Quy trình sản xuất nước cam ép
MỞ ĐẦU
Trên thế giới, nước giải khát được chia thành các loại: nước giải khát có gas,
nước giải khát không có gas, nước giải khát pha chế từ hương liệu, chất tạo màu,
nước giải khát từ trái cây, nước giải khát từ thảo mộc, nước giải khát vitamin và
khoáng chất, nước tinh khiết, nước khoáng… Điều đáng chú ý là trong những năm
gần đây xu thế chung của thị trường nước giải khát là sự sụt giảm mạnh mẽ của
nước giải khát có gas và sự tăng trưởng của các loại nước không có gas.
Theo khảo sát của một công ty nghiên cứu thị trường hàng năm, thị trường nước
giải khát không có gas tăng 10% trong khi đó nước có gas giảm 5%. Điều này cho
thấy cùng với xu thế chung trên thế giới, người tiêu dùng Việt Nam đã chú ý lựa
chọn dùng các loại nước giải khát có nguồn gốc thiên nhiên, giàu vitamin và
khoáng chất, ít có hóa chất kể cả các hóa chất tạo hương vị màu sắc. Chính vì thế,
các công ty sản xuất kinh doanh nước giải khát tích cực đầu tư dây chuyền, thiết bị,
công nghệ theo hướng khai thác nguồn trái cây, trà xanh, thảo mộc và nước khoáng
rất phong phú đa dạng trong nước,chế biến thành những đồ uống hợp khẩu vị, giàu
sinh tố bổ dưỡng cho sức khỏe… đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng. Và nước
cam ép là một trong những sản phẩm ví dụ cho điều đó.
Nước cam hay nước cam ép, nước cam vắt là một loại thức uống phổ biến
được làm từ cam bằng cách chiết xuất nước từ trái cam tươi bằng việc vắt hay ép
đó là một loại nước cam tươi. Nước cam có chứa flavonoid có lợi cho sức khỏe và
là một nguồn cung cấp các chất chống oxy hóa hesperidin. Đồng thời trong nước
cam có chứa nhiều vitamin C, có tác dụng tăng cường đề kháng, chống mệt mỏi.
Nước cam thường có sự thay đổi giữa màu cam và màu vàng, mặc dù một số màu
đỏ ruby hoặc màu cam giống màu đỏ cam hoặc thậm chí hơi hồng.
Trong sản xuất công nghiệp, nước cam được chế biến theo quy trình quy mô,
cam tươi được tập trung với số lượng lớn sau đó được vắt hoặc ép lấy nước, nước
cam được tiệt trùng và lọc bỏ các tép cam hay cặn bã trước cho bốc hơi trong chân
không và nhiệt.
TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC CAM ÉP
1. Tổng quan
1.1.
Tổng quan về nguyên liệu sản xuất
1.1.1.
Nguyên 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 loãng 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 không cao, không 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.
Yêu cầu đối với nguyên 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 nguyên vẹn, không có vết trầy xướt, không bị sâu, không bị nhiễm
bệnh trên vỏ quả, không bị dập nát, không mùi hôi thối.
- Tỷ lệ chưa đạt yêu cầu về màu sắc, kích thước không quá 5% khối lượng
tổng nguyên liệu, quả bị dập, bị sâu không quá 2% khối lượng tổng nguyên liệu.
- Tạp chất không quá 3% khối lượng tổng nguyên liệu.
1.1.2.
Nguyên liệu phụ
Đường:
- Sử dụng đường saccharose. Tinh thể đường màu trắng, kích thước tương đối
đồng đều, tơi, khô, không vón cục.
Nước:
- Nước phải trong suốt, không màu, không có mùi vị lạ, không 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 công 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
Các tinh thể không màu hay bột màu trắng không vón cục.
Hình dạng bên Đối với acid citric hạng 1 cho phép hơi ánh vàng, dung dịch
ngoài và màu sắc acid citric trong nước cất có nồng độ khối lượng 20g/lít phải
trong suốt.
Vị
Chua, không có vị lạ
Mùi
Dung dịch acid trong nước cấy nồng độ 20g/lít không có mùi
Cấu trúc
Rời và khô
Tạp chất cơ
học
Không cho phép
+ Chỉ tiêu hóa lý:
Chỉ tiêu
Hàm lương acid citric tính ra
monohydrat C6H8O7.H2O (% m/m)
Hàm lượng tro (%m/m)
Hàm lượng acid sunfuaric tự do
(%m/m)
Hàm lượng asen (%m/m)
Yêu cầu chất lượng
Thượng hạng
Hạng 1
>= 99,5
>=99,5
<= 0,1
<= 0,35
<= 0,01
<= 0.03
<= 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, không 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 không 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, quá 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 không triệt để. Do đó, ta bổ sung chế phẩm enzym pectinase để hạn chế khả
năng tạo hệ keo không 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 không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng.
Dựa vào quá 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 khoáng. 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 không có độc tính.
Những sản phẩm chuyển hóa (nếu có) của các chất màu không 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) ,-caroten, astaxantine
(da cam).
1.2.
Tổng quan về sản phẩm đã sản xuất trên thị trường hiện nay
Nước cam ép tuy không phải là sản phẩm chưa từng xuất hiện trên thị
trường nhưng nghiên cứu thị trường về cung, cầu của sản phẩm cho thấy:
- Thị trường trong nước dư cầu khoảng 530000 lít mỗi năm
- Thị trường xuất khẩu dư cầu khoảng 700000 lít mỗi năm
- Số lượng đối thủ cạnh tranh gia nhập thị trường ước lượng là không có trong
10 năm.
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 dòng sản phẩm chính :
- Orangina là nhãn hiệu đầu tiên có tép cam, điểm hạn chế của Oranggina
chính là giá quá 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 không dính lại màu vàng nhiều như các loại nước
ngọt vị cam khác.
Coca-cola
Có các dòng sản phẩm chính:
- Splash với câu sologan “sánh vàng ngàn tép cam tươi”
- Minute Maid Teppy
Với nguồn cam nguyên liệu chất lượng của Minute Maid, nước cam Teppy có
hương vị cam tự nhiên, sảng khoái và tràn đầy năng lượng phù hợp với nhu cầu bổ
sung nguồn dưỡng chất dồi dào trong các hoạt động hằng ngày
Nước cam Teppy xuất hiện trên thị trường Việt Nam với 3 kiểu chai: thủy tinh
truyền thống, chai nhựa PET 330ml di động và chai nhựa PET 1 lít
- Fanta
Được người tiêu dùng trên khắp thế giới, đặc biệt là thanh thiếu niên ưa chuộng
nhờ hương vị tuyệt vời của nó
Tân hiệp phát
Có dòng sản phẩm:
- Number one juicie : “Cam sành mọng nước”
2.1.4.
Tribeco
Với dòng sản phẩm nước cam ép TriO, nước cam ép TriO được chế biến từ loại
cam Valencia có màu vàng tươi, vỏ mỏng, ít hạt, vị ngọt, chua vừa phải, chứa rất
nhiều vitamin C và chất xơ được lấy từ Brazil là vùng trồng cam nổi tiếng trên thế
giới.
2.1.5. Vfresh của hãng Vinamik:
Được chế biến từ 100% cam tươi nguyên chất, nước cam Vfresh cung cấp
lượng Vitamin C dồi dào, thêm canxi, kali và axit Folic giúp cơ thể khoẻ mạnh,
tăng sức đề kháng.
2.1.6 Mirinda
2. Quy trình sản xuất cam ép:
2.1.
Sơ đồ công nghệ:
2.2.
Thuyết minh quy trình
2.2.1.
Rửa
Mục đích:
- Nhằm loại bỏ bụi bặm, đất cát theo nguyên liệu và dây chuyền, giảm lượng
vi sinh vật trên bề mặt nguyên liệu.
- Rửa còn nhằm mục đích tẩy sạch một số chất hóa học gây độc hại được
dùng trong kỹ thuật nông 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 nguyên liệu có thể xoay và được rửa sạch hơn.
Thiết bị rửa chấn động
2.2.2.
Lựa chọn
Mục đích:
Trong quá 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 không đồng nhất. Ví dụ như trái
cây có trái chín, có trái bị dập do quá 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, công 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.
2.2.3.
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.
2.2.4.
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 quá 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.
2.2.5.
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 quá trình lọc membrane, giảm hiện tượng nghẽn hệ thống lọc
- Tăng hiệu suất thu hồi trong quá 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.
- Nguyên 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.
2.2.6.
Bài khí
Mục đích:
- Giảm hàm lượng oxy, giảm tốc độ phản ứng oxy hóa
- Tách bọt, hỗ trợ quá trình lọc.
Thiết bị bài khí:
Thiết bị bài khí
Sau quá 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 không ngưng tụ sẽ được bơm chân không hút
thải ra ngoài. 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 vòng xoáy đi xuống phía đáy thiết
bị và thoát ra ngoài theo cửa thoát sản phẩm.
2.2.7.
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.
2.2.8.
Tách chất đắng:
Quá trình tách tiến hành theo 2 bước:
- Bước 1: quá trình lọc màng membrane
- Bước 2: quá trình hấp phụ chất đắng.
Mục đích:
- Quá trình lọc membrane: giảm hàm lượng những chất, những phân tử có kích
thước trong khoảng 0,1-1 m; 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 0,1-1m :bằng hệ thống màng
membrame.
Dịch quả qua hệ thống lọc UF phân thành hai dòng :thịt quả trên màng, dòng
dịch qua màng.
- Tách chất đắng : bằng thiết bị trao đổi ion.
Dòng dịch sau quá trình tách thịt quả tiếp tục được đưa qua thiết bị hấp phụ chất
đắng bằng phương pháp trao đổi ion ( limonin, narrigin, polyphenols…).
2.2.9.
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 quá 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 ngoài còn bã lọc theo các rãnh thoát ra ngoài.
2.2.10. Phối trộn :
Mục đích: cải thiện chất lượng sản phẩm, làm cho nước ép có vị hài hòa
hơn.
Thời gian phối trộn là 15 phút.
Thiết bị:
Hình trụ, đáy nón, có cánh khuấy, nắp phẳng.
Hệ thống phối trộn
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.
2.2.11. Bao gói