Nghiên cứu chế biến nước giải khát từ một số loại thảo mộc

Trang Bảng 1: Chỉ tiêu vi sinh của nước dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát ...13 Bảng 2: Chỉ tiêu hóa lý của nước dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát ...14 Bảng 3: Chỉ

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

VÕ ĐÌNH LỆ TÂM

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN NƯỚC GIẢI KHÁT

TỪ MỘT SỐ LOẠI THẢO MỘC

CHUYÊN NGÀNH : KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÃ SỐ NGÀNH : 2.11.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tháng 10 năm 2003

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS Lê Văn Việt Mẫn

TS Võ Thị Bạch Huệ

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

PGS.TS Trần Thị Việt Hoa

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

TS Trần Bích Lam

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , ngày tháng năm

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : Võ Đình Lệ Tâm Phái : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 21/01/1978 Nơi sinh : Long An

Chuyên ngành : Khoa học và công nghệ thực phẩm

I TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN NƯỚC GIẢI KHÁT TỪ MỘT SỐ LOẠI

THẢO MỘC

II NHIÊM VỤ VÀ NỘI DUNG :

• Tổng quan tài liệu về qui trình công nghệ chế biến nước giải khát từ thảo mộc

• Chọn các nguyên liệu thông dụng

• Phương pháp thực nghiệm:

Ỵ Xác định thành phần hóa thực vật của nguyên liệu

Ỵ Nghiên cứu quá trình nấu dịch cốt – xác định các thông số kỹ thuật (tỉ lệ nguyên liệu: nước, nhiệt độ và thời gian trích ly)

Ỵ Khảo sát và chọn công thức phối chế sản phẩm

Ỵ Khảo sát và chọn chế độ thanh trùng cho sản phẩm

• Đề xuất qui trình công nghệ chế biến nước giải khát từ các thảo mộc đã chọn

III NGÀY GIAO NHIÊM VỤ: (Ngày bảo vệ đề cương): 25/1/2003

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIÊM VỤ (Ngày bảo vệ luận án tốt nghiệp): 1/10/2003

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

TS VÕ THỊ BẠCH HUỆ

VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1 : PGS.TS TRẦN THỊ VIỆT HOA VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2 : TS TRẦN BÍCH LAM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT 1 CÁN BỘ NHẬN XÉT 2

(Ký tên và ghi rõ họ, tên, học vị và học hàm)

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

TRƯỞNG PHÒNG QLKH-SĐH CHỦ NHIỆM NGÀNH

Lời Cảm Ơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Tiến sĩ Lê Văn Việt Mẫn, Phó chủ nhiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Em xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến cô Tiến sĩ Võ Thị Bạch Huệ, Chủ nhiệm bộ môn Hóa phân tích – Kiểm nghiệm trường Đại Học Y Dược TP Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ dẫn, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

Em xin trân trọng cám ơn cô PGS.TS Trần Thị Việt Hoa và cô TS Trần Bích Lam đã dành thời gian quí báu góp ý và phản biện cho đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn thầy Thạc sĩ Võ Văn Lẹo đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô, cán bộ phòng thí nghiệm bộ môn Hóa Thực Phẩm trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh; bộ môn Dược Liệu, bộ môn Hóa Phân Tích trường Đại Học Y Dược Tp Hồ Chí Minh đã cho em những kinh nghiệm quí báu và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn này

Xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa cùng toàn thể quý thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh đã tận tình dạy bảo cho em kiến thức ngày hôm nay

Cám ơn bạn bè đã cùng tôi thảo luận những vấn đề khúc mắc, đóng góp ý kiến và động viên tôi hoàn thành luận văn này

Con xin cám ơn gia đình, ba mẹ, anh chị đã giúp đỡ con về tinh thần, vật chất, giúp con hoàn thành tốt luận văn này

ABSTRACT

Nowadays, the market of beverages is various However, beverages from medicinal herbs are short-supplied In Viet Nam, there are a lot of varieties of medicinal herbs with different functions such as quenching thirst, bettering eyesight, intensifying the body resistance and the secretion of the gallblader, improving the functions of the liver and blood…

This research focuses on beverage processing from some popular medicinal

herbs in South Viet Nam such as Eleusine indica (L.) Geartn., Morus alba L.,

Pandanus amaryllifolius Roxb (P odorus Ridl.), Saccharum sinensis Roxb and Zea mays L (corn silk)

At first, the extraction process from raw material mixture was studied The optimal parameters were as follows : raw material and water ratio : 1:8, extraction temperature and time : 750C and 40 minutes It was showed that the extract contained saponin, polyphenol, organic acid, microelements, reducing compounds,…Then, the mixing and pasteurization processes were examined in order to increase the preservation time of the finished product Finally, a technological schema for beverage - making from medicinal herbs was proposed

TÓM TẮT

Ngày nay, thị trường nước giải khát rất đa dạng Tuy nhiên, nước giải khát tự nhiên (chế biến từ thảo mộc) còn rất khan hiếm Ở Việt Nam, có nhiều loại thảo mộc với nhiều công dụng khác nhau như giải khát, làm sáng mắt, tăng cường sức đề kháng của cơ thể và tăng sự bài tiết của túi mật, góp phần thanh lọc những cơ quan chức năng trong cơ thể

Đề tài này tập trung vào nghiên cứu chế biến nước giải khát từ một số loại

thảo mộc thông dụng ở miền nam Việt Nam như : Cỏ mần trầu (Eleusine indica (L.) Geartn.), Dâu tằm (Morus alba L.), lá Dứa (Pandanus amaryllifolius Roxb

(P odorus Ridl.)), Mía lau (Saccharum sinensis Roxb.) và râu Bắp (Zea mays

L.)

Đầu tiên, chúng tôi khảo sát quá trình trích ly hỗn hợp nguyên liệu Những thông số tối ưu cho quá trình này như sau : tỷ lệ nguyên liệu : dung môi (theo khối lượng) là 1:8; nhiệt độ và thời gian trích ly là 750C và 40 phút Dịch trích thu được có chứa saponin, polyphenol, các acid hữu cơ, các nguyên tố vi lượng và các hợp chất khử… Tiếp theo, quá trình phối trộn sản phẩm và quá trình thanh trùng được khảo sát nhằm mục đích tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm Sau cùng, chúng tôi đề nghị qui trình công nghệ sản xuất nước giải khát tự nhiên từ một số loại thảo mộc đã được chọn ở trên

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

Phần I : Mở đầu .1

Phần II: Tổng quan 2

2.1 Một số hướng nghiên cứu cho ngành sản xuất nước giải khát ở Việt Nam hiện nay 2

2.2 Phân loại nước giải khát 3

2.3 Nguyên liệu 5

2.3.1 Cỏ mần trầu 6

2.3.2 Dâu tằm 7

2.3.3 Dứa thơm 9

2.3.4 Mía lau 10

2.3.5 Bắp (Ngô) 11

2.3.6 Nước 12

2.3.7 Đường kính 14

2.3.7.1 Thành phần hóa học của đường kính 14

2.3.7.2 Một số chỉ tiêu chất lượng của đường kính 15

2.3.8 Phụ gia trong sản xuất nước giải khát 16

2.3.8.1 Acid thực phẩm 16

2.3.8.2 Chất bảo quản chống vi sinh vật 18

2.3.8.3 Vitamin C 19

2.4 Công nghệ sản xuất nước giải khát 20

2.4.1 Xử lý nước 20

2.4.2 Nấu sirô 21

2.4.3 Lọc nước đường 23

2.4.4 Làm nguội 23

2.4.5 Chuẩn bị dịch cốt 23

2.4.6 Pha chế 26

2.4.7 Chiết rót và hoàn thiện sản phẩm 28

2.4.8 Thanh trùng sản phẩm 29

2.5 Sản phẩm 29

2.5.1 Các quy định chung 29

2.5.2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7041-2002 30

2.5.2.1 Chỉ tiêu cảm quan 30

2.5.2.2 Chỉ tiêu hoá lý 30

2.5.2.3 Giới hạn hàm lượng kim loại nặng 31

2.5.4.1 Nước giải khát bị đục 33

2.5.4.2 Nước giải khát bị nhầy nhớt 33

2.5.4.3 Sản phẩm kém chất lượng .33

Phần III NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

3.1 Nguyên liệu 35

3.1.1 Các thảo mộc 35

3.1.2 Nước 35

3.1.3 Đường 35

3.1.4 Acid thực phẩm 36

3.1.5 Vitamin C 36

3.2 Thiết bị thí nghiệm 36

3.3 Phương pháp nghiên cứu 37

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 37

3.3.2 Phương pháp phân tích hóa lý .38

3.3.2.1 Phương pháp phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của thảo mộc 38

3.3.2.1.1 Xác định các nhóm hợp chất tan trong dịch chiết ether 39

3.3.2.1.2 Xác định các nhóm hợp chất tan trong dịch chiết cồn 41

3.3.2.1.3 Xác định các nhóm hợp chất tan trong dịch chiết nước 43

3.3.2.2 Xác định độ tinh khiết của thảo mộc 48

3.3.2.2.1 Xác định độ ẩm của thảo mộc 48

3.3.2.2.2 Xác định độ tro toàn phần của thảo mộc 49

3.3.2.3 Định lượng các chất chiết được trong nguyên liệu 50

3.3.2.4 Xác định nồng độ chất khô của dung dịch bằng khúc xạ kế 51

3.3.2.5 Xác định độ trích ly 51

3.3.2.6 Xác định hàm lượng đường bằng phương pháp Ferrycyanid 52

3.3.2.7 Phương pháp sắc ký lớp mỏng 55

3.3.3 Phương pháp vi sinh 56

3.3.3.1 Xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí 56

3.3.3.2 Xác định tổng số nấm men, nấm mốc 60

3.3.4 Phương pháp đánh giá cảm quan 62

Phần IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 64

4.1 Nguyên liệu 64

4.1.1 Lựa chọn các nguyên liệu cần nghiên cứu 64

4.1.2 Kết quả xác định sơ bộ thành phần hoá thực vật của nguyên liệu 67

4.1.3 Đánh giá chất lượng của nguyên liệu 72

4.1.3.1 Xác định độ ẩm của nguyên liệu 72

4.1.3.2 Xác định độ tro toàn phần của nguyên liệu 73

4.1.3.3 Xác định hàm lượng các chất chiết được trong nguyên liệu 74

4.1.3.4 Kết quả xác định dư lượng thuốc trừ sâu trong nguyên liệu 75

hiệu suất quá trình trích ly 78

4.1.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất quá trình trích ly 80

4.1.4.3 Sự thay đổi của hiệu suất trích ly theo thời gian 82

4.1.5 Phối chế dịch cốt 83

4.1.6 Chọn lựa chế độ thanh trùng cho sản phẩm 89

4.1.6.1 Các chỉ tiêu cảm quan 90

4.1.6.2 Các thông số hóa lý 90

4.1.6.3 Hàm lượng vi sinh vật 91

4.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm 92

4.2.1 Kiểm tra định tính các chất có trong sản phẩm 92

4.2.1.1 Phương pháp phân tích hóa thực vật 92

4.2.1.2 Phương pháp sắc ký lớp mỏng 94

4.2.2 Các thông số hóa lý của sản phẩm 96

4.2.3 Hàm lượng ion kim loại trong sản phẩm 96

4.2.4 Các chỉ tiêu vi sinh vật 96

4.3 Đề nghị quy trình công nghệ 97

Phần V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100

5.1 Một số kết luận chung 100

5.2 Một số kiến nghị 101

Phần VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

Phần VII: PHỤ LỤC 106

Trang

Bảng 1: Chỉ tiêu vi sinh của nước dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát 13

Bảng 2: Chỉ tiêu hóa lý của nước dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát 14

Bảng 3: Chỉ tiêu cảm quan của đường kính 15

Bảng 4: Chỉ tiêu hóa lý của đường kính 16

Bảng 5: Chỉ tiêu hóa lý của acid citric dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát 17

Bảng 6: Chỉ tiêu cảm quan của acid citric dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát.18 Bảng 7: Một số chỉ tiêu hóa lý của vài loại sản phẩm nước ngọt không gas trên thị trường31 Bảng 8: Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng của đồ uống pha chế sẵn không cồn 31

Bảng 9: Chỉ tiêu vi sinh vật của đồ uống pha chế sẵn không cồn 32

Bảng 10: Nhận xét kết quả phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của các thảo mộc 47

Bảng 11: Kết quả phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của Cỏ mần trầu (Eleusine indica (L ) Geartn.) 67

Bảng 12: Kết quả phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của Dâu tằm (Morus Alba L ) 68

Bảng 13: Kết quả phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của lá Dứa (Pandanus amaryllifolius Roxb.) 69

Bảng 14: Kết quả phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của Mía lau (Saccharum Sinensis Roxb.) 70

Bảng 15 : Kết quả phân tích sơ bộ thành phần hóa thực vật của râu Bắp (Zea Mays L ) 71

Bảng 16 : Độ ẩm của nguyên liệu 72

Bảng 17 : Độ tro của nguyên liệu 73

Bảng 18 : Hàm lượng các chất chiết được trong nguyên liệu .74

Bảng 19 : Các mẫu đối chiếu xác định dư lượng thuốc trừ sâu của nguyên liệu 76

Bảng 20: Kết quả xác định dư lượng thuốc trừ sâu của nguyên liệu 77

Bảng 21 : Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu : dung môi đến hiệu suất quá trình trích ly 79

Bảng 22 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất quá trình trích ly 80

Bảng 23 : Sự thay đổi của hiệu suất trích ly theo thời gian 82

Bảng 25 : Giá trị pH của các mẫu 87

Bảng 26 : Bảng xếp hạng của Hội đồng cảm quan theo sự hài hòa giữa vị ngọt, vị của các chất trích từ thảo mộc và vị chua 88

Bảng 27 : Các thông số hóa lý của sản phẩm sau quá trình xử lý nhiệt 90

Bảng 28 : Tổng số vi khuẩn hiếu khí 91

Bảng 29: Tổng số nấm men 91

Bảng 30 : Tổng số nấm mốc 91

Bảng 31 : Kiểm tra định tính các hợp chất có trong sản phẩm theo phương pháp phân tích hóa thực vật 93

Bảng 32 : Các thông số hóa lý của sản phẩm 96

Bảng 33 : Tổng số vi sinh vật có trong 1 ml sản phẩm 96

Trang

Hình 1 : Cỏ mần trầu 6

Hình 2 : Dâu tằm 7

Hình 3 : Dứa thơm 9

Hình 4 : Mía lau 10

Hình 5 : Bắp (ngô) 11

Hình 6 : Râu bắp 11

Hình 7 : Xác định Rs trên sắc ký đồ 56

Hình 8 : Các nguyên liệu được chọn để chế biến sản phẩm nước giải khát mới 66

Hình 9 : Độ ẩm của nguyên liệu 73

Hình 10 : Độ tro toàn phần của nguyên liệu 74

Hình 11 : Hàm lượng các chất chiết được của nguyên liệu 75

Hình 12 : Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : dung môi đến hiệu suất quá trình trích ly 79

Hình 13 : Aûnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất quá trình trích ly 81

Hình 14 : Sự thay đổi của hiệu suất trích ly theo thời gian 82

Hình 15 : Nước giải khát được chế biến từ hỗn hợp năm loại thảo mộc trên 92

Hình 16,17 : Sắc ký đồ sắc ký lớp mỏng 95

Trang

Sơ đồ 1: Qui trình công nghệ tổng quát chế biến nước giải khát từ thảo mộc 5

Sơ đồ 2: Các giai đoạn nghiên cứu 37

Sơ đồ 3: Qui trình công nghệ chế biến nước giải khát từ hỗn hợp năm loại thảo

mộc được chọn 98

PHẦN I: MỞ ĐẦU

Nhu cầu về nước giải khát là một nhu cầu rất cần thiết cho mọi người Đặc biệt, đối với nước ta là nước nhiệt đới, khí hậu nắng nóng cho nên nhu cầu giải khát càng cao Gần đây do thị trường mở cửa nên có rất nhiều sản phẩm ngoại nhập như các loại nước giải khát có gas với các tên thương hiệu Coca Cola, Pepsi, Sprite, Fanta, Xá xị,…nhưng những sản phẩm này chỉ có tác dụng làm giảm cơn khát và đưa một lượng đường cùng chất màu và một số phụ gia thực phẩm khác vào cơ thể

Nước ta từ lâu có nhiều loại thảo mộc mà những tác dụng của chúng đã được thực tế chứng minh như thanh nhiệt, hạ hỏa, làm mát gan, sáng mắt, làm tăng sự bài tiết của mật, giúp tăng sức đề kháng, phòng chống các loại bệnh phát sinh trong mùa nắng nóng [10] Đó là những loài thảo mộc như rau má, actisô, sâm, rong biển, rễ tranh, mía lau, mã đề, cỏ mần trầu, dâu tằm, râu bắp… và nhân dân ta cũng đã có thói quen uống những loại nước mát nấu từ các thảo mộc này

Nước giải khát thảo mộc có thể chiết từ lá, hoa, quả, hạt hoặc từ thân rễ của nhiều loại cây cỏ khác nhau Cách chế biến cũng khác nhau tùy loại nguyên liệu như ép lấy nước để uống, nấu nước để uống hoặc rang chín trước khi nấu nước

Thực tế lâu đời đã cho thấy lợi ích thiết thực và sự ưa chuộng của quần chúng đối với loại nước giải khát này

Với mục đích sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam, chúng tôi cố gắng chọn những loại thảo mộc để chế biến sản phẩm thức uống có khả năng giải khát và

hy vọng sản phẩm sẽ đáp ứng một phần nào thanh lọc những cơ quan chức năng trong

cơ thể

Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu chế biến nước giải khát từ một số loại thảo mộc thông dụng sau đây: Cỏ mần trầu, Dâu tằm, lá Dứa, Mía lau và râu Bắp

PHẦN II: TỔNG QUAN

2.1 Một số hướng nghiên cứu cho ngành sản xuất nước giải khát ở Việt Nam hiện nay

Ngày nay, nhu cầu của con người về nước giải khát ngày càng cao Việc phát triển các sản phẩm thức uống được xem là một trong những chương trình trọng điểm Theo thống kê, cả nước sản xuất khoảng 1,8 triệu hecta lít (hl) nước giải khát trong năm

1993 và đã tăng lên 5,5 triệu hl nước giải khát trong năm 2000 Dự báo sản lượng nước giải khát tăng 10% / năm trong thời kỳ 2001-2010 [25]

Hiện nay xu hướng trên thế giới là sử dụng nước giải khát từ thảo mộc ngày càng tăng, nhiều quốc gia có mức tiêu thụ hàng năm lên tới hàng trăm triệu hecta lít

Những nghiên cứu khoa học trong ngành công nghiệp chế biến nước giải khát ở nước ta hiện nay cần tập trung vào các vấn đề chính sau đây:

Ỵ Khuyến khích nghiên cứu và sản xuất các loại nước giải khát từ thảo mộc (rau, quả )

Ỵ Xây dựng qui trình kỹ thuật chế biến một số nước cốt của các loại thảo mộc, nhất là các loại thảo mộc thu hái được dễ dàng ở Việt Nam như: rau má, râu mèo, mơ, mận, ổi, táo, mãng cầu… đồng thời khuyến khích việc chế biến nước chiết từ thảo mộc đóng chai, đóng hộp giấy; tận dụng các thiết bị sẵn có của ngành chế biến đồ hộp để làm nước giải khát cao cấp như nước cam, chanh, chuối, mít,…

Ỵ Mở rộng việc nghiên cứu kỹ thuật phối hợp hương (điều hương) từ các đơn hương tự nhiên và từ các loại đơn hương tổng hợp nhằm giải quyết bớt phần hương nguyên liệu đang phải nhập từ nước ngoài

Ỵ Khuyến khích các công trình nghiên cứu làm các loại nước cốt hương cho một số mặt hàng nước giải khát đang được ưa chuộng trong nước và trên thế giới như nước Coca, xá xị, cam…

Ỵ Khảo sát việc đầu tư kỹ thuật, chủ yếu là trang thiết bị để tổ chức sản xuất các loại nước quả lên men nhẹ, lên men có gas

Ỵ Khuyến khích tuyên truyền lợi ích của việc trồng các loại cây tinh dầu, hình thành những vùng tập trung ở qui mô vừa và nhỏ, trên cơ sở chuyên canh vào các phần đất tận dụng , đặc biệt ở các nông trường

Ỵ Khảo sát việc trang bị một số thiết bị làm nước quả, nước ngọt đóng hộp, kết hợp trang trí nhãn và trình bày vỏ hộp sáng, đẹp, hấp dẫn

Ỵ Nghiên cứu tự sản xuất một số bao giấy lót PE hoặc tráng paraffin để đựng thay chai thủy tinh [1]

2.2 Phân loại nước giải khát

™ Theo sự có mặt của CO2 (gas): có hai nhóm:

- Có gas

- Không có gas

™ Theo nguồn gốc: có hai nhóm:

- Nước giải khát tự nhiên: nước khoáng, nước nho, nước cam,…

- Nước giải khát không tự nhiên là loại nước giải khát được pha chế từ đường, hương liệu, màu, chất bảo quản… như nước xá xị, nước chanh dạng pha chế (Sprite),…

™ Theo công nghệ: có ba nhóm:

- Nước giải khát pha chế: nước giải khát pha chế từø rau quả (nước xoài, nước ổi, nước dứa,…), nước giải khát pha chế từ các hương liệu tổng hợp (7 up, Sprite,…)

- Nước giải khát thiên nhiên: nước khoáng, nước suối

- Nước giải khát lên men chứa hàm lượng cồn nhỏ hơn 1% [1]

Qui trình công nghệ tổng quát chế biến nước giải khát từ thảo mộc như sau

NướcXử lý

Pha chế sản phẩm

Hương liệu, màu

(nếu cần)

Rửa lon

Thanh trùngChiết lon

Sản phẩmlonLon

Acid

Chai

Sản phẩmchaiThanh trùngChiết chai Rửa chai

2.3 Nguyên liệu

2.3.1 Cỏ mần trầu (Eleusine indica (L.) Gaertn.) [4]

Cỏ mần trầu còn gọi là Cỏ vườn trầu, Cỏ màn trầu, Cỏ dáng; có tên khoa học là

Eleusine indica (L.) Gaertn., thuộc họ Lúa Poaceae

Mô tả: Cây thảo sống hàng năm, cao 15-90cm, có rễ mọc khỏe Thân bò, dài ở

gốc, phía trên phân nhánh, sau mọc thẳng đứng thành bụi Lá mọc so le, dài, nhọn Cụm hoa là bông xẻ ngón có 5-7 nhánh dài mọc tỏa tròn đều ở đầu cuống chung và có 1-2 nhánh xếp thấp hơn ở dưới Mỗi nhánh mang nhiều hoa Quả thuôn dài, gần như có ba cạnh Cây ra hoa từ tháng 3 -11

Hình 1: Cỏ mần trầu (Eleusine indica (L.) Gaertn.)

Bộ phận dùng: toàn cây – Herba Eleusinis Indicae

Nơi sống và thu hái: Loài cỏ nhiệt đới, mọc phổ biến ở nhiều nơi, thường gặp

ở bờ ruộng, ven đường, bãi hoang Thu hái cây vào mùa khô, rửa sạch, dùng tươi hay phơi khô

Tính vị, tác dụng: Cỏ mần trầu có vị ngọt, hơi đắng, tính bình, có tác dụng hạ

nhiệt, làm ra mồ hôi, tiêu viêm, trừ thấp, cầm máu, tán ứ, làm mát gan

2.3.2 Dâu tằm (Morus alba L.) [4]

Dâu tằm còn gọi là Dâu – Morus alba L., thuộc họ Dâu tằm – Moraceae

Mô tả: Cây gỗ lớn cao tới 15m, màu nâu hay vàng Lá mọc so le, phiến hình

xoan dài 5-10 (20)cm, rộng 4-8cm, gốc hình tim hay gần như cụt, chóp tù hay hơi nhọn, có thùy trên các nhánh còn non, có răng, với răng hình tam giác, tù, khía rộng; gân gốc ba, các gân bên đạt tới chiều dài của phiến Hoa cùng gốc hay khác gốc, các hoa cái kết thành bông đuôi sóc Quả trắng hay hồng, thuộc dạng quả phức gồm nhiều quả được bao trong các lá đài đồng trưởng và trở thành mọng nước Mùa hoa vào tháng 4-5, Mùa quả khoảng tháng 6-7

Hình 2: Dâu tằm (Morus alba L.)

Các bộ phận thường dùng của cây Dâu:

Vỏ dâu Cortex Mori Tang bạch bì

Cành dâu Ramulus Mori Tang chi Quả dâu Fructus Mori Tang thầm Tổ bọ ngựa cây Dâu Ootheca Mantidis Tang phiêu tiêu Tầm gửi cây Dâu Ramulus Loranthi Tang ký sinh

Nơi sống và thu hái: Cây có nguồn gốc từ Trung Quốc, được trồng rộng rãi ở

các nước châu Á Dâu tằm đã được trồng ở nước ta từ lâu đời khi người ta biết nuôi tằm Nhiều bộ phận của cây dâu được thu hái làm thuốc Có những bộ phận có thể thu hái quanh năm Tầm gửi chỉ gặp ở những cây gỗ lớn Dùng tổ bọ ngựa chưa nở, phải đồ chín rồi sấy khô

Thành phần hóa học: Lá dâu chứa inokosteron, ecdysteron, morocetin,

umbelliferon, scopoletin, scopolin, α-, β- hexenal, trigonellin và nhiều acid amin Ngoài ra, còn có tanin, caroten, vitamin C, pentozan, đường Vỏ rễ Dâu chứa các acid hữu cơ, tanin, pectin và những hợp chất flavonoid bao gồm morin, mulberrin, mulberrochromen, cyclomulberrin, cyclomulberrochromen Quả dâu chứa đường (glucose và fructose), acid malic và acid succinic, protein, tanin, vitamin C, caroten, sắc tố màu đỏ anthocyanidin Tổ bọ ngựa trên cây Dâu chứa protein, chất béo, muối sắt, calcium

Tính vị, tác dụng: Lá dâu (Tang diệp) có vị đắng, ngọt, tính bình, có tác dụng

tán phong, thanh nhiệt, lương huyết, sáng mắt Người ta nhận thấy lá Dâu có tác dụng trị liệu tiểu đường, lại ức chế trực khuẩn thương hàn, tụ cầu khuẩn Vỏ rễ dâu (Tang bạch bì) đã cạo sạch lớp vỏ ngoài, phơi hay sấy khô, có vị ngọt, hơi đắng, tính mát, có tác dụng thanh phế nhiệt, lợi thủy, chỉ khái, hạ suyễn, tiêu sưng Cành dâu non (Tang chi) đã phơi hay sấy khô có vị đắng nhạt, tính bình, có tác dụng trừ phong, lợi các khớp, thông kinh lạc, tiêu viêm, hạ nhiệt, giảm đau Quả dâu (Tang thầm) có vị ngọt, chua, tính mát, có tác dụng dưỡng huyết, bổ gan, thận, trừ phong Tầm gửi cây dâu (Tang ký sinh) có vị đắng, tính bình, có tác dụng mạnh gân cốt, lợi huyết mạch, hạ hồng cầu, an thai, xuống sữa, lợi tiểu Tổ bọ ngựa cây dâu (Tang phiêu tiêu) có vị ngọt mặn, tính bình, có tác dụng ích thận, cố tinh, lợi tiểu

2.3.3 Dứa thơm (Pandanus amaryllifolius Roxb.) [4]

Dứa thơm có tên khoa học là Pandanus amaryllifolius Roxb (P odorus Ridl.), thuộc họ Dứa dại – Pandanaceae

Mô tả: Cây bụi cao đến 1m; thân rộng 1-3cm, chia nhánh Lá rất thơm, mùi

dịu, không lông, xếp hình máng xối, dài 40-50cm, rộng 3-4cm, mép không gai, mặt dưới màu nhạt, có nhiều gân cách nhau khoảng 1mm Không thấy ra hoa

Hình 3: Dứa thơm (Pandanus amaryllifolius Roxb.)

Bộ phận dùng: Lá – Folium Pandani Amaryllifolii

Nơi sống và thu hái: Cây có nguồn gốc từ Malaysia, được trồng để lấy lá thơm

dịu bỏ vào thức ăn và hấp cơm cho có mùi thơm Lá thu hái quanh năm

Tính vị, tác dụng: Lá dứa thơm có mùi thơm rất đặc trưng mà các loài

Pandanus khác không có

2.3.4 Mía lau (Saccharum sinensis Roxb.) [4]

Mía lau, còn gọi là Cam giá, có tên khoa học là Saccharum sinensis Roxb., thuộc họ Lúa – Poaceae

Mô tả: Cây thảo, sống lâu năm, cao 2-4m, đường kính 2-5cm, màu lục có mốc

trắng, với xơ màu hồng Lá có phiến dài như lá mía, rộng 2,5-5cm Cụm hoa màu trắng, dài 40-80cm; trục cụm hoa có lông dài

Hình 4: Mía lau (Saccharum sinensis Roxb.) Bộ phận dùng: Thân cây – Caulis Sacchari sinensis

Nơi sống và thu hái: Cây của các vùng nhiệt đới và ôn đới nóng, có tác giả cho

là gốc ở Ấn Độ Ở nước ta, Mía lau cũng được trồng nhiều ở các tỉnh phía Nam

Tính vị, tác dụng: Mía lau có vị ngọt, tính bình; có tác dụng trừ nhiệt, chỉ khát,

hòa trung, khoan cách, hành thủy, giải khát, nhuận huyết, giải ban, mát lòng, trị nhuận phế, bổ hư lao, thông tiểu tiện

2.3.5 Bắp (ngô) (Zea mays L.) [4]

Ngô còn gọi là Bắp, có tên khoa học là Zea mays L., thuộc họ Lúa – Poaceae

Mô tả: Cây thảo lớn mọc hằng năm, có thể cao tới 2,5m, thân cây đặc, dày Lá

to, rộng, mép có nhiều lông mi ráp Hoa đực màu lục, tạo thành bông dài hợp thành chùy ở ngọn Hoa cái tạo thành bông to hình trụ ở nách lá và bao bởi nhiều lá bắc dạng màng; các vòi nhụy dạng sợi, màu vàng, dài tới 20cm, tạo thành túm vượt quá các lá bắc; các thùy đầu nhụy mảnh màu nâu Quả hình trứng hay nhiều góc, xếp sít nhau tạo thành 8-10 dãy dọc Hạt cứng, bóng, có màu sắc thay đổi

Hình 5: Bắp (ngô) (Zea mays L.) Hình 6: Râu bắp Bộ phận dùng: Râu ngô (vòi nhụy - Stylum Zea) và hạt - Semen Zeae

Nơi sống và thu hái: Cây có nguồn gốc ở châu Mỹ nhiệt đới, được trồng ở

đồng bằng và vùng núi lấy hạt làm lương thực Thu hái râu ngô đem phơi thật khô, nhặt bỏ những sợi đen, chỉ lấy những sợi vàng nâu óng mượt

Thành phần hóa học: Trong hạt ngô có những thành phần đã biết: mannit,

kalium, calcium, glucose, maltose, acid oleic, linoleic, stearic, palmitic

Râu ngô chứa 4-5% chất khoáng giàu muối kali, đường, lipid (2,8%) kèm theo các sterol (sitosterol, stigmasterol), tanin, các vết tinh dầu, allantoin

Tính vị tác dụng: Ngô có vị ngọt, tính bình, có tác dụng lợi niệu, tiêu thũng,

bình can, lợi đảm Râu ngô làm tăng bài tiết nước tiểu, làm tăng sự bài tiết của mật, làm nước mật lỏng ra, tỷ trọng nước mật giảm, lượng protrombin trong máu tăng

2.3.6 Nước [7]

Là nguyên liệu trong công nghệ sản xuất nước giải khát, nó giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩm Thành phần, tính chất hóa lý, chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến kỹ thuật sản xuất và chất lượng sản phẩm

Độ cứng là một trong những tính chất của nước được xác định bởi hàm lượng của muối Canxi và Magiê hòa tan Có hai loại độ cứng:

Độ cứng Cacbonat còn gọi là độ cứng tạm thời được xác định bởi hàm lượng của muối Cacbonat và Bicacbonat của Canxi và Magiê ở trong nước (CaCO3, Ca(HCO3)2, MgCO3,Mg(HCO3)2)

Độ cứng phi cacbonat còn gọi là độ cứng vĩnh cửu được xác định bởi hàm lượng các muối CaCl2, MgCl2, CaSO4 và MgSO4 ở trong nước

Độ cứng chung là tổng số của độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh viễn Độ cứng của nước có thể được đo bằng mg đương lượng, trong đó một mg đương lượng tương ứng với 20,04 mg Ca2+ hoặc 12,16 mg Mg2+ trong một lít nước Tùy thuộc vào độ cứng mà nước được phân loại như sau:

- Rất mềm : 0-1,4 mg đương lượng /lít

- Mềm : 1,4-2,8 mg đương lượng /lít

- Tương đối cứng : 2,8-6,4 mg đương lượng /lít

- Cứng : 6,4-10,7 mg đương lượng /lít

- Rất cứng : >10,7 mg đương lượng /lít

Nước dùng trong sản xuất nước giải khát phải là nước rất mềm hoặc nước mềm,

thích hợp nhất là nước có độ cứng tạm thời khoảng 0,7 mg đương lượng /lít và độ cứng

vĩnh cữu khoảng 0,4-0,7 mg đương lượng /lít

Một chỉ tiêu quan trọng khác để đánh giá chất lượng nước là hàm lượng chất khô

(hàm lượng các chất cặn còn lại sau khi đã đun sôi bốc hơi cạn hết nước và sấy khô ở

150°C đến trọng lượng không đổi) Nước uống bình thường có hàm lượng chất khô

khoảng 1000 mg/lít, nhưng nước sử dụng cho sản xuất chỉ được chứa hàm lượng chất

khô nhỏ hơn 600 mg/lít Trong số này nếu hàm lượng sắt vượt quá 0,3 mg/lít thì ảnh

hưởng không tốt đến chất lượng nước giải khát

Một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước là pH của nó Bình thường

nước có phản ứng kiềm với metylorange (vàng metyl) và phản ứng acid với

phenolphtalein Giá trị pH của nước dao động trong khoảng 6,5-7 [7]

Nước tham gia vào thành phần môi trường tạo điều kiện cho sự phát triển của

nhiều vi sinh vật Vì thế nước dùng để uống cũng như để sản xuất phải được kiểm tra

xem có đạt độ sạch sinh học cho phép hay không

Yêu cầu chất lượng của nước dùng trong nước giải khát pha chế theo tiêu

chuẩn Việt Nam TCVN 5042-1944 như sau:

™ Chỉ tiêu cảm quan: trong suốt, không màu, không mùi vị lạ

Bảng 1: Chỉ tiêu vi sinh của nước dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát

1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí ≤ 20 tế bào/ml

3 Các vi khuẩn gây bệnh đường ruột Không có

™ Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 2: Chỉ tiêu hóa lý của nước dùng trong công nghệ sản xuất nước giải khát

1 Độ cứng chung ≤ 1,5 mg đương lượng/lít

2.3.7 Đường kính

2.3.7.1 Thành phần hóa học của đường kính

Thành phần chính trong đường kính là sucrose, ngoài ra còn có đường khử, tro, ẩm và các chất màu nhưng với hàm lượng rất thấp [18]

Sucrose là loại đường dễ hòa tan, nó có ý nghĩa quan trọng đối với sự dinh dưỡng của con người vì sucrose là loại đường dễ hấp thu, cứù một gam đường sẽ cung cấp cho

cơ thể 4 kcal

Sucrose là một disaccharid có cấu tạo từ glucose và fructose Hai monosaccharid này liên kết với nhau nhờ hai nhóm - OH glucozid của chúng

Trong phân tử sucrose, gốc glucose ở dạng pyranoza, còn gốc fructose ở dạng furanoza, liên kết xảy ra ở C1 của glucose và C2 của fructose, do đó sucrose còn được gọi là α - D – glucopyranozid (1 → 2)β - D – fructofuranozid

2.3.7.2 Một số chỉ tiêu chất lượng của đường kính

Ở nước ta theo TCVN 1965-87, chất lượng đường kính được quy định như sau:

Bảng 3: Chỉ tiêu cảm quan của đường kính

Đường cát trắng Chỉ tiêu Đường tinh

luyện Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2 Trạng thái

bên ngoài Tinh thể tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục

Mùi vị Tinh thể đường cũng như dung dịch đường trong nước cất có vị ngọt,

Không có mùi lạ, vị lạ

Màu sắc Tất cả tinh thể đều

trắng óng ánh Khi pha trong nước cất, dung dịch đường trong suốt

Tất cả tinh thể đều trắng sáng

Khi pha trong nước cất, dung dịch đường trong

Tất cả tinh thể đều trắng

Khi pha trong nước cất, dung dịch đường khá trong

Tinh thể có màu trắng ngà nhưng không được lẫn các hạt có màu sẫm hơn Khi pha trong nước cất, dung dịch đường tương đối trong

™ Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 4: Chỉ tiêu hóa lý của đường kính

Đường cát trắng Chỉ tiêu Đường tinh

lượng) ≤0,05 ≤0,05 ≤0,07 ≤0,08 Hàm lượng đường

khử (% khối lượng) ≤0,03 ≤0,05 ≤0,1 ≤0,18 Hàm lượng tro (%

khối lượng) ≤0,03 ≤0,05 ≤0,07 ≤0,1 Độ màu (độ Stame) ≤1,2 ≤1,4 ≤2,5 ≤5,0

2.3.8 Phụ gia trong sản xuất nước giải khát

2.3.8.1 Acid thực phẩm

Acid citric (Công thức phân tử: C6H8O7.H2O)

Để tạo cho nước giải khát có vị chua dịu, trong sản xuất người ta có thể dùng một số acid thực phẩm như acid citric, acid tactric, acid lactic,… thông dụng nhất là acid citric

Acid citric chứa nhiều trong quả chanh vì thế còn gọi là acid chanh Ở quy mô công nghiệp, acid citric được sản xuất bằng các phương pháp sau:

- Lên men dịch đường, thường sử dụng nấm mốc loài Aspergillus niger

- Tách từ phế thải của công nghệ sản xuất nicotin

- Tách từ quả chanh

Acid citric ở dạng tinh thể thường có màu trắng, không mùi, có vị chua, hòa tan được trong nước và cồn Nếu được bảo quản trong bao bì ở điều kiện khô ráo và thoáng mát, acid citric có thể giữ được tính chất ít nhất 12 tháng

Acid citric còn được sử dụng làm tác nhân acid hóa, ngăn chặn sự phát triển của nhóm vi sinh vật ưa kiềm hoặc trung tính

Trong công nghệ sản xuất nước giải khát, acid citric thường được dùng để tạo vị, điều chỉnh độ chua và đặc biệt là tác nhân xúc tác cho quá trình thủy phân đường tạo thành đường nghịch đảo Acid citric làm cho nước giải khát có mùi vị ngon hơn so với các acid thực phẩm khác [18]

Tiêu chuẩn của acid citric nguyên liệu dùng trong sản xuất nước giải khát pha chế theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5561-1991 như sau:

Bảng 5: Chỉ tiêu hóa lý của acid citric trong công nghệ sản xuất nước giải khát

Yêu cầu chất lượng

Thượng hạng Hạng một

1 Hàm lượng acid citric tính ra monohydrat

3 Hàm lượng acid sulfuric tự do (%) ≤ 0,01 ≤ 0,03

™ Chỉ tiêu cảm quan

Bảng 6: Chỉ tiêu cảm quan của acid citric trong công nghệ sản xuất nước giải khát

STT Tên chỉ tiêu Yêu cầu

1 Hình dạng bên ngoài

và màu sắc

Các tinh thể không màu hoặc ở dạng bột màu trắng, không vón cục, đối với acid hạng một cho phép hơi có ánh vàng

2 Màu sắc Dung dịch acid citric trong nước cất ở nồng độ

khối lượng 20g/cm3 phải trong suốt

3 Vị Chua, không có vị lạ

4 Mùi Dung dịch acid citric trong nước cất ở nồng độ

khối lượng 20g/cm3 không được có mùi

5 Cấu trúc Rời và khô

6 Tạp chất cơ học Không cho phép

2.3.8.2 Chất bảo quản chống vi sinh vật

Nhiệm vụ của chất bảo quản là cản trở sự phát triển của các vi sinh vật nhiễm vào sản phẩm, làm chậm hay ngừng lại quá trình lên men làm hư hại sản phẩm

Chất bảo quản thông dụng thường dùng trong công nghiệp sản xuất nước giải khát là acid benzoic và các muối benzoat, ngoài ra còn có thể sử dụng acid sorbic và các muối sorbat…

Benzoat natri là chất bền vững, không mùi, màu trắng, tan trong nước Acid benzoic tan ít trong nước, vì thế benzoat natri được ứng dụng trong bảo quản nhiều hơn

Phần lớn những vi khuẩn bị tiêu diệt hoặc ức chế ở nồng độ benzoat 0,01 – 0,02% Benzoat hoạt động tốt nhất ở pH= 2,5 – 4

Hoạt tính chống khuẩn của acid benzoic và benzoat natri phụ thuộc rất nhiều vào

pH của thực phẩm Thường hoạt tính này cao nhất ở pH thấp

Cơ chế tác dụng của acid benzoic và những dẫn xuất của chúng là làm ức chế quá trình hô hấp của tế bào, ức chế quá trình oxy hóa của glucose và pyruvat Mặt khác acid benzoic làm tăng nhu cầu oxy trong suốt quá trình oxy hóa glucose Benzoat có tác động làm hạn chế khả năng nhận cơ chất của tế bào vi sinh vật

Hàm lượng natri benzoat thường được dùng trong nước giải khát: 0,03 – 0,05%

Acid sorbic thường ở dạng bột kết tinh màu trắng, ít tan trong nước (độ hòa tan của acid sorbic trong nước ở 20oC là 0,16g/100ml nước) Tuy nhiên, các dạng sorbat của acid này lại tan tốt trong nước

Acid sorbic và sorbat có tác dụng chống nấm men, vi khuẩn và nấm mốc Liều lượng được phép sử dụng là 0,02%

Sự ức chế của sorbat đối với nấm mốc là do chúng làm mất hoạt tính của các enzyme vi sinh vật, đặc biệt là enzyme dehydrogenase-một loại enzyme đóng vai trò quan trọng trong quá trình oxy hóa khử sinh tổng hợp ATP Sorbat có tác dụng ngăn cản sự phát triển của tế bào dinh dưỡng và ngăn cản sự tạo thành bào tử

Trong các loại nước giải khát, người ta thường dùng kết hợp giữa sorbat và benzoat với tổng liều lượng 0,05 – 0,1% [14]

2.3.8.3 Vitamin C

Vitamin C tồn tại trong tự nhiên dưới ba dạng phổ biến là acid ascorbic, acid

dehydroascorbic và dạng liên kết ascorbigen Chúng được tổng hợp dễ dàng ở thực vật Đa số động vật ( trừ chuột bạch, khỉ và người ) đều có khả năng tổng hợp được

vitamin C Sở dĩ người không có khả năng đó có lẽ vì thiếu các enzym đặc hiệu xúc tác cho sự chuyển hóa glucose thành vitamin C

Vitamin C có nhiều trong các loại rau như rau ngót (185mg%), cần tây (150mg%), rau đay (77mg%), súp lơ (70mg%), su hào (40mg%), cà chua (40mg%), rau muống (23mg%); và các loại quả như quả bưởi (95mg%), đu đủ chín (54 mg %), nhãn (58mg%), vải (36mg%), cam (40mg%), chanh (40mg%) Lượng vitamin C trong rau quả phân phối không đều Vitamin C có nhiều ở vỏ hơn là ở ruột, ở lá nhiều hơn ở cuống và thân Ngay trong cùng loại rau quả, hàm lượng đó cũng thay đổi tùy theo độ chín, điều kiện chiếu sáng Thông thường các loại rau quả trồng ở chỗ đầy đủ ánh sáng thì hàm lượng vitamin C cao hơn [15]

Trong công nghệ thực phẩm, ngoài giá trị sinh học, vitamin C còn được sử dụng như một chất chống oxy hóa tự nhiên, có tác dụng bảo vệ màu, mùi, vị của thực phẩm Nhu cầu về vitamin C đối với cơ thể người là 80-100 mg / ngày / người [20]

2.4 Công nghệ sản xuất nước giải khát

2.4.2 Nấu sirô

Đường là một trong những thành phần hòa tan của nước giải khát Nó không những cung cấp một lượng lớn năng lượng mà còn có tác dụng điều chỉnh và làm hài hòa giữa vị chua, vị ngọt và mùi thơm của nước uống Tùy thuộc vào loại nước giải khát, hàm lượng đường cho vào có thể rất khác nhau

Đường trước khi pha vào nước giải khát cần nấu thành dạng sirô Dịch sirô cần phải được đun sôi và làm lạnh

Nước đường có thể chuẩn bị theo hai phương pháp nóng và lạnh Phương pháp nóng được chuẩn bị bằng cách hòa tan đường với lượng nước xác định rồi đun tới sôi, sau đó lọc và làm nguội Phương pháp lạnh là hòa tan đường ở nhiệt độ phòng rồi đem lọc

Trong công nghiệp chỉ dùng phương pháp nóng vì khi đun sôi sẽ tiêu diệt được các

vi sinh vật có trong đường và trong nước Tùy từng loại nước giải khát, dung dịch sirô bán thành phẩm có thể chứa sucrose hoặc hỗn hợp sucrose, glucose và fructose

Để dịch đường thu được không màu trong suốt, không còn tạp chất hữu cơ, hết mùi mật mía, khi nấu sirô cần bổ sung than hoạt tính Ngoài chức năng hấp thụ chất màu, mùi, than hoạt tính còn đóng vai trò chất trợ lọc trong việc lọc trong dung dịch đường Dịch đường khi nấu có nồng độ và độ nhớt cao Các hạt rắn trong dịch đường thường có kích thước nhỏ và tốc độ lắng rất chậm, vì vậy để tăng tốc độ lọc người ta có thể thêm bột trợ lọc vào dung dịch đường

Trong công đoạn nấu sirô, người ta có thể xử lý theo hai cách:

Cách thứ nhất: cách này rất đơn giản Đường sau khi hòa tan vào nước sẽ được gia nhiệt đến sôi trong một thời gian nhất định rồi đem đi lọc và làm nguội Tuy nhiên, với phương pháp này dịch đường có vị ngọt kém hơn so với phương pháp sau và dịch sirô dễ bị xảy ra hiện tượng tái kết tinh của đường

Cách thứ hai: muốn nhận được sirô có chất lượng cao và bảo quản được lâu, ta cần chuyển đường sucrose thành đường glucose và đường fructose bằng con đường thủy phân Có hai tác nhân xúc tác quá trình thủy phân:

Sử dụng acid để thủy phân: dịch đường được gia nhiệt nhằm mục đích hòa tan đường hoàn toàn, ổn định ở nhiệt độ thích hợp (70 – 80oC) rồi cho acid thực phẩm vào với số lượng ước tính trước đủ để phản ứng diễn ra trong một thời gian nhất định đạt được hiệu suất mong muốn tùy theo yêu cầu công nghệ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân đường bằng acid: loại acid sử dụng, nồng độ ion H+, nồng độ đường ban đầu trong dung dịch trước khi thủy phân, nhiệt độ và thời gian thủy phân, …[16, 19]

Sử dụng enzyme để thủy phân: hòa tan đường vào nước và ổn định dung dịch ở nhiệt độ tối thích cho enzyme invertase xúc tác, sau đó sử dụng acid thực phẩm điều chỉnh đến giá trị pH tối ưu của enzyme để phản ứng xảy ra tốt nhất Nhiệt độ và pH tối ưu phụ thuộc vào nguồn gốc của enzyme sử dụng Sau cùng, dịch đường được đun sôi để vô hoạt enzyme rồi lọc và làm nguội

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân đường bằng enzyme: nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất, pH dung dịch, nhiệt độ và thời gian thủy phân, sự có mặt của một số hợp chất khác trong dung dịch có tác dụng hoạt hóa hoặc kìm hãm hoạt tính enzyme, …[16, 19, 20]

Đường nghịch đảo có vị ngọt và dịu hơn so với sucrose, dung dịch nghịch đảo dù ở nồng độ cao nhưng ít có hiện tượng tái kết tinh so với dung dịch đường sucrose Nhờ đó nước giải khát pha chế từ sirô đường nghịch đảo có hương vị ngọt dịu hơn đồng thời có thể tiết kiệm được chi phí về mặt nguyên liệu đường

Trong quá trình nấu sirô nghịch đảo, tùy vào phương pháp sử dụng cần điều chỉnh nồng độ đường thích hợp để đảm bảo quá trình thủy phân là tối ưu Sau khi hòa tan

đường, phải gia nhiệt để diệt hết tạp khuẩn, tuy nhiên thời gian đun sôi phải hạn chế để tránh hiện tượng đường bị caramen hóa dẫn tới giảm chất lượng sirô

2.4.3 Lọc nước đường

Lọc sirô phải thực hiện ở trạng thái nóng Lọc nhằm mục đích tách hết các tạp chất

cơ học như đất, cát, bụi… lẫn vào đường trong quá trình vận chuyển và bảo quản Trong quá trình lọc, người ta bổ sung thêm chất trợ lọc để tăng độ trong cho dịch lọc

2.4.4 Làm nguội

Sau khi lọc, nước đường cần được làm nguội nhanh và trong thiết bị kín nhằm mục đích tránh sự xâm nhập của vi sinh vật từ môi trường bên ngoài và hạn chế tổn thất Sau đây chúng ta sẽ tham khảo một số chỉ tiêu của dịch đường ở công ty sản xuất nước giải khát Tribeco:

• Trạng thái bên ngoài: trong suốt, màu vàng rất nhạt

• Mùi vị: mùi thơm đặc trưng của đường, không có mùi lạ

• Nồng độ chất khô: 55 – 60°Bx

• Nhiệt độ sau khi làm nguội: 26 – 28oC

• Tổng số vi sinh vật hiếu khí: ≤ 50 tế bào/ml, không có nấm men

2.4.5 Chuẩn bị dịch cốt

Trong công nghệ thực phẩm, để chiết rút các chất hòa tan trong nguyên liệu rắn, người ta thường sử dụng phương pháp trích ly Trong lĩnh vực chế biến nước giải khát, nước là dung môi được sử dụng nhiều nhất vì nước là thành phần chủ yếu trong sản phẩm cuối cùng và là dung môi dễ kiếm, rẻ tiền

Trong thực tế, trích ly là thực hiện quá trình chiết tách các chất hòa tan nằm trong nguyên liệu vào dung môi, quá trình hòa tan này xảy ra cho đến khi đạt đến sự cân

bằng nồng độ dịch trích ly ở bên trong và bên ngoài nguyên liệu Đây là quá trình truyền khối

Để tối ưu hóa quá trình trích ly, cần xác định các thông số nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ giữa nguyên liệu /dung môi thích hợp cho quá trình

Theo kinh nghiệm dân gian, quá trình nấu các loại nước mát thường được tiến hành ở nhiệt độ là 85-90°C, thời gian nấu là 30 phút, pH tự nhiên, tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi từ 1:10 đến 1:15 (100 gam nguyên liệu và 1-1,5 lít nước)

Phương pháp nấu dịch cốt của nước mát thường được tiến hành như sau: nguyên liệu được rửa qua bằng nước sạch để loại bỏ các tạp chất như cát, bụi… Sau đó được đưa vào nồi nấu cùng với một lượng nước xác định, gia nhiệt nồi trích ly lên đến nhiệt độ mong muốn và giữ ở nhiệt độ đó trong suốt thời gian nấu Kết thúc quá trình nấu, người ta vớt bỏ bã và lọc trong dịch chiết

Để tăng hiệu suất trích ly, có thể bổ sung acid vào dịch nấu để chỉnh pH tối ưu cho quá trình hoặc xử lý nguyên liệu bằng các phương pháp vật lý (giảm kích thước nguyên liệu) hoặc bằng các phương pháp hoá sinh (sử dụng chế phẩm enzyme) nhằm phá hủy sơ bộ thành tế bào thực vật, giúp quá trình giải phóng các chất hòa tan diễn

ra dễ dàng hơn

Thực chất trích ly là quá trình khuyếch tán do sự chênh lệch nồng độ của chất hòa tan trong nguyên liệu vào dung môi Nếu sự chênh lệch này càng lớn thì lượng chất trích thu được càng tăng

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình trích ly:

- Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi: tùy theo từng loại nguyên liệu, phương pháp thực hiện quá trình mà ta chọn tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi tối ưu bằng các kết quả thu được từ thực nghiệm

- Tốc độ chuyển động của dung môi cũng có ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly Do đó trong thực tế người ta sử dụng các thiết bị trích ly có cánh khuấy để nâng cao hiệu suất quá trình

- Bề mặt tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến hiệâu suất quá trình trích ly Bề mặt tiếp xúc của nguyên liệu càng lớn thì hiệu suất trích ly càng cao Có thể dùng phương pháp nghiền hoặc băm nhỏ nguyên vật liệu phá vỡ cấu trúc tế bào tạo điều kiện cho sự tiếp xúc triệt để giữa nguyên liệu và dung môi Tuy nhiên kích thước của nguyên liệu cũng chỉ giảm đến một mứùc độ nhất định vì nếu không sẽ tạo nhiều cặn trong dịch trích và làm phức tạp cho các quá trình xử lý tiếp theo

- Nhiệt độ trích ly: nhiệt độ cao có tác dụng làm tăng tốc độ khuyếch tán và làm giảm độ nhớt Tuy nhiên chỉ nên tăng nhiệt độ đến một giới hạn nhất định vì khi nhiệt độ tăng cao sẽ xảy ra những phản ứng hóa học không cần thiết trong quá trình trích ly và làm tổn thất các cấu tử quý có trong dịch trích Bên cạnh đó, chi phí năng lượng để thực hiện quá trình cũng sẽ tăng

- Thời gian trích ly: thời gian trích ly tăng thì lượng các chất khuyếch tán sẽ tăng nhưng việc tăng thời gian phải có giới hạn Khi đã đạt được độ trích ly cao nhất, nếu kéo dài thời gian trích ly sẽ làm giảm đi hiệu quả kinh tế

Ngoài ra người ta còn tiến hành trích ly dưới áp suất cao để tạo chênh lệch áp suất hoặc ngâm nguyên liệu trước khi trích ly nhằm làm lỏng các mối liên kết bên trong nguyên liệu, hoặc thay đổi pH của dung môi trích ly để tăng cường sự hòa tan của một số chất và làm tăng hiệu suất quá trình trích ly [16, 19]

2.4.6 Pha chế

Đây là quá trình hòa lẫn các thành phần của nước giải khát như dịch cốt, sirô đường, acid thực phẩm, phẩm màu, hương liệu (nếu cần)…

Với các loại nước giải khát pha từ hương liệu tự nhiên và các dịch cốt có nguồn gốc từ thực vật (rễ, lá cây…) thì người ta thường pha chế theo phương pháp lạnh để giữ hương vị và chất lượng cho sản phẩm

Thứ tự pha trộn các thành phần trong quá trình pha chế phải tuân thủ theo một qui định nghiêm ngặt nhằm đảm bảo sản phẩm có chất lượng tốt nhất Thông thường, đầu tiên người ta phối trộn sirô đường với dịch cốt được trích ly từ các nguyên liệu thực vật, sau đó bổ sung acid thực phẩm để chỉnh pH Các chất bảo quản, chất màu và chất tạo hương thường được cho vào sau cùng Sau đó hỗn hợp được khuấy trộn đồng nhất rồi được bơm qua máy chiết

• Công thức phối chế

¾ Gọi a (% ): nồng độ chất khô của dịch sirô

b (%): nồng độ chất khô của dịch nước cốt

A, dA, VA: lần lượt là khối lượng (kg), khối lượng riêng (kg/l), thể tích (l) dịch sirô cần phối trộn

B, dB, VB: lần lượt là khối lượng (kg), khối lượng riêng (kg/l), thể tích (l) dịch nước cốt cần phối trộn (hàm lượng đường trong dịch cốt xem như không đáng kể)

C, dC, VC: lần lượt là khối lượng (kg), khối lượng riêng (kg/l), thể tích (l) nước bổ sung cho quá trình phối trộn

M, dM, VM: lần lượt là khối lượng (kg), khối lượng riêng (kg/l), thể tích (l) sản phẩm cần phối chế

m (%): nồng độ chất khô trong sản phẩm

k (%): nồng độ đường trong sản phẩm

c (%): nồng độ chất khô trong nước sử dụng để phối chế (c = 0)

¾ Ta thiết lập hệ phương trình:

A.a + B.b + C.c = m.(A + B + C) (phương trình cân bằng hàm lượng chất khô)

A.a = k.(A + B + C) (phương trình cân bằng hàm lượng đường)

A + B + C = M (phương trình cân bằng khối lượng )

¾ Giải hệ ba phương trình ba ẩn A, B, C ta thu được các giá trị về khối lượng syrup, khối lượng dịch cốt và khối lượng nước cần thiết cho quá trình phối trộn

Ta thử xét một ví dụ: giả sử ta cần phối chế 100 lít sản phẩm có m =13%, k = 12%, từ dịch sirô có 53% chất khô và dịch cốt có 3% chất khô

Tra bảng mối quan hệ nồng độ chất khô – tỷ trọng dung dịch, ta có được: