Cải thiện chất lượng, sản xuất CO2 trong đồ uống có ga

Cho dù là soda, nước ngọt hay sự phổ biến gần đây của cà phê có ga, trà hoặc nước trái cây thì CO2 luôn luôn cần thiết nhằm tạo ra hiện tượng bong bóng sủi tăm để đảm bảo đồ uống phù hợp và an toàn.

Don Pachuta - tiến sĩ, chủ tịch của Airtern Labs International nói rằng, chất lượng CO2 được sử dụng trong các sản phẩm đồ uống trước đây thường bị bỏ qua chỉ với những thử nghiệm tối thiểu được thực hiện. Điều này đã thay đổi hoàn toàn trong 20 năm qua.

Việc kiểm soát chất lượng CO2 không chỉ mang lại cảm giác dễ chịu khi uống mà còn giúp giảm thiểu những ảnh hưởng có hại đến sức khỏe có thể phát sinh từ các tạp chất không mong muốn.

Hơn nữa, khi nhiều nguồn CO2 không chính thống được khám phá và sử dụng, các vấn đề về bảo đảm chất lượng CO2 trở nên khó khăn hơn vì các tạp chất tiềm ẩn phải được nghiên cứu cẩn thận và các tạp chất liên quan được xác định, loại bỏ, theo dõi và sau đó được kiểm soát bởi các cơ quan thiết lập tiêu chuẩn tinh khiết thích hợp như Hiệp hội khí nén (CGA), Hiệp hội công nghệ nước giải khát quốc tế (ISBT), Hiệp hội khí công nghiệp châu Âu (EIGA), FDA và các nhóm thiết lập tiêu chuẩn quốc tế hoặc chính phủ khác.

Phải hiểu rằng, tất cả các quy trình đảm bảo chất lượng CO2 bao gồm một chuỗi sản xuất phức tạp và qua nhiều bước: cung cấp – sản xuất – vận chuyển – lưu trữ - chuỗi cung cấp, bắt đầu với thành phần của nguồn khí CO2 thông qua việc truyền vào thành phẩm nước giải khát cuối cùng.

Kinh tế hơn, nguồn cung cấp CO2 cần được sản xuất và lưu trữ tại những địa điểm phù hợp, gần với nhà sản xuất. Điều quan trọng là nhiều nguồn CO2 không chính thống phải liên tục được đánh giá vì lý do kinh tế, nhất quán và sự bền vững.

Sự thiếu hụt về CO2 vào năm ngoái ở châu Âu và các khu vực khác nhấn mạnh sự cần thiết của việc sản xuất CO2, đặc biệt là sự ổn định và địa phương hóa các nhà sản xuất.

Hướng dẫn tại chỗ

Hiệp hội khí nén (CGA) công bố một số tiêu chuẩn đồng thuận trong ngành về sản xuất, lưu trữ và vận chuyển CO2. CGA đã xuất bản thông số kỹ thuật về CO2 lần đầu tiên vào năm 1973 và cập nhật định kỳ. Các tiêu chuẩn và hướng dẫn CO2 khác nhằm giải quyết việc sử dụng mới và cung cấp nguồn khí đốt. Những thông số kỹ thuật này cung cấp các đặc điểm hạn chế và xác định các phương pháp thử nghiệm được đề xuất để phân tích các chất gây ô nhiễm tiềm ẩn trong CO2 lỏng, khí và rắn cho các mục đích sử dụng khác nhau.

Hiệp hội công nghệ nước giải khát quốc tế có một bộ hướng dẫn về sản xuất, cấp khí ga, mức độ tạp chất thành phẩm và các khuyến nghị phương pháp phân tích cho đồ uống có chứa nhiều CO2.

Một nhóm các chuyên gia bao gồm các thành viên của ngành công nghiệp đồ uống cũng như các nhà cung cấp và sản xuất CO2 đã đưa ra các hướng dẫn về CO2.

Việc cải thiện chất lượng và tính nhất quán của CO2 được sử dụng trong ngành công nghiệp đồ uống được thực hiện trong vài năm trở lại đây. Thông thường, các nhà phân phối cấp giấy chứng nhận thể hiện việc phân tích các thành phần, bao gồm các loại khí như CO2 để chứng nhận nguyên liệu đáp ứng với các tiêu chuẩn được soạn thảo trong hợp đồng với khách hàng.

Các nhà cung cấp khí lớn như Air Liquide và Airgas (gần đây đã sát nhập), Linde và Praxair (gần đây đã sát nhập), và Matheson sản xuất và bán CO2, tất cả đều thực hiện kiểm tra chất lượng và kiểm tra định kỳ của bên thứ ba tại các phòng thí nghiệm được phê duyệt.

Một điều thú vị là, CO2 không chỉ là một thành phần trong đồ uống mà còn được FDA phân loại là một loại thuốc trong số các ứng dụng khác. Đó là lý do tại sao các tiêu chí đánh giá cần phải đáp ứng các tiêu chuẩn CGA xác định cho đồ uống và các tiêu chuẩn CO2 cho các mục đích sử dụng khác.

Việc thử nghiệm CO2 đã may mắn phát triển trong nhiều năm qua, thông qua khả năng sản xuất tại chỗ, lưu trữ thiết bị thử nghiệm và đơn giản hóa quy trình ngoại vi. Điều này liên quan đến việc lấy một lượng nhỏ khí CO2 áp suất thấp, có thể vận chuyển xuyên quốc gia khi cần làm mẫu khí “không gây nguy hiểm” đến phòng thí nghiệm kiểm tra CO2 đủ tiêu chuẩn để phân tích chất lượng.

Việc lấy mẫu này yêu cầu sử dụng các vật chứa mẫu bao gồm các vật liệu trơ, được phủ đặc biệt (thụ động) sẽ không hấp thụ các tạp chất quan trọng như lưu huỳnh.

Việc sử dụng các thiết bị hiện đại, cả tại chỗ hoặc bên ngoài cho phép kiểm tra tất cả các tạp chất CO2 ở mức rất thấp (phần triệu đến một phần tỷ) cần thiết để đảm bảo mức độ mong muốn và an toàn cho người tiêu dùng.

Tầm quan trọng của chất lượng CO2

Không giống như nhiều loại khí khác như nitơ, oxy và argon (đến từ nguồn khí “không phức tạp”), CO2 được sản xuất cho đồ uống thường có nguồn gốc là sản phẩm phụ hoặc sản phẩm thải ra từ nguồn hóa học phức hệ.

Chúng bao gồm giếng tự nhiên, ngũ cốc lên men và thực vật (ngô, mật, lúa miến), sự đốt cháy từ nhiều loại nhiên liệu bao gồm than, dầu nhiên liệu, khí tự nhiên, cộng với khí tổng hợp dựa trên phân bón đất (nguồn amoniac), quá trình hóa học (trung hòa các axit khoáng sản), tổng hợp các loại hóa chất khác nhau (glycols) và một nguồn mới phát hiện gần đây là sự phân hủy kỵ khí của các loại vật liệu sinh khối thực vật, động vật và dòng thải (khí sinh học).

Trong mọi trường hợp, mẹo ở đây là xác định chính xác đặc tính, mức độ và rủi ro của tất cả các nguồn phổ biến trên và lượng tạp chất có thể gây hại hoặc ảnh hưởng đến sức khỏe từ một nguồn CO2 nhất định. Thông tin này được sử dụng để xây dựng các quy trình làm sạch công nghiệp, có thể loại bỏ các tạp chất không mong muốn này xuống mức rất thấp, mức an toàn hoặc mức có thể chấp nhận để sử dụng trong đồ uống và các ứng dụng thực phẩm khác.

Do tính chất vật lý của CO2 và sự kiểm soát chặt chẽ đối với chuỗi cung ứng, khả năng xảy ra sự cố ô nhiễm với CO2 là khá thấp. Các thùng chứa CO2 luôn chịu một áp suất nhất định. Nếu có áp suất rò rỉ khỏi thùng chứa, cấm không để các chất gây ô nhiễm vào thùng chứa cho đến khi các sản phẩm trong đó được xử lý.

CO2 được sản xuất, lưu trữ và vận chuyển dưới áp suất nhất định, điều này hầu như loại bỏ cơ hội ô nhiễm. Trong một bình chứa kín, chẳng hạn như xi lanh áp suất cao, CO2 là một loại khí hóa lỏng dưới áp suất. Nếu bạn đổ đầy xi lanh và tăng nhiệt độ, áp suất có thể tăng nhanh đến mức làm vỡ xi lanh, gây thương tích lớn cho con người và thiết bị.

Việc lưu trữ CO2 trong các bể chứa và xi lanh trong khu vực kín không thông gió vẫn là một mối quan tâm đặc biệt. Ngay cả những rò rỉ nhỏ từ thiết bị cũng có thể dẫn đến bầu không khí thiếu oxy, khiến bất kỳ ai cũng sẽ rơi vào tình trạng ngạt thở. Ngay cả với khu vực đủ oxy để duy trì sự sống, môi trường chứa hàm lượng CO2 cao có thể gây hại cho con người một cách nhanh chóng.

Xu hướng CO2 gần đây

Với mối quan tâm ngày càng tăng trong việc sử dụng các nguồn CO2 bền vững và không chính thống, việc lấy mẫu thích hợp, phương pháp phân tích, chương trình thử nghiệm và giới hạn thông số tinh khiết hợp lý luôn là những thách thức cần phải lưu tâm. Giải quyết những thách thức này sẽ xác định và theo dõi được các tạp chất trong nguồn khí đốt sinh ra trong quá trình sản xuất.

Bước tiếp theo là phát triển các chương trình kiểm tra tại chỗ và kiểm tra định kỳ để đảm bảo nhà sản xuất CO2 có thể loại bỏ các tạp chất khỏi tất cả sản phẩm đồ uống và thực phẩm.

Hoàng Nam

(Theo Food Quality & Safety)