Nghiên cứu quy trình sản xuất NGK có gas tại công ty bia NGK cần thơ

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.. Sơ đồ bố trí mặt bằng của nhà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TRỊNH THANH TRUNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT CÓ GAS TẠI CÔNG TY BIA NƯỚC GIẢI KHÁT CẦN THƠ

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 08

Người hướng dẫn

Ts LÝ NGUYỄN BÌNH

Cần Thơ, 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

MSSV: 2071850 Lớp: CNTP K33

Cần Thơ, 2011

Đề tài “NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NGK CÓ GAS TẠI CTY BIA NGK CẦN THƠ ” do Trịnh Thanh Trung thực hiện Luận văn đã báo cáo trước Hội

đồng chấm luận văn tốt nghiệp Đại học và được Hội Đồng thông qua

Giáo viên hướng dẫn Cần Thơ, ngày tháng 05 năm 2011

Chủ tịch hội đồng

Ts Lý Nguyễn Bình

CẢM TẠ

Sau gần 4 tháng thực tập tại Công ty (03/01-28/04/2011), tôi đã được tham quan, tìm hiểu và trực tiếp làm việc với anh chị em công nhân của Công ty trong dây chuyền sản xuất nước giải khát có gas Từ đó, tôi đã rút ra được rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm thực tế sản xuất mà trong thời gian học lý thuyết tại trường tôi không thể nào có được Đây là khoảng thời gian quý giá đối với bản thân tôi để tích lũy kinh nghiệm cho công việc sau này Và sau khi ra trường, tôi sẽ ít bỡ ngỡ khi tham gia vào thực tế sản xuất

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi đến thực tập tại Công ty Cổ phần Bia Nước giải khát Cần Thơ, đặc biệt tôi xin cảm ơn Thầy Lý Nguyễn Bình dù công việc rất nhiều nhưng Thầy luôn hỏi tham, tận tình chỉ dạy và trả lời cho tôi những câu hỏi xung quanh bài luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn công ty đã tạo mọi điều kiên thuận lợi,

đặc biệt là Cô Trần Thị Lan Chi đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cho tôi trong suốt thời gian

thực tập tại công ty

Do kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn bài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong sự góp ý của quý thầy cô và quý công ty

Cần Thơ, ngày tháng 5 năm 2011 Sinh viên thực hiện

Trịnh Thanh Trung

TÓM LƯỢC

Ngày nay cùng với tốc độ hóa đô thị và công nghiệp hóa của đất nước, ngành 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

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,

những thế nó có tác dụng như một chất bảo quản, góp phần trong việc bảo quản sản phẩm tránh bị hư hỏng

Sau đây tôi xin giới thiệu nội dung bải báo cáo gồm:

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY THỰC TẬP

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT CÓ GAS

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

MỤC LỤC

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH HÌNH vi

DANH SÁCH BẢNG vii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY THỰC TẬP 1

1.1 Giới thiệu về nhà máy 1

1.2 Sơ đồ bố trí mặt bằng của nhà máy 3

1.3 Sơ đồ tổ chức nhà máy 4

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 5

2.1 Carbon dioxide 5

2.1.1 Giới thiệu chung 5

2.1.2 Khả năng ức chế vi sinh vật 7

2.1.3 Quá trình bão hòa CO2 8

2.2 Chất ức chế vi sinh vật 10

2.3 Nước và các phương pháp xử lý nước 13

2.3.1 Chỉ tiêu cảm quan 14

2.3.2 Chỉ tiêu hóa lý 15

2.3.3 Chỉ tiêu vi sinh 19

2.3.4 Phương pháp nhiệt 20

2.3.5 Phương pháp bài khí 21

2.3.6 Quá trình sử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion 23

2.4 Chất tạo vị chua 24

2.5 Chất màu 26

2.5.1 Caramel (E150) 27

2.5.2 Sunset yellow FCF (E110): 28

2.5.3 Ponceau 4R (E124): 29

2.5.4 Tartrazine (E102): 29

2.5.5 Carmin (E120): 30

2.5.6 Brilliant black BN (E151) 30

2.6 Chất tạo hương 30

2.6.1 Gới thiệu chung 30

2.6.2 Chế phẩm hương 32

2.7 Cở sở lý thuyết quá trình chuẩn bị Sirô 32

2.8 Chất tạo vị ngọt 34

2.8.1 Saccharose 35

2.8.2 Glucose 35

2.8.3 Aspartame 36

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT CÓ GAS 37

3.1 Công đoạn xử lý nước 37

3.1.1 Sơ đồ xử lý nước tại Công ty Cổ phần Bia Nước giải khát Cần Thơ 38

3.1.2 Thuyết minh quy trình xử lý nước 39

3.2 Chuẩn bị sirô 40

3.2.1 Quy trình nấu đường tại Công ty Cổ phần Bia Nước giải khát Cần Thơ 40

3.2.2 Thuyết minh quy trình 41

3.3 Pha chế sirô thành phẩm 41

3.4 Chiết rót, đóng nắp và hoàn thiện sản phẩm 42

3.6 Nguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm và cách xử lý 44

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

4.1 Kết luận 45

4.2 Kiến nghị 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Sơ đồ bố trí mặt bằng của nhà máy 3

Hình 2 Sơ đồ tổ chức của Công ty 4

Hình 3 Cấu tạo acid benzoic 11

Hình 4 Cấu tạo sodium benzoate 11

Hình 5 Cấu tạo phân tử acid citric 25

Hình 6 Công thức cấu tạo phân tử methyl-4-imidazol 28

Hình 7 Công thức cấu tạo phân tử sunset yellow FCF 28

Hình 8 Công thức cấu tạo phân tử Ponceau 4R 29

Hình 9 Công thức cấu tạo phân tử Tartrazine 29

Hình 10 Công thức cấu tạo phân tử Brilliant black BN 30

Hình 11 Công thức cấu tạo phân tử aspartame 36

Hình 12 Sơ đồ quy trình sản xuất nước giải khát có gas 37

Hình 13 Sơ đồ xử lý nước 38

Hình 14 Quy trình nấu đường 40

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Nồng độ tối thiểu của acid benzoic có khả năng ức chế một số loài vi sinh vật

(Branen, 1989) 12

Bảng 2 Giới thiệu quy định các chỉ tiêu cảm quan của nước uống ở châu Âu (quy định số 80/778/EC, ban hành ngày 15.7.1980) 15

Bảng 3 Phân loại nước theo độ cứng (theo Kalunhans và cộng sự, 1992) 16

Bảng 4 Mối tương quan giữa độ dẫn điện và mức độ nhiễm khoáng trong nước (theo Vierling, 1999) 18

Bảng 5 Chỉ tiêu hoá lý của nước uống (tiêu chuẩn nước uống TCVN 6096-2004) 18

Bảng 6 Chỉ tiêu vi sinh của nước uống (quy định số 80/778/EEC) 20

Bảng 7 Các phương pháp xử lý nước 22

Bảng 8 Chỉ tiêu của acid citric dùng trong thực phẩm 26

Bảng 9 Các chất màu phổ biến trong công nghiệp thực phẩm 26

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NHÀ MÁY THỰC TẬP

1.1 Giới thiệu về nhà máy

Tên đơn vị: CÔNG TY CỔ PHẦN BIA – NƯỚC GIẢI KHÁT CẦN THƠ

Là một doanh nghiệp hoạt động dưới hình thức Công ty cổ phần, trực thuộc Sở Công Thương thành phố Cần Thơ

Địa chỉ: 152, Đường 30/4, phường Hưng Lợi, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ

Tháng 11/1975 Xưởng bánh kẹo chính thức hoạt động trở lại, đến năm

1976 đổi tên thành Xí nghiệp bánh kẹo, mỳ công quản Thế Giới trực thuộc công

Ty Công nghiệp Hậu Giang

Năm 1980 Xí nghiệp đổi tên thành Xí nghiệp bánh kẹo Cần Thơ do Phòng Công nghiệp quản lý

Ngày 23/5/1989 UBND tỉnh Hậu Giang ra quyết định sáp nhập Xí nghiệp Đường Cần Thơ và Xí nghiệp bánh kẹo thành Xí nghiệp Chế biến Thực phẩm Cần Thơ do UBND TP Cần Thơ quản lý

Ngày 23/1/1991 UBND Tỉnh ra quyết định giao đơn vị cho Sở Công nghiệp Hậu Giang chủ quản Đến 4/1992 chia tỉnh Hậu Giang ra thành 2 tỉnh mới Cần Thơ và Sóc Trăng đơn vị thuộc Sở Công nghiệp Cần Thơ

Chấp hành nghị định 388/HĐBT ban hành quy chế về việc thành lập và giải thể doanh nghiệp nhà nước, Xí nghiệp được Bộ Công nghiệp nhẹ, UBND Tỉnh Cần Thơ, Trọng tài kinh tế Cần Thơ ra quyết định thành lập doanh nghiệp mới theo giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số1005052 ngày 6/12/1992

Ngày 6/1/1995 UBND Tỉnh Cần Thơ ra quyết định số 28/UBT.95 về việc đổi tên Xí nghiệp Chế biến Thực phẩm Cần Thơ thành Công ty Bia – Nước giải khát Cần Thơ

Đến 2006 công ty chuyển sang hoạt động dưới hình thức Công ty cổ phần và đổi tên thành Công ty cổ phần Bia – Nước giải khát Cần Thơ, tên viết tắt là: CABECO, tiếp tục hoạt động sản xuất kinh doanh cho đến ngày nay

Hiện nay nhà máy sản xuất các mặt hàng như các loại sữa như sữa tiệt trùng, sữa đậu nành, sữa đậu xanh

- Bia như: bia hơi, bia Cabeco, Resta beer, Kanga beer…

- Các loại nước nước giải khát như: mãng cầu, chanh muối, xá sị, tăng lực dâu, cam, vải và trà xanh

- Nước tinh khiết

1.2 Sơ đồ bố trí mặt bằng của nhà máy

Hình 1 Sơ đồ bố trí mặt bằng của nhà máy

Kho vỏ chai bia

Kho nguyên vật liệu

Phòng xay malt, gạo

Khu vực nấu sữa

Dây chuyền sản xuất bia + sữa

Phòng KCS

Kho thành phẩm bia + sữa

Văn phòng công ty

Kho chứa nguyên vật liệu

Khu vực nấu xiro

Phòng pha chế

Hai dây chuyền sản xuất nước giải khát chai thủy tinh và một dây chuyền sản xuất chai PET

Kho thành phẩm

Nhà để xe cán

bộ CNV

P.Bảo

vệ Cổng công

ty

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Carbon dioxide

2.1.1 Giới thiệu chung

Carbon dioxide (các tên gọi khác thán khí, anhydride carbonic, khí carbonic) là một hợp chất ở điều kiện bình thường có dạng khí trong khí quyển trái đất, bao gồm một nguyên tử carbon và hai nguyên tử oxy Trong dạng rắn, nó được gọi là băng khô

Carbon dioxide thu được từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả khí thoát

ra từ các núi lửa, sản phẩm cháy từ các hợp chất hữu cơ và hoạt động hô hấp của các sịnh vật sống hiếu khí Nó cũng được một số vi sinh vật sản xuất từ sự lên men và hô hấp của tế bào Các loại thực vật hấp thụ carbon dioxide trong quá trình quang hợp, và sử dụng cả carbon và oxy để tạo ra các carbonhydrate Ngoài

ra, thực vật cũng giải phóng oxy trở lại khí quyển, oxy này sẽ được các sinh vật

dị dưỡng sử dụng trong quá trình hô hấp, tạo thành một chu trình Nó có mặt trong khí quyển trái đất với nồng độ thấp và tác động như một khí gây hiệu ứng nhà kính Nó là thành phần chính trong chu trình carbon

CO2 là một khí nặng, không màu và gần như không mùi, không cháy, không gây ăn mòn kim loại Khi tan trong nước, CO2 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 CO2, nó có thể gây ngạt thở vì nó cắt nguồn cung cấp oxy Vì vậy, CO2 được dùng làm chất chữa cháy tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng Các hiệu ứng này là do khí hòa tan trong màng nhầy và nước bọt, tạo ra dung dịch yếu của carbonic

Tỷ trọng riêng của nó ở 250C là 1,98 kg m-3, khoảng 1,53 lần nặng hơn không khí Phân tử dioxide carbon (O=C=O) chứa hai liên kết đôi và hình dạng tuyến tính Nó không có lưỡng cục điện

Ở nhiệt độ dưới -780C, carbon dioxide ngưng tụ lại thành các tinh thể màu trắng gọi là băng khô Carbon dioxide lỏng chỉ được tạo ra dưới áp suất trên 5,1 bar, ở điều kiện áp suất khí quyển, nó chuyển trực tiếp từ các pha rắn sang khí hay ngược lại theo một quá trình gọi là thăng hoa

Nước sẽ hấp thụ một lượng nhất định carbon dioxide, và nhiều hơn lượng này khi khí bị nén Khoảng 1% khí carbon dioxide hòa tan chuyển hóa thành acid carbonic Acid carbonic phân ly một phần thành các ion bicarbonate (HCO3-2)

Carbon dioxide dễ tan trong nước Đây là đặc tính quan trọng góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho các loại thức uống có gas

Trong nước giải khát có gas, CO2 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 CO2 được tạo ra từ sự hô hấp của động, thực vật cũng như của con người CO2 cũng được tạo thành từ phản ứng cháy, nung vôi sống, phản ứng lên men, hoặc từ các giếng có chứa khí CO2

Thế nhưng, trong các nhà máy sản xuất nước giải khát thì CO2 thường được dùng từ hai nguồn:

• CO2 từ các phản ứng lên men của các nhà máy sản xuất cồn, bia

• CO2 được sản xuất do đốt cháy dầu DO với chất trung gian là (MEA) monoethanol amine

Các nhà máy sản xuất bia và rượu thường có phân xưởng sản xuất CO2 Trong công nghiệp bia và rượu, CO2 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 CO2 được sinh ra có thể bị thất thoát trong quá trình thu hồi Vì thế, trong thực tế người ta chỉ thu hồi được trung bình 70% lượng khí CO2được sinh ra từ phương trình lên men nói trên

Khí CO2 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 CO2

Thu nhận CO 2 từ phản ứng đốt cháy nhiên liệu

Người ta thường dùng dầu DO làm nguyên liệu sản xuất CO2 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: CO2 và nước Tuy nhiên, hỗn hợp sau phản ứng đôt cháy, ngoài

CO2 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, CO2 sẽ được hấp thụ bởi MEA, còn các khí tạp sẽ được thoát ra ngoài Hỗn hợp MEA và CO2 sẽ được đưa tiếp vào tháp giải nhiệt rồi đi vào tháp hấp để thu hồi MEA Riêng khí CO2 sẽ đi vào tháp làm mát để giảm nhiệt độ và

đi tiếp vào tháp để tiếp tục tinh sạch Trong tháp khí CO2 được xử lí bằng KMnO4 nhằm tách bỏ các tạp chất khử Rời tháp, khí CO2 sẽ được đưa đi vào tháp có chứa Na2CO3: các hợp chất acid sẽ được loại bỏ Sau đó, khí CO2 sẽ được đưa vào tháp để tách nước và đi vào thiết bị nén 3 cấp để tinh sạch CO2 để đưa vào sử dụng

2.1.2 Khả năng ức chế vi sinh vật

CO2 có khả năng ức chế vi sinh vật theo nhiều cơ chế khác nhau:

• CO2 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 trong tế bào, cũng như thải bỏ một số sản phẩm từ quá trình trao đổi chất từ bên trong tế bào ra môi trường bên ngoài

• CO2 cũng có thể ức chế hoạt tính một số enzyme của tế bào vi sinh vật làm rối loại quá trình trao đổi chất của tế bào

• CO2 khi được hấp thụ vào bên trong tế bào sẽ làm thay đổi giá trị pH của

tế bào chất:

CO 2 + H 2 O HCO 3 + H CO 3 2- + 2H +

• CO2 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

(Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, 2009)

Như vậy, khí CO2 cũng là một tác nhân ức chế vi sinh vật, góp phần kéo dài thời gian bảo quản các loại nước giải khát được bão hòa CO2

2.1.3 Quá trình bão hòa CO 2

Trong ngành công nghiệp nước uống, thuật ngữ “bão hòa CO2” (CO2saturation) là quá trình nạp CO2 vào trong nước giải khát đến một giá trị nồng độ nhất định tùy theo yêu cầu công nghệ Khí CO2 trong các sản phẩm nước giải khát không chỉ ảnh hưởng đến giá trị cảm quan mà còn góp phần làm tăng độ bền sinh học của sản phẩm Thông thường nước giải khát có gas có hàm lượng CO2trong khoảng 0,4 – 0,5% khối lượng

Sự hòa tan của CO2 trong nước hoặc trong sirô thành phẩm có bản chất là một quá trình hấp thụ (absorption), trong đó CO2 là chất được hấp thụ và nước hay syrup là chất hấp thụ Quá trình này phụ thuộc vào khả năng tương tác của

CO2 và chất hấp thụ Các dạng liên kết của CO2 trong chất lỏng là liên kết hấp thụ tự do; liên kết hấp thụ bởi các chất hoạt động bề mặt và mang điện tích dương; liên kết hóa học với các chất khoáng và chất hữu cơ

(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2009)

Theo lý thuyết về màng thì tại bề mặt hai pha lỏng – khí tồn tại hai lớp màng kế sát nhau: lớp màng của chất khí và lớp màng của chất lỏng Hai lớp này

sẽ tạo nên một trở lực nhất định và ảnh hưởng đến khả năng dịch chuyển của các phân tử pha khí vào pha lỏng và ngược lại, sự dịch chuyển này tuân thủ nguyên tác khuếch tán Tuy nhiên, trong quá trình bão hòa C02, cần lưu ý là một phần khí C02 sẽ tương tác hóa học với nước tạo acid carbonic, đây là một acid yếu dễ bị phân li tạo ra các ion như carbonate và bicarbonate:

H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3 - 2H + + CO 3

2-Cân bằng của hệ sẽ dịch chuyển qua phía bên trái do acid carbonic có độ

bề yếu

Các yếu tố ảnh hưởng

Độ hoà tan của một khí bất kỳ trong một chất lỏng sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bản chất hóa học của chất khí và chất lỏng, áp suất riêng phần của chất khí trên chất lỏng, nhiệt độ của hệ, áp suất….Trong đó, yếu tố quan trọng nhất là áp suất và nhiệt độ Trong công nghệ sản xuất nước giải khát có gas, người ta sẽ điều khiển hai yếu tố trên trong quá trình bão hòa CO2

p- áp suất riêng phần của khí trên dung dịch

Như vậy, khi tăng áp suất thì độ hòa tan của CO2 trong nước sẽ tăng theo Theo định luật Dalton, khi ta cho một hỗn hợp bao gồm nhiều loại khí khác nhau vào trong một chất lỏng thì nồng độ của mỗi loại khí trong dung dịch sẽ phụ thuộc vào áp suất riêng phần và độ hòa tan của chúng Như vậy sự có mặt của không khí trong nước hoặc trong khí CO2 nguyên liệu không những giảm độ hòa tan của CO2 trong nước mà còn giảm độ bền của liên kết hấp thụ của CO2 và nước Trong thực tiễn sản xuất người ta còn phải bài khí cho nước trước khi tiến hành bão hòa CO2 Ngoài ra, cần phải sử dụng khí CO2 sạch, không bị lẫn các khí tạp khác

thực hiện dễ dàng hơn cho sirô thành phấm, do trong sirô thành phẩm có chứa nhiều chất hòa tan khác nhau như acid, chất màu…

F – diện tích tiếp xúc bề mặt giữa hai pha khí và pha lỏng (m2)

p – chênh lệch áp suất riêng phần của CO2 trong pha khí và lỏng (Pa)

t- thời gian thực hiện quá trình (s)

như vậy, để tăng cường hàm lượng CO2 trong nước, người ta có thể tăng diện tích tiếp xúc giữa CO2 và nước, đồng thời kéo dài thời gian thực hiện quá trình

2.2 Chất ức chế vi sinh vật

Chất ức chế vi sinh vật được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp thực phẩm nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quan sản phẩm Trong công nghệ sản xuất thức uống, các chất ức chế vi sinh vi sinh vật thông dụng bao gồm:

• Nhóm chất hữu cơ: acid sorbic và muối sorbate, acid benzeoic và muối benzoate, paraben, các acid hữu cơ như acid citic, tartaric, malic

• Nhóm chất vô cơ: sulfite và khí carbon dioxide

Tại Công ty Cổ Phần Bia Nước Giải khát Cần Thơ sử dụng acid benzoic

và sodium benzoate là chất ức chế vi sinh vật

Giới thiệu chung

Acid benzoic (E210) có công thức phân tử C6H5-COOH, phân tử lượng là 122đvC, là một chất rắn tinh thể không màu và là dạng acid thơm đơn giản nhất,acid benzoic có thể tìm thấy với cấp độ thấp trong cây nam việt quất, mận, mận lục, quế, đinh hương chín, táo và các quả mọng Sản phẩm thương mại acid bezoic rất ít tan trong nước, độ hòa tan trong nước ở 180C chỉ đạt 0,27%

Hình 3 Cấu tạo acid benzoic

Các muối benzoate như sodium benzoate (E211), potassium benzoate (E212) hoặc calcium benzoate (E213) có độ hòa tan trong nước cao hơn acid benzoic nên được sử dụng rộng hơn Phổ biến nhất hiện nay là muối sodium benzoate hay (natri benzoat) là một chất bảo quản thực phẩm Nó là chất kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn và nấm trong môi trường acid

Sodium benzoate được sản xuất bằng phản ứng trung hoà giữa acid benzoic với natri hydroxide Dù acid benzoic có tác dụng bảo quản tốt hơn, natri benzoat vẫn được dùng phổ biến như là chất phụ gia thực phẩm vì acid benzoic không tan nhiều trong nước

Natri benzoat ở dạng tinh thể màu trắng, không mùi, trong 100ml nước ở

200C có thể hòa tan được 66g muối

Hình 4 Cấu tạo sodium benzoate

Khả năng ức chế sinh vật

Theo Raln và cộng sự (1944), chỉ khi acid benzoic tồn tại ở dạng không phân ly thì mới có khả năng ức chế vi sinh vật Ban đầu, người ta sử dụng acid

benzoic như là một chất ức chế nấm mốc Sau đó, người ta thấy rằng acid benzoic cũng có thể ức chế nấm men và vi khuẩn Đối với nhóm vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm, nồng độ acid benzoic ở dạng không phân ly từ 0,01÷0,02% đã có thể

ức chế được chúng Còn để ức chế nhóm vi khuẩn hoại sinh gây hư hỏng thực phẩm, nồng độ acid benzoic cần phải cao hơn Bảng 1 giới thiệu nồng độ tối thiểu của acid benzoic có khả năng ức chế một số loài vi sinh vật

Bảng 1 Nồng độ tối thiểu của acid benzoic có khả năng ức chế một số loài vi sinh

4,8 4,0 4,8 4,8

5,5 5,0 3,3 5,1 5,0 5,0 5,0 5,0

500 50÷120

2000 200÷500 30÷120

(Nguồn: Branen và cộng sự, 1989)

Khả năng ức chế vi sinh vật của acid benzoic trong môi trường acid cao gấp 100 lần do với trong môi trường trung tính Do đó, hiện nay các nhà khoa học khuyến cáo chỉ nên sử dụng acid benzoic để ức chế vi sinh vật cho những loại thực phầm có giá trị pH không lớn hơn 4,0

Acid benzoic ức chế sự hấp thụ acid amin ở tế bào vi khuẩn và nấm mốc,

do đó quá trình sinh trưởng của chúng bị ức chế Ngoài ra, acid benzoic có thể ức chế các enzyme trong tế bào như: α-ketoglutarate và succinate dehydrogenase và làm rối loạn quá trình trao đổi chất của tế bào

Trong công nghiệp sản xuất thức uống, acid benzoic được sử dụng nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản của sirô, nước ngọt có và không có gas

2.3 Nước và các phương pháp xử lý nước

Nước được xem là nguyên liệu quang trọng trong công nghệ sản xuất nước uống Đó là do hàm lượng nước chiếm một tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với các cấu

tử khác trong sản phẩm Ngoài ra, thành phần hóa học của nước nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến những tính chất cảm quan và độ bền lý hóa của các sản phẩm thức uống

Hiện nay chúng ta có ba nguồn nước đang được khai thác để sản xuất:

- Nguồn nước bề mặt: được lấy từ sông, suối, hồ… Tại nước ta và các

nước đang phát triển khác, nước bề mặt hiện nay bị ô nhiễm khá nặng, chủ yếu

do sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và các hoạt dộng sinh hoạt hằng ngày của con người

- Nguồn nước ngầm: do mưa thấm vào lòng đất tạo nên Thông thường,

nước ngầm có chất lượng tốt và ổn định hơn nước bề mặt Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc trừ sâu trong sản xuất nông nghiệp đã và đang làm tăng mức độ ô nhiễm của nguồn nước ngầm

- Nguồn nước do thành phố cung cấp: ở nước ta chất lượng nước máy đạt

tiêu chuẩn dùng cho sinh hoạt hàng ngày Hiện nay, tại một số thành phố thuộc các nước công nghiệp phát triển, nước máy còn có chất lượng tốt và đạt tiêu chuẩn nước uống Do đó, người dân trong thành phố có thể sử dụng trực tiếp nguồn nước này để uống mà không cần phải qua bất kỳ một công đoạn xử lý nào

Trong công nghệ sản xuất nước giải khát thì chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng nước, do đó cần thiết phải có nguồn nước ổn định

về chất lượng và số lượng Hiện tại Công ty Cổ phần Bia – Nước giải khát Cần Thơ đang sử dụng nguồn nước do thành phố Cần Thơ cung cấp làm nguyên liệu

để pha chế sản phẩm

Nước tự nhiên được xem là một dung dịch có chứa các hợp chất hữu cơ và

vô cơ, các tế bào vi sinh vật và một lượng nhỏ khí hòa tan Để đánh giá chất lượng nước, người ta chủ yếu dựa vào ba nhóm chỉ tiêu: cảm quan, hóa lý và vi sinh

2.3.1 Chỉ tiêu cảm quan

Trong công nghiệp sản xuất nước uống, nước nguyên liệu phải đạt các tiêu chuẩn sau: không màu, không mùi nà không vị

- Độ đục của nước do các hợp chất lơ lửng bao gồm những loại hạt có kích

thước nhỏ như hạt keo, đến những hạt phân tán thô như các chất huyền phù, các hạt cặn, đất cát,…hình thành nên Độ đục của nước thường được xác định bằng cách rót hai mẫu có cùng thể tích vào hai ống đông bằng thủy tinh trong suốt, được đặt cạnh nhau và ở phía trước một nền trắng để quan sát Một mẫu là mẫu nước cần phân tích, mẫu còn lại là mẫu đối chứng sử dụng nước cất Ngoài phương pháp cảm quan bằng mắt thường, người ta có thể xác định độ đục của nước bằng máy đo độ đục

- Độ màu của nước do các hợp chất màu tan được trong nước tạo nên

Cũng giống như đánh giá cảm quan độ đục, ngoài phương pháp cảm quan bằng mắt thường, người ta có thể xác định độ màu của nước bằng máy so màu Thang

đo Pt-Co thường được áp dụng để lượng hóa độ màu trong nước

Thang do Pt-Co là một quy mô màu sắc được giới thiệu năm 1892 bởi nhà khoa học Hazen Allen (1869-1930) Lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu của quy mô màu Pt-Co bao gồm các chất phụ gia, nước, nước thải và các dung môi như: glycerol, methanol, dầu khoáng sản,…Quy mô màu Pt-Co cho dãy nhìn thấy được là từ 380-780nm

- Mùi của nước là so các hợp chất dể bay hơi trong nước tạo nên Nước ở

200C ít khi bị phát hiện mùi do khả năng bay hơi của các chất mùi ở nhiệt độ này không cao Thông thường, để xác định nước có mùi lạ hay không, người ta sẽ gia nhiệt mẫu nước lên 50-600C

- Vị: nước tinh khiết được xem là không vị Các hợp chất hóa học hòa tan

trong nước, đặc biệt là các muối, sẽ làm cho mẫu nước có những vị đặc trưng riêng Theo Rukhlideva và cộng sự (1977) thì khi hàm lượng muối ăn NaCl trong

nước từ 250mg/l đến 300mg/l sẽ làm cho mẫu nước có vị mặn Tương tự, nếu

hàm lượng MgSO4 trong nước từ 500mg/l hoặc hàm lượng sắt từ 55mg/l trở lên

thì mẫu nước sẽ có vị đắng hoặc chát

Bảng 2 Giới thiệu quy định các chỉ tiêu cảm quan của nước uống ở châu Âu (quy

định số 80/778/EC, ban hành ngày 15.7.1980)

Stt Chỉ tiêu Đơn vị đo Mức khuyến cáo Mức cao nhất cho phép

2.3.2 Chỉ tiêu hóa lý

Chỉ tiêu hóa lý của nước liên quan đến thành phần các hợp chất hóa học có trong nước Hàm lượng của chúng được xác định bằng những phương pháp phân tích công cụ

Độ cứng: độ cứng của nước do các muối calcium và magnesium hòa

tan trong nước tạo nên Độ cứng được chia thành ba loại: tạm thời, vĩnh cửu và toàn phần

- Độ cứng tạm thời do Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 quy định Khi đun nóng, muối bicarbonate dạng hòa tan sẽ bị phân giải thành muối carbonate không tan,

khí carbon dioxide và nước Như vậy, độ cứng tạm thời của nước sẽ bị mất khi ta đun nóng

Ca(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Mg(HCO 3 ) 2 = MgCO 3 + CO 2 + H 2 O

- Độ cứng vĩnh cửu chủ yếu là do các muối sulphate, chloride và nitrate

hiện diện trong nước: CaSO4, CaCl2, Ca(NO3)2, MgCl2, Mg(NO3)2 Khi đun nóng, các muối này không bị phân giải như muối bicarbonate nên độ cứng vĩnh cửu của nước không bị mất đi khi đun nóng

- Độ cứng toàn phần bao gồm cả hai loại độ cứng tạm thời và độ cứng

vĩnh cửu

Có rất nhiều đơn vị khác nhau được sử dụng để đo độ cứng của nước Tại

Việt Nam, chúng ta sử dụng đơn vị mg đương lượng calcium hoặc magnesium

Độ cứng 1mg đương lượng tương đương với 20,04 mg Ca2+ hoặc 12,16mg Mg2+

Bảng 3 Phân loại nước theo độ cứng (theo Kalunhans và cộng sự, 1992)

Giá trị độ cứng (mg đương lượng/l) Phân loại

(Nguồn: Kalunhans và công sự, 1992, được đề cập trong Lê Văn Việt Mẫn, 2009)

Độ kiềm: độ kiềm của nước chủ yếu là do các hydroxyde (NaOH,

KOH), các muối kiềm, kiềm thổ và một số anion có trong nước tạo nên Độ kiềm

được xác định thông qua thể tích dung dịch HCl 0,1N cần thiết để chuẩn độ làm

trung hòa 100ml nước Đơn vị đo độ kiềm là số ml HCl 0,1N để chuẩn độ cho 100ml nước

Để xác định độ kiềm của nước, người ta sử dụng hai chất chỉ thị: phenolphtalein (chuyển màu ở pH 8,3) và methylorange (chuyển màu ờ pH 4,3)

Giá trị pH của nước do nồng độ H+ tư do có trong nước quy định nên Trong công nghệ sản xuất nước giải khát, yêu cầu nước pahi3 có pH nằm trong vùng trung tính

Tổng chất khô: giá trị này do các hợp chất không bay hơi có trong

nước tạo nên Để xác định tổng chất khô, người ta lấy một thể tích nước đã biết đem đun nóng dến cạn rồi sấy khô ở 1800C đến khối lượng không đổi, sau đó tiến hành xác định khối lượng chất khô thu được Kết quả cuối cùng sẽ biểu hiện dưới

dạng mg/l Do cách này mất nhiều thời gian, nên tại Công ty Cổ phần Bia – Nước

giải khát Cần Thơ dùng thiết bi đo tổng chất khô, chỉ cần lấy mẫu nước cần đo, cấm thiết bị vào 30 giây sau, ta đọc kết quả hiển thị trên đồng hồ thiết bị Giá trị tổng chất khô càng thấp thì chất lượng mẫu nước càng cao

Độ oxy hóa: giá trị này do hàm lượng các hợp chất hữu cơ có trong

nước tạo nên Những hợp chất này có thể tham gia phản ứng oxy hóa Để xác định độ oxy hóa của nước, người ta sử dụng KMnO4 để phản ứng với các hợp chất hữu cơ có trong nước, phản ứng được thực hiện trong mô trường acid (sử dụng H2SO4) ở nhiệt dộ cao (10000C) Độ oxy hóa của nước được biểu diễn dưới

dạng số mg KMNO4 hoặc số mg O2 tham gia phản ứng với các chất hữu cơ có

trong 1l nước Giá trị này càng cao chứng tỏ hàm lượng các hợp chất hữu cơ có

khả năng oxy hóa trong nước cũng càng cao

Độ dẫn điện: nước chứa nhiều cation và anion khác nhau nên nước có

tính dẫn điện Khi hàm lượng các muối hoà tan có khả năng phân ly có trong nước càng lớn thì độ dẫn diện của nước sẽ càng cao Ngày nay, người ta thường

đo độ dẫn điện của nước bằng đơn vị microsimens/cm (µs/cm) Nếu giá trị độ dẫn

điện của mẫu nước phân tích càng lớn thì giá trị tổng chất khô của nước cũng sẽ càng lớn

Bảng 4 Mối tương quan giữa độ dẫn điện và mức độ nhiễm khoáng trong nước

(Nguồn: Vierling,1999, được đề cập trong Lê Văn Việt Mẫn)

Theo Senior và cộng sự (1998) thì mức độ nhiễm khoáng trong nước phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thổ nhưỡng nơi khai thác Ở những khu vực đá cứng, nước ngầm khai thác được thường mềm và mức độ nhiễm khoáng thấp Ngược lại ở những khu vực đá vôi, nước ngầm khai thác lên thường có độ cứng và mức

độ nhiễm khoáng cao hơn

Bảng 5 Chỉ tiêu hoá lý của nước uống (tiêu chuẩn nước uống TCVN 6096-2004)

2 Tổng chất rắn hoà tan mg/l không lớn hơn 500,0