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    脱氧——保证产品质量的重要流程

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    优质饮料生产商非常清楚氧化作用对其产品中宝贵的内含物质所造成的损害。因此,其主要目标之一就是完好保留其中的维生素,例如,维生素C(抗坏血酸)。可靠地去除产品中多余的气体,是其中一个重要的流程。但是,如果想达到完美的效果,必须准确了解流程背后的热力学。

    尤其是生产敏感型饮料时,必须引起足够的重视。产品只要接触极少量的氧气就会产生氧化,这将对饮料造成非常严重的损害:除了破坏宝贵的维生素和抗氧化特性,产品变色也是必须避免的后果。与在流程前添加维C相比,脱氧是一种直接、经济性更高的手段。

    实例:氧化和维生素C

    对于维生素C,含氧基团能够自发形成不可逆的脱氢抗坏血酸水解作用。由此,产生二酮古洛糖酸,它对维生素具有破坏作用。按照摩尔重量计算,氧化11毫克的维生素C只需要一克氧气。

    最高目标:减少产品中的空气比例

    为了最大限度地阻止这种变化,产品制备的一项重要任务就是减少饮料中的空气比例。依据不同的生产流程,可以采用相应的工艺技术。

    • 首先,只要可行和成本方面允许,在粉料溶解时就应该减少与空气的接触。混合碳酸软饮料时,建议尽可能采用脱氧水。脱氧可以采用集中方式,为多条生产线配备一个脱氧中心;也可以采用单独集成方式,为每条生产线配备一台混比机(例如,克朗斯的Contiflow)。这种离散式脱氧配置的优点是更高的灵活性和生产安全性。
    • 如果生产敏感型饮料,还要注意一个关键因素:巴氏杀菌的温度。生产流程的温度越高,氧气和产品组分之间的反应速度就越快 —— 进而改变最终产品。因此,在瞬时杀菌流程中常常配备一台产品脱氧机(例如,克朗斯的 VarioSpin) 。

    然而,许多生产企业对产品脱氧持批评态度,因为他们担心这样可能会损失香味物质。但是,如果熟悉该流程背后的热力学,就可以对此加以控制 —— 最终必须可以重现原来的产品质量。其详细情况将在以下做进一步解释。

    谨慎周到地设计脱氧流程

    脱氧流程以产生真空作为基础。在此,通过分压梯度减少暂时溶解的组分。由于产品中除了具有可逸出气体外还存在对产品具有重要作用的可逸出香味物质,因此必须对该流程予以特殊关注。

    为此,在真空脱氧流程中,使运行点接近于沸点,这取决于期望的脱氧效果以及产品的起泡状况。在这个过程中,并不进行真正的煮沸,从热力学角度看,所发生的是液体蒸发。如果液体的蒸发压力低于总压力,这种蒸发将导致其蒸发压力发生变化。

    某种物质从混合物中的蒸发主要取决于相应的挥发性(分配系数)和蒸发掉的水量。如果分配系数大于1,则发生热量导致的物质分离。这种物质比溶剂更容易逸出,这样,随着进一步的蒸发,即随着真空脱氧不断接近沸点,液体中的物质含量也持续减少。我们再回过头来看看果汁生产流程,其有利之处在于脱氧过程中被分离的气体比大部分香味物质具有更高的挥发性,还有一些果汁组分,例如,最大的馏分糖类,它们不会被蒸发。真空压力越接近沸点(例如,200毫巴,60 °C),蒸发的水量就越多,分离的挥发性物质也越多。

    成功的关键因素在于为真空找到合适的运行点。对此,必须在最大限度减少气体和保留宝贵的香味物质之间找到一个平衡点。 Variospin可以自动调节运行点,能够按照客户要求和产品特性进行个性化匹配。

    确保逸出香味物质的冷凝

    脱氧后,接下来是另外一个重要的热力学分离工序:此前无法完全避免的香味物质逸出后与水蒸气一起冷凝。在此,被真空泵抽走的气溶胶(水蒸气+气体+香味物质)冷凝在一个尽可能保持低温(5 °C)的换热表面上。

    在冷凝器中,再次利用了这样一个事实,即不希望保留的氧气比希望保留的香味物质具有更高的挥发性:香味物质与水蒸气一起在低温表面冷凝,同时用水将其从表面洗掉,重新流回产品中。逸出的气体通过真空泵排掉,不再对后续流程产生氧化作用。

    产品脱氧的结论:选择正确的工艺!

    脱氧流程不仅除掉了不期望的内含物质,同时也造成期望物质的丢失,这种担心并非没有道理。但是,如前所述,可以对这个流程进行相应的控制,最终在产品中只保留有利于提升产品质量的组分。借助正确的运行点、目标明确的冷凝工艺以及冷凝液有效地回流到产品中,氧气在后续的巴氏杀菌流程中不会形成基团,而香味物质也可以留在应该保留的地方 —— 产品中。

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