Brilliant black BN là chất màu tổng hợp, công thức hóa học C28H17O14S4Na4, phân tử lượng là 867Dạ
Hình 10. Công thức cấu tạo phân tử Brilliant black BN 2.6. Chất tạo hương
2.6.1. Gới thiệu chung
Chất hương (aroma substance) là những cấu tử dễ bay hơi và có thể nhận biết bởi khứu giác của con ngườị Trong công nghệ thực phẩm nói chung và sản xuất thức uống nói riêng, mùi luôn được xem là một chỉ tiêu cảm quan quan trọng.
Có hơn 6.200 hợp chất hóa học khác nhau tham gia tạo nên mùi thực phẩm tìm thấỵ Tổng hàm lượng các cấu tử dễ bay hơi và tạo mùi trong thực phẩm thường rất thấp, khoảng 10÷15mg/kg. Mùi của một loại thực phẩm do nhiều loại cấu tử bay hơi tạo nêm. Tuy nhiên, người ta thường chỉ quan tâm đến một số cấu tử tạo nên mùi đặc trưng cho sản phẩm đó.
Khi tìm hiểu về chất hương, có hai khái niệm quan trọng là ngưỡng phát hiện và giá trị hương.
Ngưỡng phát hiện
Ngưỡng phát hiện của một số cấu tử hương trong mẫu phân tích là giá trị
nồng độ thấp nhất của cấu tửđó có trong mẫu mà khứu giác con người phát hiện
được. Ngưỡng phát hiện của một cấu tử hương càng thấp thì cường độ mùi của cấu tửđó sẽ càng caọ
Ngưỡng phát hiện của một cấu tử hương phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và thành phần hóa học của mẫu chứa nó. Ngoài ra, ngưỡng phát hiện còn phụ thuộc vào khả năng đánh giá cảm quan và quy trình đánh giá của các chuyên viên.
Giá trị hương (Aroma value)
Giá trị hương của một cấu tửđược xác định bằng công thức sau:
Ax = x x
C a
Trong đó: Ax- giá trị hương cấu tử X Cx- nồng độ cấu tử X trong thực phẩm
ax- ngưỡng phát hiện cấu tử X trong thực phẩm khảo sát
Giá trị hương của một cấu tử càng cao chứng tỏ sựảnh hưởng của cấu tạo
đó đến việc tạo mùi cho thực phẩm càng lớn.
Chất hương trong công nghiệp thực phẩm và thức uống có ba nguồn gốc khác nhau:
• Được sinh ra trong quá trình chế biến.
• Được bổ sung vào dưới dạng chế phẩm hương.
Công ty Cổ phần Bia – Nước giải khát Cần Thơ sử dụng chất hương trong sản xuất nước giải khác dưới dạng chế phẩm hương.
2.6.2. Chế phẩm hương
Chế phẩm hương hay còn gọi là tinh dầu (essences) là những sản phẩm thương mạị Mỗi chế phẩm hương là một hỗn hợp gồm nhiều cấu tử dễ bay hơi
được phối trộn theo một tỷ lệ nhất định. Thành phần hóa học định tính và định lượng của một chế phẩm hương có thể thay đổi phụ thuộc vào phạm vi và mục
đích sử dụng của nó.
Các chế phẩm hương sử dụng trong công nghệ sản xuất thức uống được chia thành ba nhóm:
• Nhóm tan trong dầu
• Nhóm tan trong nước
• Dạng hỗn hợp của hai nhóm trên
( Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn,2009)
2.7. Cở sở lý thuyết quá trình chuẩn bị Sirô
Sirô là một dung dịch đường có nồng độ chất khô cao và thường dao động trong khoảng 63÷65% (khối lượng). Trong ngành sản xuất thức uống, sirô được xem là một bán thành phẩm, từ sirô người ta sẽ pha chế và tạo ra những loại thức uống khác nhau như nước giải khát (có hoặc không có CO2), rượu mùị Chuẩn bị
sirô là một công đoạn rất quan trọng trong quy trình công nghệ sản xuất thức uống dạng pha chế.
sirô có thể được sản xuất từ đường saccharose hoặc từ tinh bột. Tại Việt Nam hiện nay, chúng ta sản xuất sirô từ đường saccharosẹ Quy trình sản xuất sirô từ nguyên liệu saccharose thì đơn giản hơn rất nhiều so với quy trình sản xuất saccharose từ nguyên liệu tinh bột. Tuy nhiên, giá thành sirô từ saccharose lại cao hơn. Mặt khác, từ nguyên liệu saccharose, người ta có thể tạo ra hai dạng sirô khác nhau là sirô đường saccharose và sirô đường nghịch đảo. Để tiết kiệm chi phí sản xuất, tạo sản phẩm có độ ngọt dịu và độ ổn định của sirô bán thành
phẩm, Công ty Cổ phần Bia – Nước giải khát Cần Thơ sử dụng sirô đường nghịch đảọ
Đường nghịch đảo (invert sugar) là hỗn hợp glucose và fructose với tỷ lệ
mol (1:1). Tiến hành thủy phân đường saccharose với xúc tác là acid hoặc enzyme, sản phẩm tạo thành là hỗn hợp glucose và fructosẹ Giả sử hiệu suất thủy phân là 100%, khi đó ta sẽ thu được sản phẩm là đường nghịch đảọ Lưu ý là hiệu suất thủy phân saccharose trong thực tế không thểđạt đến giá trị 100%. Như
vậy, sản phẩm của phản ứng thủy phân ngoài glucose và fructose sẽ còn chứa một lượng saccharose chưa bị thủy phân. Tuy nhiên, các nhà sản xuất thức uống vẫn quen gọi dung dịch thu được sau phản ứng thủy phân là đường nghịch đảọ
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 Saccharose Glucose fructose +66,50 +52,70 -92,40
Ở 200C và bước sóng 546,l nm, góc quay cực của dung dịch saccharose là +66,50 (góc quay phải), còn góc quay cực của D-glucose là +52,70 (góc quay phải) của D-fructose là -92,40 (góc quay trái). Như vậy, khi phản ứng thủy phân saccharose diễn ra hoàn toàn, dung dịch đường thu được sẽ có góc quay cực là - 19,80 (góc quay trái). Do đó sự thay đổi góc quay cực của dung dịch saccharose trước và sau phản ứng nên quá trình này còn được gọi là quá trình nghịch đảo
đường (sugar inversion).
Những ưu tiên của túa trình nghịch đảo đường:
Tăng độ ngọt cho syrup: theo Moll và cộng sự (1990) thì độ ngọt của saccharose là 1,0, độ ngọt của glucose là 0,7 và của fructose là 1,7. Hỗn hợp glucose và fructose với tỷ lệ mol (1:1) sẽ có độ ngọt là 1,2. Như vậy với cùng một nồng độ đường như nhau thì sirô đường nghịch đảo sẽ có độ ngọt cao hơn
sirô đường saccharosẹ
Tăng hàm lượng chất kho cho sirô: Theo phương trình phản ứng (*) ngay trên thì từ 342g saccharose sau phản ứng sẽ cho ra 180g fructose – tức thu
được 360g đường nghịch đảọ Như vậy, lượng tổng chất khô trong sirô sau phản Xúc tác
ứng sẽ tăng xấp xỉ 1,053 lần. Điều này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế không nhỏ
cho các nhà sản xuất trên quy mô công nghiệp.
Ổn định chất lượng sirô, ngăn ngừa hiện tượng tái kết tinh đường:
hàm lượng chất khô trong sirô cao sẽ dẫn đến hiện tượng tái kết tinh đường và làm giảm độđồng nhất của sirô. Khả năng hòa tan của saccharose trong nước cao hơn đôi chút so với glucose (100ml nước ở 150C có thể hòa tan được 197g saccharose hay 154G glucose). Tuy nhiên, khả năng hòa tan trong nước của fructose lại cao hơn rất nhiều (100ml nước ở 200C có thể hòa tan đến 375g fructose). Thực tế cho thấy quá trình kết tinh đường glucose và fructose khó xảy ra hơn so với đường saccharosẹ Do đó, phản ứng nghịch đảo đường saccharose sẽ tăng cường sự hòa tan của đường trong sirô nồng độ cao và tránh được hiện tượng tái kết tinh đường.
Tăng cường khả năng ức chế vi sinh vật có trong sirô: áp lực thẩm thấu của sirô phụ thuộc vào nồng độ các chất hòa tan trong sirô và phân tử lượng của chúng. Theo lý thuyết, nếu hai dung dịch có cùng thể tích và hàm lượng chất tan thì dung dịch chứa chất hòa tan có phân tử lượng nhỏ hơn sẽ có áp lực thẩm thấu lớn hơn. Giá trị áp lực thẩm thấu càng cao sẽ càng ức chế quá trình trao đổi chất và sinh trường của các tế bào vi sinh vật có trong dung dịch. Quá trình nghịch đảo đường làm tăng hàm lượng các chất tan có trong sirô, đồng thời tạo ra các sản phẩm hexose có phân tử lượng nhỏ hơn nhiều so với cơ chất saccharose ban đầụ Do đó, áp lực thẩm thấu của syrup đường nghịch đảo luôn cao hơn sirô
đường saccharose ở cùng một nồng độ. Điều này góp phần ức chế vi sinh vật có trong sirô và kéo dài thời gian bảo quản dịch đường.
Ngoài những ưu điểm kể trên, một số nhà sản xuất còn cho rằng fructose sẽ tạo cho sirô và thành phẩm một vị ngọt tương tư như các loại nước ép trái câỵ Do đó, quá trình nghịch đảo đường không những chỉ làm tăng độ ngọt mà còn cải thiện vị ngọt của sirô.
2.8. Chất tạo vị ngọt
Để tạo vị ngọt cho nước giải khát, người ta có thể sử dụng nhiều hợp chất có bản chất hóa học và cấu trúc khác nhaụ Đến nay, các nhà khoa học đã tìm
thấy hàng trăm chất hóa học có khả năng tạo nên vị ngọt. Chúng được tách từ
thực vật hoặc được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp. Tuy nhiên, chỉ vài chục chất được phép sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Tùy theo quy định của mỗi quốc gia mà danh mục các chất ngọt được phép sử dụng có thể khác nhaụ
Tại Công ty Cổ phần Bia – Nước giải khát Cần Thơ, sử dụng chủ yếu
đường cát trắng (saccharose) và một lượng nhỏ aspartame để giảm nồng độ bix cho sản phẩm. Tuy nhiên với sản phẩm nước tăng lực có bổ sung thêm đường glucosẹ
2.8.1. Saccharose
Trong tự nhiên, mía và củ cải đường có chứa nhiều saccharosẹ Do đó, chúng được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất saccharose dạng tinh thể.
- Độ hòa tan: saccharose tan tốt trong nước. Một lít nước ở 150C có thể
hòa tan được 1970g đường saccharosẹ Tuy nhiên, saccharose lại ít tan trong ethanol
- Phản ứng caramel hóa: là một cách hóa nâu không có sự tham gia của acid amin hay protein, chỉ có đường saccharose và nhiệt độ. Khi đường được đun nóng trên điểm nóng chảy, chúng xậm màu và hóa nâụ Tiến trình này xảy ra dưới điều kiện môi trường acid, kiềm, kèm theo sự biến đổi mùi vị. Điểm bất lợi chính của phản ứng này là sự sinh ra sản phẩm cháy khét khó chịu, có vị đắng nếu như tiến trình không được kiểm soát. Vậy kiểm soát tiến trình caramel hóa là rất quan trọng trong sản xuất kẹo cũng như nước giải khát.
(Nguồn: Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2007)
2.8.2. Glucose
Glucose là monosaccharide được sản xuất với sản lượng nhiều nhất hiện naỵ Ở quy mô công nghiệp, người ta sản xuất đường glucose từ tinh bột, sử dụng chế phẩm α-amylase và glucoamylasẹ
- Độ hòa tan: glucose tan tốt trong nước, nhưng ít tan trong ethanol, không tan trong các dung môi hữu cơ như ether, chloroform hoặc benzen.
2.8.3. Aspartame
Hình 11. Công thức cấu tạo phân tử aspartame
Ở dạng tinh thể, aspartame có màu trắng, không mùi, độ ổn định rất caọ
Ở nhiệt độ phòng, thời gian bảo quản của aspartame có thể kéo dài đến một năm.
Độ hòa tan của aspartame trong nước không caọ Một lít nước ở 200C có thể hòa
tan được 60g aspartamẹ
Trong dung dịch, tính ổn định của aspartame phụ thuộc vào các giá trị
nhiệt độ, pH và thời gian bảo quản. Thông thường, các tính chất của aspartame không bị thay đổi khi nhiệt độ nằm trong khoảng 20÷250C, pH 3,0÷5,0. Khi pH quá acid hoặc quá kiềm và nhiệt tăng cao, aspartame bị phân hủy và vị ngọt cũng bị biến mất.
Aspartame cho vị ngọt tương tự như đường saccharosẹ Đây là một ưu
điểm lớn của aspartame so với các chất tạo vị ngọt khác. Hiện nay, aspartame
được sử dung phổ biến trong công nghiệp sản xuất nước giải khát, đặc biệt là để
CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT CÓ GAS
Hình 12. Sơ đồ quy trình sản xuất nước giải khát có gas 3.1. Công đoạn xử lý nước
Công ty Cổ phần Bia Nước giải khát Cần Thơ sử dụng nguồn nước máy do Thành phố Cần Thơ cung cấp, nguồn nước này đã đạt tiêu chuẩn là nước sinh hoạt. Nhưng muốn sử dụng làm nước nguyên liệu cho Nước giải khát thỉ nước máy phải qua hệ thống xử lý nước của Công tỵ Hệ thống xử lý nước của Công ty
được Trung tâm bảo vệ môi trường WATECH lấp ráp. Nấu syrup Lọc syrup Làm nguội 10-12oC Pha chế Máy Hỗn hợp Bồn chứa T=4oC Máy chiết Đóng nắp Thiết bị làm lạnh Thành Phẩm Hơi nước Chai Thiết bị súc rửa chai Xử lí Nước máy Đường RE
Hệ thống xử lý nước của Công ty gồm có: bồn lọc áp lực, hệ trao đổi ion, bồn trung chuyển, bồn than hoạt tính và cột vi lọc.
3.1.1. Sơ đồ xử lý nước tại Công ty Cổ phần Bia Nước giải khát Cần Thơ
Hình 13. Sơ đồ xử lý nước Nước máy Bồn lọc áp lực Hệ trao đổi ion Bồn trung chuyển Bồn than hoạt tính Cột vi lọc Nước đã xử lý
3.1.2. Thuyết minh quy trình xử lý nước
Lọc áp lực
Nước máy do nhà máy nước cung cấp được hai bơm, bơm đến bồn lọc áp lực, tại đây dưới tác dụng của áp lực nước sẽđi qua lỗ lọc còn bụi và các chất có phân tử lớn được giữ lại và loại bỏ.
Hệ trao đổi ion
Thiết bị trao đổi ion gồm hai cột để trao đổi cation và anion, mỗi cột có chiều dài 2m, đường kính 0,5m, bên trong là các hạt nhựa ionit đươc giữ lại nhờ
hai mặt bích, Mỗi mặt bích có 12 ống nhỏ, mỗi ống có chiều dài 20cm, đường kính 4,2cm. Trên mỗi ống đều có các rảnh nhỏ dẫn nước vào, kích thước lỗ của các rãnh nhỏ hơn kích thước hạt nhựa có tác dụng giữ những hạt nhựa lại, phía dưới mỗi ống có lỗ để dẫn nước vàọ Hạt nhựa có kích thước rất nhỏ, có màu vàng nâụ
Nước đi từ dưới lên sẽ tiếp xúc với hạt nhựa cationnit mang kim loại Na, K và H2 không hoà tan trong nước để thay thế cho những ion Ca2+, Mg2+ của muối hòa tan trong nước. Sau đó nước được chảy qua bồn chứa hạt nhựa iononit,
các anion như − − 2−
4 3 , ,NO SO
Cl ,… sẽ được tách ra khỏi nước sau khi qua cột
anionit. Do đó sẽ biến nước cứng thành nước mềm mà không làm giảm giá trị pH của nước. Tại Công ty Cổ phần Bia Nước giải khát Cần Thơ hoạt hóa cột anionit bằng dung dịch NaOH và hoạt hóa cột cationit bằng dung dịch HCl.
Nước sau khi qua hệ thống trao đổi ion và trước khi vào bồn trung chuyển công nhân làm việc tại đây sẽ trích Clorine với một dư lượng cho phép không cao hơn 2ppm. Nhằm để tiêu diệt vi sinh vật.
Bồn trung chuyển
Bồn trung chuyển hay còn gọi là bồn chứa thô, bồn được làm bằng inox và có thể tích là 10m3. Tại bồn chứa thô, nước được đảm bảo cả về tiêu chuẩn hóa lý lẫn tiêu chuẩn vi sinh. Nước từ bồn trung chuyển được chia thành hai đường:
- Một đường cấp cho rửa chai và vệ sinh.
Bồn than hoạt tính
Nước tại bồn trung chuyển, sẽ được bơm qua bồn than hoạt tính. Tại đây nước sẽ được khử mùi, màu, loại được dư lượng Cl2 và loại được cặn cực nhỏ
(nếu có). Sau đó nước sẽđược bơm qua cột vi lọc. Cột vi lọc
Cột vi lọc có kích thước lỗ lọc rất nhỏ với đường kính chỉ khoảng 5µ,với kích thước lỗ lọc nhỏ như vậy, nên nước sau khi qua cột vi lọc đảm bảo là nước sạch. Nước sạch này sẽđược dùng cho sản xuất nước giải khát.
3.2. Chuẩn bị sirô
3.2.1. Quy trình nấu đường tại Công ty Cổ phần Bia Nước giải khát Cần Thơ
Hình 14. Quy trình nấu đường
Đường Làm nguội Sirô Hòa tan Gia nhiệt Lọc
3.2.2. Thuyết minh quy trình
Trước tiên, nước được bơm vào nồi nấu có cánh khuấy mạnh động liên tục. Mở van hơi nước đi vào đường ống gia nhiệt bao quanh vỏ trong của nồi nấu hai vỏ. Lúc nhiệt độ của nước trong nồi đạt đến 60÷700C ta tiến hành đổ từ từ đường vào và tiếp tục gia nhiệt. Cho một lượng acid citric tiến hành quá trình nghịch đảo đường (sugar inversion). Gia nhiệt cho đến khi dung dịch được đạt
được nhiệt độ 85÷900C thì ngưng van hơi nước và giữ ở nhiệt độ này khoảng 15 phút tạo điều kiện cho quá trình chuyển hóa đường saccharose thành glucose và