تحقیق مقاله آشامیدنی های گازدار

آشامیدنی‌ها

مقدمه

تعداد زیادی از آشامیدنی‌ها به منظور برطرف کردن نیازهای تغذیه مصرف نمی‌گردند، بعضی از آنها برای رفع عطش و تعدادی محرک هستند.

هر کدام از این آشامیدنی‌ها اهمیت فراوانی دارند، زیرا از اجزاء تشکیل دهنده غذایی ساخته می‌شوند و هم تابع قوانین مربوط به مواد غذایی خالص محسوب می‌گردند و هم از سوی دیگر این فرآورده‌ها در حجم عظیمی به مصرف می‌رسند و در بعضی نقاط نوشیدن آنها بر آب ترجیح دارد. به علاوه ماءالشعیر و نوشابه‌های گازدار (به استثنای نوشابه‌های رژیمی) تولید کالری می‌کند. قهوه و چای، گرچه به تنهایی فاقد کالری هستند، ولی اغلب چون با خامه یا قند مصرف می‌شوند، کالری‌زا هستند. تکنولوژی هر کدام از این آشامیدنی‌ها و اجزا تشکیل دهنده آنها به مطالعه وسیع و گسترده نیاز دارد.

آشامیدنی‌های گازدار غیرالکلی

این آشامیدنی‌ها که «سوداپاپ» مثال بارزی از آنهاست، عمدتاً شیرین شده، سپس معطر و اسیدیفیه شده و به صورت مصنوعی گازدار می‌گردند. بعضی اوقات به روش شیمیایی نگهدار می‌شوند. قدمت این فرآورده‌ها به عهد یونانیان و رومیان قدیم می‌رسد. در آن زمان آب‌های معدنی برای مصارف طبی و نوشیدن توصیه می‌شدند. از سال 1767، دانشمندی انگلیسی به نام ژوزف پریستلی صنعت نوشابه‌های گازدار را از طریق مصنوعی گازدار کردن آب پایه‌گذاری نمود. تولید گاز انیدریک کربنیک در ابتدا از طریق اسید کردن بی‌کربنات سدیم یا کربنات سدیم صورت می‌گرفت و نام نوشابه‌های سودا که امروزه هنوز هم به آنها اطلاق می‌شود، به همین دلیل است. گرچه دیگر تولید با این روش منسوخ شده و تدریجاً آب میوه‌ها و عصاره آنها به نوشابه‌ها برای معطر کردن اضافی شده است. امروزه در امریکا حدود 9 بیلیون دلار نوشابه گازدار به فروش می‌رسد. در این کشور 2200 کارخانه نوشابه‌سازی وجود دارد و در این کارخانجات 50 بیلیون نوشابه در سال به فروش می‌رسد.

اجزا تشکیل دهنده و ساخت

افزوده‌های عمده آشامیدنی‌های گازدار، قند، مواد معطر کننده، رنگ، اسید و انیدریم کربنیک است. ترکیبات بعضی از انواع نوشابه، یعنی شکر، انیدرید کربنیک و اسید در جدول زیر نشان داده شده است. فرمول ساخت کارخانجات مختلف ممکن است از نظر درصد ترکیبات مذکور تا حدودی فرق داشته باشد.

ترکیب تعدادی از نوشابه‌های گازدار

قند مورد مصرف در نوشابه‌ها، ساکاروز است که به صورت شربت غلیظ خریداری و یا اینکه بعد از حمل کریستال‌های شکر درست می‌شود. سپس قند را با مواد معطر کننده، رنگ و اسید مخلوط و با مواد شیمیایی نگهدارنده تثبیت می‌کنند. نوشابه تولید شده حاوی 14-8 درصد قند می‌باشد. قند نه تنها خاصیت کالری‌زایی به نوشابه می‌بخشد، بلکه پیکره و قوام نیز در آن ایجاد می‌کند. در تولید نوشابه‌های رژیمی که از ساکارین به جای شکر استفاده می‌شود. پیکر دهنده‌هایی از قبیل کربوکسی متیل سلولز یا پکتین مصرف می‌گردند.

تا سال‌های اخیر در نوشابه‌های رژیمی از سیکلامات سدیم به میزان 25/0 درصد به اضافه 01/0 درصد ساکارین به جای شکر استفاده می‌شد. سپس در سال 1969 که مصرف سیکلامات‌ها در آمریکا ممنوع شد، مقدار مجاز مصرف ساکارین در هر 355/0 لیتر، 7/1 گرم (بطری 336 میلی‌لیتری) شناخته شد، ساکارین تنها شیرین کننده غیرتغذیه‌ای مورد استفاده در نوشابه‌های گازدار غیررژیمی می‌باشد. حدود 10 درصد نوشابه‌ها را نوشابه‌های رژیمی تشکیل می‌دهد. در سال 1977، اداره نظارت بر مواد غذایی امریکا، مصرف ساکارین را به هر میزان قدغن نمود.

مواد طعم دهنده

این مواد به صورت طعم دهنده‌های سنتیک، عصاره‌های طبیعی و کنسانتره‌های آب میوه وجود دارند. نسبت به شرایط اسیدی و در معرض نور برای یک سال یا بیشتر می‌بایست مقاوم باشند، زیرا بطری‌های نوشابه ممکن است برای چنین مدتی به مصرف نرسند. مواد طعم دهنده در مقابل حرارت‌های بیش از 28 درجه سانتیگراد مقاوم نیستند، به این دلیل نوشابه‌ها هرگز استرلیزه یا پاستوریزه نمی‌شوند.

یک طعم دهنده مصنوعی میوه‌ای که حاوی ترکیبات معطر و عصاره‌های طبیعی است، ممکن است بیش از 24 جز داشته باشد. طعم‌های کولایی حتی ترکیبات پیچیده‌تری داشته و فرمول آنها محرمانه است تا مورد استفاده سایر رقبای این صنعت قرار نگیرد. بعضی اوقات اجزایی به آنها افزوده می‌شود که آنالیز آنها امکان‌پذیر نبوده و محرمانه‌تر کردن فرمولاسیون آنها را مضاعف می‌کند. طعم‌های کولایی اغلب حاوی کافئین که محرک ضعیفی است، می‌باشند. هنگامی که از طعم‌های میوه‌ای حاوی روغن استفاده می‌شود، برای جلوگیری از جدا شدن روغن آن به عوامل امولسیون کننده در آشامیدنی نیاز می‌باشد.

فرمولاسیون طعم رازبری

رنگ‌ها

‌رنگ‌های عمده‌ای که در نوشابه‌ها مصرف می‌گردد، بیشتر سنتیک و از نوع کول‌تار هستند. این گونه رنگ‌ها حتماً می‌بایست توسط اداره نظارت بر مواد غذایی‌ امریکا تایید و دارای استانداردهای خلوص شیمیایی باشند، کارامل حاصل از قند سوخته که رنگ غیرسنتیک است، در نوشابه‌سازی کاربرد دارد. رنگ‌های سنتیک به دلیل خاصیت رنگزایی زیادتر و استحکام بیشتر نسبت به رنگ‌های طبیعی میوه‌ای ارجحیت دارند، حتی وقتی از عصاره رنگی میوه‌ها در نوشابه استفاده می‌شود، رنگ‌های سنتیک به عنوان مکمل اضافه می‌گردند.

اسیدها

گرچه انیدرید کربنیک اسیدزایی در نوشابه دارد، ولی به اغلب نوشابه‌ها افزوده می‌گردد. مقصود از افزودن اسید، تشدید طعم نوشابه است. اسیدهای عمده‌ای که در نوشابه‌سازی مصرف می‌گردند، شامل: فسفریک، سیتریک، فوماریک، تارتاریک و مالیک اسید است. سیتریک، تارتاریک و مالیک، اسیدهای طبیعی میوه‌ها هستند. بنابراین توام با فوماریک اسید برای تشدید طعم نوشابه‌های معطر مصرف می‌گردند. بیشترین کاربرد را سیتریک پیدا کرده است. فسفریک اسید در نوشابه‌های کولایی، روت‌بیر و سایر نوشابه‌های غیرمیوه‌ای بیشترین مصرف را داراست.

علاوه بر تشدید طعم، اسید نقش نگهدارندگی در آشامیدنی‌هایی که حرارت نمی‌بینند، را دارد، به استثنای  شرایط خیلی بهداشتی پایین آوردن pH نوشابه برای نگهداری طولانی کافی نیست. به این دلیل از نگدارنده‌هایی مانند سدیم بنزوات به مقادیر 05/0-03/0 درصد به آشامیدنی اضافه می‌کنند.

آب

آب جزء اصلی نوشابه‌های گازدار را تشکیل می‌دهد. گاهی تا 92درصد نوشابه گازدار را آب تشکیل می‌دهد. آب مصرفی نوشابه‌های گازدار، علاوه بر بهداشتی بودن آن از نظر شیمیایی می‌بایست کاملاً خالص باشد. در غیراینصورت این ناخالصی‌ها با اجزا تشکیل دهنده نوشابه واکنش ایجاد می‌کنند. آب مشروب شهر گرچه از نظر باکتریولوژیکی دارای شرایط کافی است، ولی فاقد استاندارد لازم برای نوشابه‌سازی می‌باشد، شرایط استاندارد آب نوشابه‌سازی در جدول زیر نشان داده شده است.

میزان قلیاییت آب باید پایین باشد تا اسید موجود در آشامیدنی خنثی نگردد، اگر اسید خنثی گردد، طعم آن تغییر و خواص نگهدارندگی آن پایین می‌آید. اگر میزان آهن و منگنز زیاد باشد، با عوامل رنگ دهنده و طعم دهنده ترکیب می‌شوند. کلر نیز اگر به صورت آزاد وجود داشته باشد، طعم نوشابه را تغییر می‌دهد. کدورت و رنگ آب مصرفی در نوشابه باید کم باشد تا ظاهر آن مطلوب شود. اگر مواد آلی و مواد جامد غیرآلی مقدارشان زیاد باشد، به صورت هسته برای تجمع گازکربنیک شده و از محل شربت جدا می‌گردد. این حالت باعث می‌گردد که بعد از باز کردن در بطری گاز به سرعت به خارج نفوذ می‌کند.

استانداردهای آزمایشگاهی برای آب مورد استفاده در تولید آشامیدنی‌های میوه‌ای

برای استاندارد کردن آب، کارخانه‌های نوشابه‌سازی، عملیات زیر را روی آن انجام می‌دهند: ترسیب مواد معدنی، یون‌زدایی، استفاده از زغال فعال برای برطرف کردن بوها، طعم‌ها و باقیمانده کلر، تصفیه نهایی با کمک فیلتر کاغذی برای جدا کردن ذراتی که از فیلتر کربن گذشته است و هواگیری برای جدا کردن اکسیژن. با عمیلیات فوق، طعم و مزه نوشابه‌ها ثابت می‌ماند، ولی در مراکزی که عصاره نوشابه را با آب مخلوط می‌کنند، مثل ماشین‌های نوشابه‌فروشی به علت اینکه بر روی آنها عملیات فوق صورت نمی‌گیرد، طعم و مزه متفاوتی دارند و فاقد استاندارد نوشابه‌های پرشده کارخانه‌ای می‌باشند.

انیدرید کربنیک

کف و مزه خاص اینگونه از آشامیدنی‌ها نتیجه وجود گاز انیدرید کربنیک موجود در آنها است. گازکربنیک را از کربنات، سنگ آهک، سوخت‌های آلی و فرآیند صنعتی تخمیر تولید می‌کنند. فروشنده‌های خرده‌پای نوشابه‌سازی‌ها انیدرید کربنیک مورد نیاز خود را در سیلندرهای فشار قوی از سازندگان گازکربنیک دریافت می‌کنند. سیلندر، گازکربنیک تحت فشار است و به صورت مایع باقی می‌ماند. میزان Co2 مورد استفاده در آشامیدنی‌ها، به طعم و نوع آنها بستگی دارد. Co2 باعث تشدید طعم، افزایش زمان نگهداری نوشابه از طریق اسیدی کردن آن، سوزش زبان و کف کردن می‌شود.

انیدرید کربنیک را به نسبت 4-5/1 حجم نسبت (تحت شرایط استاندارد درجه حرارت و فشار) به یک حجم مایع اضافه می‌کنند. عمل گازدهی توسط دستگاهی به نام کربوناتور که با اشکال مختلف طراحی می‌شود، صورت می‌گیرد. در تمام سیستم‌های گازدهنده، عمل اختلاط گاز را بوسیله اعمال سطح آزاد زیاد بین مایع و گاز Co2، سرد کردن مایع به علت اینکه حلالیت گاز در درجه حرارت پایین بیشتر می‌شود و همچنین بکارگیری فشار زیاد افزایش می‌دهند. در دستگاه کربوناتوری که شکل آن در زیر آمده است، Co2 را در تماس با سطح زیادی از آب قرار می‌دهند که بر صفحات سرد در داخل ظرف تحت فشار ریخته می‌شوند. در عمل تمام نوشابه معطر را گازدار یا اینکه ابتدا آب را گازدار و سپس با شربت مخلوط می‌کنند.

یک دستگاه کولر کربوناتور

طرح کارخانه نوشابه‌سازی

در شکل زیر، تاسیسات مربوط به مخلوط کردن، گازدهی و بطری کردن نشان داده شده است. شربت حاوی تمام افزودنی‌های لازم به استثنای آب و Co2 به داخل دستگاه مخصوص توزین که به سینکرومتر موسوم است، پمپ می‌شود. آب هواگیری شده نیز به داخل دستگاه مذکور هدایت می‌گردد. در این دستگاه شربت و آب به نسبت معین مخلوط و وارد دستگاه کربوناتور می‌شود. سپس نوشابه حاوی گاز به بخش بطری پرکنی و یا قوطی پرکنی منتقل و تحت فشار، از گاز  Co2پر می‌شود تا از ضایعات Co2 و جوشش آن جلوگیری شود. بعد در بطری یا قوطی‌ها بسته و حرارت نمی‌بینند.

تاسیسات مربوط به مراحل اختلاط، گازدهی و بطری کردن نوشابه

در ماشین‌های جدید، نوشابه‌سازی که محتویات عصاره در داخل لیوان ریخته می‌شود، مراحل عمل کمی فرق می‌کند. در این نوع دستگاه‌ها، عصاره مخصوص و انیدرید کربنیک از کارخانه نوشابه‌سازی خریداری و جداگانه نگهداری می‌شوند. هنگام تقاضای نوشابه، جرعه‌ای از عصاره به داخل لیوان پمپ و آب شهرب با Co2 از طریق یک کربوناتور کوچک مخلوط و وارد لیوان می‌شود.

توزیع و عرضه نوشابه‌ها در حجم‌های زیاد

عرضه نوشابه‌ها در کافه‌ها، رستوران‌ها و ساندویچ فروشی‌ها به سرعت افزایش می‌یابد و بخش اعظمی از بازار فروش نوشابه را به خود اختصاص می‌دهد. توزیع نوشابه‌ها برای این مکان‌ها به دو گروه تقسیم می‌شوند:

pre mix: محصولاتی که قبلاً مخلوط شده‌اند؛

post mix: محصولاتی که بعداً و در محل مصرف مخلوط می‌شوند.

نوع دوم، بیشترین فروش را دارد و در حجم‌های بالا توزیع می‌شود. در سیستم دوم، محصول به صورت کنسانتره در بسته‌های bag in box یا در مخازن ساخته شده از فولاد زنگ نزن (مثل ظروفی که برای انواع pre mix بکار می‌رود) توزیع می‌شود و بعد از توزیع در زمان عرضه به مشتری با آب گازدار یا بدون گاز مخلوط می‌شود (بسته به نوع نوشیدنی، مثلاً در مورد آب پرتقال یا انواع آب میوه آب بدون گاز بکار می‌رود).

سیروپ وقتی به محلمصرف می‌رسد، در ظروفی (که ممکن است فشار داخل آن تنظیم شده باشد یا نه) ریخته می‌شود. آب از منبع اصلی (مثلاً آب شهر) تهیه می‌شود و اگر لازم بود بوسیله یک دستگاه خنک کننده/گازدار کننده و خنک می‌شود.

نوشابه‌های قوطی

آب میوه‌جات به صورت قوطی بازار خیلی خوبی دارند، اما نوشابه‌‌های گازدار سهم عمده نوشابه‌های قوطی را تشکیل می‌دهند. آب میوه‌ها به صورت داغ پر می‌شوند تا آب میوه به خوبی هواگیری شود، سپس پاستوریزه می‌شود تاآنزیم‌های آن غیرفعال شوند و میکروارگانیسم‌های رویشی موجود در آن از بین بروند. همانطور که گفته شد، قوطی‌ها با آب میوه داغ پر می‌شود. بدین ترتیب سطح داخلی قوطی‌ها پاستوریزه می‌شود. سپس درپوش روی قوطی قرار داده می‌شود و فقط درب‌بندی انجام می‌شود و قوطی به خوبی غیرقابل نفوذ می‌شود. سپس قوطی از زیر دوش آب سرد عبور می‌کند یا وارد یک مخزن آب سرد می‌شود تا خنک شود. این مخزن معمولاً دارای حرکت دورانی است تا عمل اختلاط انجام شود. فرآیند سرد شدن یک خلاء نسبی در Heal space ایجاد می‌کند که به علت تقطیر موجود در Heal space است. قوطی‌های بکار رفته معمولاً از جنس فولاد و لاک خورده هستند.