وبلاگ
اندازهگیری غلظت نوشیدنی رژیمی | شیرینکننده مصنوعی
کنترل کیفیت نوشیدنیهای رژیمی یکی از چالشهای مهم صنعت نوشیدنی است. برخلاف نوشابههای معمولی که غلظت آنها را میتوان بهسادگی از طریق اندازهگیری چگالی یا درجه بریکس تعیین کرد، در نوشیدنیهای رژیمی این روش بهتنهایی کافی نیست. دلیل این موضوع استفاده از شیرینکنندههای مصنوعی است؛ موادی که با وجود قدرت شیرینکنندگی بسیار بالا، مقدار مصرف آنها بسیار کم است و تاثیر اندکی بر چگالی محصول دارند. برای مشاهده تجهیزات کنترل کیفیت نوشیدنی آنتون پار و اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید.
به همین دلیل، تولیدکنندگان برای اطمینان از یکنواختی طعم، کیفیت و فرمولاسیون محصول به روشهای دقیقتری برای کنترل غلظت نیاز دارند. امروزه استفاده از چگالیسنجهای دقیق و سیستمهای ترکیبی اندازه گیری چگالی و سرعت صوت، امکان کنترل سریع و قابل اعتماد نوشیدنیهای رژیمی را در خط تولید فراهم کرده است. در ادامه بررسی میکنیم که چرا اندازهگیری غلظت این محصولات دشوار است، چه عواملی بر نتایج اندازهگیری تاثیر میگذارند و چگونه میتوان این چالش را برطرف کرد.
چرا اندازهگیری نوشیدنیهای رژیمی مشکل تر است؟
در نوشابههای معمولی، بخش عمده مواد محلول را ساکارز تشکیل میدهد. از آنجا که مقدار قند رابطه مستقیمی با چگالی دارد، با اندازهگیری چگالی میتوان غلظت محصول را با دقت بالایی تعیین کرد. اما در نوشیدنیهای رژیمی شرایط متفاوت است. شیرینکنندههایی مانند آسپارتام یا آسهسولفام- K صدها برابر شیرینتر از ساکارز هستند و تنها در مقادیر بسیار کم به فرمولاسیون اضافه میشوند. در نتیجه، تغییر چگالی بین آب فرآیندی و محصول نهایی بسیار ناچیز است. به همین علت، حتی تغییرات جزئی در مقدار آب، شربت یا سایر اجزای فرمولاسیون میتواند بر نتیجه اندازهگیری اثر بگذارد و کنترل کیفیت را پیچیدهتر کند
روشهای آزمایشگاهی مرجع برای تعیین Diet و محدودیت آنها
برای تعیین Diet در یک نوشیدنی رژیمی، یک ماده اصلی شاخص (مثلا اسید فسفریک) انتخاب میشود. تحلیل آزمایشگاهی مرجع مشخص میکند که آیا مقدار هدف برای این ماده شاخص محقق شده و چقدر انحراف دارد. اگر ماده شاخص در محدوده مشخصات باشد، فرض میشود که سایر مواد تشکیلدهنده نیز در محدوده هستند. مهمترین روشهای مرجع برای نوشابههای رژیمی معمول، روش آبی مولیبدن (که نتیجه را بهصورت درصد بیان میکند) و تیتراسیون (برای تعیین مقدار کل اسید) هستند. با این حال، روشهای آزمایشگاهی مرجع زمانبر هستند، به اپراتورهای ماهر نیاز دارند و مواد شیمیایی مصرف میکنند که معایب این روش محسوب میشود. اما چه روشی برای این منظور مناسب است؟
اندازهگیری غلظت Diet با استفاده از چگالی و سرعت صوت
یکی از دقیقترین راهکارهای امروزی، استفاده از دستگاههای اندازه گیری چگالی یا سیستمهای ترکیبی چگالی و سرعت صوت است. این تجهیزات با استفاده از متدهای خاص صنعت نوشیدنی، علاوه بر اندازه گیری چگالی، قادرند Diet را نیز محاسبه کنند. مزیت مهم این روش آن است که علاوه بر نوشیدنی های رژیمی، برای کنترل کیفیت نوشابههای معمولی، نوشیدنیهای انرژیزا، آبهای گازدار و بسیاری از نوشیدنیهای آماده مصرف نیز قابل استفاده است. البته باید توجه داشت که نتیجه اندازه گیری تنها به عملکرد دستگاه وابسته نیست و شرایط تولید نیز نقش مهمی در دقت نتایج دارد. در ادامه این عوامل را بررسی میکنیم.
عوامل موثر بر تغییر غلظت
۱. تاثیر آب فرآیندی
آب فرایندی اصلیترین جزء تشکیلدهنده یک نوشیدنی رژیمی است و کیفیت آن در کارخانههای مختلف یکسان نیست. حتی در یک کارخانه نیز بسته به شرایط پیشتصفیه ممکن است تغییرات کوچکی در چگالی آب ایجاد شود. با افزایش مقدار آب افزوده شده به نوشیدنی رژیمی، مقدار غلظت Diet و چگالی اندازه گیری شده به تدریج کاهش پیدا میکند. اگر نتیجه اندازه گیری کمتر از مقدار مرجع باشد، احتمالا مقدار آب فرایندی موجود در نوشیدنی بیش از مقدار مورد انتظار است. این موضوع به اپراتور اطلاع میدهد که لازم است شرایط تولید اصلاح شود تا محصول دوباره به محدوده مشخصات تعریف شده بازگردد.
۲. تاثیر مواد تشکیلدهنده شربت
با افزایش مقدار شربت افزوده شده به یک نوشیدنی رژیمی، مقدار چگالی افزایش یافته و در نتیجه Diet اندازهگیری شده نیز بهصورت قابل توجهی بیشتر از مقدار واقعی گزارش میشود. این نتایج نشان میدهد که وجود شربت اضافی در محصول نهایی میتواند نشانهای از بروز خطا باشد. بنابراین، بررسی مداوم غلظت میتواند به اپراتور کمک کند تا پیش از تولید حجم زیادی از محصول خارج از مشخصات، مشکل را شناسایی و برطرف کند.
۳. تاثیر اسیدها
شربت مورد استفاده در نوشیدنیهای رژیمی تنها از یک جزء تشکیل نشده و شامل ترکیبات متعددی مانند اسیدها، طعمدهنده ها و مواد نگهدارنده است. از آنجا که اندازه گیری چگالی یک روش انتخابی نیست، دستگاه نمیتواند مشخص کند کدام جزء باعث تغییر چگالی شده است؛ بلکه تنها تغییر کلی چگالی نمونه را اندازه گیری میکند. به عنوان مثال تاثیر اسید سیتریک بر یک نوشیدنی پرتقالی رژیمی بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش مقدار اسید سیتریک، چگالی نوشیدنی بهطور محسوسی افزایش پیدا میکند و مقدار غلظت Diet اندازه گیریشده نیز رشد چشمگیری دارد. بنابراین افزایش بسیار زیاد غلظت Diet اندازه گیری شده میتواند ناشی از تغییر مقدار اسید در فرمولاسیون باشد.
۴. تاثیر قند در نوشیدنی های رژیمی
یکی دیگر از موارد مهم، ورود ناخواسته قند به نوشیدنی های رژیمی است. در صنایع نوشیدنی ممکن است پیش از تولید محصول رژیمی، نوشیدنیهای حاوی قند در همان خطوط، تولید شده باشند. در صورتی که خطوط تولید بهطور کامل شستوشو نشده باشند، مقداری قند در تجهیزات باقی میماند و وارد محصول بعدی میشود.
حتی مقادیر بسیار کم قند نیز میتواند افزایش شدیدی در غلظت Diet اندازهگیری شده ایجاد کند. این موضوع اهمیت جلوگیری از آلودگی متقابل نمونهها را نشان میدهد و بیانگر آن است که اندازه گیری دقیق چگالی میتواند ابزاری مناسب برای تشخیص چنین مشکلاتی در فرآیند تولید باشد.
چگونه میتوان از خروج محصول از محدوده مشخصات جلوگیری کرد؟
تنظیمات دورهای (Adjustments) بهترین راه برای مقابله با تغییرات آب فرآیندی و شربت است: تنظیمات آب فرآیندی باید بهطور منظم (حداقل روزی یکبار) انجام شود تا دستگاه همواره با همان آبی که در فرآیند تولید استفاده میشود، تنظیم باشد. تنظیم غلظت باید هر زمان که لازم باشد انجام شود. برای کالیبراسیون باید از یک اندازه گیری مرجع آزمایشگاهی استفاده شود. دفعات انجام تنظیم به فرآیند تولید بستگی دارد و ممکن است لازم باشد برای هر بچ (Batch) یک بار تنظیم انجام شود.
نکات کلیدی برای اندازهگیری دقیق Diet
تاثیر فشار پر کردن
فشار تنظیمشده هنگام پر کردن باید به اندازه کافی بالا باشد تا CO₂ را در داخل نمونه، هنگام پر کردن، حفظ کند. علاوه بر این، وجود فشار ثابت پر کردن برای سیستم اندازهگیری ضروری است، زیرا چگالی نیز تحت تاثیر فشار قرار میگیرد. برای تضمین اینکه نوسانات فشار بر نتیجه اندازهگیری تاثیر نگذارد، یک رگولاتور فشار ویژه برای دستگاه پرکن، همراه با کیت اتصال سیستم های تحت فشار ارائه میشود.
حجم مناسب نمونه
حجم نمونه باید به اندازهای باشد که نمونه قبلی را بهطور کامل از سل اندازهگیری خارج کند. در غیر این صورت، آلودگی متقابل میان نمونهها میتواند نتایج را تحت تاثیر قرار دهد. این موضوع بهویژه در اندازه گیری نمونههای حاوی CO₂ اهمیت بیشتری دارد.
تمیز بودن سل
باقی ماندن رسوبات در داخل سل باعث ایجاد انحراف در چگالی اندازه گیریشده میشود و در نتیجه مقدار غلظت Diet نیز با خطا همراه خواهد بود. بنابراین تمیزکردن دورهای نقش مهمی در حفظ دقت اندازه گیری دارد.
سیستمهای اندازهگیری چند پارامتری چه مواردی را اندازه میگیرند؟
سیستمهای اندازهگیری ماژولار و تحتفشار (سیستمهای اندازهگیری نوشابه بستهبندیشده) یا سیستمهای بدون فشار میتوانند تمام پارامترهای لازم برای شربت یا نوشیدنی نهایی شما را تعیین کنند. سیستمهای بدون فشار میتوانند با انواع مختلف Sample Changers برای پرکردن و تمیزکاری خودکار ارتقا یابند. با سیستم تحتفشار میتوان گاز CO₂ و O₂ را نیز اندازهگیری کرد. علاوه بر غلظت Diet ، طیف وسیعی از پارامترهای کلیدی مرتبط با صنعت نوشیدنی میتواند پس از چند دقیقه بهطور همزمان تحلیل و گزارش شود مانند:
- غلظت قند (درجه بریکس) (Fresh / Actual / Inverted)
- غلظت (mL) Diet (%Diet)، NaOH و …
- چگالی
- گاز CO₂ و O₂
- مقدار pH
چه تجهیزاتی برای این آزمون مناسب هستند؟
دانسیتومتر سری DMA و سیستمهای ترکیبی اندازهگیری چگالی و سرعت صوت شرکت Anton Paar با بهرهگیری از نرمافزار اختصاصی صنعت نوشیدنی، امکان اندازهگیری سریع و دقیق Diet را فراهم میکنند. این تجهیزات علاوه بر تعیین Diet ، قابلیت اندازهگیری همزمان پارامترهایی مانند چگالی، CO₂، O₂ و pH را نیز دارند و به همین دلیل گزینهای مناسب برای آزمایشگاههای کنترل کیفیت و خطوط تولید صنایع نوشیدنی محسوب میشوند.
جمع بندی
اندازهگیری غلظت نوشیدنیهای رژیمی، برخلاف نوشیدنی های حاوی قند، تنها با اتکا به چگالی امکانپذیر نیست و نیازمند استفاده از روشها و تجهیزات تخصصی است. عواملی مانند کیفیت آب فرآیندی، مقدار شربت، تغییر غلظت اسید ها و حتی آلودگی ناخواسته به قند میتوانند بر نتایج اندازهگیری تاثیر بگذارند. استفاده از چگالی سنج های دقیق و سیستمهای ترکیبی اندازهگیری چگالی و سرعت صوت، علاوه بر کاهش وابستگی به روشهای مرجع زمانبر، امکان کنترل سریع، دقیق و پیوسته فرآیند تولید را فراهم میکند و به تولیدکنندگان کمک میکند محصولی یکنواخت، باکیفیت و مطابق با استانداردهای مورد انتظار بازار عرضه کنند.