酸料液罐3，酸液出料管路4，加酸喷嘴5，分流管道6，分流孔7，待加酸料液出料管路8，主管道9，加酸泵10，出料泵11，过滤器12，酸液管路清洗旁路13，排污阀14，排污辅助阀15，加酸喷嘴清洗旁路16，旁通阀17，搅拌轴18，搅拌部19，进液孔20，喷液孔21，驱动电机22，吸液泵23，出料阀24。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

实施例1

如图1所示，一种饮料生产中的管道调酸装置，包括待加酸料液罐1(5000L，配有高速剪切搅拌)，酸液罐2(300L，配有低速搅拌)和调酸料液罐3(10000L，配有低速搅拌)，待加酸料液罐和酸液罐设有出料阀24，酸液罐通过酸液出料路4与不锈钢材质的加酸喷嘴5连接，如图3所示，加酸喷嘴由两根分流管道6构成，分流管道的管壁设有分流孔7，加酸喷嘴的一端与酸液出料管路相连接，另一端插接于待加酸料液出料管路8中，酸液出料管路与待加酸料液出料管路汇合后，通过主管道9与调酸料液罐相连接，酸液罐出料管路设有加酸泵10，主管路设有出料泵11，加酸泵和出料泵流量可控，可实现固定比例加料，加酸喷嘴由不锈钢制成，可实现酸液和待加酸料液的初步混合，无清洗死角。

加酸喷嘴的具体结构为：选取两根长度2-20cm，直径在4-10mm的不锈钢管，一端封口，在其侧面对称开两排、共计6-20个直径在0.5-3mm的孔，每个孔相距3-20mm，最下方的孔尽量靠近封口，避免清洗死角；将该两段十分管自上而下安装在待加酸料液出料管路，可能靠近出料泵入口前部。酸液经加酸泵流出后，一分为二，经该喷嘴进入主管路。

本实施例是利用本发明的管道调酸方法生产一种配置型酸性乳饮料。该酸性乳饮料的原料配方如下(以每1000升产品计)：

奶粉29g，白砂糖45g，食用胶体5g，香精1g，调酸剂6.8g，乳化剂、盐等其余小料，所用配料均符合相应国家标准。

采用本发明的在线加酸方法生产酸性乳饮料的工艺流程主要包括：

(1)配料：在待加酸料液罐中加入适量纯水，开启搅拌，依次向其中加入甜味剂、食用胶体、奶粉、乳化剂、盐、香精，得到混合均匀、无肉眼可见颗粒的混合物，加水定容至固定体积，准备出料；

(2)溶酸：将调酸剂在酸液罐中用纯水充分溶解，定容至固定体积，准备出料；

(3)管道调酸：同时开启加酸泵以及出料泵，调节两者流量，使酸液和待加酸料液尽量实现固定比例输出，待加酸料液和酸液间的流量比例控制在重量流量比20：1，所得调酸料液进入调酸料液罐中等待后续操作。在输出过程中，混合料液的pH控制在3.5～4.5之间，酸液和待加酸料液的出料时间偏差不多于5分钟；

(4)在调酸料液罐中，加水定容后搅拌均匀，并经由均质、巴氏杀菌、灌装后得到酸性乳饮料产品。

本实施例中所得酸性乳饮料产品检测指标：蛋白质≥1％，酸度72±3°T，折光≥7.5％，离心沉淀率≤2％。

实施例2

如图2所示，一种饮料生产中的管道调酸装置，包括待加酸料液罐1(5000L，配有高速剪切搅拌)，酸液罐2(300L，配有低速搅拌)和调酸料液罐3(10000L，配有低速搅拌)，酸液罐通过酸液出料管路4与不锈钢材质的加酸喷嘴5连接，如图3所示，加酸喷嘴的结构和实施例1相同。酸液出料管路和待加酸料液出料管路设有过滤器12，酸液出料管路设有带有排污阀14和排污辅助阀15的酸液管路清洗旁路13，和带有旁通阀的加酸喷嘴清洗旁路。搅拌装置如图4所示，包括搅拌轴18和搅拌部19，所述搅拌轴为中空的吸液管状结构，所述搅拌轴的下部设有进液孔20，上部设有喷液孔21，所述搅拌轴的上端与驱动电机22和吸液泵23相连接。

本实施例是利用本发明的管道调酸方法生产一种配置型酸性乳饮料。该酸性乳饮料的原料配方如下(以每1000升产品计)：

奶粉29g，白砂糖45g，食用胶体5g，香精1g，调酸剂6.8g，乳化剂、盐等其余小料，所用配料均符合相应国家标准。

采用本发明的在线加酸方法生产酸性乳饮料的工艺流程主要包括：

(1)配料：在待加酸料液罐中加入适量纯水，开启搅拌，依次向其中加入甜味剂、食用胶体、奶粉、乳化剂、盐、香精，得到混合均匀、无肉眼可见颗粒的混合物，加水定容至固定体积，准备出料；

(2)溶酸：将调酸剂在酸液罐中用纯水充分溶解，定容至固定体积，准备出料；

(3)管道调酸：同时开启加酸泵以及出料泵，调节两者流量，使酸液和待加酸料液尽量实现固定比例输出，待加酸料液和酸液间的流量比例控制在重量流量比100：1，所得调酸料液进入调酸料液罐中等待后续操作。在输出过程中，混合料液的pH控制在3.5～4.5之间，酸液和待加酸料液的出料时间偏差不多于5分钟；

(4)在调酸料液罐中，加水定容后搅拌均匀，并经由均质、巴氏杀菌、灌装后得到酸性乳饮料产品；

(5)调酸完成后，关闭排污辅助阀，打开排污阀，对酸液管路进行清洗；关闭排污辅助阀，打开旁通阀，清洗加酸喷嘴。

本实施例中所得酸性乳饮料产品检测指标：蛋白质≥1％，酸度72±3°T，折光≥7.5％，离心沉淀率≤2％。

实施例3

实施例3与实施例2的不同之处在于，改变酸液浓度，使待加酸料液和酸液间的流量比例控制在重量流量比60：1，其余工艺完全相同。

对比例直接倒酸生产酸性乳饮料

该对比例的酸性乳饮料原料配方与实施例1相同，取消酸液罐2，另取小罐溶解酸液，直接倒入待加酸料液制备罐中进行调酸，具体操作如下：

(1)配料：在待加酸料液罐中加入适量纯水，开启搅拌，依次向其中加入甜味剂、食用胶体、奶粉、乳化剂、盐等，得到混合均匀、无肉眼可见颗粒的混合物，准备加酸；

(2)溶酸：将调酸剂在小罐中用纯水充分溶解；

(3)直接倒酸：在保持待加酸料液制备罐1中高速剪切搅拌开启的状态下倒入酸液，搅拌5分钟后加入香精等其他小料，搅拌均匀后输出至调酸料液罐中；

(4)在调酸料液罐中，加水定容后搅拌均匀，并经由均质、巴氏杀菌、灌装后得到酸性乳饮料产品。

上述生产工艺中，待加酸料液罐：5T，配有高速剪切搅拌；调酸料液罐：10T，配有低速搅拌；出料泵流量为20T/h。

本对比实施例中所得酸性乳饮料产品检测指标：蛋白质≥1％，酸度72±3°T，折光≥7.5％，离心沉淀率≤2％。

对本发明实施例1-3和对比例所得酸性乳饮料产品的性能做检测：

(1)产品稳定性评估：

分别取实施例1-3和对比例生产所得的刚下线酸性乳饮料样品10mL，进行高速离心实验，4000r/min离心10分钟，测定样品沉淀量，依此对饮料产品的体系稳定性进行评估，所得实验结果如表1；

表1.检测结果

性能指标	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					样品沉淀量	0.2％	0.15％	0.16％	2％

从表1检测结果可以看出，采用本发明实施例1-3的管道调酸方法生产酸性乳饮料，进行4000r/min离心10分钟的处理后，产品沉淀量明显少于对比例采用直接倒酸方法生产的产品，基于实施例2、3所用调酸装置中搅拌装置的进一步改进优化，实施例2、3显然稳定性高于实施例1。

(2)产品稳定性跟踪：

对实施例1-3和对比例所得产品进行55℃保温实验，分别在二周、三周、四周时取样10mL进行高速离心实验，4000r/min离心10分钟，测定样品沉淀量，所得实验结果如表2。

表2.检测结果

性能指标	时间	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
						样品沉淀量	两周	0.5％	0.45％	0.42％	2％
样品沉淀量	三周	0.6％	0.5％	0.48％	2％
						样品沉淀量	四周	1％	0.85％	0.82％	3％

从表2的稳定性跟踪实验结果可以看出，采用本发明实施例1-3的管道调酸方法生产酸性乳饮料在55℃储存条件下，其中，基于实施例2、3所用调酸装置中搅拌装置的进一步改进优化，实施例2、3显然稳定性高于实施例1，综合两者的稳定性仍然优于对比例，可见本发明的管道调酸方式可以显著改善酸性液态饮料的稳定性。

上述是以酸性乳饮料产品为例，说明了管道调酸方法的具体操作方法以及其带来的体系稳定性提升。本发明的管道调酸方法同样适用于其他含有不耐受酸性物质，但需要调酸的液体饮料的生产，如酸性大豆蛋白饮料、酸性调味乳等，能够促进酸液和待加酸料液快速且均匀地混合，得到稳定性优良的产品，减少操作人员及复杂机械带来的误差，保证了产品质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种饮料生产中的管道调酸装置，其特征在于，包括待加酸料液罐，酸液罐和调酸料液罐，所述酸液罐通过酸液出料管路与加酸喷嘴连接，所述加酸喷嘴由若干分流管道构成，所述分流管道的管壁设有分流孔，所述加酸喷嘴的一端与酸液出料管路相连接，另一端插接于待加酸料液出料管路中，所述酸液出料管路与待加酸料液出料管路汇合后，通过主管道与调酸料液罐相连接，所述酸液罐出料管路设有加酸泵，所述主管路设有出料泵。

2.根据权利要求1所述的一种饮料生产中的管道调酸装置，其特征在于，所述酸液出料管路设有酸液管路清洗旁路和加酸喷嘴清洗旁路。

3.根据权利要求1或2所述的一种饮料生产中的管道调酸装置，其特征在于，所述酸液出料管路和待加酸料液出料管路设有过滤器。

4.根据权利要求3所述的一种饮料生产中的管道调酸装置，其特征在于，所述待加酸料液罐，酸液罐和调酸料液罐内均设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴和搅拌部，所述搅拌轴为中空的吸液管状结构，所述搅拌轴的下部设有进液孔，上部设有喷液孔，所述搅拌轴的上端与驱动电机和吸液泵相连接。

5.一种饮料生产中的管道调酸方法，其特征在于，采用如权利要求1或4所述的管道调酸装置完成，包括以下步骤：在待加酸料液罐内制备得到均一的待加酸料液，在酸液罐中制备得到添加所需酸液，控制加酸泵和出料泵的流量，酸液经加酸喷嘴初步分流后与待加酸料液混合，得到调酸料液，并通过主管道进入调酸料液罐。

6.根据权利要求5所述的饮料生产中的管道调酸方法，其特征在于，所述酸液浓度控制在5～50g/L。

7.根据权利要求5所述的饮料生产中的管道调酸方法，其特征在于，所述待加酸料液和酸液间的流量比例控制在重量流量比(20～100)：1。

8.根据权利要求5所述的饮料生产中的管道调酸方法，其特征在于，所述酸液和待加酸料液的输出时间差应不大于整个加酸过程所需时间的30％。

9.根据权利要求5所述的饮料生产中的管道调酸方法，其特征在于，调酸过程中所得调酸料液的pH控制在3.5～4.5之间。

10.根据权利要求5所述的饮料生产中的管道调酸方法，其特征在于，调酸完成后，依次打开酸液管路清洗旁路和加酸喷嘴清洗旁路，分别清洗酸液管路和加酸喷嘴。