这个礼拜你喝过可乐么？即使你没有喝过，但是大概率你一定看到过可口可乐或者百事可乐的身影。

最大的碳酸饮料制造企业—可口可乐，在世界各地两百多个国家营业，一天就可以售出大约16亿瓶饮料，一年营业收入近百亿美元。作为全民皆知的快乐肥宅水，这种黑色液体已经融入到我们每一个人的生活中。

可乐

但是汽水是如何生产的？相关的生产设备有哪些?

碳酸饮料的原料

在介绍汽水生产之前，我们先看看汽水主要原材料有哪些？碳酸饮料、汽水、可乐、碳酸水之间有什么区别和联系呢？

根据维基百科介绍，碳酸饮料是充入二氧化碳气体的软饮料。碳酸饮料也称为汽水，通常由水、甜味剂、酸味剂、色素、辅助香味剂和其他原料组成。

古柯园

可乐又和碳酸饮料又有什么关系呢？我们可能都知道可乐属于碳酸饮料的一种，但是除了可乐，还有哪些类型的碳酸饮料呢？

在饮料分类上，一般根据主要风味物质不同将碳酸饮料分为果汁型、果味型、可乐型和其他碳酸饮料四大类。

其中可乐型碳酸饮料包括我们常见的可口可乐、百事可乐、雪碧、芬达等。是指以古柯叶、可乐果、白柠檬等提取物作为主要风味物质的碳酸饮料。这一类碳酸饮料也是我们最为常见的。

另外果汁型就是以果汁为风味物质的碳酸饮料，果味型就是以果味添加剂为风味物质的碳酸饮料。

碳酸饮料的历史

那么碳酸水又是什么呢？碳酸水和碳酸饮料有什么联系呢？

简单来说碳酸水就是二氧化碳水溶液，自然界本身是存在天然的碳酸水，可以说天然碳酸水就是碳酸饮料的前身。

早在15世纪，就有意大利人开始研究碳酸水，因为天然的碳酸矿泉水比较少，当时只是将碳酸矿泉水用于治疗。

碳酸水

1772年，英国人约瑟夫.普利斯特发明了一个能够制造饱和碳酸水的设备。此后，碳酸水逐渐走进寻常百姓家。

碳酸水除了清凉解渴的作用外，没有什么味道。后面就有人在碳酸水中加入一些糖之类的调味剂，获得更好的口感。

到了1886年，在美国的亚特兰大市的药剂师约翰.彭伯顿误将碳酸水倒入到由可乐果和古柯叶等原料提取物中。他好奇地尝了一下，觉得风味独特。

后来他将可乐果和古柯叶等原材料提取物制成糖浆售卖给药店。当有顾客购买时，药店店员将糖浆勾兑一定量的碳酸水，调制给顾客现场饮用。

为了满足偏远乡村对可乐的需求，瓶装的可乐开始出现。从此可口可乐开始从美国亚特兰大市向世界各地进发，走进了人类的生活，成为人类文明的一部分。

碳酸化的原理

碳酸化

说到这里，我们大概就知道了，汽水其实就是一杯糖水。但是为什么就是这样一杯糖水，令世界各地，几十亿人着迷呢？这就要说到汽水的独特成分——二氧化碳了。

相较于其他饮料，汽水主要的特点就是消暑解渴和独特刹口感，这两个特点都和二氧化碳有很大关系。那二氧化碳是如何起到消暑解渴、形成独特风味的呢?

这是因为汽水进入人体后，温度升高会促使碳酸分解，产生二氧化碳排除体外。一方面碳酸分解是一个吸热反应，能够消耗人体的热量。

另一方面，二氧化碳气体从口腔排出也带走人体的一些热量。这就是我们饮用碳酸饮料时感到清凉解渴的原因。

另外，我们都有这样的经验，可乐打开后没喝完，放置一段时间再喝就没有刚开启的那种口感了，这是因为饮料内的二氧化碳已经逸散掉了。二氧化碳是碳酸饮料独特口感的关键。

碳酸饮料进入口腔后，溶解的二氧化碳会逸散出来，刺激口腔表层细胞，形成我们平常所说的“刹口感”。另外逸散出来的二氧化碳气体会将饮料的风味物质带出，增强饮料的风味。

天然碳酸矿泉水是碳酸饮料的前身，水如何成为碳酸水呢？我们先来介绍两个化学概念——溶解度和碳酸化

溶解度是表征溶质溶于溶剂的量，对于二氧化碳和水，溶解度就是表示二氧化碳溶解于水的量。

二氧化碳溶于水达到一定的量，就会与水发生反应生产碳酸，也就是水的碳酸化。

我们知道水与二氧化碳反应产生碳酸，这是一个可逆反应。水中溶解足够多的二氧化碳，才能使反应正向移动，生成碳酸。

二氧化碳在水中的溶解度受哪些因素影响呢？我们这里介绍两个重要的定律，分别是亨利定律和道尔顿定律。

亨利定律主要说明的是二氧化碳的溶解度主要受温度和二氧化碳的压力影响。想要在饮料中溶解更多的二氧化碳，就需要降低水的温度和提高二氧化碳气体的压力。

亨利定律说的是一种气体的情况，但是在实际生产中，所使用的二氧化碳原料并不是绝对纯的二氧化碳，还有其他杂质气体。

道尔顿定律主要说明的是二氧化碳的纯度也是影响其溶解度的一个重要因素。提高二氧化碳的纯度，能够提高它的溶解度。

另外，影响碳酸化的因素还和二氧化碳与水的接触面积和接触时间有关。二氧化碳与液体接触面越大碳酸化速度越快，接触的时间越长，就会生成更多的碳酸。

除此之外，影响碳酸化的因素还有溶剂的成分。比如水的钙镁离子含量、溶解的氧气等。

碳酸饮料的生产工艺——水处理

水处理设备

前面介绍的碳酸饮料的来由和主要成分，下面我们介绍碳酸饮料的生产工艺。

为了更好介绍碳酸饮料的整体工艺流程，这里将碳酸饮料的原料分为三部分，分别是水、调味糖浆和二氧化碳。

那如何通过这三种原料，得到我们日常喝到的瓶装饮料呢？

简单来说，一方面需要对水净化处理，达到饮料生产的用水标准。另一方面需要配制调味糖浆。接下来进行碳酸化工艺制成成品饮料。最后将成品饮料装瓶，完成包装工序，就达到我们日常所看到的碳酸饮料。

我们从占比最高的原料水说起，水的品质对成品饮料有重要的影响。

我们大多会有这样的经验，自来水放在杯子里清澈透明，肉眼看不到没有什么杂质，但是使用热水壶烧水，过一段时间会发现热水壶底部有一层灰白色的水垢。

水中的杂质包括泥沙、藻类、微生物以及形成水垢的钙镁离子等。这些杂质会影响二氧化碳的溶解和饮料的口感。

如何去除这些杂质呢？水处理工艺一般需要混凝沉淀、过滤、软化、杀菌四个工艺步骤，依次除去水中的杂质，以满足饮料生产的要求。

根据不同的原水水质和用水要求，水处理工艺不尽相同。这里我简单介绍混凝和软化。

水中杂质颗粒根据直径大小不同，大致可以分为悬浮物、胶体、溶解物。对于颗粒直径比较大的杂质，通过过滤的方式可以将杂质与水分开。

但是对于更小杂质，比如胶体，该如何处理呢？处理思路是让这些小杂质聚集起来，形成大颗粒，就可以通过过滤把它们去除了。

因为水中的这些胶体杂质带同型电荷，所以不会相互吸附形成更大的颗粒。如果水里添加了与胶体颗粒相反电荷的物质，就可以将这些胶体杂质吸附到一起，形成更大的杂质颗粒。

在水处理中，通过在水里添加混凝剂。因为混凝剂和胶体所带电荷相反，所以会将胶体吸附形成更大的颗粒。这样就可以通过过滤将这类杂质除掉，这种处理方式叫做混凝沉淀。

另外，水中的溶解物杂质，包括钙离子、镁离子等阳离子，氢氧根、碳酸氢根等阴离子。我们平常所说水的硬度，指的是水中钙离子、镁离子的浓度，浓度越高，水的硬度就会越高。

那么如何除去水中的钙镁离子，降低水的硬度呢？水的软化工艺就是降低水的硬度。软化处理主要包括离子交换、反渗透、电渗析三种方式。

饮料生产中根据不同原水水质，选用适合的水处理设备，一般都集成了过滤和软化的处理工艺。

碳酸饮料的生产工艺——调味糖浆

接下来我们说说调味糖浆。

不同的碳酸饮料最大的区别就是调味糖浆的配方不同。为了降低成本，碳酸饮料生产企业一般将调味糖浆主剂的生产和饮料调配装瓶分开。

核心工厂生产糖浆主剂，然后运送到各地装瓶工厂。装瓶工厂在主剂的基础上添加甜味剂和水调配成碳酸饮料再灌装到瓶子中。

不同的碳酸饮料调味糖浆主剂的成分不一样，一般不会对外公开。最大商业秘密—可口可乐配方，现在保存于美国亚特拉大市可口可乐博物馆里。不知道是营销宣传的需要，还是这个配方确实很重要。

装瓶工厂调配糖浆的工艺主要包括溶糖、过滤、脱气、配料、均质等。当然不同的碳酸饮料的生产工艺自然是不一样的。

这些工艺主要是为了将调味糖浆主剂、甜味剂及其他辅料充分混合，制成稳定的糖浆。

前面介绍了水和调味糖浆的工艺，那么二氧化碳如何加入的呢？

在碳酸饮料的生产中，二氧化碳是通过汽水混合机加入到水或饮料中，完成碳酸化工艺的。汽水混合机主要包括二氧化碳调节、冷却、汽水混合三部分。

二氧化碳调节部分是为了调节二氧化碳的压力和二氧化碳的纯度，提高溶解度。冷却是通过降低水或饮料的温度，从而促进二氧化碳的溶解。

汽水混合主要是通过增加二氧化碳与水或饮料的接触面积和接触时间，提高碳酸化程度。不同的汽水混合设备核心部件不一样。

其中最常见的是文丘里管式汽水混合机。冷却的水或饮料流到咽喉处，流速加快。二氧化碳在此处通入到水或饮料中。

当水或饮料流出咽喉处，水体内压力大于环境的压力，因而爆裂成小水珠，从而充分与二氧化碳接触，完成碳酸化过程。

碳酸饮料的包装

可乐生产

在碳酸饮料的整体工艺设计中，根据碳酸化工艺的位置不同，一般可以将碳酸饮料的灌装分为一次灌装法、二次灌装法。

在碳酸饮料生产中，将调味糖浆和碳酸水分别灌装到瓶子里，因为是分开两次灌装，所以这种工艺称为二次灌装法。

这种方式调味糖浆和水是在包装瓶内混合，所以不需要在灌装前进行混合，不需要相应的混合均质设备，设备投资比较少。

但是因为该方式需要分开灌装两次，所以生产速度比较低。灌装过程中，容易出现起泡、二氧化碳逸散、调味糖浆浓度不稳定等情况。

随着碳酸饮料的需求量增大，对于生产速度有更高的要求，出现了一次灌装的方式，也就是将调味糖浆和水先混合均质，再进行碳酸化后灌装。

这种方式生产速度更快，另外调味糖浆浓度、二氧化碳含量更稳定，产品的质量更高。

但是需要更高的投资，一方面是需要增加水和原味糖浆的混合设备。另外水和调味糖浆混合后，浓度降低，更容易发生腐败，对于设备的卫生等级有更高要求。

碳酸化工艺完成后，就需要进入到包装工序中。

碳酸饮料最初用杯子盛装进行售卖，后面出现了经典弧形玻璃瓶包装，再到我们现在常见的铝罐、聚酯瓶。

生产中如何将碳酸饮料灌装到瓶子或罐子当中的呢？

在碳酸饮料的生产中，是通过灌装封盖机组将碳酸饮料灌装到瓶子或者罐子当中的。

对于一件产品，我们潜意识里边往往把包装的内装物看成产品的本身，但是对于一件商品来说，包装是产品重要的组成。

日常见到的可口可乐，我们大概不会太留意它的包装瓶，其实它的包装瓶和可乐本身一样有故事。

碳酸饮料的包装就是将瓶子或罐子与饮料结合形成完整产品的过程。

碳酸饮料的分装过程是灌装封盖机组通过输送机将瓶子或罐子输送到灌装工位，然后碳酸饮料由储料箱经灌装嘴流入到包装瓶子中，然后输送到封盖工位完成密封。这样就初步完成了包装，形成具备现代工业意义上的产品。

一个完整的包装过程包括瓶子输送到灌装工位、饮料灌装到瓶子中、灌装好饮料的瓶子输送到封盖工位、瓶子封盖四个步骤。如何才能缩短这个时间呢？

灌装封盖机组将四个工序结合到一起，将瓶子的输送和物料灌装和封盖结合起来。换句话说就是瓶在输送过程中完成饮料的灌装和瓶子的封盖，这样就缩短了包装的时间。

回转式的设计就能够实现将瓶子的输送和饮料的灌装和封盖同时进行，实现更大的产能，一般的饮料灌装封盖机组产能可以达到几十万瓶一小时。

封盖完成后一般需要进行贴标和喷码，然后进行组合包装，最后码垛入库。这样一瓶饮料就算生产完成了。