Không phải tự nhiên người ta nói nước là phần không thể thiếu trong cuộc sống của mỗi con người. Nước có vai trò vô cùng đặc biệt với cơ thể, một người bình thường có thể nhịn ăn được cả tháng, nhưng không thể nhịn uống nước trong vài ngày. Nước chiếm khoảng 70% trọng lượng cơ thể, 65-75% trọng lượng cơ, 50% trọng lượng mỡ, 50% trọng lượng xương. Nước là dung môi quan trọng để các phản ứng hóa học và sự trao đổi chất diễn ra không ngừng. Nhờ nước tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó được chuyển vào máu dưới dạng dung dịch nước. Trong điều kiện bình thường, cơ thể cần khoảng 40ml nước/kg cân nặng, trung bình 2-2,5 lít nước/ngày để hoạt động bình thường.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
Trang 2TP HCM, ngày 28, tháng 11, năm 2018
HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Thành viên thực hiện đề tài:
1 Nguyễn Vương Thảo Nguyên MSSV: 16116159
2 Nguyễn Thị Mai Nương MSSV: 16116164
3 Nguyễn Thành Nghĩa MSSV: 16116155
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN:
KÝ XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN:
TP HCM, NGÀY …, THÁNG…., NĂM 2018
Trang 3MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục tiêu nghiên cứu 2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
4 Phương pháp nghiên cứu 2
5 Kết cấu bài báo cáo 2
NỘI DUNG 3
1 Tổng quan về nước giải khát 3
1.1 Khái niệm 3
1.2 Phân loại 3
1.3 Nguyên liệu sản xuất nước giải khát 3
2 Nước giải khát bổ sung vi chất 22
2.1 Nước gải khát bổ sung khoáng 22
2.2 Nước giải khát bổ sung vitamin 39
3 Tình hình phát triển trên thị trường 43
KẾT LUẬN 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47
Trang 4Danh mục hình
Hình 1 Cấu tạo bể lắng trọng lực 6
Hình 2 Cấu tạo bể lằng cát 7
Hình 3 Cấu tạo thiết bị lọc tinh 8
Hình 4 Cấu tạo thiết bị nấu syrup 9
Hình 5 Thiết bị nấu syrup thực tế 9
Hình 6 Cấu tạo máy lọc khung bản 10
Hình 7 Máy lọc khung bản thực tế 10
Hình 8 Cấu tạo thiết bị lọc khung 11
Hình 9 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm thực tế 11
Hình 10 Cấu tạo thiết bị làm lạnh syrup 12
Hình 11 Quy trình sản xuất nước điện giải 30
Hình 12 Một số sản phẩm nước điện giải trên thị trường 30
Hình 13 Các sản phẩm nước uống thể thao 39
Hình 14 Thị trường bia Việt Nam năm 2015 45
Danh mục bảng Bảng 1 Đặc điểm hàng hóa điển hình cho carbon dioxide (đặc điểm giới hạn CGA / EIGA) 19
Bảng 2 Nồng độ gần đúng, tính bằng mmol / l, của các chất điện giải chủ yếu có trong mồ hôi, huyết tương và nước trong tế bào (trong các tế bào cơ) ở người[40] 32
Bảng 3 Hàm lượng nước trong các mô bào ở cơ thể nam giới với cân nặng trung bình 75 kg[43] 33
Bảng 4 Sự phân bố lượng nước trong cơ thể giữa các khoang chứa dịch cơ thể ở nam giới trưởng thành[43] 34
Trang 5Bảng 5 Giá trị sản xuất và tốc độ tăng trưởng của ngành Bia – Rượu – NGK giaiđoạn 2001 – 2011[71] 44
Trang 6LỜI MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Không phải tự nhiên người ta nói nước là phần không thể thiếu trong cuộcsống của mỗi con người Nước có vai trò vô cùng đặc biệt với cơ thể, một ngườibình thường có thể nhịn ăn được cả tháng, nhưng không thể nhịn uống nướctrong vài ngày Nước chiếm khoảng 70% trọng lượng cơ thể, 65-75% trọnglượng cơ, 50% trọng lượng mỡ, 50% trọng lượng xương Nước là dung môi quantrọng để các phản ứng hóa học và sự trao đổi chất diễn ra không ngừng Nhờnước tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó được chuyển vàomáu dưới dạng dung dịch nước Trong điều kiện bình thường, cơ thể cần khoảng40ml nước/kg cân nặng, trung bình 2-2,5 lít nước/ngày để hoạt động bìnhthường Cơ thể sẽ có dấu hiệu chống đối nếu lượng nước cung cấp không đủ,cảm giác khát nước hoặc màu của nước tiểu bất thường dẫn đến chóng mặt sinh
ảo giác Duy trì cho cơ thể luôn ở trạng thái cân bằng nước là yếu tố quan trọngbảo đảm sức khỏe của mỗi người
Ngày nay cùng với tốc độ hoá đô thị và công nghiệp hoá đất nước, uống nướcthôi chưa đủ, người ta cần sự mới lạ, vị ngon, hấp dẫn và cung cấp thêm chấtdinh dưỡng Vì nghành công nghệ thực phẩm đã và đang đóng vai trò quan trọngtrong nền kinh tế quốc dân và vai trò chủ lực trong đó có lĩnh vực chế biến đồuống
Nước ta nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới, thời tiết nóng khô nên có ưuđiểm là thị trường giải khát lớn Thức uống là một trong những nhu cầu cơ bảncủa con người Với sức nóng của những ngày hè oi bức như hiện nay thì nhu cầugiải khát cũng là một trong những mục tiêu luôn được ưu tiên Thế nhưng, nướcgiải khát thế nào là “chất lượng”, vừa giải khát vừa có bổ sung các vi chất dinhdưỡng, bài tiểu luận “Tìm hiểu về một số loại đồ uống có bổ sung vi chất” củanhóm chúng tôi sẽ trả lời câu hỏi trên
Trang 7
2 Mục tiêu nghiên cứu
Qua bài tiểu luận này, chúng em có cơ hội tìm hiểu sâu hơn về các sản phẩmnước giải khát nói chung và các sản phẩm nước giải khát bổ sung vi chất nóiriêng cũng như sự đóng góp xây dựng của nước giải khát đối với cơ thể, ứngdụng đưa vi chất vào nước giải khát Đồng thời củng cố lại kiến thức của bảnthân để có một sức khỏe tốt hơn, đóng góp một phần nào đó vào sự nghiệp pháttriển của đất nước Việt Nam
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nội dung bài tiểu luận chỉ giới thiệu về nước gải khát và một số loại nước gảikhát bổ sung vi chất Vì thế phần chủ yếu của bài tiểu luận được dành để trìnhbày những vấn đề sau:
Tổng quan về nước giải khát
Giới thiệu sơ lược vê các loại nước gải khát bổ sung khoáng và vitamin
Tình hình phát triển của các loại nước gải khát
4 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp so sánh
Phương pháp phân tích
Phương pháp tổng hợp
5 Kết cấu bài báo cáo
Ngoài phần mở đâu, kết luận và tài liệu tham khảo đề tài bao gồm:
Phần nội dung
Trang 8NỘI DUNG
1 Tổng quan về nước giải khát.
1.1Khái niệm
Từ ‘nước giải khát’ được dùng để chỉ các thức uống đóng chai được sản xuất
từ nguyên liệu chính là nước, được dùng để uống trực tiếp, có thể chứa khoángchất, các vitamin, hương liệu,… và có thể có hay không có carbon dioxit (CO2).Nước ngọt là một loại nước giải khát có chứa đường cùng các phụ gia tạo hương,màu… làm nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm với mục đích là giải khát, cungcấp năng lượng cho cơ thể.[1]
1.2 Phân loại
Theo thành phần của sản phẩm, người ta chia NGK theo các nhóm:
NGK có gas hay nước ngọt pha chế có bão hoà khí CO2 như: coca, saxi,…
NGK không gas: sản phẩm không chứa CO2 như nước trái cây, nước tănglực,…
Nước khoáng, nước tinh khiết Các loại nước đóng chai có thể chứakhoáng chất và CO2 tự nhiên hay bổ sung
NGK có nguyên liệu là cồn thực phẩm Lượng cồn có được có thể do tựlên men từ dịch đường, tinh bột hay bổ sung từ cồn thực phẩm
1.3 Nguyên liệu sản xuất nước giải khát
1.3.1 Nước
1.3.1.1 Thành phần của nước
Nước được xem là nguyên liệu trong công nghệ sản xuất nước uống do hàmlượng nước chiểm một tỉ lệ rất cao so với các thành phần khác trong sản phẩm.Một loại nước giải khát có gas có thể chứa khoảng 87- 92% nước, trong khi sảnphẩm nước đóng chai có thể là 100% nước suối tự nhiên nguyên chất Như vậy,
Trang 9chất lượng của nước được sử dụng trong đồ uống có tác động quan trọng đếnhương vị của thức uống, sự xuất hiện của nó, và sự ổn định vật lý và vi sinh vậtcủa nó trên các kệ trong cửa hàng.[1]
Những yếu tố bất lợi của nước ảnh hưởng đến chất lượng nước giải khát:
- Chất lơ lững: Nước thô thường chứa chất keo lơ lửng và các hạt hữu cơ.Những thứ này không chỉ có thể gây ra độ đục, có thể cung cấp môi trường sinhsống của vi sinh vật Những "nơi ẩn náu" như vậy có thể bảo vệ các vi sinh vậtkhỏi quá trình khử trùng trong xử lý nước
- Thành phần hóa học: Một số hợp chất nhất định như sắt, clorua và sulfat
ở nồng độ rất thấp cũng có thể ảnh hưởng mùi vị của nước giải khát Nước thôcũng có thể vô tình chứa các hợp chất hữu cơ nguy hại cho sức khỏe, nhưtrihalomethane (THM) hoặc thuốc trừ sâu dư
- Vi sinh vật|: tiêu chuẩn của WHO giới hạn mức vi sinh vật không gâybệnh trong nước Mặc dù những vi sinh vật này không phải là yếu tố gây hưhỏng chính nhưng phải nằm trong giới hạn an toàn Do đó, các nhà sản xuấtnước giải khác phải giải quyết bằng cách khử trùng trong quá trình xử lý nước
- Sự biến đổi chất lượng nguồn nước: Nguồn nước bị ảnh hưởng bới cácđiều kiện thời tiết (mùa) và các diễn biến không đoán trước được của tự nhiên.[3]
Thành phần hóa học của nước nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến tính chất cảmquan và độ bền hóa lý của các sản phẩm nước uống
Hiện nay, chúng ta có ba nguồn nước đang được khai thác để sản xuất:
+ Nguồn nước bề mặt: được lấy từ sông, suối, hồ, Tại việt Nam và các nướcđang phát triển, nước bề mặt hiện nay bị ô nhiễm khá nặng, chủ yếu là do cáchoạt động sản xuất công nghiệp
Trang 10+ Nguồn nước ngầm: do mưa ngấm vào lòng đất tạo nên Thông thường nướcngầm có chất lượng rất tốt Tuy nhiên việc sử dụng thuốc trừ sâu tron g sản xuấtnông nghiệp đã làm tăng mức độ ô nhiễm nguồn nước ngầm.
+ Nguồn nước do thành phố cung cấp:ở nước ta chất lượng nước do thànhphố cung cấp đạt tiêu chuẩn nước dùng cho sinh hoạt hàng ngày Hiện nay, tạimột số thành phố thuộc các nước công nghiệp phát triển, nguồn nước do thànhphố cung cấp đạt chất lượng rất tốt và đạt tiêu chuẩn nước uống.[1]
Nước còn phụ thuộc vào thành phần các lớp đất mà nước đi qua Đặt biệt acidcarbonic có dư trong các lớp đất, nó hoà tan các carbonat kiềm thổ và nhữngcarbonat khác và hình thành bicarbonat Ngoài Ca(HCO3)2, MgSO4, Na2SO4,
Na2SO3 và K2CO3 nước còn chứa một lượng nhỏ MgCO3, chất này hoà tan yếu,CaCO3 và FeCO3 khó hoà tan và các muối aluminat, silicat, phosphat, nitrat,nitrit, NH3 Qua đó ta nhận thấy rằng nước thiên nhiên chứa rất nhiều các muốihoà tan ở dạng ion, trong đó nhiều nhất là những cation Ca2+, H+, Na+, K+, Fe2+,
Mn2+, và Al3+ và các anion OH-, HCO3-, Cl-, SO42- , NO2-, NO3-, SiO32- và PO43- .Muối của Ca2+ và Mg2+ là nguyên nhân gây ra độ cứng của nước [4]
Thiết kế nhà máy xử lý nước và mức độ công nghệ liên quan nên dựa trênmột số cân nhắc quan trọng về chất lượng nước thô cung cấp cho nhà sản xuấtnước giải khát:
Trang 11Hình 1 Cấu tạo bể lắng trọng lực
Cấu tạo: Bể lắng thường có dạng hình nón có 2 lớp vỏ bằng thép hoặc
bêtông
Nguyên lý hoạt động: Nước cần xử lý theo máng chảy vào ống trung tâm
(kết thúc ở loe hình phễu) Sau khi ra khỏi ống trung tâm nước va vào tấm chắn
và thay đổi hướng đứng sang hướng ngang rồi dâng lên theo thân bể.Nước đãlắng trong tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể ra ngoài.khi nước dânglên theo thân bể thì cặn thực hiện một chu trình ngược lại[5]
b Lọc cát
Cấu tạo: Các bồn lọc cát được chế tạo bằng sắt thép, có tráng men, dạng hình
trụ, nắp hình vòm để thu gom không khí
Khoảng 2/3 bồn chứa các lớp sỏi cát, gồm 4 đến 6 lớp có kích thước lớp sỏilớn ở dưới và nhỏ dần phía trên Lớp cuối cùng là cát nhuyễn ( 1/3 bồn ) các hạtsỏi thường phải cứng, tròn cạnh
Loe hình
ph u ễu
Trang 12Trong bồn các ống gom nước lọc được nằm ở dáy bồn cùng ống sục khí nằmgiữa lớp cát.
Hình 2 Cấu tạo bể lằng cát
Nguyên lý hoạt động: Nước được bơm vào bể lọc đi qua các lớp cát từ trên
xuống Lớp cát này sẽ giữ lại các cặn và vi khuẩn Nước tiếp tục chảy vào cácống ổ cuối và được thu lại[6]
c Lọc than
Cấu tạo: Bồn lọc than có cấu tạo tương tự như bồn lọc cát tuy nhiên lớp trên
cùng là than hoạt tính thay cho lớp cát
Nguyên lý hoạt động: Dựa trên 2 cơ chế lọc nước cơ bản của than hoạt tính.
- Lọc cơ học vật lý: Giúp loại bỏ các hạt, tạp chất bẩn trong nước khi đi qualõi lọc nhờ các lỗ nhỏ li ti trong cấu trúc than
- Lọc hút bám: Bề mặt phân tử than sẽ thu hút các chất hóa học, tạp chấthòa tan trong nước và giữ chúng nằm lại bên trong lõi lọc Với đặc tính “khônghút nước” nhưng “hấp thụ dầu mỡ”, than hoạt tính có tác dụng mạnh với rấtnhiều loại hóa chất chứa Clo, Benzen hay các hóa chất công nghiệp hòa tan trongnước[7]
d Lọc tinh
Cấu tạo: Thiết bị hình trụ với đáy và nắp hình cầu được chế tạo bằng thép
không rỉ, bên trong có các cột lọc hình ống được sếp song song nhau theo
Trang 13phương thẳng đứng và gắn trên tấm đỡ Các ống lọc làm bằng sợi coton haypolyme, đường kính 0,1 – 0,5m.
Nguyên lý hoạt động: Nước được bơm vào thiết bị với một áp lực nhất định
dưới áp lực này nước sẽ đi qua màng lọc, các cấu tử lớn hơn kích thước lỗ lọc cótrong nước sẽ bị giữ lại trên màng lọc Sau một thời gian hoạt động lớp bã lọc sẽdày lên ta tiến hành rửa bã[8]
1.3.2 Chất tạo vị ngọt
Nguồn gốc truyền thống của vị ngọt là carbohydrate , chủ yếu là sucrose hoặcsyrup fructose cao (HFCS) Syrup glucose , thường chứa một loạt cáccarbohydrate có trọng lượng phân tử khác nhau, được sử dụng trong đồ uốngnăng lượng trong đó mức độ ngọt thấp hơn là cần thiết cho một mức độ bổ sungcarbohydrate nhất định Một thức uống điển hình sẽ chứa khoảng 10-12,5% w / vsucrose hoặc HFCS Chất tạo ngọt thay thế cũng được sử dụng rộng rãi Tùythuộc vào chất đặc biệt, chúng có thể cung cấp tới 500 lần độ ngọt so với sucrosetrên mỗi đơn vị trọng lượng Vì mối quan tâm trên toàn thế giới về lượng caloquá mức và các bệnh liên quan đến bệnh béo phì và tiểu đường, chất tạo ngọt
Giá đỡ
Các
c t ột
l c ọc hình ng ống
Hình 3 Cấu tạo thiết bị lọc tinh.
Trang 14mạnh ngày càng được sử dụng để cung cấp tất cả hoặc một phần của vị ngọttrong đồ uống[3].
Các chất tạo ngọt mạnh được sử dụng rộng rãi nhất bao gồm các chất tổnghợp saccharin , cyclamates , aspartame , acesulfame K và sucralose Một chấttạo ngọt tự nhiên được chiết xuất từ lá của cây Stevia rebaudiana và được bántrên thị trường là Stevia, hiện nay được cho phép rộng rãi
1.3.2.1 Thiết bị nấu syrup
Cấu tạo: Thiết bị có dạng hình trụ, đáy cầu và được chế tạo bằng thép không
rỉ xung quanh phần thân dưới và đáy của thiết bị là phần vỏ áo (2)
Nguyên lý hoạt động: Người ta sẽ cho hơi vào phần vỏ áo này để gia nhiệt.
Đường saccharose sẽ được nạp vào qua cửa (5) nằm trên nắp thiết bị bên trongthiết bị có cánh khuấy (4) để đảo trộn hổn hợp cánh khuấy được nối với motor(3) nằm phía trên nắp thiết bị sản phẩm sẽ được tháo ra ngoài thông qua cửa (6)nằm trên mặt đáy Thể tích sử dụng của thiết bị thường là 75%[9]
Hình 4 Cấu tạo thiết bị nấu syrup Hình 5 Thiết bị nấu syrup thực tế
Trang 151.3.2.2 Thiết bị lọc khung bản
Cấu tạo: Gồm có hệ thống bảng nhựa có những tấm vải lọc, thiết bị bơm,
khay hứng, trục vít Ngoài ra còn có thùng chứa, hệ thống dây dẫn …
Hình 6 Cấu tạo máy lọc khung bản.
Hình 7 Máy lọc khung bản thực tế.
Nguyên lý hoạt động : Nguyên liệu được đưa từ thùng chứa sang thiết bị lọc
nhờ hệ thống bơm Dựa trên lực ép của trục vít, những tấm bản sẽ có áp lực vàphần nước trong sẽ đi qua các khe hở trên tấm vải lọc Phần bã sẽ được giữ lại ởphía trong Phần nguyên liệu sau khi đi qua tấm vải lọc sẽ được chuyển đếnthùng chứa
1.3.2.3 Làm lạnh syrup
Cấu tạo : Gồm nhiều tấm kim loại mỏng được làm kín bởi các gioăng cao su
(hoặc hàn kín bằng mối hàn hợp kim) giúp ngăn hai dòng lưu chất nóng và lạnh
Trang 16Hình 9 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm thực tế.
Nguyên lý làm việc: Hai dòng lưu chất nóng và lạnh chảy xen kẽ với nhau
giữa các tấm Các tấm này được dập rãnh để tạo nên dòng chảy rối ( hình 10)[10]
Gioăng cao su
Hình 8 Cấu tạo thiết bị lọc khung.
Trang 17Hình 10 Cấu tạo thiết bị làm lạnh syrup.
1.3.3 Chất tạo vị chua
Nước giải khát thường được xây dựng để cung cấp cho người tiêu dùng vớimột số hương vị của trái cây, đặc biệt là cam hoặc chanh, hoặc hương vị thảomộc như trong một thức uống cola Hương vị cơ bản sẽ là sự pha trộn cân bằnggiữa vị ngọt và hương vị và màu sắc được thêm vào để đáp ứng các đặc tính sảnphẩm cần thiết Các thành phần như chất bảo quản và chất chống oxy hóa có thểđược thêm vào để nâng cao chất lượng giữ hương vị của sản phẩm Các thànhphần được sử dụng rộng rãi khác được mô tả dưới đây
Để cung cấp độ chua hoặc độ sắc nét của đồ uống, các axit hữu cơ như axitcitric hoặc axit malic được sử dụng Axit citric thường là thành phần được ưutiên trong các loại đồ uống có hương vị trái cây vì nó thường có sẵn với chi phíthấp hơn so với các loại thay thế Trong đồ uống có gas, axit photphoric thườngđược sử dụng Tỷ lệ giữa vị ngọt và độ sắc nét xác định đặc tính hương vị cơ bảncủa sản phẩm Khi sản phẩm có gas được xây dựng, nó là bình thường để giảmnhẹ mức độ axit bổ sung so với mức mà sẽ được sử dụng trong một thức uốngkhông gas Điều này là để nhận ra rằng khí carbon dioxide được hòa tan trongnước thì axit cacbonic được hình thành trong trạng thái cân bằng với CO2 và gópphần vào tính axit và độ sắc nét của hương vị Sản phẩm phải được xây dựng để
Trang 18có giá trị pH nhỏ hơn 4.0 để tránh nguy cơ vi sinh vật gây bệnh có mặt mặc dùviệc bổ sung CO 2 thực tế đảm bảo mức độ pH này sẽ không được vượt quá[11].Một loạt các hương vị và chất tạo màu có sẵn được phép để sử dụng trong cácsản phẩm đồ uống Hương liệu thường là một dung dịch của các chất thơm từ cácnguồn tự nhiên hoặc tổng hợp hòa tan trong dung môi được phép, thường làethanol Các dung môi thay thế có thể được sử dụng phải tuân thủ các nhu cầuvăn hóa hoặc tôn giáo Khi một thức uống có ga được pha chế, lượng hương liệuđược sử dụng, thường khoảng 0,1% w/v, có thể cần được điều chỉnh để tính toánhiệu ứng bay hơi tiềm tàng của khí CO 2 khi sản phẩm được phục vụ[12].
1.3.4 Chất màu
Màu được sử dụng ngày càng tăng từ các nguồn tự nhiên Carotenoids ,anthocyanins và caramels được sử dụng rộng rãi nhất Thuốc nhuộm azo thựcphẩm tổng hợp cụ thể cũng được cho phép và sử dụng rộng rãi Mặc dù tìnhtrạng cho phép của họ, một số chất tạo màu tổng hợp được tuyên bố là có liênquan đến hiếu động thái quá ở trẻ em và nhiều nhà bán lẻ lớn bây giờ từ chối bán
đồ uống có chứa chúng Các chất chống oxy hóa như axit ascorbic (vitamin C)thường được thêm vào để cải thiện sự ổn định về màu sắc và hương vị[11]
1.3.5 Chất tạo hương
Chất hương là những cấu tử dể bay hơi và có thể nhận biết bới khứu giác củacon người Trong công nghệ thực phẩm nói chung và sản xuất nước uống nóiriêng, mùi luôn được xem là mọt chỉ tiêu quan trọng Rất nhiều loại thực phẩm
có mùi đặc trưng Tổng hàm lượng các cấu tử dể bay hơi và tạo mùi rong thựcphẩm thường rất thấp, trung bình khoảng 10-15mg/kg Mùi của thực phẩm dónhiều cấu tử bay hơi tạo nên nhưng thường chỉ quan tâm đến một số cấu tử tạonên mùi đặc trưng cho sản phẩm đó.[4]
Trang 19Hương vị được sử dụng trong nước ngọt có thể được chia thành hai loại chínhdựa trên khả năng hòa tan trong nước Hương vị hòa tan trong nước không cóvấn đề lớn khi được sử dụng trong đồ uống, vì có nhiều nước trong một côngthức nước giải khát để hòa tan và phân tán một lượng tương đối nhỏ hương vịcần thiết Một hương vị có chứa các thành phần dầu không hòa tan trong nướckhông thể được sử dụng trực tiếp trong công thức Loại hương vị này dduocj nhàcung cấp dưới dạng nhũ tương để hòa tan vào nước giải khát Nhà cung cấp cóthể thay đổi hương liệu thành dạng hòa tan trong nước hoặc cung cấp biến thểhòa tan trong nước của nguyên liệu đó.[3]
Người ta đã tìm thây hơn 6200 hợp chất hóa học khác nhau tham gia tạo nênmùi tực phẩm Tổng hàm lượng các cấu tử dể bay hơi và tạo mùi trong thựcphẩm thường rất thấp, trung bình khoảng 10-15mg/kg Mùi của một loại thựcphẩm do nhiều cấu tử bay hơi tạo nên Tuy nhiên, người ta thường chỉ quan tâmđến một số cấu tử tạo nên mùi đặc trưng cho sản phẩm đó.[1]
Các hợp chất hương liệu thơm dễ bay hơi có thể được chuẩn bị bằng cách sửdụng quá trình chưng cất, trong đó nước hoặc hơi nước được sử dụng để tách cáchợp chất khỏi nguồn nguyên liệu thực vật của chúng Sau đó, nhờ vào các nhiệt
độ khác nhau mà chúng ngưng tụ thành dạng lỏng Các hợp chất này được gọi làtinh dầu (hoặc dầu dễ bay hơi) Chúng bao gồm một phần lớn hương liệu được
sử dụng trong nước giải khát Tinh dầu cũng như các hợp chất hương liệu kháccũng có thể được điều chế bằng cách ép cơ học của vật liệu nguồn thực vật, nhưđược thực hiện trong chế biến trái cây có múi, nơi thu được dầu vỏ Chúng đượcgọi là các loại dầu ép lạnh thường được sử dụng trong đồ uống Các loại dầu éplạnh có thể được sử dụng như nguyên liệu hoặc có thể được xử lý thêm bằng cácquá trình chiết hoặc chưng cất Dầu ép lạnh thường chứa các hợp chất tinh dầuhương vị (ví dụ: terpen) không hòa tan trong nước Để sử dụng các loại dầu épnày trong nước ngọt, các thành phần không hòa tan trong nước phải được loại bỏ
Trang 20bằng cách chiết (để sử dụng trong đồ uống rõ ràng) hoặc được kết hợp trong phadầu của nhũ tương được sử dụng làm chất làm mờ trong đồ uống có đục đục. [3]
1.3.6 Chất ức chế vi sinh vật
Theo truyền thống, chất bảo quản đã được thêm vào nước giải khát để giảmthiểu nguy cơ hư hỏng vi sinh vật Một số chất được sử dụng rộng rãi nhất là cácaxit benzoic và sorbic Dimethyl dicarbonate cũng được sử dụng nhưng phảiđược thêm trực tiếp vào một dòng sản phẩm Một hợp chất khác cũng được sửdụng rộng rãi la sulfur dioxide (SO2 ), hiện nay chỉ được phép với số lượng nhỏtrong những trường hợp rất hạn chế Bản thân carbon dioxide có các tính chấtbảo quản hiệu quả vì nó ngăn chặn sự phát triển của nấm men tạo thành khí nhưmột chất chuyển hóa Nó rất hiệu quả chống lại sự hư hỏng khuôn vì hầu hết cáckhuôn mẫu đòi hỏi sự hiện diện của oxy để phát triển.[11]
Một quá trình sản xuất nước giải khát đơn giản bao gồm xử lý nước, sản xuấtsyrô đơn giản, sản xuất syrô hỗn hợp, cacbonat Như bất kỳ thực phẩm và đồuống nào khác, nước ngọt có thể bị nhiễm vi sinh vật Các vi sinh vật có liênquan, cũng như với các yếu tố ảnh hưởng đến sự tồn tại và vai trò của chúng đốivới sự hư hỏng của nước giải khát.[12]
Nước ngọt có pH có tính axit (2,5-4,0), và 1,5-4 thể tích carbon dioxide(CO2), với mức cacbonat thông thường khoảng 3 thể tích Nước giải khát dạngCola thường có pH trong khoảng 2,5 đến 2,8 và được axit hóa bằng dung dịchaxit phosphoric pha loãng[6] Độ pH thấp gây ra bởi việc bổ sung các chất axit,việc bổ sung chất bảo quản và CO2 là các rào cản lớn đối với sự phát triển của visinh vật trong nước giải khát Mặt khác, sự hiện diện của các loại đường lại làmột nguồn năng lượng quan trọng cho sự phát triển của vi sinh vật[13]
Do đó, các vi sinh vật trong nước ngọt thường thích nghi để phát triển trongmôi trường axit với sự hiện diện của chất bảo quản và CO2 Tuy nhiên, vớinhững thay đổi gần đây về nhận thức của người tiêu dùng liên quan đến sức khỏe
Trang 21và chăm sóc sức khỏe và các quy định của các cơ quan y tế trên khắp thế giới,các ngành công nghiệp đã thúc đẩy những thay đổi trong sản phẩm và quy trìnhcủa họ Những đổi mới trong lĩnh vực nước giải khát bao gồm sự phát triển thịhiếu mới mà còn đảm bảo được các chi tiêu về vi sinh vật[14].Càng ngày, việc sửdụng chất khử trùng trong túi hoặc chiết vô trùng làm cho việc sử dụng chất bảoquản không cần thiết.
1.3.7 Carbon dioxide
Nước giải khát có chứa CO2 được gọi là nước giải khát có ga Loại đồ uốngnày chiếm gần một nửa tổng doanh số nước giải khát thế giới Khi một thứcuống có ga được đổ vào ly, khí CO2 trong đồ uống được giải phóng dưới dạngcác bong bóng nhỏ tăng lên nhanh chóng lên bề mặt, vỡ ra và giải phóng khí.Trong một số loại bia, lượng CO2 có trong thức uống do sự hình thành khí củaquá trình lên men trong quá trình sản xuất sản phẩm.[3]
Trong nước giải khát có gas, CO2 là yếu tố tạo nên sự đặc trưng của sảnphẩm, không chỉ ảnh hưởng đến giá trị cảm quan mà còn góp phần làm tăng độbền sinh học của chúng Như chúng ta đều biết, trong thiên nhiên CO2 được tạo
ra từ sự hô hấp của động, thực vật cũng như của con người CO2 cũng được tạothành từ phản ứngcháy, nung vôi sống, phản ứng lên men, hoặc từ các giếng cóchứa khí CO2.Thế nhưng, trong các nhà máy sản xuất nước giải khát thì CO2
thường đượcdùng từ hai nguồn:
• CO2 từ các phản ứng lên men của các nhà máy sản xuất cồn, bia
• CO2 được sản xuất do đốt cháy dầu DO với chất trung gian là(MEA)monoethanol amine[1]
Carbon dioxide có thể tồn tại dưới ba dạng: khí, rắn (đá khô) và chất lỏng(dưới các mức áp suất nhất định) Nó có tính chất vật lý và hóa học khiến cho nótrở nên lý tưởng trong đồ uống có ga:
Trang 22• Đó là một loại khí không độc, không màu và không mùi không truyền đạtbất kỳ hương vị nào cho đồ uống.
• Không cháy và không gây nguy hiểm cháy khi được xử lý
• Nó hòa tan trong nước và hòa tan dễ dàng trong nước giải khát
• Độ hòa tan của nó có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh nhiệt độ vàmối quan hệ áp suất
• Trong nước, nó tạo thành một axit yếu (axit cacbonic) cung cấp cho nướcgiải khát hương vị đặc trưng của nó
• Axít cacbonic có thể làm chậm sự phát triển của nhiều vi sinh vật phổ biến
• Axít cacbonic dễ dàng giải phóng khí CO2 để tạo ra sủi bọt khi đồ uốngđược tiêu thụ.[3]
Để sản xuất đồ uống có gas, cần bơm khí CO2vào sản phẩm lỏng trước khiđóng gói Khí carbon dioxide nặng hơn không khí có mật độ 1,98 kg.m −3 ở 298
K Không màu không mùi và không độc hại mặc dù có thể gây tử vong do ngạtthở nếu có ở mức cao Khí dễ dàng được hóa lỏng bằng cách nén và làm mát Sựnén nhanh chóng của CO2 lỏng gây ra sự giãn nở nhanh chóng với một số sự bayhơi Khi thực hiện loại bỏ nhiệt để trở thành carbon dioxide rắn hoặc 'đá khô'.Khí rất khó hòa tan trong nước; lượng hoà tan CO2 tăng khi nhiệt độ giảm.Khi CO2 hòa tan trong nước, nó tạo ra axit carbonic, tạo ra các sản phẩm đặctrưng có tính axit Một yêu cầu thiết yếu cho cacbonat thành công là loại trừkhông khí /oxy càng nhiều càng tốt Độ hoà tan của không khí trong nước chỉ cókhoảng 2% so với CO2,có nghĩa là bất kỳ không khí nào chứa trong đồ uống sẽloại trừ khoảng 50 lần thể tích CO2 riêng của nó Nước ở 15,6 ° C (60 ° F) và tại
1 Atm của áp suất sẽ hòa tan một lượng CO2 tương đương với khối lượng riêngcủa nó Nói cách khác, 1 lít nước ở nhiệt độ và áp suất này có thể hấp thụ 1 lítCO2 Tại 15,6 ° C (60 ° F) và tại 1 áp suất Atm, CO2 có mật độ 1,86 (không khí
= 1,00) Điều này có nghĩa là ở những điều kiện này, 1 lít nước sẽ chứa 1,86 g
Trang 23CO2 hòa tan Ở các nhiệt độ và áp suất khác nhau, thể tích CO2 có khả năng hòatan trong 1 lít nước sẽ thay đổi Ở nhiệt độ dưới 15,6 ° C và ở áp suất trên 1 Atm,
có thể có hơn 1 lít CO2 hòa tan trong nước .[3]
Mức độ cacbonat thay đổi theo các loại sản phẩm với khoảng 4,07,0 g/l (2 3,5 thể tích) CO2 bổ sung là điển hình Mức CO2 cao này chỉ có thể đạt đượcbằng cách chú ý cẩn thận để loại bỏ càng nhiều không khí /oxy càng tốt ra khỏisản phẩm trong suốt quá trình sản xuất và đóng gói[15]
-Ngoại trừ trong trường hợp nước khoáng có gas tự nhiên (xem như nướckhoáng thiên nhiên ) CO2 thu được từ các nhà cung cấp thương mại Khí đượcsản xuất hoặc thu được như một sản phẩm phụ từ một số quy trình công nghiệpkhác nhau
Các chất gây ô nhiễm phát sinh từ khí từ các quá trình khác nhau có thể ảnhhưởng đến hương thơm và hương vị của sản phẩm và cũng như các chất độc hại
Vì các chất gây ô nhiễm tiềm tàng trong khí có thể thay đổi, điều cần thiết choviệc sử dụng đồ uống là vật liệu được cung cấp tuân thủ một tiêu chuẩn chấtlượng thích hợp như được xác nhận bởi Hiệp hội Khí Công nghiệp Châu Âu(EIGA) Một đặc điểm kỹ thuật điển hình cho CO2 để sử dụng đồ uống được thểhiện trong Bảng 2
Độ ẩm Tối đa 50 ppm v/v tối đa (20 ppm w/w max)Tính axit Để vượt qua bài kiểm tra JECFA
Oxides of nitrogen (NO/NO2) Tối đa 2,5 ppm v / v mỗi
Dư lượng không bay hơi (hạt) Tối đa 10 ppm w/w
Trang 2450 ppm v / v tối đa trong đó 20 ppm v / v tối
đa hydrocacbon non-methaneAcetaldehyde Tối đa 0,2 ppm v/v
Carbon monoxide Tối đa 10 ppm v/v
Hydrogen xianua b <0,5 ppm v/v
Tổng lưu huỳnh (như lưu
huỳnh) c
Tối đa 0,1 ppm v/v tối đa
Hương vị và mùi trong nước Không có hương vị hoặc mùi lạ
Bảng 1 Đặc điểm hàng hóa điển hình cho carbon dioxide (đặc điểm giới hạn
1.3.8 Chất bảo quản
Trang 25Chất bảo quản là những chất ngăn chặn hoặc làm chậm sự hư hỏng thựcphẩm do vi sinh vật hoặc enzyme gây ra Các chất bảo quản thường được sửdụng trong sản xuất nước giải khát là acid benzoic và sorbic, và muối natri, kali
và canxi của chúng Không chỉ các hợp chất này mà còn là acid acetic vàpropionic được coi là axit monocarboxylic yếu có khả năng ức chế sự phát triểncủa nấm và nấm men, mặc dù hiệu quả của chúng phụ thuộc vào nồng độ tế bàoban đầu[17] Về mặt này, đáng chú ý là hiệu quả của chất bảo quản phụ thuộc vàocác yếu tố khác, bao gồm thành phần và độ pH của sản phẩm, khả năng khử oxihóa môi trường và lượng nước tự do cho sự phát triển của vi sinh vật[18]
Axit yếu phân tách một phần trong dung dịch nước, dẫn đến trạng thái cânbằng động (pH phụ thuộc) giữa các hình thức không liên kết và tách rời Hoạtđộng ức chế tối ưu xảy ra ở pH thấp, tạo điều kiện cho phân tử không liên kết cókhả năng liposoluble và do đó thấm qua màng plasma Cơ chế khuếch tán tươngđối nhanh, xảy ra trong khoảng từ 1 đến 3 phút Phân tử sẽ phân tách khi đi vào
tế bào, dẫn đến việc giải phóng các anion và proton trong tế bào chất, mà khôngthể đi qua màng plasma Ở nồng độ cao của chất bảo quản, việc giải phóngproton là đủ để gây ra sự axit hóa tế bào chất, ảnh hưởng đến khả năng duy trì độ
Trang 26Mặc dù chất bảo quản ức chế hầu hết các loài nấm và nấm men, một số loài
có thể phát triển trong thực phẩm có sử dụng chất bảo quản hóa học[22].Saccharomyces cerevisiae, Candida lipolytica, Candida krusei vàZygosacharomyces bailli là những ví dụ về nấm men biểu hiện trường hợpnày[23] Martorell, et al (2007) đã phân lập Z bailii và Z rouxii từ môi trườngnhà máy với nồng độ sucrose cao và thấy rằng các chủng Z bailii thể hiện tínhkháng cao đối với các chất bảo quản bao gồm ethanol, sorbic, benzoic, acetic vàacid cinnamic Mặc dù các nấm men này được phân lập là kháng chất bảo quản,nhưng không có khả năng chống các chất khử trùng như acid peracetic hoặchypochlorite Do đó, việc áp dụng các quy trình vệ sinh thích hợp cho các thiết
bị có thể có hiệu quả trong việc kiểm soát các nấm men này trong môi trườngchế biến nước giải khát
Cơ chế chống chịu chất bảo quản của các loài Zygosacharomyces có thểkhông chỉ liên quan đến khả năng chuyển hóa benzoat và sorbate thành nguồncacbon duy nhất trong sự hiện diện của oxy, mà còn cho một số lượng nhỏ các tếbào kháng thuốc trong dân số[24] Các thành viên của Saccharomyces chi có thểdecarboxylate acid sorbic, sản xuất 1,3-pentadiene, một hợp chất hữu cơ dễ bayhơi[25] S cerevisiae cũng đóng một vai trò trong việc giải độc acid decanoicthông qua việc sản xuất este ethyl decanoate bằng các tuyến oxy hóa[26]
Các vi khuẩn khác, như Acinetobacter calcoaceticus và Gluconobacteroxydans, có thể phát triển trong các loại đồ uống không ga có chứa sodiumbenzoate và potassium sorbate Trong số các khuôn mẫu, Aspergillus niger vàPenicillium spinulosum được coi là chất bảo quản kháng, có khả năng chịu đượcmôi trường hoạt động nước có tính acid và thấp[27]
2 Nước giải khát bổ sung vi chất
Trang 272.1 Nước giải khát bổ sung khoáng
2.1.1 Tìm hiểu về chất khoáng
a Chất khoáng
Là những thành phần còn sót lại dưới dạng tro sau khi đốt các mô động thựcvật
Là một nhóm các chất cần thiết không sinh năng lượng
b Các nguyên tố đa lượng
Natri (Sodium):
Natri(Na) là thành phần bên ngoài tế bào và có vai trò duy trì áp suất thẩmthấu cho dịch ngoài tế bào Na cũng có vai trò trong hoạt hóa một số enzymetrong quá trình hô hấp và đồng hóa glucid như amylase và cân bằng kiềm chua.Ngoài ra Na còn tham gia co dãn thớ thịt, dây thần kinh và vận chuyển các chất(acid amin và đường) Lượng Na trong cơ thể người ở mức 1,4g/ kg thể trọng.Nhu cầu Na tối thiểu ở người trưởng thành là 460 mg / ngày Khẩu phần quánhiều hay ít Na đều dẫn đến những sự rối loạn nghiêm trọng Tuy nhiên trênquan điểm dinh dưỡng, chỉ khi dùng quá nhiều Na mới gây hại cho sức khỏe.Lượng Na hấp thụ quá cao dẫn đến hiện tượng tăng huyết áp bất thường[28]
Kali (Potassium):
K có mặt phần lớn ở giữa các tế bào, tham gia vào quá trình vận chuyển cácchất qua màng tế bào, hoạt hóa nhiều enzyme trong quá trình hô hấp và đồng hóaglucid [1] Nồng độ K trong cơ thể người khoảng 2g/kg thể trọng Nhu cầu K tốithiểu là 782 mg/ngày Thiếu K do ăn uống thiếu chất sẽ dẫn đến nhiều chứngbệnh khác nhau[28]
Magie (Magnessium):
Mg là chất hoạt hóa của nhiều enzyme, đặc biệt là enzyme chuyển hóa cáchợp chất chứa phosphate, làm bền màng tế bào và gian bào và các acid nucleic
Trang 28Ngoài ra Mg còn là thành phần xây dựng xương, răng, các thớ thịt mềm và thamgia co dãn các thớ thịt Mg cũng là thành phần giúp tổng hợp acid nucleic và một
số đạm, chuyển hóa chất béo, điều hòa nhiệt và dẫn thần kinh Do đây là mộtnguyên tố không thể thiếu được trong quá trình trao đổi chất nên việc thiếu hụt
Mg trong khẩu phần ăn gây ra những rối loạn trần trọng đối với cơ thể Nồng độ
Mg trong cơ thể người khoảng 250 mg/kg thể trọng Nhu cầu Mg hằng ngày là
300 – 350 mg Với chế độ ăn bình thường hàm lượng Mg cung cấp cho cơ thểvào khoảng 300 – 500 mg[28]
Canxi (Calcium):
Đây là một trong những nguyên tố đa lượng quan trọng nhất Nó có mặt trongxương và và một số mô khác trong cơ thể Ca có vai trò quan trọng trong việcxây dựng cấu trúc xương, trong hiện tượng đông máu và co cơ, vì thế thiếu Ca sẽgây ra những rối loạn nghiêm trọng Cụ thể Ca là thành phần chính xây dựngxương và răng; tham gia co dãn thớ thịt, thần kinh khởi động, thẩm thấu cácmàng tế bào; điều hòa hoạt động các thần kinh, đông máu và xúc tác nhiềuenzyme Tổng lượng Ca trong cơ thể người khoảng 1500 g Nhu cầu Ca hằngngày 0,8 - 1 g trong khi lượng Ca cung cấp cho cơ thể từ chế độ ăn bình thườngkhoảng 0,8 – 0,9 g[28]
Clo (Chloride):
Cl tham gia liên kết với Na trong dịch ngoài tế bào và tạo liên kết với hydrotrong dịch vị dạ dày Nó được hấp thụ rất nhanh và thải ra nước tiểu cũng rấtnhanh Hàm lượng Cl trong cơ thể ở mức 1,1 g/kg thể trọng Lượng ăn vào hằngngày (chủ yếu dưới dạng muối ăn NaCl) là 3 – 12 g/ngày[28]
Phospho (Phosphorus):
Phosphorus ở dạng phosphate, tự do hay dạng liên kết ester đều đóng vai tròquan trọng trong quá trình trao đổi chất và vì thế là một chất dinh dưỡng thiết
Trang 29yếu Tổng lượng P trong cơ thể khoảng 700 g Nhu cầu P hằng ngày từ 0,8 – 1,2
g Tỷ lệ Ca/P trong thực phẩm phải xấp xỉ bằng 1[1]
2.1.2 Các sản phẩm nước giải khát bổ sung vi chất hiện nay
2.1.2.1 Nước điện giải
a Định nghĩa
Nước điện giải hay còn gọi theo Tiếng Anh là Alkaline Ionized Water (nướcion kiềm), theo Tiếng Nhật là Kangen (nước hoàn nguyên), theo ngôn ngữ khoahọc là Electrolyzed Reduced Water (ERW-Nước chiết xuất điện phân) đều dùng
để chỉ một loại nước được sản xuất bằng công nghệ điện phân tương tự loại nướctồn tại trong cơ thể sống có các tính chất đặc trưng như giàu vi khoáng, kiềmtính, giàu chất chống oxy hóa và gồm các cụm phân tử nước được chia nhỏ.Nước uống điện giải (có pH từ 8 – 10) là loại nước uống có lợi cho sức khỏe conngười[29]
Nước điện giải có độ pH ở mức kiềm, là một hợp chất giàu nguyên tử hydro
và có điện thế oxy hóa khử âm tính (ORP) và có hoạt tính khử các gốc tự do oxyhóa (ROS)[30]
b Thành phần khoáng trong nước điện giải
Chất điện giải là những khoáng chất và chất dịch mang điện tích Chúng cótrong máu, nước tiểu và chất dịch cơ thể Duy trì sự cân bằng của chất điện giải
sẽ giúp ích cho quá trình trao đổi hóa học, hoạt động cơ và các quá trình kháccủa cơ thể Natri, canxi, kali, clo, phospho và magiê đều là các chất điện giảitrong cơ thể Chúng ta hấp thụ chúng từ các loại thực phẩm và nước có kiềm.Mức độ điện giải trong cơ thể có thể thấp hoặc cao ảnh hưởng đến lượngnước trong cơ thể, nồng độ axit trong máu, chức năng cơ bắp và các quá trìnhquan trọng khác Chất điện giải bị mất đi khi cơ thể đổ mồ hôi Điều này có thểxảy ra khi lượng nước trong cơ thể thay đổi, gây mất nước hoặc thừa nước
c Tác dụng