Cong-nghe-san-xuat-nuoc-giai-khat

Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy môn học: - Đối với giảng dạy lý thuyết sẽ áp dụng phương pháp diễn giảng là chính bên cạnh đó kết hợp với một số phương tiện dạy họ

Mã số: MĐ28

NGHỀ: CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Trình độ: Trung cấp nghề

Sóc Trăng, tháng 4/2015

LỜI GIỚI THIỆU

Tốc độ phát triển của ngành thực phẩm trong mấy thập kỉ vừa qua hết sứcnhanh chóng, quá trình phát triển vẫn còn đang tiếp tục càng ngày càng nhanhhơn do thực phẩm là một trong những nhu cầu không thể thiếu được trong việc đảmbảo sự tồn tại và phát triển của con người Nhu cầu ăn uống của con người ngày càngcao, đòi hỏi không chỉ ăn no mà còn phải ngon, đẹp, hợp vệ sinh Nhằm đáp ứng nhucầu không ngừng nâng cao đó, qúa trình chế biến thực phẩm càng được hoàn thiện về

kỹ thuật nhằm tạo ra những sản phẩm có chất lượng ngày càng cao, thời gian bảoquản dài đáp ứng nhu cầu con người trong thời kỳ công nghiệp

Bên cạnh đó xuất phát từ đòi hỏi thực tế và nhu cầu ngày càng cao của thị trường

là các sản phẩm đồ uống phải có nguồn gốc thiên nhiên, giàu năng lượng, có lợi chosức khoẻ và giá thành kinh tế Mô đun kỹ thuật sản xuất nước giải khát nghiên cứucác vấn đề cơ bản liên quan đến các sản phẩm đồ uống theo một hệ thống Bắt đầu từnguyên liệu, các quá trình chế biến đến sản phẩm hoàn thiện

Mô đun kỹ thuật sản xuất nước giải khát có tính nguyên tắc, khoa học nhằm

trang bị cho học sinh, sinh viên chuyên ngành “ Chế biến thực phẩm” kiến thức về

chế biến nước giải khát một cách tổng quát nhất Ngoài ra, giáo trình còn làm tài liệutham khảo cho học sinh - sinh viên và những người làm công tác nghiên cứu, sản xuất

và chế biến trong ngành thực phẩm nói chung

Do còn nhiều khó khăn và hạn chế nhất định, giáo trình không tránh khỏi nhữngthiếu sót, do vậy chúng tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc, nhằm làmcho giáo trình ngày càng hoàn chỉnh và cập nhật được kiến thức, phục vụ tốt công tácgiảng dạy và nghiên cứu khoa học

Chúng tôi xin chân thành cám ơn!

Chủ biên Diệp Thị Ngọc Thà

MỤC LỤC

2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ của nước giải khát trong nước và

thế giới

11

3 Vai trò của nước đối với cơ thể con người 12

4 Phân loại nước giải khát 13

1.2 Yêu cầu chung về nước dùng trong sản xuất nước giải khát 18

II Mục tiêu của môn học:

- Biết được các nguyên liệu dùng trong sản xuất nước giải khát;

- Hiểu được công nghệ sản xuất nước giải khát có ga;

- Hiểu được công nghệ sản xuất nước giải khát lên men

III Nội dung của môn học:

1 Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:

Số

TT Tên chương, mục

Thời gian (giờ)

Tổng số

Lý thuyết

Thực hành Bài tập

Kiểm tra

(LT hoặc TH)

II Công nghệ sản nước giải

III Công nghệ sản xuất nước

- Biết được khái niệm về nước giải khát;

- Hiểu được vai trò của nước đối với cơ thể con người;

- Phân loại nước giải khát

1 Khái niệm nước giải khát Thời gian: 0,5 giờ

2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ của nước giải khát trong nước và thế giới Thời gian: 0,5 giờ

3 Vai trò của nước đối với cơ thể con người Thời gian: 0,5giờ

4 Phân loại nước giải khát Thời gian: 0,5 giờ

Chương 1: Nguyên liệu sản xuất

Mục tiêu:

- Biết được các chỉ tiêu hóa học của nước;

- Hiểu được cách xử lý nước

1 Nước Thời gian: 1 giờ

1.1 Các chỉ tiêu hóa học của nước

1.2 Yêu cầu chung về nước dùng trong sản xuất nước giải khát

1.3 Xử lý nước

2 Các chất tạo ngọt Thời gian: 1 giờ

2.1 Chất tạo ngọt tự nhiên: Saccharoza

4 Khí CO2 Thời gian: 1 giờ

5 Các chất thơm Thời gian: 1 giờ

5.1 Mục đích sử dụng

5.2 Một số loại chất thơm

5.3 Yêu cầu khi sử dụng và bảo quản

6 Các chất màu Thời gian: 1 giờ

6.1 Mục đích sử dụng

6.2 Một số loại chất màu

6.3 Yêu cầu khi sử dụng và bảo quản

7 Các chất bảo quản Thời gian: 1 giờ

7.1 Mục đích sử dụng

7.2 Một số chất bảo quản thường sử dụng

7.3 Yêu cầu khi sử dụng và bảo quản

8 Các dạng nước quả Thời gian: 1 giờ

8.1 Nguyên liệu quả dùng để sản xuất nước giải khát trái cây

8.2 Vận chuyển, thu nhận và bảo quản

8.3 Yêu cầu nguyên liệu

8.4 Phương pháp bảo quản nguyên liệu

8.5 Các quá trình chế biến cơ học

8.6 Nước quả ép

8.6 Nước quả ngâm đường

Chương 2: Công nghệ sản nước giải khát pha chế có ga

Mục tiêu:

- Nắm được quy trình pha chế nước giả khát;

- Hiểu được cách pha chế nước giải khát

1 Sơ đồ quy trình pha chế nước giải khát Thời gian: 4 giờ

2 Thuyết minh quy trình Thời gian: 6 giờ

2.1 Chuẩn bị siro bán thành phẩm

2.2 Chuẩn bị nước bão hoà khí CO2

2.3 Pha chế nước giải khát và chiết rót sản phẩm và hoàn thiện sản phẩm

3 Thực hành Thời gian: 14 giờ Kiểm tra Thời gian: 2 giờ

Chương 3: Công nghệ sản xuất nước giải khát lên men

Mục tiêu:

- Biết được quy trình sản xuất nước giải khát;

- Hiểu được cách pha chế dịch lên men

1 Sơ đồ quy trình sản xuất nước giải khát lên men từ nước quả Thời gian:

3 giờ

2 Thuyết minh quy trình Thời gian: 5 giờ

2.1 Pha chế dịch lên men

2.2 Lên men

2.3 Thanh trùng nước giải khát lên men

2.4 Hoàn thiện sản phẩm

3 Thực hành Thời gian: 15 giờ

Kiểm tra Thời gian: 1 giờ

IV Điều kiện thực hiện môn học:

- Vật liệu:

+ Tài liệu, sách vở, giấy bút ghi chép;

- Dụng cụ và trang thiết bị:

+ Các dụng cụ trong phòng thí nghiệm;

+ Máy chiếu projector, máy tính;

+ Các trang thiết bị phục vụ giảng dạy

- Học liệu:

+ Tài liệu hướng dẫn học tập;

+ Các băng đĩa video liên quan đến môn học;

+ Tài liệu tham khảo liên quan đến môn học

- Nguồn lực khác:

+ Xưởng thực hành chuyên môn;

+ Cán bộ phòng thí nghiệm;

+ Các thiết bị phụ trợ;

+ Tài liệu tham khảo

V Phương pháp và nội dung đánh giá:

- Kiến thức:

+ Nguyên liệu dùng trong sản xuất nước giải khát;

+ Công nghệ sản xuất nước giải khát lên men và nước giải khát có ga

- Chương trình môn học được sử dụng đào tạo trình độ Trung cấp nghề chế biến Thực phẩm.

2 Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy môn học:

- Đối với giảng dạy lý thuyết sẽ áp dụng phương pháp diễn giảng là chính bên cạnh

đó kết hợp với một số phương tiện dạy học hiện đại như: máy chiếu projector, thảo luận theo nhóm về một số chủ đề đã giảng dạy;

- Giáo viên trước khi giảng dạy cần căn cứ nội dung của từng bài học chuẩn bị đầy

đủ các điều kiện thực hiện bài học đảm bảo chất lượng giảng dạy;

- Đối với thực hành: giáo viên hướng dẫn những nội dung cần thực hành và cácthao tác thực hành trên các dụng cụ thí nghiệm hay thiết bị sản xuất với quy mô nhỏ.Sau đó người học được thao tác cụ thể trong phòng thí nghiệm và xưởng thực hành

3 Những trọng tâm chương trình cần chú ý:

- Nguyên liệu dùng trong sản xuất nước giải khát;

- Công nghệ sản xuất nước giải khát lên men;

- Công nghệ sản xuất nước giải khát có ga

4 Tài liệu tham khảo:

- Nguyễn Đình Thưởng - Nước Giải Khát – 1986;

- Giáo trình Công nghệ lên men - Đại học Công nghiệp IV Thành phố Hồ Chí Minh

- 2004

BÀI MỞ ĐẦU

******

Mục tiêu:

- Biết được khái niệm về nước giải khát;

- Hiểu được vai trò của nước đối với cơ thể con người;

- Phân loại nước giải khát

Nội dung:

1 KHÁI NIỆM NƯỚC GIẢI KHÁT

Mục tiêu:

- Biết được khái niệm về nước giải khát

- Nhận biết được loại nước nào trên thị trường là nước giải khát

- Có thái độ nghiêm túc về khái niệm nước giải khát

- Nước giải khát pha chế gồm có 2 loại: nước giải khát pha chế có gas và nướcgiải khát pha chế không có gas

Nước giải khát pha chế là một loại nước uống nhân tạo gồm nhiều cấu tử khácnhau được pha chế ở trạng thái đồng nhất Trong đó nước chiếm 80-90%, các chấthòa tan chiếm khoảng 10-12% (trọng lượng)

Thành phần nước giải khát pha chế gồm các cấu tử sau: Nước mềm, đường,acid, chất màu, chất mùi (hay hỗn hợp các chất mùi tự nhiên như nước ép trái cây, ),

CO2 (đối với nước giải khát pha chế có gas) và một số chất phụ gia khác (chất bảoquản, chất tạo nhũ, )

- Nước giải khát chữa bệnh bao gồm các nước muối khoáng tự nhiên hay phachế từ các chất hóa học với tỉ lệ xác định

2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ CỦA NƯỚC GIẢI KHÁT TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI

Nội dung:

Vì nhu cầu con người ngày càng tăng, điều kiện kỹ thuật, cơ sở vật chất ngàycàng phát triển và tác dụng đa dạng của rượu - bia - nước giải khát,… Nên tình hìnhsản xuất nước giải khát trong những năm gần đây phát triển mạnh mẽ và ồ ạt Chưa

có một ai có thể thống kê hết được các loại rượu – bia - nước giải khát cùng với sốlượng, các chỉ tiêu chất lượng cụ thể của từng loại ( trên Thế Giới và Việt Nam cũngvậy)

Bộ Công Nghiệp ban hành Quyết định 18/2007/QĐ - BCN vào ngày 8/5/2007

về việc quy hoạch tổng thể phát triển ngành bia- rượu - nước giải khát Việt Nam đếnnăm 2010 Theo đó xây dựng ngành bia- rượu - nước giải khát thành một ngành kinh

tế mạnh; phấn đấu hạ giá thành, nâng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng nhu cầu trongnước và đẩy mạnh xuất khẩu, tăng nguồn thu ngân sách, hội nhập vững chắc kinh tếkhu vực và thế giới

Mục tiêu cụ thể đến năm 2010, sản xuất 3.500 triệu lít bia, 145 triệu lít rượu và1.650 triệu lít nước giải khát Quy hoạch phát triển sản phẩm là tập trung đầu tư cácnhà máy có công suất lớn, thiết bị, công nghệ hiện đại, sản xuất kinh doanh có hiệuquả, đáp ứng yêu cầu về môi trường, các điều kiện về vệ sinh an toàn thực phẩm(VSATTP), đảm bảo chất lượng và giá thành được người tiêu dùng chấp nhận

3 VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI

Mục tiêu:

- Hiểu được vai trò của nước đối với cơ thể con người

- Nhận thấy được sự cần thiết của nước trong cơ thể người

- Có thái độ tích cực khi học về vai trò của nước đối với con người

Trong cơ thể người nước chiếm từ 60-70% khối lượng, trong đó khoảng 50%nước chứa trong các tế bào còn khoảng 20% nước chứa trong máu và các dịch ngoạibào

Cơ thể người tiếp nhận nước từ bên ngòai bằng nhiều con đường khác nhauthông qua ăn uống và hít thở, và thải nước sử dụng, và nước dư thừa bằng nhiều conđường khác nhau: đi ra theo hệ thống tiêu hóa (phân, nước tiểu), ra theo mồ hôi và hítthở (hô hấp)

Ngoài ra cơ thể còn nhận được một lượng lớn nước đáng kể do sự oxy hóa cácchất dinh dưỡng ở bên trong cơ thể (glucid, protit, lipit,…)

Lượng nước của một cơ thể khỏe mạnh, bình thường khá ổn định, hay nói cáchkhác sự tiếp nhận và sự thải nước ra của cơ thể luôn luôn ở trạng thái cân bằng Nhucầu nước hàng ngày của cơ thể phụ thuộc nhiều vào yếu tố: trạng thái sức khỏe, sinh

lý của cơ thể, mức độ đồng hóa, dị hóa, mức độ sản sinh năng lượng (hay tình trạng

và mức độ lao động) của cơ thể, điều kiện môi trường sống của cơ thể….Bình thườngnhu cầu này trung bình 2÷3 lít/ngày

Trong các trường hợp đặc biệt: lao động và lao động nặng nhọc, thời tiết hayđiều kiện lao động khắc nghiệt (quá nóng, quá khô,…) và đôi khi do bệnh lý,… nhucầu nước có thể ≥ 4 -5 lít/ ngày

Vì một lý do nào đấy, lượng nước thải ra khỏi cơ thể lớn hơn lượng nước cóthể tiếp nhận được, trạng thái cân bằng nước của cơ thể bị phá vỡ sẽ gây ra sự nguyhiểm cho cơ thể Sự nguy hiểm này có thể dẫn đến cái chết (do thiếu nước) khi cơ thểmất đi ≥ 20÷ 25% nước của nó

Nước uống các loại là nguồn cung cấp nước chủ yếu hằng ngày cho cơ thể, có

vị trí đặc biệt quan trọng và có ý nghĩa cho cơ thể Khi mất nước nhiều, khi phải laođộng trong các điều kiện khắc nghiệt, cường độ lao động quá lớn, hay điều kiện sốngquá nóng nực khô khan,… và còn có thể qua các nhu cầu về sinh lý, bệnh lý….Ngoàiviệc bỗ sung nước và giải nhiệt rượu - bia - nước giải khát còn có tác dụng quan trọngkhác như bỗ sung các chất dinh dưỡng, muối khoáng, các chất sinh năng lượng, cácchất có tác dụng dược lý,… cho cơ thể Đó chính là nguyên nhân có nhiều loại rượu -bia -nước giải khát khác nhau phục vụ cho nhu cầu, thị hiếu và đôi khi theo cả phongtục tập quán của con người

4 PHÂN LOẠI NƯỚC GIẢI KHÁT

Mục tiêu:

- Biết được cách phân loại nước giải khát

- Nhận dạng được các các loại nước giải khát trên thị trường

- Có ý thức trên từng loại nước giải khát

Nội dung:

Có thể chia chúng ra làm 2 nhóm chính:

- Nước giải khát pha chế (hay tổng hợp nhân tạo): Là nước giải khát được phachế từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên hay tổng hợp thông qua sự tác động và ý muốncủa con người thành một thể đồng nhất, có hay không có gas

- Nước giải khát lên men: Là nước giải khát được tạo thành từ quá trình lênmen rượu chưa kết thúc các nguyên liệu có đường từ các nguồn gốc khác nhau nhờcác hệ nấm men khác nhau, theo nhu cầu và ý muốn của con người Nước giải khátlên men luôn có CO2 (gas) và alcool trong thành phần của nó ở các mức độ khácnhau

Trong mỗi một nhóm lại có nhiều loại với tên gọi khác nhau: như gọi theo tênnguyên liệu (như nước giải khát pha chế hương dứa, nước dứa lên men, nước campha chế, nước cam lên men, bột cam giải khát, viên giải khát hương cam,…)

Về cơ bản các loại chính trong từng nhóm như sau:

Các loại của nhóm nước giải khát pha chế

+ Nước bão hòa CO2 hay còn gọi “Nước Soda”

+ Nước giải khát pha chế các loại có gas (khí CO2) (như xá xị, pessi,coca-cola,…)

+ Nước giải khát pha chế các loại không có gas (như nước bí đau, nướcdừa lon,…)

+ Nước giải khát pha chế chữa bệnh (như các loại nước khoáng, suối,…)+ Nước giải khát pha chế dinh dưỡng (các loại trên bỗ sung thêm sinh tố,acid amin,…)

Các loại của nhóm nước giải khát lên men:

+ Nước giải khát lên men từ nước quả các loại (như mật dâu tầm, mậtnho,…)

Câu hỏi ôn tập

1. Nêu khái niệm về nước giải khát?

2. Nêu công dụng của nước nươc giải khát đối với con người?

3. Nêu các loại nước giải khát có trên thị trường?

Chương 1: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

*********

Mục tiêu:

- Biết được các chỉ tiêu hóa học của nước;

- Hiểu được cách xử lý nước

Nội dung:

1 NƯỚC

Mục tiêu:

- Biết được các chỉ tiêu hóa học của nước;

- Hiểu được cách xử lý nước

Nội dung:

Trong công nghiệp sản xuất rượu - bia - nước giải khát, nước là nguồn nguyênliệu không thể thay thế, được sử dụng rất rộng rãi, với nhiều mục đích khác nhau:Trên dây chuyền công nghệ chính, nước được dùng trong quá trình nấu nguyên liệu,pha loãng dung dịch Ngoài ra nước còn được dùng ở những quá trình khác như: để

xử lý nguyên liệu, vận chuyển nguyên liệu, làm nguội bán thành phẩm, vệ sinh thiết

bị, cấp nước cho lò hơi,…Nên thành phần , tính chất hóa lý, chất lượng nước ảnhhưởng trực tiếp tới kỹ thuật sản xuất và chất lượng sản phẩm

1.1 Các chỉ tiêu hóa học của nước

- Thành phần, tính chất của nước phụ thuộc vào nguồn cấp nước:

Nước mạch chứa nhiều muối và chất hữu cơNước mưa chứa nhiều khí

Nước đầm hồ, … chứa nhiều hợp chất hữu cơ, vi sinh vật,…

1.1.1 Thông thường hàm lượng có trong nước như sau

Bảng 1.1: Hàm lượng chất khô có trong nước

Fe2+, Mn2+, Al3+ và OH-, HCO -, Cl-, SO 2-, NO -, NO -, SiO - và PO 3-,…

b-Các muối Ca2+, Mg2+ là nguyên nhân gây nên độ cứng của nước Độ cứngđược biểu thị bằng miligam đương lượng (mg-E) ion canxi và magie trong 1 lít nước.

Độ cứng được chia ra làm 3 loại:

- Độ cứng tạm thời (hay còn gọi là độ cứng cacbonat) gây nên do sự có mặt củabicacbonat và cacbonat canxi và magiê có trong nước, khi bị đun sôi kéo dài, CO2 sẽbay ra, các muối này sẽ kết tủa theo phản ứng:

A.(HCO3)2 ACO3↓ + CO2↑ + H2O (A: Ca hay Mg)

- Độ cứng vĩnh cửu (hay còn gọi là độ cứng sunfat) gây nên do các muối khác: ionCanxi và magie kết hợp với gốc muối của các axit vô cơ mạnh Các muối này luônluôn hòa trong nước (không bị kết tủa khi đun sôi) ví dụ CaCl2, MgCl2, CaSO4,MgSO4, Ca(NO3)2,

- Độ cứng chung là tổng độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu Độ cứng đượcbiểu thị như sau:

10 cứng tương đương 10mg CaO hay 7.19 MgO/1lít nước và 1mg đương lượng(E) tương đương với: 20.04mg ion Canxi hay 12.46 mg ion Magie/1lít nước

1mg –E/lít = 2.80 hay 10 = 0.356 mg – E/lít.(Độ cứng thường được đo theo thang

độ cứng của Đức)

c- Dựa theo độ cứng chung nước được chia ra:

Bảng 1.2: Thang đo độ cứng của nước

Để đơn giản thực tế có thể chia gộp lại như sau:

Bảng 1.3: Đo độ cứng của nước

0 ÷ 1.5 mg – E/l khát nói chung

Độ cứng là chỉ số quan trọng của nước dùng trong sinh hoạt và các ngành côngnghiệp khác nhau Với nước dùng để nấu nguyên liệu và pha chế có độ cứng thấp hơnnước uống thông thường, thì sự tiêu hao các acid thực phẩm giảm đi

1.1.2 Độ cặn toàn phần

Là tổng các chất vô cơ, hữu cơ (hòa tan hay không hòa tan), không kể các chấtkhí có trong nước Được biểu thị bằng mg/l Bao gồm cặn hòa tan và cặn không hòatan (tinh cặn hay cặn) vô cơ Nước sinh hoạt độ cặn toàn phần phải < 1000mg/l.

Phương pháp xác định cặn như sau:

-Nước → Đun cho bốc hơi hết → Sấy 105 ÷ 1100C đến khi trọng lượng không đổi:cặn toàn phần

-Nước → Loại bỏ cặn không hòa tan → Đun cho bốc hơi hết nước → sấy 105 ÷

1100C đến khi trọng lượng không đổi: cặn hòa tan

-Nước → Đun cho nước bốc hơi hết → Nung 8000C: tinh cặn tòan phần

-Nước → Lọc bỏ cặn → Đun bốc hơi → Nung 8000C: tinh cặn hòa tan

Độ pH là chỉ số quan trọng trong sản xuất rượu - bia - nước giải khát, khi sảnxuất rượu – bia –nước giải khát chỉ dùng nước có pH < 7 (5 ÷ 6)

1.1.4 Độ kiềm

Đặc trưng cho khả năng của nước kết hợp với các acid mạnh (thường dùngHCl) Biễu diễn bằng mg-E của các ion OH-, CO32-, HCO3- và một số ion khác củacác acid hữu cơ yếu như gumat, Hydrat có trong 1 lít nước

Độ kiềm được chia ra: độ kiềm Bicacbonat, cacbonat và hydrat Để xác định độkiềm, dùng các chất chỉ thị như Phenolphtalcin và metyl da cam theo sơ đồ:

- Lượng acid tiêu hao/1/ cho biết hàm lượng OH- và CO32- theo phản ứng:

OH- + H+ (acid) → H2O

CO32- + H+ (acid) → HCO3- Gọi là độ kiềm tự do (mg-E/l)

- Lượng acid tiêu hao /2/ cho biết lượng HCO3- theo phản ứng:

HCO3- + H+ (acid) → CO2 +H2O

Độ kiềm chung = [OH-] + [CO32-] + [HCO3-] (mg-E/l)

Độ kiềm chung = [OH-] + [CO32-] + [HCO3-] (mgE/l)

Đây là một chỉ số quan trọng về chất lượng của nước Nếu quá lớn sẻ ảnhhưởng xấu tới các quá trình sinh học khi đường hóa, lên men, … ngoài ra sẽ tiêu tốnnhiều acid thực phẩm trong khi thực hiện quá trình pha chế.

1.1.5 Độ oxy hóa (chỉ số oxy hóa)

Đặc trưng cho hàm lượng tạp chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ dễ oxyhóa có trong nước, (chất nhầy, keo, acid hữu cơ,…) được biễu diễn bằng mg KMnO4

hay O2 Khi oxy hóa các chất trên trong 1 lít nước khi đun sôi dư 10 phút và dưKMnO4

2 KMnO4 +3 H2SO4 → 5O2 +2 MnSO4 + K2SO4 + 3H2O(1mg O2 tương đương với 3.95 mg KMnO4)

Chỉ số này cao, chứng tỏ nước bị nhiễm bẫn nhiều (nhất là nước ao, đầm lầy:

≥ 400 mgO2/l hay nước sông: 1 ÷ 6 mg O2/l) Đối với nước ngọt pha chế, chỉ số nàycàng nhỏ càng tốt (< 2mg O2/l) Nước uống thường không được >3mgO2/l

1.1.6 Một số thành phần và các chỉ số khác của nước

a Độ màu: Màu do các chất gumid, các hợp chất keo của sắt và sự phát triển

của một số vi sinh vật, thực vật (như rong, tảo gây nên)

Nước càng trong (độ màu thấp) chất lượng càng cao

b Mùi và vị: Phụ thuộc vào thành phần các chất có trong nước và chủ yếu là

các tạp chất hòa tan trong nước quyết định Vị của nước có thể có: mặn, chua, hơingọt hay cay nhẹ Mùi của nước có thể do các mùi tự nhiên tạo nên ( như mùi bùnđất, vi sinh vật, phù du, cỏ dại, hay xác sinh vật, ) hoặc các mùi nhân tạo khác nhưmùi clo, phenol, khi khai thác và xử lý nước gây nên

Mùi vị xác định bằng cảm quan (thử nếm) và thường chia ra 5 cấp: Rất yếu –yếu – rõ – rõ nhẹ –rất rõ

c Nồng độ sắt: Thường tồn tại dưới dạng Fe2+, Fe3+, nước nguồn thường ởdạng Fe2+ hòa tan, nước mặt (lộ thiên) thường ở dạng keo hay hợp chất hoặc có thể ởdạng oxid – gumid – sắt

Hàm lượng sắt trong nước càng ít, chất lượng nước càng cao (Fe là nguyênnhân chủ yếu gây nên các ảnh hưởng xấu như tạo màu, mùi tanh khó chịu, đục, chonước)

Thường biểu thị bằng mg/l

d Nồng độ mangan, acid Xilicic :

Mangan thường có nhiều trong nước ngầm ở dạng bicacbonat (Mn2+)

Acid Xilicic: thường có nhiều trong nước thiên nhiên và tồn tại dưới nhiềudạng khác nhau (từ dạng keo đến dạng ion)

Thường được biểu thị bằng mg/lít

e Các hợp chất chứa Nitơ: HNO3, HNO2, NH3, sự có mặt các hợp chất nàychứng tỏ nước bị nhiễm bẩn (ví dụ nếu có NH3: đang bị nhiễm bẩn, có HNO2: mới bị

nhiễm bẩn và HNO3: đã bị nhiễm bẩn lâu, ) Đồng thời cũng có thể do các hợp chất

vô cơ gây ra

f Các clorua và Sunfat: Thường gặp trong nước dưới dạng muối của Na, Ca,

Mg và được biểu thị bằng mg/l

g Iod và Fluo: Thường gặp trong nước dưới dạng ion, chúng ảnh hưởng trực

tiếp tới sức khỏe và gây bệnh cho người tiêu dùng

Nước uống cho phép: Iod: 0.005 ÷ 0.007 mg/l

Fluo:1mg/l(nếu fluo >1: dễ hỏng men răng và <1: dễ sinh đau răng)

(nếu iod < 0.005mg/l: dễ sinh bướu cổ,…)

h Các chất khí hòa tan: O2, H2S, CO2, Nước thiên nhiên thường có nhiềuhàm lượng rất khác nhau

Nếu nhiều O2 và khí khác: không có lợi cho sản xuất nước ngọt pha chế Nólàm giảm lượng CO2 khí bão hòa, dễ gây mùi vị lạ và làm giảm chất lượng do xảy racác quá trình oxy hóa….(nên phải bài khí trước khi bão hòa CO2)

H2S: Gây cho nước có mùi khó chịu, ăn mòn kim loại thiết bị…

i Chỉ số sinh học: Đặc trưng cho sự xâm nhập và phát triển của các loại vi sinh

vật, thực vật (phù du, rong tảo,…) có trong nước

Được biểu hiện bằng số lượng vi sinh vật trong 1 ml nước Chúng là nguyênnhân làm hư hỏng, giảm chất lượng nước và gây bệnh cho con người

- Chỉ số Ecoli: là vi trùng đường ruột tối đa cho phép có trong 1ml nước Nướcsinh hoạt cho phép ≤ 3

- Phù du, rong tảo: Thường có nhiều trong nước ao, đầm, hồ, ở dạng lơ lửnghay bám vào đáy (hồ, ao, đầm, thùng, bể,…) làm giảm chất lượng nước và gây khókhăn cho xử lý nước

Bảng1.4: Tham khảo: Tiêu chuẩn nước cho sinh hoạt (TC.33-68)

1.2 Yêu cầu chung về nước dùng trong sản xuất nước giải khát

1.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng của nước trong sản xuất rượu

- Độ cứng không quá 7mg đương lượng/lít, phải trong suốt, không màu, khôngmùi Hàm lượng muối không được quá yêu cầu sau (mg/lít)

Bảng 1.5:Tiêu chuẩn hàm lượng muối trong nước

- Không có hoặc chỉ có ít các muối kim lọai nặng như Hg, Ba,

- Khả năng oxy hóa1 lít nước không quá 2 ml dd KMnO4 (0.01N)

- Chất cặn không vượt quá 1.000 mg/lít Nước mặt (sông hồ) thường lượngmuối khoáng thấp, dao động từ 40 -500mg/lít Nước ngầm hàm lượng muối khoángnhiều hơn khoảng 500-3000 mg/lít, hàm lượng các chất hữu cơ không vượt quá 4mg/lít và vi sinh vật hầu như không có

- pH kiềm không thích hợp cho quá trình nấu nguyên liệu và tạo điều kiệnthuận lợi cho vi sinh vật gây hại phát triển, thúc đẩy quá trình tạo thành glycêryltrong quá trình lên men

- Muối CaSO4, MgCl2, NaCl2 với lượng từ 300 - 400 mg/ lít thích hợp cho họatđộng của Enzym amylase, lượng đường khử tăng lên nhưng độ thuần khiết của dungdịch đường lại giảm

- Muối Sunfat (CaSO4, MgSO4) 400 - 800 mg/ lít sẽ làm tăng lượng đườngkhông lên men, giảm tốc độ đường hóa và lên men

- Muối CaCO3, MgCO3 và sắt với lượng 400 mg/ lít Muối nitrat 400 mg/ lít,nitơ 200 mg/ lít ảnh hưởng không tốt tới quá trình lên men

- NH3 với lượng ít 20 mg/ lít lại có tác dụng làm tăng hiệu suất lên men, hàmlượng lớn hơn thì không cho phép

- Các muối nitrat, nitric, photphat và Slicat với lượng < 200 mg/ lít không ảnhhưởng đến quá trình đường hóa Muối bicacbonat với lượng không quá 200 - 400 mg/lít không ảnh hưởng đến sự đường hóa, nhưng lượng lớn hơn ảnh hưởng rõ rệt đếnenzyme amylase

-E.coli < 20 tế bào / lít

1.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng của nước nấu bia

- Hàm lượng các chất hòa tan trong dịch đường trước lúc lên men là 10 - 13%đối với bia vàng và 16 - 22% đối với bia đen Do đó nước trong sản xuất bia đượcxem như thành phần nguyên liệu chủ yếu

Hàm lượng các muối trong nước rất khác nhau nên khả năng tác động và ảnhhưởng của nó lên quá trình sản xuất bia, đến chất lượng sản phẩm cũng rất khác nhau

- Ion Ca2+: Có mặt trong các loại nước ngầm Hàm lượng của nó dao độngtrong khoảng khá rộng 5 -250 mg/lít ( tính theo CaO) Nó tồn tại nhiều nhất ở dạngCa(HCO3)2, CaSO4, 2 muối này có ảnh hưởng trái ngược nhau Muối bicacbonat thì

có hại vì chúng làm giảm độ chua của dịch đường hóa do tác dụng với muối phosphatcủa malt.

2KH2PO2 +Ca(HCO3)2 = K2HPO4 +CaHPO4 +2H2O + 2CO2

- Nếu pH tăng thì khả năng đường hóa của enzym sẽ giảm và do đó hiệu suấtthủy phân cũng khác nhau

- Muối CaSO4 làm tăng độ chua của dịch cháo Tác động này rất có lợi cho quátrình đường hóa

4K2HPO4 +3CaSO4 = Ca3(PO4)2 + 2KH2PO4 + 3K2SO4

- Trong sản xuất, để tăng cường sự họat động của enzym trong nhiều trườnghợp người ta còn bỗ sung thêm thạch cao, CaCl2

- Ion Mg2+ dao động trong khoảng rộng 3 -100mg/lít Chúng cũng có ảnhhưởng tương tự như Ion Ca2+ Tuy nhiên nếu hàm lượng MgSO4 sẽ gây vị đắng khóchịu trong bia

- Ion Na+: Tồn tại trong nước ở dạng Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, NaCl (15 20mg/lít tính theo Na2O Dạng natri sunphat nếu hàm lượng cao sẽ có vị đắng khóchịu Muối ăn với hàm lượng lớn cũng không tốt nhưng với hàm lượng khoảng200mg/lít sẽ tạo vị đậm đà cho bia

Ion K+ trong nước không nhiều, tác động của nó lên quá trình sản xuất cũngtương tự như Na+

- Đối với công nghệ sản xuất bia thì Fe là yếu tố khá quan trọng Nó tồn tạitrong nước dưới dạng Fe(HCO3)2 Hàm lượng cao chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chấtlượng của malt và bia Ở giai đoạn ngâm trên vỏ hạt bị tủa một lớp mỏng Fe(OH)3.Lớp tủa này ảnh hưởng đến màu sắc (nâu đỏ), mùi vị lạ cho sản phẩm mà còn ảnhhưởng đến tốc độ hút nước của hạt và sẽ làm chậm trễ tiến trình sản xuất Nếu hàmlượng Fe đủ lớn nó sẽ rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của nấm men, làm cho sự cân bằngtrong tiến trình sản xuất bị phá vở Ngòai ra nó còn xúc tác quá trình oxy hóa trongbia, làm giảm độ bền keo tạo đục cho sản phẩm Nồng độ tối đa cho phép của Fe là0.2 - 0.5mg/lít

Mn cũng có tác tác dụng tương tự như Fe

- Hàm lượng SO42- trong nước dao động trong khoảng 2-250mg/lít Nếu caoquá sẽ làm giảm vị đắng của hoa houblon, làm ức chế sự hoạt động của vi sinh vật

- Trong nước chứa rất ít nitrat và nitrit Nếu hàm lượng của nó cao chứng tỏnước bị nhiễm bẩn Ngoại trừ Ca(NO3)2, Mg(NO3)2 tất cả các muối nitrat và nitrit đềukhông ảnh hưởng đến quá trình đường hòa còn với giai đoạn lên men chỉ có nitrit là

ức chế sự hoạt động của nấm men

- Trong nước nấu bia không cho phép có NH3

- Acid silic có mặt trong nước với hàm lượng khỏang 10-30 mg/ lít Nếu hàmlượng lớn sẽ cản trở quá trình lên men Ngoài ra chúng còn gây đục cho bia

- Cặn khô ( chất hòa tan không bay hơi và các hạt liti vô cơ, hữu cơ không hòatan) không quá 200 - 500mg/lít Trong thành phần cặn khô các cấu tử quan trọng nhấtlà:

CaO: 80 - 160mg/lít, MgO:20-40mg/lít, SiO2:5 -15mg/lít

SO3: 5-80mg/lít, Cl:10-40mg/lít, N2O5: 0-10 mg/lít

- Chỉ số E.Coli < 3 tế bào/ lít

1.2.3.Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng trong nước giải khát

Bảng 1.6:Tiêu chuẩn chất lượng nước dùng trong nước giải khát

Nước dùng cho sản xuất nước giải khát

Chỉ tiêu cảm quan Trong suốt, không màu, không mùi vị

không được cóChỉ số sinh học Vi khuẩn E.coli và các vi trùng gây bệnh

đường ruột khác không cho phép

Vi sinh vật hiếu khí < 20 con/mlNhư vậy, nếu so với tiêu chuẩn chất lượng nước dùng trong sinh họat (TC-33-68- cho nước sinh hoạt) thì nước cấp cho sinh hoạt vẫn không đảm bảo được các chỉtiêu yêu cầu nước dùng để sản xuất rượu - bia - nước giải khát (chưa nói đến việcnước sinh hoạt hiện nay hầu như chưa đạt yêu cầu này)

1.3 Xử lý nước

1.3.1 Lắng trong và lọc

Là quá trình tách các hạt cặn lắng và các hạt lơ lửng ra khỏi nước Tùy yêu cầuchất lượng nước có thể dùng

- Lắng trong nước trong các bể lắng tinh hay chảy tràn với tốc độ thấp

- Lắng trong nước trong các Cyclone thủy lực

CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LẮNG TRONG, LỌC

Nướctrong

Bể lọc chậm

Nước đục

Bể chứa

Hình 1.1: Lắng trong, lọc đơn giản (có keo tụ hay không) cho nước sinh hoạt

Bể chứa

Bơm

Hình 1.3: Lọc cơ khí có năng suất lớn (phin lọc, cột lọc, )

- Lắng trong nước bằng các phương pháp lọc (có hay không có dùng các hóachất dễ kết tủa như Al2(SO4)3, FeCl3 để kết tủa các bicacbonat Ca, Mg và kéo theo cácchất kết tủa lắng xuống….theo phản ứng:

Al2(SO4)3 + A(HCO3)2 = 3A.SO4 + 2Al(OH)3↓ +6CO2↑

Các nguyên liệu lọc thường là: cát, sỏi, đá và cả các cặn của nước đã lắng lại

1.3.2 Làm mềm nước: loại bỏ các ion gây độ cứng cho nước

1.3.2.1 Phương pháp nhiệt

t0CA: Ca, Mg + A(HCO3)2 A.CO3↓ + CO2↑ + H2O

Chú ý: CaCO3↓, MgCO3 sẽ tồn tại trong dung dịch, khí dư Ca(OH)2 sẽ xảy ra:

MgCO3 +Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3↓

Như vậy lượng Ca(OH)2 phải vừa đủ, tránh quá thừa sẽ làm tăng độ kiềm củanước

- Ngoài ra có thể dùng CaCl2 hay CaSO4 để loại MgCO3

MgCO3 +CaCl2 → MgCl2 +CaCO3↓

MgCO3 +CaSO4 → MgSO4 +CaCO3↓

(MgSO4 sẽlàm tăng chất lượng kỹ thuật của nước lên)

1.3.2.3 Phương pháp vôi soda

- Cùng một lúc cho vào nước Ca(OH)2 và Na2CO3, Ca(OH)2 sẽ loại bỏBicacbonat Ca, Mg còn Na2CO3 sẽ loại bỏ các muối gây nên độ cứng vĩnh cửu: (A:

Ca, Mg)

A.SO4 + Na2CO3 = A.CO3↓ +Na2SO4

A.Cl2 + Na2CO3 = A.CO3↓ + 2NaCl(Tuy vậy không dùng phương pháp này để nấu xirô – đun sôi dịch đường nóichung)

1.3.2.4 Phương pháp dùng acid + đun sôi (nhiệt độ)

Thường dùng acid lactic (acid thực phẩm) sẽ chuyển các bicacbonat và cácdạng lactat tương ứng

A(HCO3)2 + 2 CH3-CHOH-COOH = A↓ +2CO2↑ +2H2O

(A: Ca, Mg)

(Độ cứng cacbonat chuyển sang độ cứng lactat Không gây ảnh hưởng gì cho

kỹ thuật và cho sản xuất)

1.3.2.4 Phương pháp trao đổi ion

Thường dùng để làm mềm nước có độ cứng không lớn lắm (sau khi làm mềm,lọc, lắng sơ bộ,…) đồng thời loại bỏ các tạp chất có hàm lượng thấp (như Fe,…)

- Chất trao đổi ion bao gồm: trao đổi Cation (gọi là Cationit) và trao đổi Anion(gọi là Anionit) Chúng là loại nhựa đặc biệt có nguồn gốc từ vô cơ và hữu cơ

- Anionit được dùng để loại bỏ các acid và gốc acid

- Cationit được dùng để loại bỏ các ion gây nên độ cứng

- Ionit có nhiều loại (KY-1, KY-2, AH-1, AH-2, ) đều là nhựa rắn không hòatan , rất bền về mặt cơ học, một nhóm các chất hóa học có khả năng trao đổi ion vớicác chất khác được gắn vào các hạt nhựa này Các chất hóa học này có thể là Na+

(Na-Cationit) hay H+ (H-Cationit), OH- (OH-Ationit), Cl-(Cl-Anionit)…

a Làm mềm nước bằng các Ionit có nguồn gốc vô cơ (Seolit và

Ví dụ: (OH-Anionit)

OH-P +

- H2SO4 SO4-P +H2OQua 2 giai đoạn loại được hầu hết các ion kim loại và các Anion kể cả NO3-, NO2-

Sau một thời gian làm việc hoạt tính các Anionit giảm khi này cho dung dịchNaCl hay acid đi ngược trở lại để rửa các ion đã bị bám giữa trêm mặt hạt ionit – cáchạt ionit sẽ trở lại được họat tính ban đầu (tái sinh) Ví dụ: rửa cationit natri dùngHCl

Na-P +HCl → H-P + NaClCa-P2 + 2HCl → 2H-P + CaCl2

Hay SO4- Anionit dùng NaOH, Cl-Anionit

SO4-P2 +2NaOH → 2OH-P +Na2SO4

Cl-P +NaOH → OH-P +NaCl…

b Làm mềm nước bằng các ionit có nguồn gốc hữu cơ (VOFATÍT)

- Các chất hóa học có khả năng trao đổi ion bởi các chất khác được gắn lên bềmặt các hạt nhựa (tổng hợp) có nguồn gốc hữu cơ thường chứa các nhóm acid hoạttính như gốc phenol (-OH), Cacboxin (-COOH) hay các nhóm (-SO3H)

Do những liên kết và có sự sắp xếp đặc biệt vì vậy chúng có khả năng trao đổiion với các hợp chất khác khi dung dịch các hợp chất đó đi qua chúng

Ví dụ làm mềm bằng cationit dưới dạng hydro:

Hình 1.4: Sơ đồ minh họa quá trình trao đổi ion

H2-V + A(HCO3)2 A-V + 2H2O + 2CO2

Tương tự các ion K+, Fe2+, Mn2+,… cũng được tách khỏi nước

NaCl Nước cứng

Cl

-CO

3 2-

HCO

3 -

NO

3 2-

Cl

-HCO

3 -

1: Bình Cationit

2: Bình Anionit

3: Bình hịa tan muối

Hình 1.5: Sơ đồ làm mềm nước bằng cột trao đổi ion

- Hay dùng ionit dưới dạng Hydroxyn: Nước sẽ tách được triệt để các muốihơn và nước sau trao đổi ion cĩ chất lượng như nước cất

+ H2SO4 SO4-V +2H2OKhi tái sinh, H2-V ngâm với HCl 5÷6% hay H2SO4 1÷1.5%, OH-V ngâm vớiNaOH 2÷3%

a Cột trao đổi ion b Hình dạng hạt Cationit (Anionit)

Hình 1.6: Cột trao đổi ion và các hạt cationit (anionit) trong thực tế sản xuất

1.3.3 Một số phương pháp khác

1.3.3.1 Khử mùi, vị bằng phương pháp oxy hĩa

- Oxy hĩa bằng O2 khơng khí bằng kiểu giàn mưa (vừa tác dụng khử sắt)

1 1: Ống dẫn nước lên

3: Ngăn thu nước

4:Ống dẫn nước vào bể tiếp xúc 3

5: Ống trung tâm

6:Máng thu nước

7

8

Hình 1.7: Sơ đồ giàn mưa xử lý nước

-Oxy hóa bằng Clo và Ozon ( khử mùi vị do vi sinh vật gây ra và một số chấtmang mùi vị có nguồn gốc từ động vật hay thực vật (như thối rữa…) Dùng clo bị hạnchế: - Nước mang mùi clo, nước có phenol thì clo phenol cho mùi rất khó chịu Hoặcphải khử mùi clo bằng các chất khác (sulfat, NH3,…)

Hình 1.8: Giàn phun mưa xử lý nước trong thực tế sản xuất

1.3.3.2 Khử mùi bằng phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ là quá trình hút chọn lựa các cấu tử trong pha khí hay pha lỏng trên bề mặt chất rắn Ví dụ trong pha lỏng quá trình hấp phụ dùng để khử màu các sản phẩm dầu hỏa, dung dịch đường, khử mùi, vị của nước

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng Dung chất (chất bị hấp phụ)

sẽ đi từ pha lỏng (hoặc khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ của dung chất phân bố giữa hai pha đạt cân bằng

Thường dùng các loại than hoạt tính (than Antracit, bạch dương, than cốc, thanbùn dạng bột, huyền phù…)

- Trộn trực tiếp (12mg/l) sau đó lọc (trộn 5 ÷ 7 mg/l, làm nguyên liệu lọc ≤

1.3.3.3 Dùng Natri Hydroxyt trung hòa CO2 tự do, khử cứngcacbonat và còn khử cả độ cứng không cacbonat (độ cứng vĩnh cửu)…

CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2OA(HCO3)2 + NaOH → A(OH)2↓ + Na2CO3 +H2O +CO2

A.SO4 + NaOH → A(OH)↓ + Na2CO3

A.Cl2 + NaOH → A(OH)↓ + NaClA: Ca, Mg

(có thể giảm độ cứng < 0.5 ÷ 1mg.E/l)

- Ngoài ra có thể dùng Na3PO4 (giảm độ cứng ≤ 0.02 ÷ 0.03mg/l) và Ba(OH)2

giảm độ cứng tốt hơn nữa nhưng giá thành cao và Ba(OH)2 rất độc

Trong công nghiệp, do các yêu cầu khác còn một số phương pháp khác cảithiện chất lượng nước như khử muối triệt để (dùng nhiệt, trao đổi ion, điện hóa), khửmuối không triệt để (dùng vôi và Bari, dùng H-Cationit, đông lạnh,…)

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên tắc toàn bộ xử lý nâng cao chất lượng nước

2: Giàn phun mưa 8: Tiệt trùng (đến) 14: Bể chứa nước mềm 3: Lọc thô (cơ học) 9: Bình hóa chất (pH, keo tụ, ) 15: Nước đã tiệt trùng 4: Lọc tinh (cơ học) 10: Hóa chất tái sinh than 16: Bơm ra 5: Lọc than (hấp phụ) 11: Hóa chất tái sinh Cationit 17: Nước đến các bộ phận yêu cầu

6: Trao đổi Cation 12: Hóa chất tái sinh Anionit

2 CÁC CHẤT TẠO NGỌT

2.1 Chất tạo ngọt tự nhiên: Saccharoza

17

- Hàm lượng đường trong nước giải khát chiếm 8÷10% trọng lượng Đường làmột thành phần chính quan trọng ảnh hưởng tới các chỉ số chất lượng và dinh dưỡngcủa nước giải khát pha chế Ngoài ra đường còn điều chỉnh hài hòa giữa vị chua, độngọt và mùi thơm của nước giải khát.

- Đường được dùng để sản xuất nước giải khát pha chế thông thường làsacaroza Sacaroza là một disacarit, được sản xuất từ củ cải đường (thế giới) và mía(thế giới, việt nam) Hàm lượng sacaroza trong củ cải đường trung bình là 20 ÷ 25%,trong cây mía trung bình là 8÷16%

- Sacaroza là tinh thể màu trắng, dễ hòa tan trong nước Độ hòa tan củasacaroza tăng theo sự tăng nhiệt độ của nước Nó có thể hòa tan với tỉ lệ nước/đường ≥ 1/2 Sự phụ thuộc độ hòa tan của sacaroza theo nhiệt độ của nước thể hiệnqua bảng 1.7

Bảng 1.7: Sự phụ thuộc độ hòa tan của sacaroza theo nhiệt độ của nước

Độ hòa tan của sacaroza (%) 61.34 64.87 67.09 68.7 70.2 72.25 74.18 76.22 78.36 79.46 80.61 82.97

- Dung dịch sacaroza trong nước có vị ngọt và độ nhớt khá lớn Tỷ trọngsacaroza phụ thuộc vào hàm lượng sacaroza và nhiệt độ của dung dịch thể hiện trongbảng 2.8

Bảng 1.8: Tỷ trọng sacaroza phụ thuộc vào hàm lượng sacaroza và nhiệt độ của dung dịch

- Nhiệt độ nóng chảy của sacaroza: 1600C và hàm nhiệt độ của nó là3.955Kcal/kg.

Nhìn chung dung dịch sacaroza bão hòa và quá bão hòa rất không ổn định, nórất dễ bị kết tinh khi có tác động cơ học (khuấy trộn ), giảm nhiệt độ, hay có cácmầm trợ v.v Mặt khác, độ hòa tan của sacaroza ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ, cònphụ thuộc vào sự có mặt của một số loại muối (như KCl, NaCl làm tăng độ hòatan, còn CaCl2 làm giảm độ hòa tan )

Sacaroza rất dễ bị thủy phân (do acid hay men invectaza của nấm men) Khi bịthủy phân, một phân tử sacaroza tạo thành một phân tử glucoza và một phân tửfructoza, hỗn hợp này được gọi là đường “nghịch đảo” hay đường “ hoàn nguyên”.Đường “ hoàn nguyên” có vị ngọt dịu hơn, có độ hút ẩm lớn hơn, và nhất là nó làmcho dung dịch sacaroza ổn định hơn Đó là những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến côngnghệ và kỹ thuật sản xuất xirô

Việc tạo ra được một tỷ lệ nhất định đường hoàn nguyên có ý nghĩa rất quantrọng về kỹ thuật và làm tăng chất lượng sản phẩm Để đạt được đều này, thôngthường xirô được nấu có độ acid yếu, nồng độ sacaroza trong xirô 50-70% Xirôkhông nên để lâu mà chỉ nấu ngày nào pha chế nước giải khát này đó

Trên thế giới, việc quy định tiêu chuẩn chất lượng sacaroza dùng cho sản xuấtnước giải khát pha chế được quy định khá rõ ràng

Ví dụ: Tiêu chuẩn sacaroza của Liên Xô dùng để sản xuất nước giải khát pha

Bảng 1.11: TCVN 1696 -75 quy định chất lượng sacaroza

Các chỉ tiêu Sacaroza loại 1 Sacaroza loại 2

Hàm lượng sacaroza (%)

Độ ẩm (%)

Chất khử (%)

99.650.070.15

99.450.120.17

Chất tro (%)

Chất không tan, mg/kg

Màu sắc

0.10170Trằng óng ánh

0.15200Trắng sángMùi

ít có phản ứng phụ làm biến đổi phẩm chất thực phẩm Đặc biệt giá thành rất thấp nếu

so với các chất ngọt đang sử dụng phổ biến

Vai trò các chất ngọt:

- Chất tạo ngọt

- Cải thiện cấu trúc, độ nhớt " tạo cảm giác ngon miệng

- Có khả năng bảo quản, chống vi sinh vật

- Tăng khả năng giữ nước, tạo một điểm đóng băng khác

- Tạo tinh thể khác

- Chất cung cấp cơ chất cho quá trình lên men

Các chất ngọt không đường cho phép sử dụng trong thực phẩm cũng tuỳ thuộcvào hiểu biết của con người, theo từng giai đoạn (có lúc cho sử dụng, có lúc cấm sửdụng) Các chất ngọt không đường thường gặp và độ ngọt của chúng có thể thấytrong bảng sau:

Bảng 1.12: Độ ngọt của chất tạo ngọt

Đường saccarozSaccharineCyclamatAspartame (FDA, >50 quoác gia)Sucratoz (US, Canada)

1300

30

160 – 200

400 - 800Khi có sử dụng chất ngọt không đường, phải tuân thủ mọi qui định về kiểm trachất lượng an toàn Mặt khác, đây là chất ngọt không cung cấp calo, không phải làchất dinh dưỡng và chỉ được sử dụng trong chế biến thực phẩm cung cấp nhiệt lượngthấp Khi sử dụng trong sản xuất thựcc phẩm để bán hoặc để bán lẻ phải được phépcủa Bộ y tế và được ghi rõ trên bao bì theo qui định

Các chất ngọt không đường thường sử dụng:

+ Nước giải khát, sữa chua: 300 mg/kg.

- Độc tính: cơ thể không hấp thu, không tham gia vào quá trình chuyển hóa, bàitiết ra khỏi cơ thể qua phân và nước tiểu Tính độc thấp, khá an toàn cho người sửdụng

- Bột kết tinh trắng

- Ngọt 200 lần so với sucrose

- Không có hậu vị, nồng độ cao sẽ có vị đắng

- Liều dùng: WHO/FAO, ADI: 9 mg/kg TT/ngày VN, ADI: 0-15 mg/kg/ngày

- Sử dụng: Dựa trên đặc tính vị ngọt và dư vị dễ chịu, Acesulfame-K đã được sửdụng trong nhiều loại bánh kẹo cần chế biến ở nhiệt độ cao

Đồ hộp trái cây, sữa, các sản phẩm sữa: 0,5g/kg sản phẩm

Đồ uống lên men nhẹ, kem: 1g/kg sản phẩn

Mứt, các loại kẹo: 2g/kg

Đồ uống và các thực phẩm có năng lượng thấp: 3g/kg

- Độc tính: Cơ thể không hấp thu, không tích lũy Khá an toàn cho sức khỏengười tiêu dùng, nhất là người bị tiểu đường.

c Aspartame

Là loại chất ngọt không đường được người tiêu dùng (nhất là những người bịtiểu đường) ưa chuộng nhất Mức độ ngọt 180-200 lần so với sucrose với mùi vị hấpdẫn, giúp tăng hương vị cam và các loại hoa quả khác nhưng lại không gây hư hạirăng và có thể cung cấp một lượng nhỏ nhiệt lượng (vì nó cũng là một chất protein 1gam khoảng 4 kcal có thể thay cho 200 gam đường cung cấp 800 kcal) và thườngkhông để lại dư vị khó chịu sau khi dùng Mặt khác lại an toàn khi sử dụng

- Liều dùng: ADI (WHO/FAO): 20mg/kgTT/ngày VN: 40mg/kg TT/ngày

- Sử dụng: Tại Việt Nam, aspartame được phép sử dụng một mình hay trộn vớiđường trong sản xuất chế biến thực phẩm công nghiệp và khi sử dụng phải ghi trênnhãn chất tạo ngọt

Aspartame giữ vị trí cần quan trọng để phòng béo phì và tiểu đường do cung cấpchất tạo ngọt thấp calo, giảm lượng đường trong khẩu phần và tăng tính hấp dẫn.Aspartame cung cấp độ ngọt như đường nhưng không làm tăng nồng độ glucosetrong máu Hieenj ở Việt Nam đã có bán rỗng rãi Aspartame dạng gói, viên, các lọaibột giải khát và đồ uống chức năng…

Aspartame dùng tạo ngọt trong nhiều sản phẩm chế biến và nước giải:

Sữa và sản phẩm sữa: 2g/kg

Nước ép trái, bánh kẹo, mứt: 5g/kg

Bia hơi, bia nâu, đồ hộp trái: 0,4g/kg

- Độc tính: khá an toàn Aspartame cũng được tiêu hóa như bất kỳ loại proteinnào Khi được tiêu hóa, nó sẽ thủy phân thành các thành phần cơ bản: acid aspartic vàphenylalanine, cùng một lượng nhỏ metanol Cả 3 chất này đều được cơ thể hấp thuhoàn toàn

Độ chua của axit phụ thuộc chủ yếu vào các phân tử không phân lượng và cácanion của chúng, ngoài ra còn phụ thuộc vào các yếu tố khác (nhiệt độ, nồng độđường, chất lượng nước )

3.1 Axit citric (axit chanh): C6 H 8 O 7 H 2 O

Xitric tự nhiên có nhiều trong các loại quả có múi (chanh, cam,…)axit 4.5

÷5.0% (trong tổng số các chất khô là 5 ÷ 6%), trong dứa (thơm) lượng axit citricchiếm 50 ÷ 60% độ axit chung

Các phương pháp thu nhận axit citric:

- Thu nhận axit xitric bằng phương pháp nuôi cấy vi sinh vật (len men dịchđường do tác dụng của enzim chứa trong nấm mốc Aspergilfus Niger)

- Thu nhận từ phế thải của công nghệ sản xuất Nicotin

- Thu nhận từ rau quả (chanh, cam….)

Axit citric là các tinh thể không màu (màu trắng) ngâm 1 phân tử nước Để hòatan trong nước và độ hòa tan tăng khi nhiệt độ nước tăng

Bảng 1.13:Độ hòa tan trong nước của axit citric

Một số chỉ tiêu cần thiết khi sử dụng axit citric làm nguyên liệu sản xuất nướcngọt pha chế

Bảng1.14: Các chỉ tiêu của axit citric dùng làm nguyên liệu sản xuất nước giải khát

Tạp chất cho phép:

- Độ tro

- H2SO4 tự do-Asen

≤ 0.5 %

≤ 0.005 %

≤ 0.00014 %Dung dịch citric (trong nước cất) phải trong suốt, không màu, vị chua tinhkhiết, không có vị lạ

3.2 Axit tactric: C4 H 6 O 6 (HOOC.(CHOH) 2 COOH)

Vì có nhiều trong nho, nên còn gọi là axit nho và được dùng nhiều trong sảnxuất rượu mùi, nước giải khát (mùi vị của axit tactric dùng sản xuất ra nước giải khátkém hơn axit citric)

- Đa phần axit tactric thu được từ nguồn phế thải của công nghệ sản xuất rượunho

- Axit tactric: Là tinh thể không màu (trắng), hòa tan tốt trong nước, độ hòa tantăng khi nhiệt độ nước tăng

Bảng 1.15: Độ hòa tan của axit tactric phụ thuộc vào nhiệt độ nước

- Nhiệt độ nóng chảy: 1700C

- Một số chỉ tiêu chất lượng của axit tactric dùng sản xuất nước ngọt

Bảng 1.16: Các chỉ tiêu chất lượng của axit tactric dùng sản xuất

3.3.Axit lactic: CH 3 CHOH.COOH (C 3 H 6 O 3 )

Là loại axit lỏng, trong suốt, màu hơi vàng hay vàng đậm Trong sản xuất nướcgiải khát, đôi khi axit lactic loại 1 và 2 cũng được sử dụng

Axit lactic thu được bằng phương pháp nuôi cấy vi sinh vật (lên men nhờchủng sinh vật lactic Danloruckii) và trên thị trường thường có 2 loại: 70% và 40%(hàm lượng axit lactic)

Bảng1.17: Một số chỉ tiêu chất lượng của axit lactic dùng sản xuất nước ngọt

Các chỉ tiêu Lactic loại 1 Lactic 2

và bay hơi CO2 gây cảm giác mát dễ chịu, thấy vị cay nhẹ, the tê đầu lưỡi

Tùy theo áp suất và nhiệt độ có thể tồn tại ở ba dạng: Khí- Lỏng –Rắn

CO2 ngoài việc sử dụng cho nước giải khát còn được sử dụng cho y tế, chữacháy, sản xuất các nước cacbonat và bicacbonat, bảo quản lạnh thực phẩm,

4.1 Các phương pháp sản xuất CO 2

- Thu nhận CO2 từ khói các lò, lò hơi hay lò nhiệt điện, lò nung vôi

- Thu nhận từ nước khoáng được bão hòa CO2 tự nhiên

- Thu nhận từ các quá trình lên men đường ở các nhà máy rượu bia và nấumen,…

Trên nguyên tắc: CO2 tinh khiết đạt chất lượng yêu cầu kỹ thuật dùng cho côngnghiệp thực phẩm đều có thể dùng để sản xuất nước giải khát pha chế và thường sửdụng CO2 dưới hai dạng sau:

+ Trong trường hợp để bảo quản CO2 trong sản xuất nước giải khát người tathường dùng CO2 ở dạng lỏng chứa trong các thùng đặc biệt bằng thép dưới áp lực 60– 70at

+ Ngay tại các nhà máy rượu bia,… nếu dùng khí CO2 pha chế nước giải khát

có thể dùng CO2 ở dạng khí sau khi đã được làm sạch và nén với áp suất 4 -6at

4.2 Giới thiệu phương pháp thu nhận CO 2 từ lên men

- CO2 thu hồi từ lên men nói chung là sạch và có giá trị thực phẩm cao hơn khithu nhận từ các phương pháp khác

- Trong điều kiện lên men kín khí thoát ra chứa 99 – 99.5% là CO2 còn lại làtạp chất và hơi nước, trong đó etylic chiếm 0.4 – 0.8%, este: 0.03 – 0.04%, acid: 0.08– 0.09% và một lượng nhỏ các andehyd và các chất dễ bay hơi khác

Hình 1.10: Sơ đồ thu hồi CO 2

1- Thùng lên men 6- Bình tách dầu 11- Thùng chứa CO 2 lỏng

2- Thùng rửa CO 2 7- Bình lọc than 12- Nạp chai CO 2

3- Phao chứa CO 2 8- Bình sát trùng 13- CO 2 được đưa sử dụng tại chỗ

4- Máy nén ba cấp 9- Bình tách ẩm 14- Thông CO 2 ra môi trường 5- Thiết bị làm lạnh 10- Bình trao đổi nhiệt

Khí CO2 từ thùng lên men 1, qua thiết bị rửa 2, ở đây các tạp chất bay hơi theo

CO2 như rượu, este, acid,… được hòa tan vào nước, còn CO2 sạch đi vào thùng chứa

3 (còn gọi là phao chứa khí CO ) Sau đó khí CO sẽ liên tiếp đi vào máy nén ba cấp

4: Khi nén ở cấp 1, nén tới áp suất 10at và nhiệt độ khí CO2 bị nén tăng lên đến

1000C, nó được làm lạnh về 250C tại thiết bị làm lạnh 5 Sau khi tách dầu lẫn vào khínén (dầu trong máy nén bị lẫn vào khí CO2 trong quá trình nén) tại bình tách dầu 6,khí CO2 (P = 10at, t0C = 250C) đi qua bình lọc than 7,8 để tách tạp chất, khử mùi lạ,sát trùng,…

CO2 được đưa vào nén cấp hai, nén tới áp suất 25at và sau đó cũng được làmlạnh, tách dầu (giống như trên) rồi tiếp tục được nén lầni ba (cấp ba) Lần này khi

CO2 được nén tới áp suất 60 – 70at, qua bộ phận trao đổi nhiệt ngược chiều 10 để đưanhiệt độ khí CO2 trở về 30 – 350C Sau đó được tách dầu (tại bình lọc dầu 6c) và tách

ẩm để lọai hết nước còn lẫn trong khí CO2 tại bình tách nước 9

Hình 1.11: Biểu đồ quan hệ t 0 , p khi hóa lỏng CO 2

CO2 sạch, khô được đưa vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống 12 – 150C

để biến CO2 thành dạng lỏng sau đó CO2 lòng được đưa vào chứa tập trung tại thùngchứa 11

Hình 1.12: Sơ đồ tổng quát quá trình hóa lỏng CO 2

Phải thực hiện Có thể thực hiện (theo từng trường hợp )

Từ thùng chứa 11, CO2 được đưa vào bộ phận nạp chai 12 hay đưa đi sử dụnglại ngay tại nơi sản xuất 13 như cho bồn nóng nạp lại vào các thùng tàng trữ sảnphẩm lên men (bia, nước giải khát lên men) hay sản xuất nước bão hòa CO2 cho sản

xuất nước soda, nước giải khát pha chế có gaz,… hoặc sử dụng cho các yêu cầu khác(chiết rót, cung cấp cho các van điện tử khí nén).

Ở đây cần lưu ý, tùy từng điều kiện cụ thể mà có thể có những thay đổi nhỏtrong quá trình công nghệ hóa lỏng CO2 Ví dụ có thể lần lượt nén liên tục ba cấp kếthợp với làm lạnh sơ bộ, tách dầu, nước sau đó mới qua các bộ phận lọc than, sáttrùng, tách ẩm rồi làm lạnh luôn để hóa lỏng Nghĩa là trên nguyên tắc: khí CO2 thuhồi phải được: Làm sạch – Nén tới áp suất cần thiết – Làm lạnh tới nhiệt độ op để hóalỏng, từ nguyên tắc này có thể xây dựng các quy trình công nghệ thích hợp cho từngtrường hợp cụ thể

Qua đồ thị hình 2.11 biểu hiện sự tương quan tỷ lệ thuận giữa áp suất nén vànhiệt độ của khí CO2 trong quá trình hóa lỏng

+ Khả năng nén tốt, (áp lực nén cao) Nhiệt độ cần để hóa lỏng CO2 cao:+ Khả năng nén khí kém ( áp lực nén khí thấp) Nhiệt độ cần để hóa lỏng

CO2 thấp

CO2 ở trạng thái lỏng trong suốt không màu và khá linh động, nhẹ hơn nước(khối lượng riêng tại 00C =0.947 và tại 100C=0.945)

Trong công nghệ thu hồi và sử dụng CO2 cần lưu ý các hiện tượng sau:

- Khi chảy tự do một phần CO2 bay hơi và tiêu tốn 1 nhiệt lượng đáng kểgây nên sự tự giảm t0 của CO2 lỏng và làm cho một phần CO2 lỏng đóng băng( chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn) tại t0= -790C Sau đó CO2 rắn cũngtrực tiếp bay hơi (sự thăng hoa) với tốc độ chậm Sự thăng hoa vừa làm tăng áp suấthơi CO2 trên bề mặt (của lỏng và rắn) vừa tiêu tốn nhiệt lượng của nó khá lờn (nhiệtthăng hoa của CO2 ở áp suất khí quyển là 15.896 calo)

Nhiệt độ nóng chảy của CO2 rắn là -56.60C tại áp suất P=5.28at (tương đươngkhoảng 0.53 Mtt/m2)

Như vậy tại các điều kiện kể trên CO2 luôn tồn tại ở cả 3 trạng thái: rắn, lỏng,khí và áp suất hơi CO2 trên bề mặt CO2 lỏng được xác định theo phương trình:

n b

T a

100 72 ,

- Trong các cơ sở sản xưất không đủ điều kiện để sản xuất CO2 lỏng hayviệc sản xuất các loại nước uống có gaz sử dụng CO2 thu hồi tại chỗ,… thì có thể nénkhí CO2 tới 5 – 10at, làm lạnh, tạp chất, khử mùi vị lạ, làm khô, sát trùng,… sau đó

có thể đem sử dụng được, hay làm lạnh tới t0 op trước khi sử dụng (như bỗ sung chocác sản phẩm lên men, bão hòa nước cho sản xuất nước giải khát pha chế thường làmlạnh xuống 1 ÷ (-1)0C… )

Việc sử dụng CO2 tại chỗ có thể theo sơ đồ sau: (hình 1.13 )

Hình 1.13: Sơ đồ sử dụng CO 2 tại chỗ

Việc rửa, lọc sơ bộ có nhiều phương pháp khác nhau, tốt nhất là lọc rửa theokiểu làm sạch rượu etylic (trong thu hồi rượu) hay có thể thực hiện lọc rửa bằng nướctrực tiếp trong các tháp lưới, điện,… Đơn giản hơn là cho khí CO2 đi qua nước ( dạnglỏng hay dạng sương mù)

5 CÁC CHẤT THƠM

5.1 Mục đích sử dụng

Tuy chỉ chiếm 1 lượng rất nhỏ nhưng chúng là loại nguyên liệu quan trọng cótrong thành phần của nước ngọt Nó tạo cho nước ngọt có hương ngát dịu, mùi thơmđặc trưng

5.2 Một số loại chất thơm

Tùy theo nguồn nguyên liệu, các chất thơm được chia ra:

- Hương liệu tự nhiên: được chế biến trực tiếp từ các loại quả, rễ cây trong tự

nhiện bằng phương pháp trích ly và chưng cất (ngâm, chưng cất)

- Hương liệu tổng hợp: Chất thơm thu được bằng tổng hợp hóa học.

Khí CO 2 thu hồi Rửa lọc sơ bộ

Xử lý,làm sạch, hóa lỏng CO 2

Nén tới áp suất 5-10at, làm

sạch, khử mùi vị, sát trùng,

làm khô.

Thùng chứa CO 2 lỏng Làm sạch xuống nhiệt độ

yêu cầu

Bốc hơi CO 2

CO 2 đưa sử

dụng (tại chỗ)

- Hương liệu hỗn hợp: vừa là chất thơm tự nhiên vừa có chất thơm tổng hợp.

Thông thường các chất thơm tổng hợp được pha thêm vào chất thơm tự nhiên đểđược dung dịch có mùi thơm mạnh hơn hay đặc trưng hơn

5.2.1 Các chất thơm tự nhiên:

Thường dùng là các tinh dầu (chanh, cam, quít, dứa,…) là các chất lỏng màuvàng đến vàng sẫm, có thành phần hóa học rất phức tạp (axeton, andehyt,các estephức tạp, rượu, axit hữu cơ và các nhóm chất hữu cơ khác nhau,…)

- Đặc tính chung là có độ bay hơi lớn ngay tại 00C, tỷ trọng trung bình khoảng0.8 ÷ 0.98 Hòa tan dễ trong ete, axeton, cồn etylic, cloroform…, dễ bị oxy hóa do O2

của không khí và bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời Đa phần các tinh dầu tự nhiênchứa nhiều tecpen (góc C10H16) [đến trên 90%] mà tecpen không tan trong nước, cồnetylic ≤ 45% dễ bị chuyển hóa (tecpen → secquitecpen → nhựa) làm cho sản phẩm bịđục Ngoài ra tecpen còn có múi hắc hay khó chịu

Vì vậy nên lựa chọn loại có mùi thơm dịu, dễ hòa tan trong nước, hay hỗn hợpnước, cồn etylic

- Có thể loại tecpen bằng cách pha tinh dầu trong cồn etylic 60÷ 70% tecpen sẽkết tủa (lắng hay nổi lên), tách chúng ra bằng cách lọc, dịch trong có hương dịu hơn,chứa ít tecpen hơn

(Tinh dầu không chứa tecpen rất bền và không mất mùi khi bảo quản)

Bảng 1.18: Hàm lượng một số loại tinh dầu trong các loại quả:

Tên quả % Vỏ % Thịt quả Lượng tinh dầu (%)

75 ÷ 6572

55 ÷30

22.41.2

0.30.240.23

- Hương liệu thương phẩm còn có tên ESSANCE đó là hỗn hợp Rượu – Nước

có chứa chất thơm

5.2.2 Hương liệu tổng hợp

Là hỗn hợp Rượu – Nước có chứa từ 3 ÷ 13% chất thơm tổng hợp.Với chất thơm tổng hợp dùng trong giải khát phải hòa tan tốt trong nước,không chứa kẽm, đồng, hàm lượng asen ≤ 0.00014%

1ml hương liệu phải hòa tan hoàn toàn trong 1 lít nước và không bị vẫn đục

5.3 Yêu cầu khi sử dụng và bảo quản

- Mùi tự nhiên: mùi mà tự nó đã cung cấp các thông tin đầy đủ để nhận biếtđược các sản phẩm đó (mùi cam trong kẹo cam, mùi trái cây trong kẹo chewinggum)