Hàm lượng CO2 trong bia – KỸ THUẬT BÃO HÒA CO2 TRONG ĐỒ UỐNG CÓ GAS

1. Khí carbonic

 a. Nguồn gốc CO₂ / Hàm lượng CO2 trong bia

   Trong nước giải khát có gas, CO₂là yếu tố tạo nên sự đặc trưng cho sản phẩm,  có ảnh hưởng lớn đến giá trị cảm quan và và góp phần tăng độ bền sinh học . Hàm lượng CO2 trong bia.

    Trong thiên nhiên CO₂được tạo ra từ sự hô hấp của động thực vật cũng như của con người , ngoài ra CO₂cũng được tạo ra từ phản ứng cháy , nung vôi sống, phản ứng lên men , hoạc từ các giếng có chứa khí CO₂.

Trong các nhà máy sản xuất nước có gas thì CO₂thường được dùng từ 2 nguồn :

– CO₂từ các phản ứng lên men của các nhà máy sản xuất cồn , bia .

– CO₂được sản xuất do đốt cháy dầu DO với chất trung gian là monoethabol amine (MEA) .

* Thu nhận CO₂ từ quá trình lên men bia và rượu :

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 phâm của quá trình lên men ethanol từ đường. Hàm lượng CO2 trong bia.

C₆H₁₂O₆            2C₂H₅OH + 2 CO₂ + Q

   Trong quá trình lên men, một phần đường sẽ được chuyên 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 thê bị thất thoát trong quá trình thu hồi. Vì thế , trong thực tế người ta chỉ thu hồi  được trung bình 70% lượng khí CO₂ được sinh ra từ phương trình lên men nói trên. Hàm lượng CO2 trong bia.

    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 tính sạch CO₂ .

* Thu nhận CO₂ 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 đốt cháy, còn lẫn rất nhiều tạp chất khác nhau. Hàm lượng CO2 trong bia.

    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. Hàm lượng CO2 trong bia.

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 đề tách nước và đi vào thiết bị nén 3 cấp để tinh sạch CO₂để  đưa vào sử dụng. Hàm lượng CO2 trong bia.

*  Qúa trình xử lý CO₂  tinh sạch / Hàm lượng CO2 trong bia.

CO2   chưa qua lọc

Trung hòa với Na2CO3

Lọc than hoạt tính

Xử lý KmnO4

Lọc vải

CO2  tinh sạch

b. Tác dụng của CO₂ trong nước giải khát có gas / Hàm lượng CO2 trong bia

– CO₂ góp phần tạo hương vị mặc dù bản thân CO₂không 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 CO₂  tự do cũng kích thích vòm miệng.

– Các bọt khí CO₂sủi lên trên bề mặt sản phẩm làm cho sản phẩm hấp dẫn hơn.

– CO₂ giúp cho sự tiêu hóa tốt.

 – Tác dụng như một chất bảo quản: CO₂ 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 nghi . Trong sản phẩm nước giải khát có gas, khí CO₂  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 CO₂  có thể ức chế vi sinh vật theo nhiều cách:

– 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 bên trong tế bào và thải bỏ một số sản phẩm trao đổi chất từ bên trong tế bào ra môi trường bên ngoài.

– CO₂  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.

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

– CO₂  làm biến đổi một số tính chất hóa lý của protein trong tế bào vi sinh .

2. Đặc tính CO₂ / Hàm lượng CO2 trong bia.

 – CO₂ là một khí nặng, có tính trơ, không màu và gần như không mùi, không tham gia các phản ứng cháy và 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 không gây nguy hiểm cho vật liệu thông thường.

– Nồng độ CO₂ cao sẽ gây ngạt thở vì nó cắt nguồn cung cấp khí O₂vì vậy CO₂được dùng làm chất chữa cháy.

– CO₂ thường tồn tại ở 3 trạng thái:

  CO₂ ở dạng khí  khi nhiệt độ trên 31,1 ⁰C.

  CO₂ ở dạng lỏng nếu nhiệt độ thấp hơn 31,1 ⁰C.

  CO₂ ở dạng rắn tại nhiệt độ -56,6 ⁰C (nước đá khô).

 – CO₂ rất dễ tan trong nước. Đây là đặc tính quan trọng trong ngành sản xuất nước giải khát.

3. Bản chất của quá trình bão hòa CO₂ / Hàm lượng CO2 trong bia

 a. Định nghĩa :

  Bão hòa CO₂ là quá trình nạp CO₂ vào trong nước uống có gas đến một giá trị nồng độ nhất định tùy theo yêu cầu công nghệ.

  Sự hòa tan của CO₂ trong nước hoặc syrup thành phẩm là một quá trình hấp thụ, trong đó CO₂ là chất được hấp thụ. Quá trình này sẽ phụ thuộc vào khả năng tương tác giữa CO₂ với nước hoặc syrup thành phẩm.

          Mục đích: nhằm tăng chất lượng cẩm quan, chống oxy hóa, chống kết lặng. Và tạo môi trường tốt để bảo quản.

  Trong giai đoạn này sử dụng CO₂tinh khiết dạng lỏng.

b. Bản chất

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).

Khí cacbonic tồn tại trong bia dưới hai dạng: tự do và liên kết. Trong đó phần lớn ở trạng thái liên kết.

Sự liên kết của acid cacbonic trong bia tồn tại ở hai dạng. Liên kết hấp thụ và liên kết hóa học. Acid cacbonic bị hấp thụ bởi các hạt protein dạng keo

Bằng cơ chế hấp phụ như vậy, trong bia có thể bão hòa một lượng CO₂ lớn hơn so với khả năng bão hòa bằng các quy luật vật lý bình thường khác. Một hệ thống hai pha lỏng – khí có trạng thái cân bằng như vậy gọi là trạng thái “cân bằng bền vững giả tạo”.

Lượng CO₂ dư thừa (tự do), khác với lúc hòa tan, ở trạng thái đó nó dễ dàng bị tách ra mà không cần giảm áp suất hoặc tăng nhiệt độ, chỉ cần một tác động cơ học nhẹ như lắc chai bia, là cũng có thể thực hiện được công việc đó.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bão hòa CO₂ / Hàm lượng CO2 trong bia

    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 CO₂ cho sản phẩm.

Nhiệt độ:

  Sự hấp thụ CO₂ 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 CO₂. Chẳng hạn, cùng ở áp suất không khí, ở nhiệt độ 21,1°C một thể tích nước hấp thụ được 0,85 thể tích CO₂. Ở nhiệt độ 10°C nước sẽ hấp thụ được 1,19 thể tích CO_2.  Ở nhiệt độ trên 21⁰C phải cần một áp suất cao để bão hòa CO₂  sự bão hòa này không bền hay còn gọi là bão hòa giả định, sự liên kết của nước và CO₂  sẽ kém hơn.

  Trong công nghệ sản xuất nước giải khát pha chế, quá trình bão hòa CO₂  cho sản phẩm thường được thực hiện ở l – 2⁰C.

Áp suất:

   Hàm lượng CO₂  hấp thụ được tỉ lệ thuận với áp suất , tại nhiệt độ 15,6°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 CO₂.

   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. Như vậy, sự có mặt của không khí trong nước hoặc trong khí CO₂  nguyên liệu không những làm giảm độ hòa tan .

Các yếu tố khác:

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự bão hòa CO₂ trong sản phẩm:

– Nồng độ chất hòa tan trong nước có ảnh hưởng lớn đến mức độ bão hòa CO₂ 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 .}

– Bề mặt tiếp xúc : khi tăng bề mặt tiếp xúc giữa CO₂  và khối chất lỏng thì tăng khả năng hòa tan CO₂ vào khối chất lỏng đó .  

– Nước chứa nhiều không khí, tạp chất.

– Chai rửa không sạch.

– Siro còn nóng, nhiều bọt.

– Áp suất của CO₂ cung cấp cho máy không ổn định.

Lý do nên mua khí công nghiệp do Công Ty TNHH Venmer Việt Nam cung cấp

– Venmer là công ty chuyên sản xuất và cung cấp các loại khí công nghiệp, khí đặc biệt, khí y tế, khí hiếm tại địa bàn Hà Nội nói riêng và trên toàn Việt Nam nói chung.

– Đây là đơn vị cung cấp khí uy tín, dành nhiều phản hồi tốt từ phía các đối tác.

– Khi mua khí công nghiệp tại Venmer, bạn hoàn toàn có thể yên tâm về chất lượng sản phẩm. Bởi các sản phẩm khí công nghiệp tại Venmerluôn được đảm bảo, có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.

– Giá cả, chi phí hơp lý, mang tính cạnh tranh trên thị trường. Nhưng vẫn đảm bảo chất lượng cho người tiêu dùng.

– Đội ngũ nhân viên kinh doanh trẻ, chuyên nghiệp, nắm vững kiến thức trong ngành. Sẵn sàng tư vấn và giải đáp mọi thắc mắc cũng như yêu cầu của khách hàng.

– Bên cạnh việc cung cấp khí công nghiệp. Venmer còn cung cấp các thiết bị, vật tư liên quan. Ví dụ như van điều áp, ống dẫn khí, vỏ chai khí, bồn chứa khí,. 

CÔNG TY TNHH VENMER VIỆT NAM nhập khẩu chính hãng và phân phối khí trên toàn quốc với số lượng lớn. Chúng tôi luôn cam kết chất lượng hàng hóa tới quý khách hàng. 

Liên hệ: Mr Hoàng 09.06.05.04.21