Tổng quan công nghệ sản xuất nước giải khát

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT Phân loại Nước chứa khí cacbonic Nước giải khát pha chế Nước giải khát lên men Nước giải khát chữa bệnh Các dạng nước quả: nước quả cô đặc, nước quả ngâm đường, nước quả ngâm cồn CNSX NƯỚC GIẢI KHÁT PHA CHẾ A. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT NƯỚC. ĐƯỜNG – CHẤT TẠO NGỌT. KHÍ CO2. ACID THỰC PHẨM – CHẤT TẠO CHUA. CHẤT TẠO MÀU. CHẤT TẠO MÙI. CHẤT BẢO QUẢN. 1. NƯỚC Nöôùc söû duïng phaûi ñaït nhöõng tieâu chuaån nhö : Chæ tieâu caûm quan: nöôùc phaûi trong suoát, khoâng maøu, khoâng coù muøi vò laï. Chæ tieâu hoaù lyù: haøm löôïng caùc muoái vaø kim loaïi phaûi thoaû maõn (TCVN6096:2004). Chæ tieâu vi sinh 1. NƯỚC Đánh giá mức độ nhiễm bẩn của nước: dựa trên hai khái niệm Chuẩn số E.coli: là thể tích nước ít nhất cho phép phát hiện một vi trùng đường ruột . Chỉ số coli: là số vi trùng đường ruột E.coli tối đa cho phép trong 1l nước. Hai chỉ số này phụ thuộc vào quy định của từng nước, vì nó phụ thuộc vào trình độ kĩ thuật và yêu cầu của đời sống xã hội. Đối với nước dùng pha chế nước giải khát yêu cầu tổng số VSV không quá 20 tế bào/1ml và đảm bảo đạt tiêu chuẩn (TCVN 6096 : 2004). 2. ĐƯỜNG - CHẤT TẠO NGỌT - Sử dụng các lọai đường kết tinh chất lượng cao như RS, RE của các nhà máy đường Biên Hòa, Khánh Hội… - Saccharose rất dễ bị thủy phân. Khi bị thủy phân, làm tăng độ ngọt của siro, hạn chế được sự tái kết tinh của Saccharose trong dịch siro và sản phẩm. 3. KHÍ CO2 CO2 có thể thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau : Từ khói lò đốt của các lò hơi hay lò nhiệt điện , lò nung vôi Từ các nguồn nước khoáng được bão hòa CO2 thiên nhiên Từ quá trình lên men dịch đường ở các nhà máy bia , rượu Yêu cầu kĩ thuật: khí CO2 trước khi đưa vào sử dụng phải được xử lí để đạt được độ tinh khiết cao 99,9%. Tùy theo áp suất và nhiệt độ, khí CO2 có thể tồn tại ở 3 dạng: khí, lỏng, hoặc rắn. Vai trò của CO2 trong NGK Khi tan trong nước, khí CO2 sẽ tạo thành H2CO3, có vị chua dễ chịu. Khi vào cơ thể, CO2 sẽ thu nhiệt và bay hơi, tạo cho cơ thể cảm giác mát , dễ chịu, gây vị cay nhẹ, the nơi đầu lưỡi. Ngoài ra, CO2 hòa tan trong nước còn hạn chế được hoạt động của các tạp khuẩn, các vi sinh vật hiếu khí, giữ cho sản phẩm nước giải khát lâu bị hỏng. 4. ACID THỰC PHẨM Acid citric, acid tartaric, acid malic Công dụng của acid thực phẩm: Tạo vị chua tự nhiên và dịu Ức chế VSV, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Trong sản xuất thường dùng một số acid như: acid citric, acid tartaric , acid malic. 5. CHẤT TẠO MÙI (HƯƠNG LIỆU) Hương liệu được chia làm nhiều loại hương dựa vào nguồn gốc của nó có thể chia làm nhiều loại: Hương liệu tự nhiên: Hương liệu tổng hợp: Hương liệu hỗn hợp: YÊU CẦU SỬ DỤNG Hương liệu dùng trong nước giải khát phải đảm bảo độ tinh khiết cho thực phẩm, không gây độc hại cho người sử dụng, nó phải nằm trong danh mục qui định hiện hành của Bộ Y Tế(QĐ 505/BYT) và phải sử dụng đúng liều lượng cho phép. 6. CHAÁT TAÏO MAØU Dựa vào nguồn gốc ta có thể chia phẩm màu ra thành 2 loại: tự nhiên và tổng hợp. - Chất màu tự nhiên: được trích từ rễ cây, vỏ qủa hoặc màu caramen, màu carotenoid - Chất màu tổng hợp: Tartrazine(C16H9N4Na3O9S2) Sunset yellow FCF(C16H10N2Na2O7S2) Amaranth(C20H11N2Na3O10S3) Brilliant Blue(C37H34N2Na2O9H9) Ponceau 4R(C20H11N2Na3O10S3) Fast green FCF (C17H34N2Na2O10S3) 6. CHẤT TẠO MÀU YÊU CẦU SỬ DỤNG Phẩm màu sử dụng phải đảm bảo độ tinh khiết và phải nằm trong danh mục cho phép của Bộ Y Tế hiện hành (QĐ 505/BYT) Liều lượng sử dụng nói chung: <= 0.03% YÊU CẦU KHI SỬ DỤNG CHẤT MÀU Là những chất không có độc tính, không gây ung thư Những sản phẩm chuyển hoá của các chất màu là những chất không có độc tính Các chất màu có tính đồng nhất cao. Trong đó phải chứa trên 60% phẩm màu nguyên chất còn lại là những chất không độc Phẩm màu là chất không được chứa các tạp chất sau: Cr, Se, U (các chất này được coi là những chất gây ung thư) Một vài chất thuộc nhóm cacbua hydro thơm & đa vòng các chất này thường gây ung thư Hg cadimi (là những chất độc) Không được chứa các chất như As, Pb, các kim loại nặng Trong quá trình sử dụng không được gây ngộ độc tích luỹ 7. CHAÁT BAÛO QUAÛN Trong quá trình bảo quản nước ngọt, cần sử dụng thêm một lượng chất bảo quản nhằm ngăn chặn sự lên men và nấm mốc phát triển. Chất bảo quản thường sử dụng trong sản xuất là: Acid Benzoic và Sodium Benzoate Theo quy định của bộ Y tế năm 1998 (QĐ 867/BYT) thì liều lượng Acid Benzoic và Sodium Benzoate tối đa sử dụng trong chế biến nước giải khát 600mg/kg B. QUY TRÌNH SẢN XUẤT Kiểm tra và xử lý nguyên liệu. Chuẩn bị dịch syrup thành phẩm. Bão hòa CO2( trực tiếp hay gián tiếp)- Phối trộn. Chiết chai và hoàn thiện sản phẩm. Nước Xử lý Bài khí Bão hòa CO2 Rót syrup thành phẩm vào chai Bổ sung nước bão hòa CO2 vào chai Đóng nắp chai Phối trộn sản phẩm trong chai NGK pha chế Syrup saccharose Syrup đường nghịch đảo Hoặc syrup giàu fructose Phối trộn syrup thành phẩm với nước bão hòa CO2 Rót hỗn hợp vào chai Đóng nắp chai Pha loãng syrup thành phẩm Bão hòa CO2 Rót chai Đóng nắp chai NGK pha chế Pha chế syrup thành phẩm Acid TP, màu, hương, chất BQ, cac phụ gia khác NGK pha chế 1.XÖÛ LYÙ NÖÔÙC : Mục đích của quá trình xử lí nước Làm sạch Làm mềm nước Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh có trong nước. - Việc xử lí nước được chia làm hai giai đoạn : xử lí thô và xử lí tinh. Xử lý nước thô: Mục đích: nhằm khử sắt, đồng thời loại bỏ các chất cặn bẩn, hữu cơ, diệt một phần vi sinh vật và một phần làm mềm nước.  Phương pháp: chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+ bằng 2 tác nhân là: Oxy và Chlorine (Ca(OCl)2 ). Xử lý nước thô Nước khai thác Ca(OCl)2 10% Tháp oxy hóa Bể phản ứng Bồn lọc cát Nước thô Bể chứa 400 m3 Bơm cấp Giếng CN 70-90 m3/h Xử lý nước tinh Các phản ứng xảy ra: 4 Fe(HCO3)2 + 2 H2O + O2 = 4 Fe(OH)3 + 8 CO2 Fe2+ + OCl- + 2 H+  Fe3+ + Cl- + H2O Ca(ClO)2 + H2O = Ca(OH)2 + HClO HClO = HCl + O Fe3+ + 3 OH- = Fe(OH)3  Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 ↓ + 2 H2O Mg(HCO3)2+Ca(OH)2 = MgCO3↓+ CaCO3+ 2 H2O Xử lý nước tinh: Mục đích: làm giảm độ cứng của nước, đồng thời loại bỏ những chất lơ lửng và những kết tủa dạng hạt nhỏ, diệt VSV, khử màu, mùi. Phương pháp: sử dụng Ca(OH)2 để làm giảm độ cứng của nước, sử dụng FeSO4.7 H2O làm chất trợ lắng để tách các chất lơ lửng, các kết tủa dạng cặn nhỏ ra khỏi nước. Đồng thời, sử dụng Chlorine để oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ và diệt vi sinh vật. Nước thô Ca(OH)2 7% FeSO4.7 H2O 40% Ca(OCl)2 7% Bể phản ứng Lọc cát Lọc than Lọc tinh Đưa vào sản xuất Đèn UV Các phản ứng xảy ra như sau: ● Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 ↓ + 2 H2O ● Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = MgCO3 ↓+ CaCO3 + 2 H2O ● MgCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 ↓ + Mg(OH)2  Sử dụng chất trợ lắng là FeSO4. Khi cho FeSO4 vào nước sẽ xảy ra phản ứng sau: ● FeSO4 = Fe2+ + SO42- Đồng thời trong nước lúc đó đã có Chlorine nên sẽ xảy ra phản ứng oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ theo phản ứng: ● Fe2+ + OCl- + 2H+  Fe3+ + Cl- + H2O Fe3+ tác dụng với vôi tạo thành kết tủa Fe(OH)3 dạng cặn bông: ● Fe3+ + 3 OH-  Fe(OH)3  SAND FILTER A granular or coarse media filter. A close vessel usually cylindrical in shape with rounded top, vent cock, baffle and lateral underdrain pipe. Equipment for removal of suspended solids after sedimentation. SAND 22” EXTRA FINE GRAVEL 3” FINE GRAVEL 2.5” MEDIUM COARSE GRAVEL 2.5” CONCRETE GROUTING AT LEAST 50% OF SAND DEPTH FREEBOARD VENT COCK SAND FILTER TANK CARBON PURIFIER Closed Vessel Contains activated carbon, sand and gravel SAND EXTRA FINE GRAVEL FINE GRAVEL MEDIUM COARSE GRAVEL COARSE GRAVEL CONCRETE GROUTING ACTIVATED CARBON AT LEAST 50% OF CARBON DEPTH FREEBOARD TO POLISHING FILTER POLISHING FILTER Removes carbon residual, flakes of scales or rust which may be break loose from the water line. Cylindrical vessel which contains fiber cartridge Maintenance includes periodic replacement of filter cartridges and chlorine sanitation. PolishingFilter POLISHING FILTER bicarbonates sulfates nitrates chlorides RESIN IMPURITIES Ca Mg (HCO3)2 + H 2 R Na2 Ca Mg R + 2H2CO3 Na2 Ca Mg (HCO3)2 + H 2 R Na2 Ca Mg R + 2H2CO3 Na2 2. BAØI KHÍ NÖÔÙC  Mục Đích: làm tăng khaû naêng baõo hoøa CO2 1. Ñöôøng nöôùc vaøo. 2. Aùp keá chaân khoâng.3. OÁng huùt khoâng khí vaøo. 4. Voøi sen.5. Oáng thuûy. 6. Bình loïc.7. Bôm chaân khoâng. 8. OÁng thaùo nöôùc ñaõ baøi khí ra. 9. Phao. Nöôùc ñöôïc ñöa vaøo thieát bò baøi khí theo ñöôùng oáng (1). Döôùi taùc duïng cuûa voøi sen (4) nöôùc ñöôïc phun ra thaønh nhöõng tia nhoû, vaø khi bôm chaân khoâng (7) hoaït ñoäng khoâng khí seõ taùch khoûi nöôùc vaø ñi ra ngoaøi. Khoâng khí huùt ra ngoaøi ñöôïc loïc laïi qua bình loïc (6), nhaèm traùnh cho nöôùc vaøo bôm laøm hoûng maùy bôm. Möïc nöôùc trong bình taùch khí ñöôïc quan saùt bôûi oáng thuûy (5) vaø ñöôïc ñieàu chænh bôûi phao (9). Nöôùc ñaõ ñöôïc baøi khí, laáy ra ngoaøi theo oáng (8), sau ñoù qua pha cheá 3. Naáu ñöôøng  Nguyên liệu: Đường Nước Acid Những chất hỗ trợ như than hoạt tính, bột trợ lọc. Phương pháp nóng: Đường được hòa tan với nước đun sôi, sau đó đem đi lọc và làm lạnh. Ưu điểm của phương pháp: Rút ngắn thời gian hòa tan đường Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các vi sinh vật có trong đường và nước sẽ bị tiêu diệt. Nhiệt độ cao còn tăng khả năng chuyển hóa đường từ dạng saccrose sang glucose và fructose, từ đó làm tăng độ ngọt của dịch sirô, và có vị thơm hơn. Nhiệt độ nấu đường sẽ được khống chế trong khoảng từ 80o đến 90oC Tác dụng của than hoạt tính, bột trợ lọc, acid Than hoaït tính coù taùc duïng haáp phuï caùc chaát maøu vaø caùc taïp chaát höõu cô, heát muøi maät mía. Diatomit: ñeå taêng hieäu quaûvaø toác ñoä loïc, traùnh hieän töôïng bít loã vaûi loïc. Acid thöïc phaåm coù trong dòch ñöôøng cuøng taùc duïng cuûa nhieät ñoä, nöôùc … laø caùc taùc nhaân chuyeån hoùa ñöôøng saccarose thaønh ñöôøng chuyeån hoùa. Hình :Noài naáu siro ñöôøng. 1 – Pheãu nhaäp lieäu; 2 – Ñöôøng nöôùc vaøo; 3 – Nhieät keá; 4 – Voû ngoaøi; 5 – Oáng thuûy quan saùt; 6 – Van laáy maãu; 7 – Ñöôøng nöôùc ngöng; 8 – Cöûa thaùo siro; 9 – Caùnh khuaáy; 10 – Voû trong; 11 – Ñöôøng hôi vaøo; 12 – Aùp keá hôi nöôùc; 13 – Van an toaøn. Trình töï tieán haønh naáu siroâ ñöôøng Bơm nước vào và gia nhiệt nước lên đến 55 – 60oC. Cho cánh khuấy hoạt động Cho đường vào, hòa tan hết trong nước Gia nhiệt dung dịch đến sôi. Bơm dung dịch đường qua thiết bị lọc nóng để tách tạp chất ra khỏi syrup. Đầu tiên cho nước vào nồi. Khi nhiệt độ nước khoảng 60oC, cho đường vào qua phễu nạp liệu Khi nhiệt độ nước đường đạt 70oC -75oC cho bột trợ lọc vào Khi nhiệt độ dung dịch trong nồi đạt 80-90oC , ta bổ sung than hoạt tính vào, Cho acid Khống chế nhiệt độ dung dịch trong nồi khoảng 86 đến 90oC, giữ nguyên nhiệt độ này trong 40 đến 60 phút. Tiến hành lọc nóng 4. Loïc dòch ñöôøng Muïc ñích: Taùch heát taïp chaát cô hoïc nhö: raùc, ñaát caùt,…laãn beân trong ñöôøng Thieát bò loïc: duøng maùy loïc eùp khung baûn. 5. Laøm nguoäi dòch ñöôøng: Dòch ñöôøng (siro traéng) sau khi loïc xong ñöôïc ñöa qua heä thoáng laøm laïnh ñeå haï nhieät ñoä xuoáng 20 ñeán 250C vì: Traùnh söï ngöng tuï nöôùc trong boàn chöùa taïo ñieàu kieän cho vi sinh vaät phaùt trieån. Giöõ ñöôïc höông thôm khi pha cheá. Dòch ñöôøng sau khi ñöôïc laøm laïnh xuoáng thì ñöôïc baûo quaûn trong thuøng traùng men (hoaëc thuøng nhoâm,thuøng goã…)Thoâng thöôøng trong caùc nhaø maùy lôùn, ngöôùi ta thöôøng chöùa trong caùc boàn coù ñeøn cöïc tím ñeå tieâu dieät vi sinh vaät, giuùp baûo quaûn ñöôïc toát hôn vaø laâu hôn. Dòch ñöôøng thu ñöôïc phaûi ñaït ñöôïc caùc chæ tieâu sau: -Caûm quan: coù muøi thôm cuûa ñöôøng, khoâng coù muøi maät mía, trong suoát hoaëc coù maøu vaøng raát nhaït. -Nhieät ñoä: 20_250C -Ñoä Brix: 64_65 6. Pha cheá syrup thaønh phaåm: * Muïc ñích : Hoøa tan caùc caáu töû coù trong thaønh phaàn nöôùc giaûi khaùt thaønh moät dung dòch ñoàng nhaát goàm: syrup traéng , acid thöïc phaåm, chaát maøu , chaát muøi , chaát baûo quaûn… Coâng thöùc pha cheá (xaùc ñònh haøm löôïng töøng loaïi nguyeân lieäu caàn thieát cho vaøo pha cheá ) laø bí maät cuûa moãi nhaø saûn xuaát, noù tuyø theo töøng loaïi saûn phaåm. * Nguyeân taéc pha cheá: Döïa vaøo coâng thöùc pha cheá thì cho caáu töû coù soá löôïng nhieàu vaøo tröôùc, höông lieäu luoân cho sau cuøng, luùc naøy ít khuaáy ñaûo nhaát, nhieät ñoä thaáp nhaát ñeå traùnh toån thaát höông. Caùc caáu töû nguyeân lieäu caàn ñöôïc chuaån bò tröôùc ôû daïng toái öu nhaát vì tieán haønh pha cheá ôû daïng dung dòch. Ñoái vôùi nguyeân lieäu raén thì phaûi hoøa tan vaøo nöôùc noùng, loïc vaø laøm nguoäi tröôùc khi phoái troän. 7. Xử lý CO2 Lọc dd KMnO4, Na2CO3 Lọc rửa nước Lò đốt Tháp cất Không khí Gas Butane Dầu DO Tháp rửa Tháp hấp thụ   N2 Máy nén Bộ làm khô khí CO2 Hệ thống làm lạnh Lọc than hoạt tính Lọc vải R22 Tank chứa CO2 lỏng Bộ hóa hơi bằng nước ấm Lọc Silicagel Lọc Nhôm hoạt tính Lọc than hoạt tính Lọc hạt Tank chứa khí CO2 Hệ thống ngưng tụ CO2 Bộ làm mát khí CO2 Ghi chú : : Gia nhiệt MEA : Làm mát MEA Bơm dd MEA nghèo Bộ lọc Bơm dd MEA giàu dd MEA giàu dd MEA nghèo Hỗn hợp khí H2O dd MEA 230F 100F 300-400F 100F 200F Bộ làm mát khí CO2 Bộ lọc Thiết bị trao đổi nhiệt Sản phẩm khí CO2 8. Pha cheá, laøm laïnh vaø baõo hoøa CO2: Baõo hoøa CO2 laø quaù trình truyeàn khoái giöõ pha khí laø CO2 vaø pha loûng laø dung dòch siro baùn thaønh phaåm. Yeáu toá aûnh höôûng lôùn nhaát ñeán quaù trình naøy laø aùp suaát P vaø nhieät ñoä T , ngoaøi ra coøn coù noàng ñoä caùc chaát tan, löôïng khoâng khí, taïp chaát, beà maët tieáp xuùc, thôøi gian tieáp xucù, toác ñoä chuyeån ñoäng giöõ CO2 vaø dung dich, … Nhieät ñoä: nhieät ñoä caøng thaáp, ñoä hoøa tan CO2 trong chaát loûng caøng cao vaø ngöôïc laïi, thöôøng haï nhieät ñoä dung dòch xuoáng 2-4 0 C. Aùp suaát: aùp suaát caøng cao thì, khaû naêng haáp thuï CO2 vaøo trong dung dòch loûng caøng cao vaø ngöôïc laïi, thoâng thöôøng töø 2-5 at. Beà maët tieáp xuùc: khi taêng beà maët tieáp xuùc giöaõ CO2 vaø khoái chaát loûng thì taêng khaû naêng hoøa tan CO2 vaøo khoái chaát loûng ñoù. Ngoaøi ra noàng ñoä caùc chaát hoøa tan vaø chaát ñieän ly coù trong dung dòch cuõng laøm aûnh höôûng ñeán möùc ñoä baõo hoøa CO2 Phöông phaùp pha cheá 1. Phöông phaùp pha cheá giaùn tieáp: nöôùc sau khi qua xöû lyù ñöôïc laøm laïnh vaø baõo hoøa CO2, keá tieáp ñöôïc ñem phoái troän vôùi dung dòch siro ñaõ pha cheá Phöông phaùp pha cheá tröïc tieáp: nöôùc sau khi qua xöû lí, ñem pha cheá vôùi dung dòch siroâ, laøm laïnh roài môùi baõo hoøa CO2. 9. Röûa chai Nhieät ñoä röûa chai phuï thuoäc vaøo thieát bò vaø ñoä beàn nhieät cuûa chaát taåy röûa vaø chai, thöôøng khoâng quaù 80C. Hoùa chaát thöôøng duøng laø NaOH keát hôïp vôùi chaát choáng moác. Noàng ñoä cuûa noù aûnh höôûng nhieàu ñeán möùc ñoä vaø thôøi gian röõa vaø noàng ñoä naøy phuï thuoäc vaøo thieát bò. 10. Chieát roùt vaø hoaøn thieän saûn phaåm Ñoái vôùi nöôùc ngoït coù gas, khi tieán haønh chieát roùt khoâng ñuùng kyõ thuaät seõ gaây toån thaát CO2, laøm giaûm chaát löôïng nöôùc giaûi khaùt. Chieát roùt nöôùc ngoït coù gas döïa treân nguyeân taéc ñaúng aùp, ñaûm baûo ñöôïc chaát löôïng saûn phaåm, ít toán hao CO2, ít bò khoâng khí vaø vi sinh vaät xaâm nhaäp vaøo trong saûn phaåm. Hình: nguyeân lyù caáu taïo maùy chieát chai ñaúng aùp 1 - Thuøng chöùa nöôùc ngoït; 2 - Van chieát; 3 - pittoâng naâng chai; 4 - Oáng nöôùc ngoït vaøo thuøng chöùa; 5 - Khí neùn; 6 - Van baûo hieåm; 7 - Phao coù van khoâng khí ñeå ñieàu chænh aùp suaát; 8 - Xilanh voøi chieát; 9 - Ñaàu xilanh ( hình loa keøn baèng cao su). SƠ ĐỒ HOÀN THIỆN SẢN PHẨM QUY TRÌNH SX TRỰC TIẾP C. CHÆ TIEÂU CHAÁT LÖÔÏNG NÖÔÙC GIAÛI KHAÙT Cuõng nhö moät soá saûn phaåm khaùc, chaát löôïng nöôùc giaûi khaùt ñöôïc xeùt theo 3 tieâu chuaån chính: +. Tieâu chuaån Hoùa Lyù. +. Tieâu chuaån Vi Sinh. +. Tieâu chuaån Caûm Quan. Chaát löôïng caùc loaïi nöôùc giaûi khaùt pha cheá cuûa thaønh phoá Hoà Chí Minh ñöôïc quy ñònh theo tieâu chuaån 53 TCV 140-88. Chæ tieâu vi sinh vaät theo TCVN 5042 – 1994. Chæ tieâu caûm quan nöôùc ngoït coù CO2 theo tieâu chuaån 53 TCV 140 – 88)…