CanNeed: Giải pháp đo CO₂ hòa tan trong đồ uống và bia

Trong sản xuất đồ uống có gas và đặc biệt là ngành bia, nồng độ CO₂ hòa tan được xem là thông số then chốt quyết định hương vị, độ sủi bọt, cấu trúc bọt và cảm giác miệng của sản phẩm. Kiểm soát chính xác hàm lượng CO₂ không chỉ bảo đảm chất lượng mà còn giảm rủi ro trong đóng chai, tránh hiện tượng quá áp và tối ưu chi phí sản xuất.

Trước nhu cầu kiểm soát chất lượng ngày càng cao, các giải pháp đo CO₂ đang có nhiều đổi mới theo hướng nhanh hơn, chính xác hơn và vận hành đơn giản hơn.

Vậy CO₂ hòa tan là gì

CO₂ hòa tan là lượng khí carbon dioxide tan trong chất lỏng, tạo nên độ sủi, cảm giác “gas” và sự tươi của bia hoặc nước ngọt có ga. Hàm lượng CO₂ phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ. Áp suất cao, nhiệt độ thấp thì khí tan nhiều hơ. Khi mở nắp, áp suất giảm khiến CO₂ thoát ra tạo bọt. Đây là thông số quan trọng trong sản xuất vì ảnh hưởng trực tiếp đến hương vị và độ ổn định của sản phẩm, nên các nhà máy luôn kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng.

Đơn vị của CO₂ hòa tan thường được biểu thị bằng vol CO₂, g/L hoặc %, trong đó vol CO₂ và g/L là hai chuẩn được sử dụng phổ biến nhất trong ngành đồ uống.

Nhu cầu kiểm soát CO₂ hòa tan tăng mạnh tại Việt Nam

Sự phát triển của ngành đồ uống đóng chai, cùng sự cạnh tranh mạnh mẽ trong phân khúc bia craft và bia công nghiệp, khiến các nhà máy buộc phải nâng tiêu chuẩn quản lý CO₂. Sai lệch nhỏ trong carbonat hóa có thể khiến sản phẩm mất ổn định, gây mất gas, sủi bọt quá mức hoặc làm thay đổi vị bia. Điều này đặc biệt quan trọng khi các doanh nghiệp triển khai dây chuyền tốc độ cao, yêu cầu độ lặp lại và tính nhất quán lớn.

Tầm quan trọng của quy trình lấy mẫu CO₂ hòa tan

Các chuyên gia chất lượng cho rằng lấy mẫu đúng kỹ thuật quan trọng không kém thiết bị đo. Mẫu phải được làm lạnh ổn định, chuyển sang buồng đo càng nhanh càng tốt để tránh mất CO₂. Với thiết bị tự động, việc kết nối trực tiếp từ chai/tank giúp hạn chế thao tác thủ công, giảm sai số và nâng cao độ lặp lại.

Các phương pháp đo CO₂ hòa tan hiện nay

1. Phương pháp áp suất – nhiệt độ (Manometric / Henry’s Law)

Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong ngành đồ uống suốt nhiều thập kỷ. Dựa trên mối quan hệ giữa áp suất bão hòa và lượng CO₂ hòa tan, thiết bị sẽ đo áp suất trong chai/bình kín tại nhiệt độ xác định, sau đó tính toán nồng độ khí hòa tan theo định luật Henry.

Phương pháp này có ưu điểm ổn định, dễ vận hành và chi phí thấp, phù hợp cho nhà máy vừa và nhỏ hoặc khu vực cần đo CO₂ định kỳ. Tuy nhiên, kết quả dễ bị ảnh hưởng bởi:

• Nhiệt độ mẫu thay đổi trong quá trình thao tác
• Sự hiện diện của các khí hòa tan khác (như N₂, O₂)
• Mất gas trong quá trình mở mẫu hoặc thao tác không chuẩn

Vì vậy, quy trình lấy mẫu và kiểm soát nhiệt độ là yếu tố quyết định độ chính xác của phương pháp này.

2. Công nghệ Multiple (Volume Expansion)

Các nhà máy bia lớn gần đây chuyển sang thiết bị đo CO₂ hòa tan thế hệ mới sử dụng Multiple Volume Expansion, cho phép cân bằng mẫu nhiều lần để loại bỏ ảnh hưởng của khí khác và cho kết quả trong 50–60 giây.

Ưu điểm nổi bật:

• Độ chính xác cao trong dải 1,5–6,0 vol CO₂
• Phân tích nhanh, phù hợp dây chuyền tốc độ cao
• Ít phụ thuộc thao tác
• Lấy mẫu trực tiếp từ chai/lon/tank

Công nghệ này đang trở thành chuẩn QC mới trong sản xuất bia công nghiệp.

3. Phương pháp thể tích (Volumetric)

CO₂ được tách khỏi mẫu bằng giải áp hoặc gia nhiệt, sau đó đo thể tích khí thu được. Phương pháp này có độ chính xác cao và thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm kiểm định, nhưng thao tác phức tạp và không phù hợp đo CO₂ hòa tan nhanh tại dây chuyền.

4. Phân tích đầu không gian (Headspace – NDIR)

Một số phòng thí nghiệm sử dụng đầu không gian kết hợp cảm biến hồng ngoại để đo CO₂. Phương pháp này phù hợp với nghiên cứu và hệ thống phân tích tự động, nhưng ít được dùng trong sản xuất hàng ngày.

Xu hướng ứng dụng tại Việt Nam

Tại Việt Nam, nhiều nhà máy bia công nghiệp đã bắt đầu chuyển sang các thiết bị đo CO₂ thế hệ mới nhằm rút ngắn thời gian QC và tăng độ ổn định giữa các lô sản xuất. Trong khi đó, các xưởng bia thủ công (craft brewery) vẫn ưa chuộng các bộ dụng cụ manometric và volumetric truyền thống do chi phí hợp lý và dễ triển khai.

Giải pháp từ CanNeed

Trong nhóm thiết bị đo CO₂ cho ngành đồ uống, CanNeed nổi bật với DGM-200, máy đo CO₂ cầm tay linh hoạt dùng để kiểm tra nhanh hàm lượng CO₂ trong bia và nước có gas ngay tại dây chuyền. Thiết bị hút mẫu vào buồng đo, tự động điện phân bằng điện cực bạch kim để giải phóng CO₂ dư và đo áp suất cân bằng, từ đó xác định nồng độ CO₂ chỉ trong 2–3 phút. Với khả năng lấy mẫu từ chai, lon, keg, tank hoặc đường ống cùng thiết kế nhỏ gọn, bền, dùng pin sạc và các đầu nối tháo nhanh, DGM-200 phù hợp cho nhà máy vừa và nhỏ, xưởng bia thủ công và các đơn vị cần kiểm tra CO₂ thường xuyên mà không muốn đầu tư hệ thống phức tạp.