Đây là bài viết khá dài gồm 5 trang về đồ uống có ga giành cho các bạn quan tâm và nghiên cứu về lĩnh vực này. Bạn hãy giành ít thời gian để tham khảo nhé!
Giới thiệu
Việc tiêu thụ đồ uống dưới nhiều hình thức khác nhau đã diễn ra trong nhiều thế kỷ để đáp ứng nhu cầu hydrat hóa cơ bản của nhân loại. Nguồn hydrat hóa rõ ràng nhất là nước; tuy nhiên, theo thời gian, phần lớn nước uống của chúng ta đã trở nên rất không an toàn vì nó thường bị ô nhiễm bởi vi sinh vật (MO). Bùng phát bệnh kiết lỵ, dịch tả và các bệnh truyền qua nước khác phổ biến ở nhiều thị trấn châu Âu trước thế kỷ 20.
Thị trường nước giải khát ngày nay rất đa dạng và to lớn. Mặc dù đồ uống có ga (gọi tắt là CB) có thể chỉ được thưởng thức như một loại thức uống không thường xuyên cách đây một hoặc hai thế hệ, nhưng giờ đây chúng đã có mặt ở khắp mọi nơi và được hầu hết mọi người tiêu thụ. Có thể thấy điều này qua mức tiêu thụ CB trên toàn cầu, đạt hơn 200 triệu lít vào năm 2013. Mặc dù lượng CB tiêu thụ đã giảm trong những năm gần đây, nhưng rõ ràng đồ uống có ga vẫn là loại đồ uống giải khát rất phổ biến.
Nước có ga dễ uống đầu tiên được sản xuất bởi J. Priestley ở Anh vào năm 1767. Vài năm sau, T. Bergman đã phát minh ra một hệ thống sản xuất nước khoáng có ga ở cấp độ thương mại. Sau đó vào năm 1783, Jacob Schweppes đã hoàn thành một phương pháp hiệu quả để sản xuất nước khoáng có ga và thành lập Công ty Schweppes-Geneva.
Kể từ đó, việc bổ sung các chất tạo hương vị vào nước “có ga” được phát triển để sản xuất nhiều nhãn hiệu nước giải khát lớn và đa dạng trên toàn thế giới. S. Fahnestock, vào năm 1819, đã phát triển thùng hơi chứa nước soda (soda fountain). Vấn đề mất carbonat đã tránh được bằng cách sử dụng nút chai Crown và dây chuyền sản xuất chai thủy tinh tự động vào cuối thế kỷ 18.
Từ những tiến bộ trong công nghệ đóng nắp, thiết kế và sản xuất chai và “lon”, công thức pha chế xi-rô, tạo ga và máy chiết rót đã dẫn đến ngành công nghiệp nước giải khát khổng lồ trên toàn thế giới mà chúng ta biết hiện nay.
Thức uống có hương vị đầu tiên chứa nước chanh pha với mật ong hoặc đường ăn và được cho là có nguồn gốc từ Ý. CB bắt đầu nghiên cứu về nước khoáng ở châu Âu vào thế kỷ 16. Vào cuối thế kỷ 18, nước khoáng nhân tạo đã được nghiên cứu về các đặc tính chữa bệnh của chúng ở Châu Âu và Hoa Kỳ. Nước khoáng nhân tạo bán trên thị trường đầu tiên được sản xuất ở Châu Âu trong suốt những năm 1780 và ở Hoa Kỳ vào đầu những năm 1800. CB có hương vị, hoặc nước giải khát, được phát triển bởi các nhà hóa học và bào chế thuốc vào thế kỷ 19 bằng cách thêm xi-rô có hương vị vào nước có ga được phân phối từ thùng hơi chứa nước soda. Việc giới thiệu các hương vị độc quyền bắt đầu vào cuối những năm 1880.
Lazenby đã tạo ra công thức cho Dr Pepper vào năm 1885, trong khi J. Pemberton đưa ra công thức cho Coca-Cola vào năm sau đó. Brad’s Drink (Pepsi-Cola) được giới thiệu vào năm 1896. Hương vị kém, dễ hư hỏng và không ổn định về màu sắc là những trở ngại chính hạn chế quá trình đóng chai trong quá khứ. Những cải tiến và đổi mới trong thiết bị đóng chai, sản xuất thủy tinh, hương vị ổn định, đóng nắp, nguyên liệu và vận chuyển dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của ngành sản xuất nước giải khát đóng chai.
Nước giải khát bao gồm nước có ga, chất làm ngọt không dinh dưỡng và/hoặc dinh dưỡng, chất tạo axit, chất bảo quản, nước trái cây, hương liệu và chất tạo màu. Gần đây, sự đa dạng của các sản phẩm nước giải khát đã bùng nổ.
Sau hơn một thập kỷ tập trung củng cố, đổi mới và đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, các nhà tiếp thị đồ uống lỏng nổi tiếng đã trở thành các công ty đồ uống khá đơn giản. Các công ty như The PepsiCo, The Coca-Cola Company, và Schweppes’ Americas Beverages cũng đồng nhất với đồ uống có ga. Các nhãn hiệu của họ, Coke, Pepsi và Dr Pepper, lần đầu tiên được nếm thử vào cuối thế kỷ 19 và trở thành thức uống giải khát được yêu thích nhất của người Mỹ trong thế kỷ 20.
Đồ uống thường được định nghĩa là đồ uống được pha chế đặc biệt cho con người. Từ “đồ uống” có nguồn gốc từ tiếng Pháp boivre có nghĩa là “uống”. Nước giải khát cung cấp hydrat hóa và làm dịu cơn khát. Nhiều lựa chọn các loại đồ uống này có sẵn với nhiều khẩu vị khác nhau, bao gồm nước soda, nước tăng lực, phiên bản dành cho người ăn kiêng/nhẹ, thảo dược hoặc thực vật, nước tăng lực và đồ uống có ga.
CB là đồ uống có chứa carbon dioxide hòa tan. Sự hòa tan CO2 trong chất lỏng, tạo ra hiện tượng sủi bọt. Đây là kết quả của việc giải phóng áp suất carbon dioxide từ dung dịch. Ý tưởng carbon hóa bắt đầu với nước khoáng có khí tự nhiên. Sự hiện diện của carbon dioxide trong nước có ga và nước ngọt làm cho chúng ngon miệng hơn và bắt mắt hơn.
Ngày nay, các nhà sản xuất nước giải khát thay đổi khẩu vị của họ dựa trên mong muốn và khẩu vị của người tiêu dùng. Trong khi 50 năm trước, ngành kinh doanh nước giải khát đã sản xuất cola và một số hương vị khác, thì hiện tại có các loại nước ngọt có hàm lượng calo thấp, calo trung bình và không có calo. Có những công thức không chứa caffein và caffein. Hương vị nhiệt đới đã kết hợp các loại chanh. Tóm lại, có một dạng có ga cho mọi khẩu vị.
Ngoài ra, công nghệ tiên tiến có thể dẫn đến hiệu quả sản xuất nước giải khát cao hơn trong tất cả các giai đoạn sản xuất. Các phương pháp thanh trùng, khử trùng và làm trong nước mới có thể thúc đẩy sản xuất và giảm nhu cầu bảo quản các chất phụ gia trong nước giải khát.
Thành phần
Nước
Nước là thành phần đơn lẻ chính được sử dụng trong CB và phải có độ tinh khiết cao. Nhiều địa phương cung cấp nước sinh hoạt không đáp ứng các yêu cầu về mức độ tinh khiết để sử dụng trong CB. Nước phải được xử lý để loại bỏ các loại tạp chất khác nhau như hóa học (chất vô cơ và hữu cơ), sinh học (chất gây ô nhiễm vi sinh vật) và vật lý (hạt vật chất) có thể ảnh hưởng đến các đặc tính cảm quan, cụ thể là mùi, vị hoặc hình thức của nước uống cuối cùng.
Xử lý nước trong ngành nước giải khát bao gồm các bước thiết yếu như khử trùng bằng clo, làm đông tụ, làm trong, làm mềm vôi, lọc (siêu) qua bộ lọc trầm tích hoặc lọc than hoạt tính. Nước dùng cho nước giải khát phải là nước tinh khiết, không chứa các chất hữu cơ/vô cơ, kim loại nặng và có độ kiềm thấp. Nước có thể được xử lý trong ngành nước giải khát bằng phương pháp xử lý hóa học, thẩm thấu ngược (RO), bức xạ UV đơn sắc, siêu lọc (UF)/vi lọc, khử trùng bằng clo và/hoặc trao đổi ion để đảm bảo an toàn cho nước giải khát.
Xứ lý nước sinh hoạt bằng hóa chất
Xử lý hóa chất được hầu hết các cơ sở CB sử dụng. Quá trình xử lý bao gồm khử trùng bằng clo nhằm mục đích khử trùng và oxy hóa một số tạp chất trong nước. Nước sau đó được làm mềm thông qua việc bổ sung vôi để giảm độ kiềm bằng cách loại bỏ magie và canxi bicarbonat. Các sản phẩm phản ứng hình thành do quá trình làm mềm được loại bỏ bằng quá trình đông tụ.
Các chất đông tụ, sắt sunfat hoặc kali nhôm sunfat, phản ứng với canxi hoặc magie hydroxit để tạo thành kết tủa. Kết tủa lắng xuống và được loại bỏ khỏi đáy bể phản ứng. Bất kỳ kết tủa còn lại nào được loại bỏ bằng cách cho nước đi qua bộ lọc cát. Hấp phụ than hoạt tính được sử dụng để loại bỏ clo và bất kỳ hợp chất hữu cơ nào khác, do đó làm giảm khả năng tạo ra mùi hoặc vị không mong muốn. Sau đó, nước có thể đi qua giai đoạn “lọc đánh bóng” cuối cùng để loại bỏ bất kỳ hạt carbon nào.
Thẩm thấu ngược
Trong quá trình này, việc loại bỏ hầu hết các chất gây ô nhiễm nước đã đạt được. Nước được truyền ở áp suất cao qua màng bán thấm. Do kích thước lỗ rất nhỏ, các hạt và vi sinh vật gây ô nhiễm được giữ lại trên màng. Chất hữu cơ và các ion hòa tan bị ảnh hưởng bởi điện tích trên màng và cũng được giữ lại. Nước được lọc qua màng sau đó có thể được sử dụng làm nước sản phẩm. RO thường được sử dụng như một bước đánh bóng cho các phương pháp xử lý nước khác.
Siêu lọc
Quá trình này loại bỏ các hạt vật chất, đại phân tử, chất gây sốt (pyrogen) và MO bằng cách sử dụng màng thấm mỏng và có chọn lọc. Siêu lọc thường được sử dụng như một quy trình đánh bóng, nhưng không thể loại bỏ các ion khỏi nước.
Trao đổi ion
Trao đổi ion, còn được gọi là khử khoáng, được sử dụng để loại bỏ các chất vô cơ khỏi nước. Trong quy trình này, một lớp nhựa trao đổi ion hỗn hợp hoặc các lớp nhựa trao đổi cation và anion riêng biệt được sử dụng. Nhựa trao đổi cation thay thế các cation có trong nước, chẳng hạn như Ca2+, Na+1, Mg2+, hoặc K+1 với ion hydrogen (H+1). Trong khi đó, nhựa trao đổi anion thay thế các anion như ion hydroxit CO3-1, HCO3–, SO42- và Cl– với ion hydroxide (OH-1). May mắn thay, những loại nhựa này có thể được tái sinh và tái sử dụng.
Chất tạo ngọt
Chất làm ngọt được sử dụng trong CB có thể là chất dinh dưỡng hoặc không dinh dưỡng. Chất lượng của chất làm ngọt là một trong những thông số cực kỳ quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể của đồ uống. Các thông số chất lượng quan trọng cần được xem xét khi lựa chọn chất làm ngọt như đặc tính cảm quan (hương vị và mùi), độ hòa tan, độ ổn định của vi sinh vật và nhiệt độ.
Chất tạo ngọt dinh dưỡng
Chúng bao gồm sucrose trong dung dịch (xi-rô), sucrose dạng hạt, dextrose, đường nghịch chuyển và xi-rô ngô hàm lượng đường fructose cao (HFCS). Sucrose, C12H22O11, thu được từ mía hoặc củ cải đường được sử dụng trong thời cổ đại làm chất tạo ngọt chính cho CB. Với sự có mặt của axit, sucrose bị thủy phân thành dextrose (D-glucose), C6H12O6 và fructose, C6H12O6, để tạo thành một hỗn hợp được gọi là “đường nghịch chuyển”. Sự thay đổi cấu hình đường làm thay đổi nhận thức về vị ngọt trong đồ uống. Đường nghịch chuyển công nghiệp được sử dụng thay cho phương pháp truyền thống bằng cách cho phép đồ uống có đường tự đảo ngược theo thời gian.
HFCS lần đầu tiên được sử dụng trong ngành công nghiệp nước giải khát vào đầu những năm 1970. HFCS đã thay thế sucrose làm chất làm ngọt dinh dưỡng chính cho ngành công nghiệp nước giải khát vào năm 1984. HFCS được sản xuất từ tinh bột ngô thông qua quá trình phân hủy tinh bột thành glucose, chuyển hóa glucose thành fructose bằng enzym, tách đường và pha trộn đường để tạo ra các tỷ lệ phần trăm khác nhau của fructose và glucose. Có sẵn các loại HFCS khác nhau với nồng độ fructose và phần trăm chất rắn khác nhau.
Việc lựa chọn chất làm ngọt phụ thuộc vào độ ngọt cuối cùng mong muốn và công thức nước giải khát. Các nhà sản xuất có thể chọn sử dụng các hỗn hợp chất làm ngọt và các hỗn hợp phổ biến nhất bao gồm các nồng độ khác nhau của đường chuyển hóa dạng lỏng và HFCS. Thông thường, tỷ lệ chất tạo ngọt được sử dụng trong nước giải khát có thể dao động từ 7% đến 14%.
Chất tạo ngọt không dinh dưỡng
Đồ uống dành cho người ăn kiêng hoặc ít calo chiếm một thị phần đáng kể (~30%) trong tổng thị trường nước giải khát. Hiện tại, aspartame, saccharin, stevia, sucralose, neotame, alitame và acesulfame K là những chất tạo ngọt không dinh dưỡng phổ biến nhất được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) và Liên minh Châu Âu chấp thuận sử dụng trong đồ uống.
Saccharin (đường đôi), C7H5NO3S
Được phát hiện vào năm 1878, saccharin có lịch sử sử dụng lâu đời nhất trong số tất cả các chất làm ngọt không dinh dưỡng và lần đầu tiên được đưa vào sử dụng thương mại vào năm 1900. Nó được sử dụng trong nước giải khát như một hỗn hợp với sucrose trong Thế chiến thứ nhất do thiếu chất làm ngọt dinh dưỡng. Saccharin ngọt gấp 300-400 lần so với sucrose. FDA chính thức phê duyệt việc sử dụng saccharin trong thực phẩm và đồ uống vào năm 1938. Tuy nhiên, vào năm 1977, FDA đã đề xuất lệnh cấm saccharin như một chất phụ gia số lượng lớn trong thực phẩm. Quốc hội Hoa Kỳ đã thực thi và thường xuyên gia hạn lệnh cấm đề xuất cấm saccharin trong đồ uống. Saccharin được coi là không chứa calo.
Aspartame, C14H18N2O5
Aspartame là chất làm ngọt không dinh dưỡng chính được sử dụng trong nước giải khát có ga. Nó là một chất làm ngọt có hàm lượng calo thấp và mạnh, ngọt gấp 200 lần so với sucrose (đường ăn). Nó được sử dụng trong nhiều loại thực phẩm và đồ uống bao gồm đồ uống, chế độ ăn kiêng giảm năng lượng và như một chất làm ngọt trên bàn. Aspartame đã được sử dụng rộng rãi trong hơn 30 năm. Aspartame được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1965 và được FDA và EU chấp thuận ban đầu vào năm 1981. Nước ngọt có đường aspartame có thể đóng một vai trò thuận lợi để giúp mọi người kiểm soát hoặc giảm lượng calo nạp vào.
Một số nguồn coi aspartame là chất làm ngọt dinh dưỡng do thành phần của nó là methyl ester của một dipeptide của L-phenylalanine và axit L-aspartic. Nó nhạy cảm với độ pH thấp và nhiệt độ cao và bị phân hủy theo thời gian. Aspartame có thể được sử dụng một mình hoặc trộn với các chất làm ngọt khác.
Sucralose, C12H19Cl3O8
Sucralose có chất lượng hương vị và cường độ thời gian gần với sucrose hơn bất kỳ chất làm ngọt nào khác. Sucralose được tạo thành từ một phân tử sucrose gắn với ba nguyên tử clo. Cơ thể con người không xác định sucralose là một carbohydrate, do đó nó được hấp thụ kém và thường được bài tiết dưới dạng không đổi qua nước tiểu hoặc phân. Do đó nó không cung cấp calo.
Cỏ ngọt (Stevia)
Stevia được sử dụng trên khắp thế giới để làm ngọt đồ uống và thực phẩm. Các chất độn thường được sử dụng trong một số công thức chất làm ngọt stevia để thêm hương vị dễ chịu và giảm dư vị. Bốn steviol glycoside chính được tìm thấy trong cây cỏ ngọt, bao gồm rebaudioside A (reb A, stevioside, reb C, dulcoside A). Trong những tài liệu khoa học thì steviol glycoside được gọi là stevia, stevia glycoside và stevioside.
Acesulfame-Potassium (Ace-K), C4H4KNO4S
Ace-K đã được FDA chấp thuận vào năm 1998 để sử dụng trong đồ uống và vào năm 2003 dưới dạng chất tạo ngọt nói chung. Ace-K thường được kết hợp với các chất làm ngọt khác trong thực phẩm và đồ uống có hàm lượng calo thấp. Nó không có tác dụng đường huyết. Ace-K giống với saccharin về cấu trúc và hương vị và có thời hạn sử dụng dài.
Neotame, C20H30N2O5
Vào thời điểm hiện tại, neotame có sẵn cho các nhà sản xuất thực phẩm để làm ngọt thực phẩm chế biến nhưng không trực tiếp cho người tiêu dùng sử dụng tại nhà. Neotame tương tự như aspartame, và là dẫn xuất của các loại amino, phenylalanine và axit aspartic. Năm 2002, neotame đã được FDA chấp thuận là chất làm ngọt đa năng. Chất làm ngọt này về cơ bản có chất lượng giống như aspartame, không có dư vị đắng hoặc kim loại. Neotame rất ngọt, với khả năng làm ngọt từ 7000 đến 13.000 lần sucrose. Nó ngọt hơn khoảng 30-60 lần so với aspartame.
Alitame, C14H25N3O4S
Alitame là một chất làm ngọt dipeptide có chứa axit aspartic. Alitame là chất làm ngọt dipeptide thế hệ thứ hai. Alitame không có dư vị và ngọt hơn khoảng 2000 lần so với sucrose và ngọt hơn ~10 lần so với aspartame. Thời gian bán hủy của nó trong điều kiện nóng hoặc axit dài gấp đôi so với aspartame, mặc dù một số chất làm ngọt nhân tạo khác, bao gồm saccharin và acesulfame K, thậm chí còn ổn định hơn.
Sodium Cyclamate, C6H12NNaO3S
Sodium cyclamate là chất làm ngọt nhân tạo ~30-60 ngọt hơn sucrose và ít mạnh nhất trong số các chất làm ngọt được sử dụng thương mại. Nó có thể được trộn với các chất làm ngọt nhân tạo khác, đặc biệt là saccharin; hỗn hợp theo tỷ lệ 10:1 của các bộ phận cyclamate và saccharin tương ứng thường được sử dụng để che giấu mùi vị khó chịu của hai loại chất tạo ngọt. Nó rẻ hơn hầu hết các chất làm ngọt và ổn định khi đun nóng. EU công nhận cyclamate là an toàn.
Xem tiếp trang sau bên dưới…
