المشروبات الغازية

تعد صناعة المشروبات الغازية من الصناعات ذات الطابع المتنامي على مستوى العالم وذلك لزيادة الطلب عليها، مما ادى الى حدوث تغييرات رئيسية في طريقة الانتاج والتعبئة، وذلك لتلبية احتياجات السوق، اضف الى ذلك المكاسب المادية التي اصبحت السمة الرئيسية لاقتصاديات السوق في عصرنا الحالي.

تعد السوائل المختلفة من مياه الشرب مرورا بالمشروبات الطبيعية الطازجة، وانتهاء ببعض انواع الفاكهة والخضروات ذات المحتوى المائي العالي من اهم الضروريات الغذائية التي يحتاجها الانسان بصفة يومية، وذلك للحفاظ على المحتوى المائي للجسم وترطيبه وصيانة اعضائه للقيام بوظائفها الحيوية.

ومع تطور الصناعات الغذائية عبر القرون وصولا الى القرن الحادي والعشرون، برزت صناعة المشروبات الغازية كأحد اهم الصناعات الغذائية التي حدثت فيها مجموعة من التطورات بل والطفرات، وذلك بسبب الطلب المتنامي عليها. وقد بدأت هذه الصناعة في منتصف الستينيات من القرن الثامن عشر عن طريق انتاج ماء مكربن، بواسطة الدكتور جوزيف بريستيلي عام 1760م، وبمرور الوقت اصبح في لندن وحدها ما يقارب ال 50 مصنعا لإنتاج المشروبات الغازية لدرجة ان شركة جي شويبس قامت ببيع مليون قنينة في معرض المشروبات والاغذية الذي اقيم بلندن عام 1851م.

تصنف المشروبات الغازية في المواصفات الغذائية العالمية على انها "منتج غذائي" وبالتالي يجب ان تتوفر الظروف الصحية السليمة لإنتاجها، وذلك للحد من اية تلوثات او تسممات غذائية.

بعض انواع قوارير مشروبات غازية من القرن الماضي

وكما تطورت صناعة المشروب ذاتها تطورت باقي عناصر المنتج وفي مقدمتها تقنيات مواد التغليف والتعبئة التي لعبت دورا هاما في زيادة نمو هذه الصناعة على مستوى العالم. فبعد ان كان الحديد والزجاج هما المادة الخام لصناعة عبوات المياه الغازية. اصبح البلاستيك والالومنيوم هما المادتان الاوسع والاشهر لصناعة العبوات، وكان لهما الفضل في ازدهار هذه الصناعة ونموها، حيث يقارب سعر العبوات المصنوعة من مادة البولي ايثلين تريفثاليت (Poly Ethylene Terephthalate-PET) او العبوات المعدنية المصنوعة من الالومنيوم سعر العبوات الزجاجية المرتجعة، بل قد يكون اقل منها تكلفة. ومن الجدير بالذكر انه منذ 20 عاما تقريبا كان خط انتاج الزجاجات يعطي 300 زجاجة في الدقيقة، ويحتاج الى حوالي 25 مشغلا بين مهندس انتاج وفني وعامل، بينما ينتج خط انتاج عبوات الالومينوم (Cans) اكثر من 2000 عبوة في الدقيقة الواحدة، اي اكثر من ستة اضعاف سلفه الزجاجي، ويحتاج الى 3 مشغلين يقفون فقط لمتابعة الخط ومطالعة شاشات الحاسوب.

انتاج المشروبات الغازية

يتم انتاج المشروبات الغازية طبقا لمكونات المشروب وتعريفه، فالمشروب الغازي حسب المواصفات القياسية الخليجية "عبارة عن مشروب محضر من محلول مكسبات الطعم والرائحة الطبيعية او الصناعية، ومشبع بغاز ثاني اكسيد الكربون، عليه فان المكونات الاساسية للمشروب تشمل ما يلي:

* مياه شرب نقية

يلعب ماء الشرب دورا هاما وحيويا في انتاج الغذاء والدواء الذي نتناوله، وهذا ينطبق على المشروبات الغازية، حيث يجب ان يكون الماء المستخدم في صناعة المشروبات الغازية نقيا وصالحا للشرب. ولذا تقوم المصانع ببعض المراحل الانتاجية للحصول على مياه ذات جودة عالية لإنتاج المشروب، وتنص تعليمات تصنيع كل شركة على شروط جودة وسلامة لمياه انتاج المشروب، ومنها:

- ان تكون نسبة الاملاح والمعادن ضمن الحدود المسموحة بها.

- ان تكون عديمة اللون والطعم والرائحة.

- ان تكون خالية من المواد العضوية.

- ان تكون منزوعة الاكسجين (نسبة الاكسجين الدائم اقل ما يكن).

- ان تكون معقمة وخالية من الكائنات الحية الدقيقة الممرضة والمتلفة.

كما ان هناك حدود قصوى لمقدار الاملاح الصلبة الكلية الذائبة (TDS)، والرقم الهيدروجيني، وتركيزات املاح الكالسيوم والمغنيسيوم، اضافة لبعض العناصر التي يمكنها ان تؤثر على جودة المشروب، مثل الحديد والفلزات الثقيلة التي تعد ملوثات يجب ان يكون المنتج خاليا منها، جدول (1).

* الحد الاقصى المسموح بوجوده حتى تصبح به المياه صالحة للشرب

** ج.م.م = جزء من مليون

جدول (1) الحد الاقصى لملوثات مياه الشرب المعبأة ومياه الابار والمصادر الاخرى

* غاز ثاني اكسيد الكربون

يرجع الفضل لرواج المشروبات الغازية – يطلق عليها اسم "المشروبات المكربنة" – لغاز ثاني اكسيد الكربون والذي سماه بولي في عام 1685م في بداية اكتشافه، بـ"الهواء الصناعي" وهو غاز خامل عديم اللون والطعم والرائحة يذوب في الماء ليكون حمض الكربونيك، وتعتمد درجة ذوبانه على درجة حرارة الماء، ومحتواه من الاكسجين والاملاح.

وتعد عملية انتاج غاز ثاني اكسيد الكربون عالي الجودة وبسعر منخفض هدف يجب الوصول اليه، وذلك حتى يتم بيع المشروبات الغازية بسعر مقبول يكون في متناول الجميع، اذ يندر ان نرى شخصا لا يشربها او تكون جزا من وجباته الغذائية اليومية، وقد تحقق الهدف حتى اصبح سعر المشروبات الغازية في بعض دول العالم يقارب او يقل بقليل عن سعر مياه الشرب المعبئة.

- طرق الانتاج: وتتنوع بناء على توفر المواد الخام لإنتاجه في بيئة الدولة او المكان المنتج له، ففي بعض الاماكن يتم استخدامه كناتج ثانوي من عمليات التخمر في صناعة الكحول الايثيلي والخل، ولكن تعد الكمية المنتجة من هذه الطريقة قليلة نسبيا ولا تغطي الطلب على الانتاج بشكل كبير. ويتم انتاج غاز ثاني اكسيد الكربون في بعض الدول كناتج من حرق الغاز الطبيعي المستخدم في انتاج الطاقة في محطات الكهرباء، وفي هذه الحالة ينقى من الغازات الاخرى الحصول عليها عن طريق تمريرها في المياه. وبعد ذلك يتم تمرير الغازات في ابراج امتصاص يستخدم فيها محلول امين احادي الايثانول (mono ethanol amin) في عملية امتصاص واستخلاص ثاني اكسيد الكربون من بقية الغازات والتي يتم التخلص منها في الجو. وتتم استعادة ثاني اكسيد الكربون من المحلول عن طريق تسخين المحلول اوليا بواسطة البخار، ثم تمريره خلال ابراج خاصة تسمى ابراج الانتزاع (stripping tower) التي تقوم بنزع الغاز من المحلول لاسترجاع ثاني اكسيد الكربون، واعادة دورة امين احادي الايثانول المتبقي وتدويره لاستخدامه في ابراج امتصاص ثاني اكسيد الكربون من جديد، بينما تستخدم الطاقة الحرارية الناتجة عن عملية الحرق في الغلايات او المراجل في امداد الابراج بالحرارة الازمة لاستخلاص ثاني اكسيد الكربون. تتم بعد ذلك تنقية ثاني اكسيد الكربون من اثار بخار الماء (التجفيف) ومن ابخرة امين احادي الايثانول، ثم تبريده بواسطة المياه في مبادلات حرارية حيث يتكثف البخار. وبعدها تمرر الغازات عبر جهاز لغسل الغاز مكون من طبقة مثبتة من برمنجامات البوتاسيوم (مادة مؤكسدة) تعمل على ازالة كبريتيد الهيدروجين وامين احادي الايثانول المتكونان من الانتاج، ثم تتم ازالة اثار امين احادي الايثانول عن طريق امتصاصها في المياه او في محلول كربونات الصوديوم.

تتم في المرحلة النهائية لإنتاج غاز ثاني اكسيد الكربون عملية التنقية بتمرير ثاني اكسيد الكربون خلال عمود امتصاص يحتوي على اكسيد الالومنيوم الهلامي، ثم عمود امتصاص يحتوي على الكربون المنشط لامتصاص الروائح واية شوائب غازية من عملية الانتاج. تتم بعد ذلك اسالة غاز ثاني اكسيد الكربون – تمت على مستوى صناعي عام 1877 م على يد العالم الدكتور هنريك بينر في هولندا- من خلال دائرة تبريد تعمل بغاز تبريد غير ضار بالبيئة.

- المواصفات: يجب ان يتصف بصفات تميزه عن اي غاز ثاني اكسيد كربون اخر، من حيث كونه "ذا رتبة غذائية" اي يجب ان يتميز بدرجة نقاوة عالية وان يكون خالي من الشوائب والملوثات، ومن الغازات والرطوبة وغيرها من الشوائب التي يمكن ان تؤثر على جودة الغاز المنتج وبالتالي المشروب الغازي.

* مركز المشروبات

يتم استخدام شراب سكر الفركتوز عالي التركيز في تحلية المشروبات الغازية، حيث تقوم مصانع خاصة بإنتاجه من الذرة، وفي بعض الاحيان يستبدل بشراب مركز من محلول سكري للسكروز (سكر القصب). ويعتمد استخدام سكر الفركتوز او السكروز على توفر اي منها، كما يمكن استخدامها معا. ويتم نقل شراب الفركتوز عالي التركيز من مصانع انتاجه الى مصانع انتاج المشروبات الغازية عن طريق حاويات بخزانات ذات جودة عالية مصنوعة من الحديد غير القابل للصدأ (Stainless Steel)، لتجنب تلوثها او حدوث اية امتصاصات للرطوبة بالفركتوز.

يمزج الفركتوز والسكروز بالمياه المعالجة لأعداد الشراب المركز الابتدائي. ولأعداد الشراب النهائي يمزج الشراب المركز الابتدائي بمركزات النكهات حسب نوع المشروب المراد انتاجه (تختلف نوعية المشروب على النكهة او عصير الفاكهة المضاف). بعد ذلك يخفف الشراب المركز النهائي بالماء ويضبط تركيز السكر (BRIX) (وحدة قياس تركيز السكر/ لنسبة السكروز بالمحلول), ثم يحقن المحلول بعد ذلك بثاني اكسيد الكربون ويمرر الى اجهزة تعبئة العبوات.

* المحليات الصناعية

احدثت المحليات الصناعية طفرة كبيرة في كل من صناعة المشروبات الغازية وحجم اسواقها على مستوى العالم، وقامت الشركات على مستوى العالم بتحديث خلطات العديد من منتجاتها من المشروبات الغذائية واضافت لها بدلا من شراب الفركتوز او السكروز بعض انواع المحليات الصناعية مثل مادة الاسبارتيم او السكرولوز، ويمكن – حسب الحاجة الصناعية والانتاج- استخدام احداها او خلطها لإكساب الطعم السكري المرغوب فيه للمشروب الغازي.

وقد حددت المواصفات القياسية العالمية قيم يومية لاستهلاك المشروبات التي تحتوي هذه المحليات الصناعية.

* المشروبات الغازية غير التقليدية

نظرا لتشبع الاسواق واذواق المستهلكين بعدد من النكهات والطعوم المعروفة اتجهت الشركات الى انتاج مشروبات بصيغ جديدة تستطيع فتح اسواق جديدة لها، فمثلا تم التركيز على مشروب الشعير المكربن الخالي من الكحول، والعصائر الطبيعية المكربنة, ومحاليل ايونية تحتوي على عناصر تغذوية وجلوكوز يستخدمها ممارسو الرياضة لتعريض الفاقد من السوائل وغيرها من الاشكال والالوان التي دخلت الاسواق. وقد اعتمدت جميع هذه التراكيب المختلفة على اساس انتاج المشروب الغازي- استخدام غاز ثاني اكسيد الكربون- حيث عكف المطورون للتراكيب على دراسة اذواق المستهلكين المختلفة والبحث عن طرق ارضائها.

كما دخل عنصر هام- اضافة للتغيير في الصيغ والتركيب الخاصة بالطعم واللون والرائحة- وهو "الحمية" وتقليل الوزن كأحد وسائل التسويق لإنتاج مشروبات غازية، تم اطلاق اسم جديد عليها "صفرية السعرات الحرارية Zero Calorie اي التي لا تحتوي على سعرات حرارية، حيث لاقت هذه النوعية من المشروبات الرواج في الاسواق وخاصة بين اوساط الشباب والفتيات، وذلك خوفا من زيادة الوزن.

كذلك ادت الوسائل المسموعة والمرئية دورا في التسويق لمشوبات غير تقليدية دخلت السوق العالمية مؤخرا، مما ادى الى جذب الاطفال وصغار السن فضلا عن الكبار والشباب، واشتملت تلك المشروبات على عنصر تنويع اشكال والوان عبوات تعبئة المشروبات واضفاء الصفات المشوقة والجذابة عليها مع بعض اللمسات الرياضية الانسيابية غير التقليدية "قنينات رياضية الشكل". وقد تم انتاج مشروبات لم تكن موجودة من قبل ذات الوان حمراء وخضراء وصفراء، وتشكل هذه الالوان العديد من نقاط الجدل كون اكثرها الوان صناعية المنشأ، وهنا يأتي دور هام للجهات الرقابية لتقوم مختبراتها بتقدير هذه الالوان للتأكد من السماح باستخدامها في انتاج المشروبات الغازية.

* تعبئة المشروب

تمر تعبئة المشروب الغازي بعدة مراحل هي:

- خزانات المشروب: وفيها يتم تجميع المشروب بعد عمليات الخلط واضافة النكهات والمواد الحافظة اللازمة في خزانات مصنوعة من الحديد غير القابل للصدأ، ثم يتم دفعه لوحدات الخلط والتبريد قبل اضافة ثاني اكسيد الكربون والماء المكربن اليه.

- وحدة الكربنة: وتمرر فيها مياه انتاج المشروب التي تمثل اهم مرحلة من مراحل جودته، والتي يمكن للمستهلك من خلالها الحكم عليه من حيث احتوائه على القدر الكافي من غاز ثاني اكسد الكربون. ولضمان محتوى ثابت من غاز ثاني اكسيد الكربون، يجب ان يؤخذ في الاعتبار ما يلي:

• ان تكون نسبة الاكسجين بالمحلول اقل من 0،5 جزء في المليون.
• ان تكون درجة حرارة المحلول منخفضة اثناء عملية الكربنة.

- نفخ وتشكيل العبوات، ويتم فيها نفخ وتشكل العبوات البلاستيكية والتي تأتي من مصانع انتاج عبوات البولي ايثيلين تريفثاليت الاولية التشكل (perform) حسب الحجم المراد انتاجه، في اكياس نظيفة ومعقمة.

يجب ان يمتاز الهواء المستخدم في عملية النفخ بالجودة والنقاوة العالية وخال من اية شوائب او مواد هيدروكربونية ناتجة من اجهزة توليد الهواء المضغوط. ويتم تركيب مجففات ومرشحات هوائية بقطر اقل من 0،1 ميكرون وذلك للحفاظ على بيئة نقية خالية من الملوثات والعوالق ومعقمة تضمن عدم تلويث العبوات قبل عملية التعبئة.

المشاكل البيئية لصناعة المشروبات الغازية:

تمثل حماية البيئة اهم الركائز التي تؤمن سلامة الغذاء والمشروبات، وذلك بسبب الاثار البيئية السيئة والملوثات التي تصاحب عمليات الانتاج، والتي تؤثر بدورها على صناعة المشروبات الغازية والصناعات الاخرى (الدورة البيئية)، ومن اهم هذه الملوثات:

- بقايا عمليات انتاج المياه وتتسبب في انسداد شبكة الصرف لارتفاع محتواها من المواد الصلبة نتيجة عمليات الترشيح والترويق، الا ان استخدام المياه المعالجة الصالحة للشرب ساعد في تقليل تكون هذه المواد الصلبة، وتوجد العديد من قوانين حماية البيئة التي تنظم عمليات الصرف للمصانع ومصانع انتاج المشروبات الغازية.

- بقايا عبوات الانتاج البلاستيكية.

- المواد الكيميائية الناجمة عن غسيل الخطوط، ويؤدي صرفها بشبكة الصرف العامة بدون اجراء معالجة عليها الى تأثيرات سلبية على الشبكة. وللتقليل والقضاء على التأثير البيئي السلبي لهذه الصناعة صدرت العديد من التشريعات والقوانين المنظمة لصرف مخلفات المصانع الغذائية مصانع المشروبات الغازية ومعالجتها قبل الصرف.

المصدر

ابوريه، محمد عبد المتجلي، (2008) مجلة العلوم والتقنية، العدد السابع والثمانون (الصناعات الغذائية الجزء الاول).