Công nghệ sản xuất nước cam ép

Công nghệ sản xuất nước cam ép
I. Lời mở đầu.
Nước cam được coi là vị vua thống trị vương quốc nước ép hoa quả trên toàn
thế giới đấy!
Khái niệm: Nước cam hay nước cam ép, nước cam vắt là một loại thức
uống phổ biến được làm từcam bằng cách chiết xuất nước từ trái cam tươi bằng
việc vắt hay ép đó là một loại nước cam tươi. Đối với các sản phẩm nước cam
được sản xuất theo kiểu công nghiệp, nước cam được chế biến có cho thêm các
phụ gia, bảo quản rồi đóng chai hoặc hộp giấy để tiêu thụ.
Lịch sử hình thành:
Ngày xưa, người ta chỉ quen sử dụng cam như một loại trái cây bình thường để
ăn. Đến tận năm 1890, nhu cầu uống nước cam tăng mạnh vì mọi người mới
phát hiện ra cơng dụng phịng và chữa bệnh Scorbut, một bệnh do cơ thể thiếu
hụt Vitamin C, biểu hiện với những triệu chứng như chảy máu nướu răng, chậm
lành vết thương, các vết thâm tím trên da.
Nước cam đóng hộp bắt đầu lên ngơi kể từ năm 1944, khi các nhà khoa học tìm
ra cách để cô cạn và đông lạnh nước cam mà không làm mất đi hương vị, các
vitamin có bên trong.
II. Nguyên liệu.
1. Ngun liệu chính: Cam
•

Giá trị dinh dưỡng:

Cam cung cấp vitamin C, có tác dụng tăng sức đề kháng của cơ thể và tăng khả
năng hấp thụ sắt của cơ thể…
Hàm lượng chất khoáng trong cam khá cao, đặc biệt là canxi chứa nhiều trong
vỏ cam giúp ngăn ngừa tình trạng lỗng xương.
Flavonoid có trong nước cam sẽ kết hợp với vitamin C, giúp tăng cường hệ
miễn dịch và bảo vệ mao mạch.
Nước cam tươi còn là nguồn cung cấp phong phú thiamine và folate. Thiamine

tham gia vào quá trình tổng hợp năng lượng, còn folate ngăn ngừa những khiếm
khuyết như bệnh nứt đốt sống ở bào thai.
•

Giá trị kinh tế:


Giá cam nguyên liệu trên thị trường dao động phụ thuộc vào sản lượng, chất
lượng và tính thời vụ. Nhìn chung cam nguyên liệu đưa vào sản xuất có giá trị
thương phẩm khơng cao, khơng xuất khẩu được. Gía cam nguyên liệu dao động
trong khoảng 3000-8000 đồng/kg.Với giá tiêu thụ này, giá trị kinh tế đối với
cam chưa được khai thác triệt để.Việc chế biến nước cam ép từ quả cam là một
giải pháp hữu hiệu để nâng cao giá trị kinh tế của nó.
•

u cầu đối với ngun liệu:

– Cam phải đạt độ chín kỹ thuật với màu sắc của vỏ quả ngả vàng. Vỏ quả nên
bóng, láng, các túi dầu trên vỏ quả trở nên căng đầy.
– Kích thước quả trung bình với đường kính khoảng 50-70mm, khối lượng
khoảng 150-200g quả.
•

Quả cam ngun vẹn, khơng có vết trầy xướt, không bị sâu, không bị
nhiễm bệnh trên vỏ quả, khơng bị dập nát, khơng mùi hơi thối.

•

Tỷ lệ chưa đạt u cầu về màu sắc, kích thước khơng q 5% khối lượng
tổng nguyên liệu, quả bị dập, bị sâu khơng q 2% khối lượng tổng

ngun liệu.

•

Tạp chất khơng q 3% khối lượng tổng nguyên liệu.

2. Nguyên liệu phụ
•

Đường:

•

Sử dụng đường saccharose. Tinh thể đường màu trắng, kích thước tương
đối đồng đều, tơi, khơ, khơng vón cục.


•

Nước:

•

Nước phải trong suốt, khơng màu, khơng có mùi vị lạ, khơng chứa các vi
sinh vật gây bệnh.

•

Nước phải thỏa mãn chỉ tiêu về độ cứng, độ kiềm, độ oxy hóa, độ cặn và
chỉ số vi sinh.

•

Nước sử dụng trong công nghệ chế biến rau quả phải là nước mềm, có độ
cứng tạm thời khoảng 0,7 mg đương lượng canxi/lít và độ cứng vĩnh cửu
khoảng 0,4- 0,7 mg đương lượng canxi/lít.

•

Acid citric:

Trong cơng nghiệp sản xuất nước uống, người ta thường sử dụng các acid hữu
cơ như acid citric, acid malic,… xúc tác phản ứng thủy phân đường saccharose
để tạo dung dịch syrup đường nghịch đảo. Trong đó, acid citric được dùng phổ
biến nhất, do acid citric có nhiều trong rau quả tự nhiên, nhất là trong quả có
múi. Trước đây, acid citric được sản xuất từ chanh. Ngày nay được sản xuất từ
mật rỉ theo phương pháp lên men bằng chủng nấm mốc Aspergillus niger.
Tiêu chuẩn của acid citric nguyên liệu dùng trong sản xuất thực phẩm được quy
định theo TCVN 5561-1991 như sau:
+ Chỉ tiêu cảm quan:
Chỉ tiêu

Yêu cầu

Hình dạng bên
ngồi và màu sắc

Các tinh thể khơng màu hay bột màu trắng khơng vón cục. Đối với
acid citric hạng 1 cho phép hơi ánh vàng, dung dịch acid citric trong
nước cất có nồng độ khối lượng 20g/lít phải trong suốt.

Vị

Chua, khơng có vị lạ

Mùi

Dung dịch acid trong nước cấy nồng độ 20g/lít khơng có mùi

Cấu trúc

Rời và khơ

Tạp chất cơ học

Khơng cho phép

+ Chỉ tiêu hóa lý:


Yêu cầu chất lượng
Chỉ tiêu
Thượng hạng

Hạng 1

Hàm lương acid citric tính ra monohydrat
C6H8O7.H2O (% m/m)

>= 99,5

>=99,5

Hàm lượng tro (%m/m)

<= 0,1

<= 0,35

Hàm lượng acid sunfuaric tự do (%m/m)

<= 0,01

<= 0.03

Hàm lượng asen (%m/m)

<= 0.00007

<= 0,00007

•

Chất bảo quản :

•

acid benzoic và muối benzoate:

Acid benzoic và muối benzoate của nó từ lâu đã được sử dụng để ức chế sự phát

triển của nấm men và vi khuẩn.
+

Tính chất:

Muối sodium benzoate ở dạng hạt trắng, khơng mùi và khó bị phân hủy hay ở
dạng bột tinh thể có vị ngọt; tan được trong nước và ethanol. Acid benzoic có
dạng tinh thể khơng màu, dễ tan trong rượu, ít tan trong nước hơn muối
benzoate. Do tính chất này muối benzoate được sử dụng nhiều hơn.
+

Hoạt tính chống vi sinh vật:

Các muối benzoate có tác dụng chống nấm men và vi khuẩn. Nồng độ benzoate
trong sản phẩm bảo quản là 0.07-0.1 %; các nồng độ này trong nước quả không
hại đến sức khỏe con người và có tác dụng tốt nhất ở pH=2,5-4 và giảm khi pH
> 4,5.
•

acid sorbic và muối sorbate :

Acid sorbic và các muối odium, calcium hay potaasium được biết chung là các
muối sorbate.
+ Tính chất: Acid sorbic là bột tinh thể màu trắng, tan không đáng kể trong
nước lạnh và dễ tan hơn trong nước nóng có mùi vị chua nhẹ. Muối sorbate ở
dạng bột hay hạt màu trắng và tan nhiều trong nước.
+

Hoạt tính chống vi sinh vật:

Potassium sorbate có tác dụng ức chế mạnh nấm mốc và nấm men. Ít tác dụng
đến vi khuẩn. Hiệu quả chống vi sinh vật của muối sorbate phụ thuộc vào các
yếu tố như: pH, các phụ gia khác, sự nhiễm bẩn, q trình chế biến, đóng gói,
bảo quản, thời gian bảo quản và điều kiện vệ sinh.
•

Enzym pectinase:

Sự có mặt của pectin trong dịch quả thu được sẽ tạo độ nhớt cho sản phẩm. Hơn
nữa, pectin trong nước quả thường tồn tại ở dạng keo không bền, dễ kết lắng,
nên gây đục sản phẩm trong quá trình bảo quản. Đối với nước quả trong ,ta cần
phải có biện pháp xử lý, để giảm hiện tượng tạo hệ keo không bền của pectin
trong dịch quả, tức là phải giảm độ dài mạch pectin có trong nước quả.
Có nhiều phương pháp để làm trong dịch quả như ly tâm, lắng ,lọc để tách
pectin… hay lợi dụng quá trình tự làm trong của dịch quả nhờ enzym pectinase
có sẵn trong nguyên liệu. Enzym pectinase sẽ xúc tác phản ứng thủy phân pectin
làm giảm kích thước và trọng lượng phân tử.Khi đó, khả năng tạo hệ thống keo
không bền của pectin trong dịch rau quả sẽ giảm.Tuy nhiên quá trình này diễn ra
rất chậm và khơng triệt để. Do đó, ta bổ sung chế phẩm enzym pectinase để hạn
chế khả năng tạo hệ keo khơng bền của pectin.
•

Chất màu :

Chất màu là một trong những yếu tố quan trọng làm tăng giá trị cảm quan của
sản phẩm nhưng nó khơng có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng.
Dựa vào q trình hình thành có thể chia chất màu thành hai loại:
+
Chất màu tự nhiên: là loại màu được tách chiết từ động vật, thực vật hoặc

từ chất khống. Đa số các chất màu có nguồn gốc tự nhiên không bền bằng các
chất màu tổng hợp.
+
Chất màu tổng hợp: chiếm số lượng rất lớn trên thị trường và có nhiều tính
chất rất khác nhau. Do đó, việc sử dụng chúng trong thực phẩm cần phải được
nghiên cứu hết sức nghiêm ngặt và phải có những quy định chặt chẽ nhằm đảm
bảo an toàn cho người sử dụng.
Bất kỳ một loại màu hữu cơ tổng hợp nào cũng phải tuân theo các yêu cầu sau:
Chất màu hữu cơ tổng hợp phải là những chất khơng có độc tính.
Những sản phẩm chuyển hóa (nếu có) của các chất màu khơng phải là những
chất có độc tính.
Các chất màu phải có tính đồng nhất cao.


Phẩm màu hữu cơ tổng hợp phải là chất không chứa các tạp chất sau: crom,
urani, thủy ngân, asen, chì, các kim loại nặng và một số chất có độc tính khác.
Hợp chất màu thường sử dụng là tartarzine( vàng chanh) ,b-caroten, astaxantine
(da cam).
III. Sơ đồ quy trình cơng nghệ

Thuy
ết minh quy trình.
1. Rửa
•

Mục đích:


•

Nhằm loại bỏ bụi bặm, đất cát theo nguyên liệu và dây chuyền, giảm
lượng vi sinh vật trên bề mặt ngun liệu.

•

Rửa cịn nhằm mục đích tẩy sạch một số chất hóa học gây độc hại được
dùng trong kỹ thuật nơng nghiệp như thuốc trừ sâu…

•

Thiết bị : máy rửa chấn động

•

Nguyên tắc hoạt động:

Cam nguyên liệu được di chuyển trên băng chuyền với tốc độ thích hợp. Nước
từ các vòi phun từ trên xuống để rửa đồng thời băng chuyền có độ rung thích
hợp để ngun liệu có thể xoay và được rửa sạch hơn.

Thiết bị rửa chấn động
2. Lựa chọn
•

Mục đích:

Trong q trình chế biến rau quả muốn sản phẩm đạt chất lượng tốt và ổn định
trước hết chất lượng của nguyên liệu phải ổn định.
Đối với nguyên liệu rau quả, được thu hoạch từ các vùng trồng trọt để đưa vào
sản xuất thường chất lượng của các thành phần khơng đồng nhất. Ví dụ như trái

cây có trái chín, có trái bị dập do q trình rửa….
Do đó trước khi đưa vào sản xuất nguyên liệu cần phải qua quá trình kiểm tra.
Quá trình này được thực hiện bằng phương pháp thủ công.


Lựa chọn trên băng tải
Cam được di chuyển trên băng tải, cơng nhân được bố trí hai bên băng tải để
thực hiện quá trình kiểm tra, loại bỏ những quả cam chưa đạt yêu cầu: quả bị
dập,quả hư hỏng…Nguyên liệu phải được dát mỏng trên băng tải thì quá trình
kiểm tra sẽ đạt hiệu quả cao hơn.
3. Ép
•

Mục đích:

Thu chất dịch trong quả cam.Trong quá trình này hạn chế tối đa sự trích ly tinh
dầu và các hợp chất glycoside có trong vỏ quả nhằm nâng cao chất lượng cảm
quan cho sản phẩm nước ép quả.
•

Thiết bị ép


Thiết bị ép
Nguyên liệu sẽ được đưa vào lỗ trống của những thanh nằm ngang, dưới tác
dụng của bộ phận dập ở phía trên sẽ tiến hành ép nguyên liệu.Phần nước và
phần bã sẽ đưa qua thiết bị tách lọc thịt quả.
4. Tách lọc thịt quả

Thiết bị lọc Brown, mode 3900

•

Mục đích:


Loại bỏ thịt quả, tinh bột, hợp chất keo, protein… nhằm cải thiện giá trị cảm
quan của sản phẩm, chuẩn bị cho q trình tách vi sinh vật.
•

Thiết bị: hệ thống lọc dưới tác dụng lực ly tâm brown.

Dịch lọc qua bộ phận cấp dịch và buồng lọc.Trục vít xoắn quay tạo ra lực ly tâm
làm cho thịt quả kích thước tương đối lớn chuyển động ra khỏi tâm buồng lọc
và va vào thành thiết bị.Những thịt quả này sẽ được trục vít đẩy về phía ống
tháo bã. Phần dịch còn lại tiếp tục qua màng lọc theo ống tháo sản phẩm ra
ngoài.
5. Thủy phân bằng enzym :
Sử dụng enzym pectinase.
•

Mục đích:

•

Cắt mạch pectin nên giảm cấu trúc phân tử pectin

•

Giảm độ nhớt của dịch quả

•

Hỗ trợ q trình lọc membrane, giảm hiện tượng nghẽn hệ thống lọc

•

Tăng hiệu suất thu hồi trong q trình lọc

•

Ổn định cấu trúc sản phẩm, giảm hiện tượng kết lắng trong quá trình bảo
quản sản phẩm.

•

Thiết bị:


Hệ thống thuỷ phân bằng enzim
Thiết bị hình trụ, đáy nón, có lớp vỏ áo để ổn định nhiệt độ, có cánh khuấy, nắp
phẳng.
•

Ngun tắc hoạt động:

Đầu tiên dịch quả sẽ được nâng nhiệt độ lên 40- 45 0C trong thiết bị trao đổi
nhiệt.
Sau đó dịch quả được đưa đến thiết bị ủ, đồng thời tiến hành bổ sung enzym
pectinase. Để tăng khả năng tiếp xúc enzym và cơ chất, ta tiến hành khuấy dịch
quả.

6. Bài khí
•

Mục đích:

•

Giảm hàm lượng oxy, giảm tốc độ phản ứng oxy hóa

•

Tách bọt, hỗ trợ q trình lọc.

•

Thiết bị bài khí:

Thiết bị bài khí
Sau q trình ủ enzym, dịch quả có nhiệt độ 40 – 420C, đi vào thiết bị bài khí
theo phương tiếp tuyến với thiết bị dạng hình trụ qua cửa nhập liệu.


Người ta sẽ tạo ra một áp lực chân không thích hợp trong thiết bị bài khí. Khi
đó, các khí ở dạng phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các hợp chất dễ
bay hơi khác thoát ra khỏi thiết bị. Toàn bộ hỗn hợp này sẽ đi vào bộ phận
ngưng tụ được đạt trên đỉnh thiết bị bài khí.
Khi đó nước và cấu tử sẽ được chuyển sang dạng lỏng rồi tự chảy xuống phía
đáy thiết bị bài khí. Khí và các cấu tử khơng ngưng tụ sẽ được bơm chân khơng
hút thải ra ngồi. Các khí phân tán và một phần hơi thoát ra khỏi dịch quả sẽ
làm tăng tốc độ dòng chuyển động của dịch quả theo các vịng xốy đi xuống

phía đáy thiết bị và thốt ra ngồi theo cửa thốt sản phẩm.
7. Tách vi sinh vật
•

Mục đích:

Loại bỏ vi sinh vật trong sản phẩm, ngăn chặn sự hư hỏng do vi sinh vật.
•

Thiết bị :

Hệ thống tách vi sinh vật
Tách vi sinh vật bằng hệ thống màng membrane.
8. Tách chất đắng:
Quá trình tách tiến hành theo 2 bước:
•

Bước 1: q trình lọc màng membrane

•

Bước 2: q trình hấp phụ chất đắng.


•

Mục đích:

– Q trình lọc membrane: giảm hàm lượng những chất, những phân tử có kích
thước trong khoảng 0,1-1 mm; hỗ trợ quá trình hấp phụ chất đắng, hạn chế sự

tắt nghẽn trong hệ thống trao đổi ion, tăng hiệu quả của quá trình tách chất
đắng.
– Quá trình hấp phụ chất đắng” giảm hàm lượng các hợp chất glycoside như
naringin, limonin… do khi limonin kết hợp với acid citric tạo ra các hợp chất có
vị đắng, giảm chất lượng cảm quan của sản phẩm.
Thiết bị :

Hệ thống tách dịch quả và tách chất đắng
•

Tách phân tử có kích thước trong khoảng 0,1-1mm :bằng hệ thống màng
membrame.

Dịch quả qua hệ thống lọc UF phân thành hai dòng :thịt quả trên màng, dịng
dịch qua màng.
•

Tách chất đắng : bằng thiết bị trao đổi ion.

Dịng dịch sau q trình tách thịt quả tiếp tục được đưa qua thiết bị hấp phụ chất
đắng bằng phương pháp trao đổi ion ( limonin, narrigin, polyphenols…).
9. Chuẩn bị dung dịch syrup đường nghịch đảo
•

Ưu điểm của dung dịch đường nghịch đảo:


•

Tăng hàm lượng chất khô cho syrup

•

Tăng độ ngọt cho syrup

•

Ổn định chất lượng syrup , ngăn hiện tượng tái kết tinh đường,

•

Tăng cường khả năng ức chế hệ vi sinh vật có trong syrup.

•

Nấu syrup:

Dung dịch nấu bao gồm tinh thể đường saccharose, nước, acid citric ( 0,30,5%) làm xúc tác cho phản ứng nghịch đảo đường, than hoạt tính.
•

Thiết bị nấu : hình trụ, đáy nón, có lớp vỏ áo để ổn định nhiệt độ nấu, có
cánh khuấy, nắp phẳng.

Thiết bị nấu nồi 2 vỏ


Để thu được syrup không màu và trong suốt, ta sẽ thực hiện đồng thời quá trình
nghịch đảo dường và q trình tẩy màu trong thiết bị nấu.
•

Lọc syrup :

Mấy lọc khung bản
Lọc nóng trong các thiết bị lọc khung bản để làm trong dịch đường và loại bỏ
các tạp chất.Sử dụng bột trợ lọc trong quá trình tiến hành lọc.
Thiết bị lọc khung bản bao gồm các tấm khung bản ghép lại với nhau, dịch lọc
đi qua vải lọc ra ngồi cịn bã lọc theo các rãnh thốt ra ngồi.
10. Phối trộn :
•

Mục đích: cải thiện chất lượng sản phẩm, làm cho nước ép có vị hài hịa
hơn.

Thời gian phối trộn là 15 phút.
•

Thiết bị:

Hình trụ, đáy nón, có cánh khuấy, nắp phẳng.


Dịch quả sau quá trình tách đắng, được đưa đến thiết bị phối trộn với dịch
đường syrup. Để tăng mức độ đồng nhất của sản phẩm, ta tiến hành khuấy đảo
hỗn hợp dịch quả và đường.
11. Bao gói
•

Mục đích :

•

Bảo quản và hồn thiện.

•

Thuận tiện chi q trình bảo quản.

a. Chiết rót


Máy chiết rót
b. Dán nhãn

Máy dán nhãn
Yêu cầu của sản phẩm :
•

Hàm lượng chất khơ 11-11,2%.

•

pH = 4-4,3.


•

Cảm quan: sản phẩm phải có hương vị, màu sắc đặt trưng của nước cam,
vị đắng nhẹ, dạng trong không cho phép có sự lắng nhẹ thịt quả ở đấy bao
bì.

V. Tham quan thị trường.
•

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất nước cam ép với các dòng sản phẩm
khác nhau nhưng được sử dụng nhiều nhất là các dòng sản phẩm sau:
•

Pepsico

Có các dịng sản phẩm chính :
•

Orangina là nhãn hiệu đầu tiên có tép cam, điểm hạn chế của Oranggina
chính là giá q cao do đó thị phần bị hạn chế.

•

Twister có gas nhẹ hơn khá nhiều so với các loại nước cam khác, và khi
uống xong thì miệng và lưỡi khơng dính lại màu vàng nhiều như các loại
nước ngọt vị cam khác.


•

Coca-cola:

Có các dịng sản phẩm chính:
•

Splash với câu sologan “sánh vàng ngàn tép cam tươi”

VII. Kết luận.
•

Nước cam ép là thức uống rất bổ ích và ngày càng được đánh giá cao.

•

Các nhà sản xuất cần phải chú ý và ngày càng nâng cao dây chuyền công
nghệ nếu không muốn đánh mất thị trường của mình!

Tài liệu tham khảo.
•

Giáo trình: Dinh dưỡng và vệ sinh an tồn thực phẩm – NXB y học.

•

Giáo trình: Các quá trình thiết bị và truyền nhiệt – NXB khoa học và kĩ
thuật.

•

Giáo trình: Hóa sinh cơng nghiệp.