تصنيع المشروبات الغازية

يعود إنتاج المشروبات الغازية إلى القرن السابع عشر اذ أراد جو زيف برستلي الكيميائي الإنجليزي تقليد مياه الينابيع الغازية والتي كان يعتقد أن لها أثراً علاجيا. فأضاف الصودا والكربونات للماء وسميت بماء الصودا. وتطورت صناعة المشروبات الغازية بعد ذلك بإضافة المواد المُحلية ثم المواد ذات النكـهة وصنعت الكوكا كولا لأول مرة عام 1886 في جورجيا بالولايات المتحدة الأمريكية.

المشروبات الغازية تشمل المشروبات المعبأة في قناني زجاجية أو علب الالمنيوم مع كميات عالية من غاز ثنائي أوكسيد الكربون والخالية من المواد الكحولية. ولا تحتوي هذه المشروبات على عناصر تغذية مثل الفيتامينات والبروتينات.

ولقد أصبح مشروب المياه الغازية عادة غذائية لدى كثير من الناس خاصة في العقدين الأخيرين لاعتقادهم أنها تساعد على الهضم. وقد ساعد على نمو وانتشار تناول المشروبات الغازية عوامل عديدة منها الدعاية المكثفة بالوسائل الإعلامية والمحفزات العينية بالأخص في الأجواء الحارة. كما أن وجود مادة الكافيين في بعض هذه المشروبات له الأثر الخفي على التعود على هذه المشروبات.

أهم المكونات الداخلة في صناعة المشروبات الغازية

أولا: السكر

تهدف إضافة السكر الى إكساب المشروب الغازي الطعم الحلو وزيادة لزوجة المحلول، ويضاف السكروز (سكر المائدة) على شكل محلول مركز أو بحالة صلبة. ويشترط أن يكونسكر نقي يصل تركيزه في الشراب الأساسي من 45-60 % وفي المحلول النهائي نحو 8-13 % من كتلة المشروب، ويتوقف تركيز السكر على حسب نوع المياه الغازية. ويذاب السكر في الماء ضمن خزانات من المعدن الذي لا يصدأ أو مجهزة بمحركات للذوبان وتوضع في غرفة جدرانها من البورسلان وتقع في الطوابق العليا عادة للمصنع. تجري تصفية المحلول السكري في مصافي قطنية أو من اللباد وتدعى مرشحات التنقية.

وقد تضاف المحليات الصناعية كالسكرين Saccharin بدلا من السكروز، للحصول على مشروبات الغازية مصنعة منزوعة الوحدات الحرارية (Diet) يمكن تناولها من قبل مرضى السكري.

ثانيا: الحامض

تستعمل حوامض عدة في تحضير المشروبات الغازية منها: حامض الستريك وحامض التارتاريك ويستعمل من الاحماض المعدنية حامض الفوسفوريك فقط بنسبة بسيطة في منتجات الكولا كما في الجدول التالي. أما الأحماض المعدنية الأخرى فقد منع استخدامها لاحتوائها على شوائب مواد سامة.

 جدول يبين أنواع الحوامض ونسبها ومحتوى السكر في المشروبات الغازي

ان اختيار نوع الحامض وكميته كما هو موضح في جدول السابق تعتمد نوع المشروب المحضر ويفيد استعمال الحامض المناسب في ما يأتي:

أ- إظهار الطعم الخاص للمشروب. إن لكل مشروب طعمه الخاص الذي يميزه عن المشروبات الأخرى.

ب- خفض الرقم الهيدروجيني للمشروب لمنع نمو الأحياء المجهرية المحتمل وجودها.

ح- يقوم الحامض بتحويل السكر العادي الى سكر محول في أثناء عملية الخزن.

ثالثا: المواد المكسبة للنكهة واللون

توجد مواد كثيره تستعمل في المشروبات الغازية لإعطائها الطعم المرغوب. ويتوقف استعمال كل منها على نوع المشروب الغازي المحضر. أما أنواع الطعوم الرئيسية فهي: 

أ- مواد طبيعية:

وتستخلص من قشور الحمضيات كالبرتقال والليمون مادة الطعم والرائحة لإعطاء المشروب طعم ونكهة الفواكه. وقد تستخدم الثمار بكاملها (القشور والأجزاء اللحمية واللب ماعدا البذور) بعد تقطيعها وعصرها، وهذا الأسلوب ليس شائعا لغلاء ثمن الثمار وسرعة تلف المياه الغازية المحضرة منها.

ب- مركزات العصير الطبيعي للفاكهة:

تحضر من العصائر الطبيعية بالتخلص من جزء من رطوبتها بإحدى طرائق تركيز العصير. وعادة هذه المركزات تكون عالية اللزوجة وكثيفة القوام ويتم تخفيفها عند الاستعمال إلى الحد المطلوب.

ج- مواد صناعية:

وهي المواد المكسبة للنكهة وتكون على شكل زيوت عطرية طيارة ذات نكهة مماثلة لنكهة الفاكهة سواء كانت هذه المواد طبيعية أو صناعية تحضر كيميائيا لتعطي الطعم والنكهة المرغوبين كبديل لطعم ونكهة الفاكهة المراد تقليدها. وقد تكون على شكل مستحلب من خلاصات الأعشاب والحشائش وقلف الأشجار ذات الطعم والرائحة المميزة كما في منتجات الكولا. لا يفضل بسترة هذه المواد لتلافي فقدان جزء من طعمها ونكهتها لذا تحفظ بطريقة مناسبة كإضافة حامض عضوي أو بنزوات الصوديوم. وقد تحضر محاليل مخلوطة من مواد طعم طبيعية. ومواد صناعية بنسب محددة تستعمل في تحضير بعض المشروبات الغازية.

دـ الملونات:

تلون المشروبات الغازية بإضافة مواد ملونة. وأكثر المواد المستعملة استخداما هو الكراميل Caramel color للكولا. ويجب أن تكون المواد الملونة المستخدمة ثابتة. ولا تؤثر في طعم المياه الغازية ورائحتها. كما يجب أن لا تتحلل بفعل الأحياء المجهرية. أو المواد الكيميائية الأخرى الموجودة في المشروب. وأغلب المواد الملونة المستخدمة حالياً هي مواد كيميائية مصنعة.

رابعا: ثاني أوكسيد الكربون

يضاف غاز ثاني أوكسيد الكربون (CO₂) إلى المشروب الغازي بكميات كبيرة. وقد سميت هذه المشروبات (المشروبات الغازية) لاحتوائها على هذا الغاز. ويجب أن تحدد كمية الغاز التي تحتويها زجاجة المشروب تحديداً دقيقاً. لأنها تؤثر في صفاته تأثيراً كبيراً.

طرائق الحصول على CO₂

يجب أن يكو ن ثاني أوكسيد الكربون نقيا وخالي من شوائب النيتروجين. يتم الحصول على غاز ثاني أوكسيد الكربون من المصادر التالية:

أ- من مصانع البيرة أو الكحول كناتج ثانوي من عملية التخمر وبعد ذلك تجري تنقيته وتعبئته في اسطوانات فولاذية خاصة بسعة 20-30 كغم تحت ضغط عال اذ يتحول معه بداخلها إلى الحالة السائلة ومن ثم يتم نقله إلى مصانع المياه الغازية. وبمجرد رفع الضغط عنه يتحول إلى غاز ثاني أوكسيد الكربون ويذاب في الماء المبرد إلى درجة حرارة 5 .1 درجة سليزية تحت ضغط يتراوح ما بين 3-7 كغمسم2 في أجهزة خاصة تدعى الخلاطات كما في الشكل التالي ومنها الخلاطات الاسطوانية والكروية والمزدوجة (كروية واسطوانية) تقوم بزيادة سطح التلامس بين الماء والغاز الامر الذي يساعد الماء على امتصاص الغاز بسرعة. وهناك نوع آخر من الخلاطات تقوم بمزج الماء والشراب.

ب- وأحيانا ًيتم الحصول على غاز ثاني أكسيد الكربون على حالة صلبة (ثلج جاف) وعند تعرضه للهواء الجوي يتحول هذا الثلج إلى الحالة الغازية ويستخدم في تحضير ماء الصودا بإضافة 1 كغم ثلج جاف لكل 300 ليتر من الماء المبرد إلى الدرجة 5 سليليزية.

ت- عن طريق تفاعل كربونات الكالسيوم أو بيكربونات الصوديوم مع حامض الكبريتيك.

وتجري عملية إذابة الغاز في المشروب قبل ملء العبوة مباشرة. وتتوقف كميته المذابة على نوع المشروب. إذ تزداد كميته في مشروبات الكولا لإعطاء الطعم الخاص. وعادة يعادل حجم الغاز المضاف الى المشروبات الغازية أضعاف حجم المحلول المستخدم بنسبة (5 .1-4) مرة

شكل الخلاطات المستعملة في صناعة المشروبات الغازية

أما فوائد إضافة الغاز للمياه الغازية فهي:

1- يعطي الطعم المميز للمشروب الغازي. ومن المعلوم أن طعم المشروب يتغير بعد فتح العبوة وتركها لفترة طويلة. بسبب تسرب الغاز إلى الجو.

2- يحل غاز ثاني أوكسيد الكربون محل غاز الأوكسجين. وبذلك يتوقف حدوث أي تغير في طعم المشروب الغازي أو لونه الذي قد ينتج من أكسدة بعض مكونات المشروب بالأوكسجين.

3- يمنع الغاز نمو معظم أنواع العفن التي تحتاج إلى أوكسجين.

4- يخفض الرقم الهيدروجيني للمشروب. مما يزيد من درجة حموضته وجعله غير صالح لنمو الأحياء المجهرية.

خامسا: الماء

يجب أن يكون الماء المستعمل في صناعة المياه الغازية صالحا للشرب ونقيا من الناحيتين الكيميائية والبكتريولوجية ومطابقا للشروط الصحية والمواصفات المطلوبة.

وتجهز مصانع المياه الغازية بأجهزة تنقية المياه وإزالة عسرها وحتى معالجتها ميكروبيولوجيا لأنّه قد يحتاج ماء الشرب لبعض المعاملات الخاصة لجعله صالحا ًلصناعة المياه الغازية.

لذا يجب إجراء كافة الاختبارات لتحديد صلاحيته للاستعمال وتشمل المعاملات التي تجري على الماء:

1- التنقية من الناحية البكتريولوجية.

2- إزالة الأملاح والمعادن التي تسبب العسر والقلوية للمياه لأن هذه الأملاح تتحد مع الحامض الموجود في الشراب الأساسي وتعادله وبالتالي تكسب المياه الغازية طعما ً غير مرغوب فيه وتجعلها عكرة وغير متجانسة

3- ازالة الروائح والطعوم الغريبة لأنها تقلل من تقبل المستهلك للمشروب وخاصة آثار كبريتيد الهيدروجين والغازات الأخرى الناتجة عن نشاط الأحياء المجهرية وكذلك غاز الكلور المستخدم في التعقيم.

سادسا: مواد الرغوة

وهي عبارة عن مستحلبات تجارية تضاف للحصول على رغوة لتحسين المظهر.

سابعا- مواد حافظة:

يضاف حامض البنزويك وأملاحه أو حامض السوربيك وأملاحه. وتضاف بتركيزات منخفضة جداً لا تتجاوز 1 .0 %.

تعبئة المياه الغازية

تتم عملية التعبئة ضمن آلة التعبئة تحتوي على 110 صمام تعبئة وتحتوي على حساسات اصة تتحسس وجود العبوات وتقوم بسحب العبوة الفارغة وتدخل داخلها أنبوبة التعبئة اذ تقوم أولا بضخ غاز CO₂ داخل العبوة وعندما يتساوى الضغط في العبوة مع الضغط داخل خزان آلة التعبئة ينزل الشراب وعندما تصل لحد معين (1لتر) تتوقف عملية التعبئة شكل (أ و ب)

 شكل (أوب) تعبئة المشروبات الغازية

 لصق بطاقة البيانات:

تدخل العبوة إلى آلة وضع البطاقة التي تقوم بنفث الصمغ على وسط العبوة في المكان المخصص للصق البيانات ثم تقوم بإعطائها البطاقة ولصقها على العبوة.

مرحلة التغليف:

تنتقل العبوات بعدها إلى آلة التغليف اذ تزود كل 6 عبوات (على شكل صفين) بكرتونة من الأسفل وورق بولي إيثلين من الأعلى لتدخل بعدها إلى فرن حرارته حوالي 100 درجة سليزية لبضعة ثواني تفيد في (تسييل) الورق بحيث يلتصق على العبوات بالشكل المناسب.

عوامل حفظ المياه الغازية

1- ارتفاع الحموضة الناتجة من الأحماض العضوية المضافة..

2- ثاني أوكسيد الكربون وتكوين حامض كربونيك.

3- تعقيم الماء.

4- المواد الحافظة كحامض البنزويك.

الأقسام الموجودة في مصانع المياه الغازية

يتألف مصنع المياه الغازية من الأقسام التالية:

1- قسم معالجة المياه.

2- قسم تحضير الشراب.

3- قسم إنتاج CO₂.

4- قسم التعبئة.

5- مستودعات تخزين الانتاج

6- محطة معالجة لمياه الصرف

خواص الناتج النهائي:

أن يكون خالي من الرواسب والتخمرات والحشرات

الاختبارات التي تجرى على المنتوج النهائي.

أولا: اختبارات نوعية

تجرى في قسم السيطرة النوعية عدة اختبارات للكشف عن صلاحية المنتج للاستهلاك:

1- اختبار الكلور: يؤخذ 5 مل من عينة الماء في أنبوب اختبار ويضاف له كاشف الكلور الحر ويترك لمدة 3 دقائق يظهر بعدها لون وردي محمر في حال وجود الكلور وهذا اللون يتناسب مع تركيز الكلور. ويقاس التركيز باستخدام جهاز لوني ليقيس اللون ويعطي التركيز.

2- اختبار الحديد: يجري بأخذ 5مل من عينة ماء ويضاف إليها نقطتين من كاشف الحديد عدم وجود لون يدل على عدم وجود الحديد.

3- اختبار عسرة المياه

ثانيا: الفحوصات الميكروبيولوجية:

يجرى الفحص الميكروبيولوجي للمنتوج للتأكد من توفر الشروط التالية:

1- أن يكون المنتوج خالي من الأحياء المجهرية.

2- ألا يزيد العدد الكلي للبكتيريا على 100 خلية / مل.

3- ألا يزيد العدد الإجمالي لميكروب القولون على خلية واحدة/ 100 مل.

4- يجب ألا يزيد عدد الاعفان والخمائر عن خليتين لكل مل.