“BÃO HÒA CO2”

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ★★★ BÀI TI Ể U LU Ậ N CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT Chuyên đề: “BÃO HÒA CO 2 ” GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN SVTH: NGUYỄN THỊ KIM NGÂN 3005080167 NGUYỄN THỊ DIỄM THÚY 3005080415 NGUYỄN THỊ THÚY VI 3005080199 BẠCH THỊ TÂM 3005080418 NGUYỄN THỊ NGHĨA 3005080237 CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 1 TP.HCM, 02/05/2010 TP.HCM, 02/05/2010 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BÃO HÒA CO 2 TRONG NƯỚC GIẢI KHÁT . 6 1.1 KHÍ CARBONIC . 6 1.1.1 NGUỒN GỐC CO 2 6 1.1.1.1 THU NHẬN CO 2 TỪ QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA VÀ RƯỢU . 6 1.1.1.2 THU NHẬN CO 2 TỪ PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY NGUYÊN LIỆU . 7 1.1.2 TÁC DỤNG CO 2 7 1.1.3 ĐẶC TÍNH CO 2 .8 1.2 ĐỊNH NGHĨA “BÃO HÒA CO 2 ” 8 1.3 BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH BÃO HÒA CO 2 8 1.4 CÁC YẾU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BÃO HÒA CO 2 9 1.4.1 NHIỆT ĐỘ . 9 1.4.2 ÁP SUẤT . 9 1.4.3 CÁC YẾU TỐ KHÁC 10 1.5 XỬ LÍ CO 2 CHO QUÁ TRÌNH BÃO HÒA 10 CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH BÃO HÒA CO 2 12 2.1 PHƯƠNG PHÁP BÃO HÒA CO 2 . 12 2.1.1 PHƯƠNG PHÁP POSTMIX 12 2.1.2 PHƯƠNG PHÁP PREMIX . 13 2.2 THIẾT BỊ BÃO HÒA CO 2 . 13 2.2.1 MÁY BÀI KHÍ 13 CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 2.2.2 MÁY BÀI TRỘN SIRO 14 2.2.3 MÁY LẠNH 14 2.2.4 MÁY BÃO HÒA CO 2 . 15 2.2.4.1 MÁY BÀI KHÍ NƯỚC NGUYÊN LIỆU VÀ PHỐI TRỘN NƯỚC VỚI SYRUP THÀNH PHẨM TRƯỚC, SAU ĐÓ TIẾN HÀNH BÃO HÒA CO 2 . 16 2.2.4.2 MÁY BÃO HÒA CO 2 CÓ HAI LOẠI: LÀ DẠNG MÀNG MỎNG VÀ DẠNG PHUN . 16 2.3 CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG XẤU ĐẾN KẾT QUẢ BÃO HÒA 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 4 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với tốc độ hóa đô thị và công nghiệp hóa của đất nước, nghành công nghệ thực phẩm đã và đang đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đóng vai trò chủ lực trong đó có lĩnh vực chế biến đồ uống. Nước ta nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới có ưu điểm là thị trường giải khát lớn. Uống là một trong những nhu cầu cơ bản của con người. Mặt khác, với sức nóng của những ngày hè oi bức như hiện nay thì nhu cầu giải khát là một vấn đề vô cùng thiết yếu trong cuộc sống. Vì thế, nhu cầu giải khát cũng là một trong những mục tiêu cần phải đặt trên hàng đầu. Các loại thức uống ngày nay rất đa dạng. Thế nhưng, các loại nước giải khát có gas (CO 2 ) sẽ giúp con người giải khát một cách triệt để khi ta uống. Do vậy, ngày càng có nhiều sản phẩm ra đời đa dạng với nhiều tên gọi khác nhau nhưng có chung điểm đều là nước giải khát có gas (CO 2 ). Nước giải khát có gas (CO 2 ) không chỉ giải khát triệt để cơn khát mà nó còn có nhiều tác dụng khác mà khiến người ta phải chọn nó. Đơn giản là vì CO 2 khi hòa tan trong nước sẽ tạo ra một lượng nhỏ acid, tạo nên vị chua cho dung dịch kết hợp với vị chua của acid cùng hương liệu tạo nên vị chua đặc trưng cho sản phẩm. Ngoài ra, còn bọt khí CO 2 tự do cũng kích thích vòm miệng, giúp cho sự tiêu hóa tốt hơn. Không những thế nó có tác dụng như một chất bảo quản, góp phần trong việc bảo quản sản phẩm tránh bị hư hỏng. Như chúng ta đều biết đặc tính quan trọng của CO 2 là dễ hòa tan trong nước. Thế nhưng, quá trình bão hòa CO 2 trong nước giải khát còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất, thiết bị bão hòa, v.v … Vì vậy, sau đây là phần tìm hiểu sâu hơn, chi tiết hơn về quá trình bão hòa CO 2 trong nước giải khát. Trong quá trình tìm hiểu và thu nhận thông tin chắc chắn sẽ không tránh khỏi được những sai sót. Do đó, nhóm sinh viên chúng em mong nhận được những ý kiến đóng CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN góp của Cô để có thể hoàn thiện đề tài tiểu luận về: “ bão hòa CO 2 ” trong nước giải khát. CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BÃO HÒA CO 2 TRONG NƯỚC GIẢI KHÁT Nước giải khát pha chế không cồn được sản xuất bằng cách phối trộn syrup với acid hữu cơ, chất màu, hương liệu, chất ức chế vi sinh vật và một số phụ gia khác. Sản phẩm có thể được bão hòa CO 2 hoặc không. Dựa vào sự bão hòa CO 2 có trong sản phẩm, người ta chia nước giải khát thành hai nhóm: sản phẩm có CO 2 và sản phẩm không có CO 2 . Trên thị trường thế giới, nhóm sản phẩm có chứa CO 2 phổ biến hơn và được sản xuất với số lượng rất lớn. Còn nhóm sản phẩm không có chứa CO 2 chỉ được tiêu thụ với một thị phần rất nhỏ. Công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế không có chứa CO 2 cũng tương tự như công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế có CO 2 nhưng đơn giản hơn nhiều. Điểm khác biệt chủ yếu trong quy trình sản xuất nước giải khát có gas là có quá trình bão hòa CO 2 . Như thế, quá trình bão hòa CO 2 là như thế nào? cũng như quy trình và thiết bị bão hòa CO 2 trong nước giải khát ra sao? Vì thế, sau đây là phần tìm hiểu chi tiết đáp ứng những thắc mắc của các câu hỏi trên. 1.1 KHÍ CARBONIC (CO 2 ): Hình ảnh minh họa khí CO 2 CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 7 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 1.1.1 Nguồn gốc CO 2 : Trong nước giải khát có gas, CO 2 là yếu tố tạo nên sự đặc trưng của sản phẩm, không chỉ ảnh hưởng đến giá trị cảm quan mà còn góp phần làm tăng độ bền sinh học của chúng. Như chúng ta đều biết, trong thiên nhiên CO 2 được tạo ra từ sự hô hấp của động, thực vật cũng như của con người. CO 2 cũng được tạo thành từ phản ứng cháy, nung vôi sống, phản ứng lên men, hoặc từ các giếng có chứa khí CO 2 . Thế nhưng, trong các nhà máy sản xuất nước giải khát thì CO 2 thường được dùng từ hai nguồn: • CO 2 từ các phản ứng lên men của các nhà máy sản xuất cồn, bia. • CO 2 được sản xuất do đốt cháy dầu DO với chất trung gian là (MEA) monoethanol amine. 1.1.1.1 Thu nhận CO 2 từ quá trình lên men bia và rượu: Các nhà máy sản xuất bia và rượu thường có phân xưởng sản xuất CO 2 . Trong công nghiệp bia và rượu, CO 2 là một phụ phẩm của quá trình lên men ethanol từ đường. C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + Q. Trong quá trình lên men, một phần đường sẽ được chuyển hóa thành sinh khối nấm men và các sản phụ khác như rượu cao phân tử, acid hữu cơ, ester, …. Ngoài ra một phần khí CO 2 được sinh ra có thể bị thất thoát trong quá trình thu hồi. Vì thế, tron thực tế người ta chỉ thu hồi được trung bình 70% lượng khí CO 2 được sinh ra từ phương trình lên men nói trên. Kiểm soát lưu lượng khí Khí CO 2 được thu nhận từ quá trình lên men bia rượu sẽ bị lẫn các tạp chất dễ bay hơi như aldehyt, rượu… Vì thế, ta cần phải xử lý tinh sạch CO 2 . CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 8 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 1.1.1.2 Thu nhận CO 2 từ phản ứng đốt cháy nhiên liệu: Người ta thường dùng dầu DO làm nguyên liệu sản xuất CO 2 theo phản ứng đốt cháy. Dầu DO và không khí được đưa vào buồng đốt. Các nhà sản xuất thường dùng bugi phát ra tia lửa điện để phản ứng xảy ra. Đây là phản ứng tỏa nhiệt. Sản phẩm chính sẽ là: CO 2 và nước. Tuy nhiên, hỗn hợp sau phản ứng đôt cháy, ngoài CO 2 và hơi nước, còn lẫn rất nhiều tạp chất khác nhau. Hỗn hợp khí từ buồng đốt sẽ được đưa qua tháp. Khi đó, một số tạp chất hòa tan được trong nước sẽ được tách bỏ, đồng thời hỗn hợp khí sẽ được làm mát. Tiếp theo, hỗn hợp sẽ được đưa vào tháp kế tiếp có chứa monoethanol amine (MEA). Tại đây, CO 2 sẽ được hấp thụ bởi MEA, còn các khí tạp sẽ được thoát ra ngoài. Hỗn hợp MEA và CO 2 sẽ được đưa tiếp vào tháp giải nhiệt rồi đi vào tháp hấp để thu hồi MEA. Riêng khí CO 2 sẽ đi vào tháp làm mát để giảm nhiệt độ và đi tiếp vào tháp để tiếp tục tinh sạch. Trong tháp khí CO 2 được xử lí bằng KMnO 4 nhằm tách bỏ các tạp chất khử. Rời tháp, khí CO 2 sẽ được đưa đi vào tháp có chứa Na 2 CO 3 : các hợp chất acid sẽ được loại bỏ. Sau đó, khí CO 2 sẽ được đưa vào tháp để tách nước và đi vào thiết bị nén 3 cấp để tinh sạch CO 2 để đưa vào sử dụng. 1.1.2 Tác dụng CO 2 : • CO 2 góp phần tạo hương vị, mặc dù bản thân CO 2 không có vị, nhưng khi hòa tan trong nước sẽ tạo ra một lượng nhỏ acid, điều này đủ tạo nên vị chua cho dung dịch, và kết hợp với vị chua của acid cùng hương liệu tạo nên vị đặc trưng cho sản phẩm. • Các bọt khí CO 2 tự do cũng kích thích vòm miệng. • Các bọt khí CO 2 sủi lên trên bề mặt sản phẩm làm cho sản phẩm hấp dẫn hơn. • CO 2 giúp cho sự tiêu hóa tốt. • Tác dụng như một chất bão quản: CO 2 ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật. Như chúng ta đều biết, những vi sinh trong tự nhiên nhiễm vào thực phẩm và thức uống thường là vi sinh vật hiếu khí hoặc kị khí tùy tiện. Trong sản phẩm nước giải khát có gas, khí CO 2 sẽ tạo nên một môi trường kị khí, do đó sẽ ức chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí bắt buộc. Khí CO 2 có thể ức chế vi sinh vật theo nhiều cách: ♦ CO 2 làm thay đổi chức năng màng tế bào chất của vi sinh vật, do đó sẽ ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển chất dinh dưỡng từ môi trường bên ngoài vào bên trong tế bào và thải bỏ một số sản phẩm trao đổi chất từ bên trong tế bào ra môi trường bên ngoài. CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 9 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN ♦ CO 2 cũng có thể ức chế hoạt tính của một số enzyme của tế bào vi sinh vật và làm rối loạn quá trình trao đổi chất của tế bào. ♦ CO 2 khi được hấp thụ vào bên trong tế bào sẽ làm thay đổi giá trị pH của tế bào chất. ♦ CO 2 làm biến đổi một số tính chất hóa lý của protein trong tế bào vi sinh vật và gây rối loạn quá trình trao đổi chất ở tế bào. 1.1.3 Đặc tính CO 2 : CO 2 là một khí nặng, không màu và gần như không mùi, không cháy, không gây ăn mòn kim loại. Khi tan trong nước, CO 2 tạo ra một dung dịch acid nhẹ (acid carbonic) có độ pH từ 3,2 đến 3,7 và không gây nguy hiểm cho vật liệu thông thường. Trong môi trường nhiều khí CO 2 , nó có thể gây ngạt thở vì nó cắt nguồn cung cấp oxi. Vì vậy, CO 2 được dùng làm chất chữa cháy. CO 2 còn là nguyên liệu chính của phản ứng quang tổng hợp của thực vật. CO 2 thường hiện diện ở 3 trạng thái: • CO 2 ở dạng khí khi nhiệt độ trên 31,1 0 C. • CO 2 sẽ hóa lỏng ở nhiệt độ thấp hơn 31,1 0 C. Ở nhiệt độ bình thường, CO 2 chỉ ở trạng tháo lỏng khi được nén với áp suất cao. Vì vậy, CO 2 lỏng phải luôn được chứa trong bình chịu được áp suất cao. • CO 2 sẽ ở trạng thái rắn ở nhiệt độ - 56,6 0 C, có màu trắng như tuyết, được nén thành dạng viên và có tên thương mại là nước đá khô. CO 2 rất dễ hòa tan trong nước. Đây là đặc tính và là yếu tố quan trọng trong nghành sản xuất nước giải khát. Ở nhiệt độ 15 0 C, một thể tích nước hấp thụ được một thể tích CO 2 . 1.2 ĐỊNH NGHĨA “BÃO HÒA CO 2 ”: Bão hòa CO 2 là quá trình nạp CO 2 vào trong nước giải khát đến một giá trị nồng độ nhất định tùy theo yêu cầu công nghệ. 1.3 BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH “BÃO HÒA CO 2 ”: Sự hòa tan của CO 2 trong nước hoặc syrup thành phẩm là một quá trình hấp thụ, trong đó CO 2 là chất được hấp thụ. Quá trình này sẽ phụ thuộc vào khả năng tương tác giữa CO 2 với nước hoặc syrup thành phẩm. CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO 2 ” TRANG 10 [...]... động hòa trộn theo tỉ lệ quy định và được bão hòa CO2 sau đó  Sơ đồ thiết bị: CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG 14 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN Các thiết bị hiện nay đều áp dụng phương pháp premix theo quy trình sau: Nước sản xuất (A) Máy bài khí Siro T.H (B) Bơm định lượng Hòa trộn siro (AB) Bão hòa CO2 (ABC) Làm lạnh Máy chiết 2.2 THIẾT BỊ BÃO HÒA CO2: Các thiết bị bão hòa. .. lượng nước đóng chai CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG 19 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN 2.3 CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG XẤU ĐẾN KẾT QUẢ BÃO HÒA CO2: • Vật lạ trong bồn bão hòa (dầu mỡ, cặn bẩn… ) • Công tác bảo trì, bảo dưỡng thiết bị kém • Dung tích bồn bảo hòa quá nhỏ so với máy chiết • Đường ống dẫn gas quá nhỏ • Gas CO2 nóng, …… CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG 20 CÔNG NGHỆ SẢN... bồn Trong quá trình chảy nước CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG 18 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN sẽ hấp thụ CO2 được cung cấp vào bồn với áp suất cần có để đạt được độ bão hòa CO2 của sản phẩm Nước ngọt có bão hòa CO2 ở đáy bồn sẽ được bơm qua máy chiết Trong quá trình bão hòa CO2, thỉnh thoảng ta lạ phải mở valve để xả khí trong bồn bão hòa ra ngoài và lúc bắt đầu sản xuất CO... THỊ HỒNG LIÊN  Tác dụng của máy: • Tiết kiệm CO2 trong quá trình bão hòa • Giúp cho phản ứng bão hòa được bền vững, tăng chất lượng sản phẩm • Cắt bỏ môi trường phát triển của vi sinh vật 2.2.2 Máy hòa trộn siro: Máy hòa trộn siro hay máy định lượng sẽ tự động điều chỉnh, hòa trộn siro theo tỉ lệ mong muốn của nhà sản xuất Việc hòa trộn này giúp cho sản phẩm được đồng nhất, không bị trở ngại trong... 2.2.4.1 Bài khí nước nguyên liệu và phối trộn nước với syrup thành phẩm trước, sau đó tiến bão hòa CO2: Sơ đồ hệ thống bão hòa CO2 trong sản xuất nước giải khát có gas 1 – Thiết bị bài khí 2,3 – Thiết bị bão hòa CO2 4 – Bơm chân không 5 – Thiết bị chứa nước đã được bài khí 6 – Bơm nước CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” 7 – Bồn trung gian chứa nước 8 – Bồn chứa syrup 9 – Bơm định lượng 10 – Thiết bị phối trộn... lưu để đi vào bồn chứa sản phẩm CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG 13 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH BÃO HÒA CO2 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP BÃO HÒA CO2: 2.1.1 Phương pháp Postmix: Trong các thiết bị thuộc thế hệ cũ, siro tổng hợp sẽ được đong lường vào trong chai theo số lượng đã được quy định, sau đó nước đã được bão hòa CO 2 sẽ được rót vào chai sản phẩm sẽ được... riêng phần và độ hòa tan của nó Như vậy, sự có mặt của không khí trong nước hoặc trong khí CO2 nguyên liệu không những làm giảm độ hòa tan 1.4.3 Các yếu tố khác: Các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự bão hòa CO2 trong sản phẩm: • Nồng độ chất hòa tan trong nước có ảnh hưởng lớn đến mức độ bão hòa CO2 trong chất lỏng Đa số các chất điện giải đặc biệt là các muối tạo độ cứng làm giảm độ hòa tan của CO2 •... không còn không khí sẽ được bơm đến máy hòa trộn siro  Nguyên tắc hoạt động của máy: Bơm 1 sẽ bơm nước vào máy bài khí, nước sẽ phun vào lớp các con sò bằng sứ, khi chảy lên lỏi qua các con sò, khí O 2 của nước sẽ thoát lên trên và được bơm số 2 hút ra ngoài, phần nước không còn O2 sẽ chảy xuống đáy bồn và được bơm số 3 dẫn đến máy hòa trộn CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG 15 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI... cho máy không ổn định 1.5 XỬ LÍ CO2 CHO QUÁ TRÌNH BÃO HÒA: CO2 thu được từ phản ứng lên men hay từ phản ứng đốt cháy thường vẫn còn có một số tạp chất như dầu, các khí khác như O 2, SO2, và các mùi, vị CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG 12 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN lạ , các tạp chất này sẽ ảnh hưởng đến quá trình bão hòa CO 2 và chất lượng của sản phẩm Do đó, CO2 phải được... CO2 bão hòa, áp suất CO2 sẽ thấp hơn khi nhiệt độ của nước thấp hơn, do đó CO 2 sẽ ít bị thất thoát hơn ở máy chiết và máy đóng nắp • Giảm được việc điều chỉnh CO2 tại máy bão hòa CO2, siro pha loãng (nước ngọt chưa có CO2) sẽ được làm lạnh trong máy Máy lạnh gồm có máy nén lạnh, máy giải nhiệt, và bồn ướp lạnh Môi chất làm lạnh là NH3 hay freon được chứa trong các vĩ lạnh CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO2” TRANG