tiểu luận quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát có gas

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 TIỂU LUẬN
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
MỤC LỤC
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
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
2.2.2 MÁY BÀI TRỘN SIRO 14
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 2
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
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 3
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
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 4
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
đóng 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 5
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 6
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 7
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 8

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 9
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN

Theo lý thuyết về màng thì tại bề mặt hai pha khí và lỏng luôn tồn tại hai lớp
màng kế sát nhau: một lớp màng bao gồm các phân tử khí và lớp màng còn lại
là những phân tử lỏng. Hai lớp màng khí - lỏng này sẽ tạo nên một trở lực nhất
định và ảnh hưởng đến khả năng dịch chuyển của các phân tử khí từ pha khí
vào pha lỏng và ngược lại. Sự dịch chuyển của các phân tử khí qua hai lớp
màng khí – lỏng nói trên sẽ xảy ra theo nguyên tắc khuếch tán. (Kalunhans và
cộng sự).
Tuy nhiên, khi tiến hành bão hòa CO
2
cho các sản phẩm nước giải khát thì
một phần khí CO
2
sẽ tương tác hóa học với các phân tử nước tạo sản phẩm là
acid carbonic. Acid này có thể thủy phân tạo ra các ion như carbonate và
bicarbonate.
1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ “BÃO HÒA CO
2
”:
Độ hòa 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…. Trong số đó, yếu tố quan trọng nhất
là nhiệt độ và áp suất. Trong công nghệ sản xuất nước giải khát người ta sẽ điều
khiển 2 yếu tố trên trong quá trình bão hòa CO
2
cho sản phẩm.
1.4.1 Nhiệt độ:
Sự hấp thụ CO
2
sẽ tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Cùng với một áp suất, nhiệt độ
càng thấp hay nước càng lạnh thì hấp thụ càng nhiều CO

2
. Chẳng hạn, cùng ở
áp suất không khí, ở nhiệt độ 21,1
0
C một thể tích nước hấp thụ được 0,85 thể
tích CO
2
. Ở nhiệt độ 10
0
C nước sẽ hấp thụ được 1,19 thể tích CO
2
. Ở nhiệt độ
trên 21
0
C phải cần một áp suât cao để bão hòa CO
2
sự bão hòa này không bền
hay còn gọi là bão hòa giả định, sự liên kết của nước và CO
2
sẽ kém hơn.
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 10
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
Trong công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế, quá trình bão hòa CO
2
cho
sản phẩm thường được thực hiện ở 1 – 2
0
C.

1.4.2 Áp suất:
Hàm lượng CO
2
hấp thụ được tỉ lệ thuận với áp suất , tại nhiệt độ 15,6
0
C, ở
áp suất khí quyển, nước sẽ hấp thụ một thể tích CO
2
, nếu trong một bình kín,
khi tăng áp suất lên 4 lần, nước sẽ hấp thụ được 4 thể tích CO
2
.
Khi ta cho một hỗn hợp bao gồm nhiều loại khí khác nhau vào trong một
chất lỏng thì nồng độ mỗi loại khí trong dung dịch sẽ phụ thuộc vào áp suất
riêng phần và độ hòa tan của nó. Như vậy, sự có mặt của không khí trong nước
hoặc trong khí CO
2
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 CO
2
trong sản phẩm:
• Nồng độ chất hòa tan trong nước có ảnh hưởng lớn đến mức độ bão hòa
CO
2
trong chất lỏng. Đa số các chất điện giải đặc biệt là các muối tạo độ
cứng làm giảm độ hòa tan của CO
2
.
• Diện tích tiếp xúc giữa nước và CO

2
.
• Nước chứa nhiều không khí, tạp chất.
• Chai rửa không sạch.
• Siro còn nóng, nhiều bọt.
• Áp suất của CO
2
cung cấp cho máy không ổn định.
1.5 XỬ LÍ CO
2
CHO QUÁ TRÌNH BÃO HÒA:
CO
2
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
, SO
2
, và các mùi, vị
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 11
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, CO
2
phải được xử lí trước khi đưa vào sản xuất.
Khí CO

2
được đi qua các bình chứa nước, các dung dịch thuốc tím KMnO
4
và carbonate natri (nồng độ 6g/L) để loại bỏ các tạp chất. Tại đây, dung dịch
KMnO
4
được sử dụng như một tác nhân để rửa CO
2
nhằm tách một số tạp chất
như aldehyt, rượu Sau đó, khí CO
2
được chuyển tới tháp để tách nước. Quá
trình tách nước được thực hiện theo phương pháp ly tâm. Tiếp theo, khí CO
2
qua bộ phận lọc để đi vào máy nén khí ba cấp.
Tại máy nén khí, đầu tiên CO
2
sẽ vào bộ phận nén khí cấp một và được nén
ép đến áp suất 0,785 MPa; kế đến, khí CO
2
sẽ đi vào thiết bị trao đổi nhiệt rồi
đến thiết bị tách dầu. Tiếp theo, CO
2
sẽ đi vào bộ phận nén khí cấp hai và được
nén đến áp suất 2,36 ÷ 2,75 MPa. Rời bộ phận CO
2
sẽ được làm nguội trong
thiết bị trao đổi nhiệt và được tách dầu trong trong thiết bị. Cuối cùng, CO
2
được dẫn vào bộ phận nén khí cấp ba đến áp suất 6,38 ÷ 6,87 MPa rồi được làm

nguội trong thiết bị trao đổi nhiệt và tách dầu trong thiết bị.
Rời máy nén khí cấp ba, CO
2
sẽ đi vào tháp có chứa than hoạt tính. Tại đây,
than sẽ tách các tạp chất còn sót lại trong dòng khí CO
2
. Sau đó, khí CO
2
sẽ đi
vào tháp có chứa silicagel để tách phần hơi nước còn sót lại. Ở giai đoạn sau
cùng, khí CO
2
sẽ đi vào thiết bị ngưng tụ, được làm lạnh và chuyển sang dạng
lỏng. Ở áp suất 6,38 ÷ 6,87 MPa; CO
2
lỏng từ thiết bị ngưng tụ sẽ qua van tiết
lưu với áp suất 2,36 ÷ 2,75 MPa để đi vào bồn trung gian. Từ đây, CO
2
sẽ qua
van tiết lưu để đi vào bồn chứa sản phẩm.
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 12
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH BÃO HÒA CO
2
2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP BÃO HÒA CO
2
:
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 trộn đều trước khi đưa vào kho.
 Ưu điểm:
• Quá trình bão hòa CO
2
của nước sẽ được thực hiện dễ dàng hơn cho
sản phẩm.
• Thiết bị đơn giản hơn nên đầu tư ban đầu cũng ít tốn kém hơn.
 Nhược điểm:
• Số lượng siro trong các chai sản phẩm khó kiểm soát, từ đó dẫn đến
các sản phẩm không đồng đều.
• Việc hòa trộn siro trong các chai sản phẩm khó hoàn hảo, đôi khi bị
soát, ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.
• Việc kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp hơn.
• Không kinh tế vì sản phẩm không đồng đều.
2.1.2 Phương pháp premix:
Để khắc phục các điểm trên, giúp cho sản phẩm thuận lợi và sản phẩm được
đồng nhất hơn, người ta dùng phương pháp premix, theo đó siro được tự động
hòa trộn theo tỉ lệ quy định và được bão hòa CO
2
sau đó.
 Sơ đồ thiết bị:
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 13
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:

2.2 THIẾT BỊ BÃO HÒA CO
2
:
Các thiết bị bão hòa CO
2
gồm có: máy bài khí, máy hòa trộn siro, máy lạnh,
máy bão hòa CO
2
.
2.2.1 Máy bài khí:
Nước thường chứa một lượng không khí (khí O
2
) khoảng 8g/L, lượng khí
này sẽ gây trở ngại cho việc bão hòa CO
2
. Để cho sự bão hòa CO
2
đạt được kết
quả tốt (giúp khí CO
2
sẽ dễ được hấp thụ, độ bão hòa vững bền, và tiết kiệm
CO
2
). Máy bài khí là một bình chứa các mảnh sứ, khi nước chảy vào bình, chảy
quá các mảnh sứ, nước sẽ được phân tán nhỏ, khí O
2
sẽ nhẹ bay lên và nằm
phần trên bình và sẽ được bơm hút ra ngoài, nước ra khỏi bình 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 O
2
sẽ chảy xuống đáy bồn và được
bơm số 3 dẫn đến máy hòa trộn.
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 14
Nước sản xuất (A)
Siro T.H (B)
Máy bài khí
Bơm định lượng
Làm lạnh
Máy chiết
Hòa trộn siro (AB)
Bão hòa CO
2
(ABC)
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 Tác dụng của máy:
• Tiết kiệm CO
2
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 quá
trình chiết sản phẩm, do có sự
chênh lệch nhiệt độ giữa nước
và siro (sẽ gây xì, trào).
Kiểm soát lưu lượng phụ trợ trong sản xuất nước ngọt (nhà máy NGK)
2.2.3 Máy lạnh:
Như chúng ta đã biết, nước lạnh sẽ hấp thụ CO
2
dễ hơn, khi nhiệt độ của
nước tăng lên thì áp suất làm việc của máy bão hòa phải tăng để đạt cùng độ
bão hòa CO
2
. Ta biết là: sự bão hòa CO
2
ở áp suất và nhiệt độ cao sẽ không bền
và khi ra khỏi máy, áp suất trong chai giảm xuống thì CO
2
sẽ nhanh chóng tách
khỏi dung dịch. Ngoài ra khi chiết sản phẩm ở nhiệt độ cao sẽ có hiện tượng
trào sản phẩm và năng suất của máy sẽ bị giảm.
 Lợi ích của máy lạnh:
• Sản phẩm sẽ đồng đều hơn về độ bão hòa CO
2
.
• Tiết kiệm: cùng một hàm lượng CO

2
bão hòa, áp suất CO
2
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 CO
2
tại máy bão hòa CO
2
, siro pha loãng
(nước ngọt chưa có CO
2
) 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 NH
3
hay freon được chứa trong các vĩ lạnh.
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 15
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
Siro pha loãng từ máy hòa trộn được bơm qua bồn ướp lạnh, tại đây siro pha
loãng sẽ được chảy thành lớp mỏng bên ngoài các tấm vĩ lạnh và tích tụ dần ở
đáy bồn. Hoạt động bão hòa tối ưu khi nhiệt độ nước từ 1,7
0
C – 4
0

C.
Một lượng khí CO
2
sẽ được cung cấp trong bồn nước lạnh tạo một áp suất.
lượng CO
2
này cũng đẩy lượng này O
2
còn sót lại trong nước ngọt, giai đoạn
này được gọi là tiền bão hòa. Một hệ thống phao tạo tín hiệu tự động điều khiển
lượng nước cung cấp cho máy lạnh được kết hợp với hoạt động của máy hòa
trộn siro cùng máy bão hòa và máy chiết để hệ thống thiết bị được hoạt động
liên tục.
2.2.4 Máy bão hòa CO
2
:
Ta biết rằng lượng CO
2
nước hấp thụ được tùy thuộc vào nhiệt độ của nước
và áp suất của CO
2
. Tốc độ hấp thụ sẽ tùy thuộc vào mức độ tiếp xúc giữa nước
và CO
2
. Để việc bão hòa CO
2
được nhanh và hoàn hảo thì bề mặt tiếp xúc giữa
CO
2
và nước phải lớn.

2.2.4.1 Bài khí nước nguyên liệu và phối trộn nước với syrup thành phẩm
trước, sau đó tiến bão hòa CO
2
:
Sơ đồ hệ thống bão hòa CO
2
trong sản xuất nước giải khát có gas
1 – Thiết bị bài khí 7 – Bồn trung gian chứa nước
2,3 – Thiết bị bão hòa CO
2
8 – Bồn chứa syrup
4 – Bơm chân không 9 – Bơm định lượng
5 – Thiết bị chứa nước đã được bài khí 10 – Thiết bị phối trộn
6 – Bơm nước 11 – Bơm, 12 – Bồn chứa sản phẩm
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 16
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống như sau:
Nước sau quá trình xử lí được đưa vào thiết bị bài khí (1), quá trình bài khí
được thực hiện bằng cách phun nước dạng hạt nhỏ trong môi trường chân
không được tạo ra nhờ bơm chân không (4). Phần nước đã được bài khí sẽ đi
vào bồn (5) và được bơm (6) đưa qua bồn trung gian (7). Từ đây, nước và syrup
thành phẩm trong bồn (8) sẽ được bơm định lượng (9) đưa vào thiết bị phối trộn
(10). Tỉ lệ thể tích của nước và syrup thành phẩm cần được tính toán sao cho
hỗn hợp sao quá trình phối trộn sẽ đạt các chỉ tiêu hóa lí và cảm quan theo đúng
yêu cầu cho mỗi loại sản phẩm nước giải khát. Sản phẩm từ bồn (10) được đưa
vào thiết bị (2) và phun thành dạng hạt nhỏ để bão hòa CO
2
sơ bộ. Kế tiếp, sản

phẩm sẽ được bơm (11) đưa vào thiết bị (3) để tiếp tục bão hòa CO
2
. Thiết bị
(2) và (3) được cấu tạo tương tự như nhau. Khí CO
2
được nạp vào thiết bị (2) và
(3). Cuối cùng sản phẩm được chứa trong bồn (12) dưới áp lực CO
2
để chuẩn bị
đưa sang thiết bị rót vào chai hoặc lon.
2.2.4.2 Máy bão hòa CO
2
có hai loại: là dạng màng mỏng và dạng phun.
• Bão hòa dạng màng: nước sẽ được chảy qua các tấm bảng hay chảy nhỏ
giọt xuống bề mặt không đều.
• Bão hòa dạng phun: nước sẽ được phun sương thành hạt nhỏ hay bằng
các cánh khuấy.
 Nguyên tắc hoạt động của thiết bị:
Nước ngọt từ máy lạnh sẽ được bơm đến máy bão hòa, lưu lượng nước phải
được điều chỉnh ổn định. Mực nước trong máy bão hòa được kiểm soát bởi
phao hoặc các điện cực để điều khiển hoạt động của bơm, để giữ mực nước
trong bồn bão hòa thích hợp. Nước được bơm vào đỉnh của bồn bão hòa, phun
sương hoặc chảy qua các tấm bảng xuống đáy bồn. Trong quá trình chảy nước
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 17
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
sẽ hấp thụ CO
2
được cung cấp vào bồn với áp suất cần có để đạt được độ bão

hòa CO
2
của sản phẩm. Nước ngọt có bão hòa CO
2
ở đáy bồn sẽ được bơm qua
máy chiết.
Trong quá trình bão hòa CO
2
, thỉnh thoảng ta lạ phải mở valve để xả khí
trong bồn bão hòa ra ngoài và lúc bắt đầu sản xuất. CO
2
trong sản phẩm sẽ bị
thất thoát tại máy chiết và từ máy chiết đến máy đóng nắp, vì vậy hàm lượng
CO
2
bão hòa trong bồn bão hòa trong bồn bão hòa phải cao hơn trong sản phẩm
khoảng 1 – 1.2 V.
Trong quá trình đóng chai nước giải khát, có rất nhiều ứng dụng hoạt động
dựa trên sự hiển thị ổn định/ chính xác của lưu lượng chất lỏng/ khí. Điều này
bao gồm các công đoạn như
nạp khí CO2 vào các chai, dừng
quá trình chiết nước thành
phẩm vào các chai, hoặc ngưng
quá trình giải nhiệt hoặc làm
lạnh sản phẩm. Rơle lưu lượng
được lắp đặt tại vị trí phù hợp
trên dây chuyền nhằm kiểm
soát lưu lượng hoặc mức chất
lỏng, đảm bảo rằng dây chuyên
được làm việc với hiệu suất tối

đa.
Kiểm soát lưu lượng nước đóng chai
2.3 CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG XẤU ĐẾN KẾT QUẢ BÃO
HÒA CO
2
:
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 18
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
• 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 CO
2
nóng, …….
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO
2
” TRANG 19
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT GVHD: PHAN THỊ HỒNG LIÊN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN
PHẨM TỪ SỮA VÀ THỨC UỐNG – TẬP 2 – CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT THỨC UỐNG.
2. BỘ MÔN THỰC PHẨM – BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
NƯỚC GIẢI KHÁT
 Từ trang web:
1. />imgurl= />01/anh5(2).gif&imgrefurl
CHUYÊN ĐỀ: “BÃO HÒA CO

2
” TRANG 20