Frisdranken en siropen

Frisdranken

Onder frisdranken vallen dranken die geproduceerd zijn uit (mineraal)water en suiker of zoetstoffen. Frisdranken bevatten over het algemeen ook koolzuurgas. Het koolzuurgas heeft drie functies:

• Het zorgt voor een extra koelend effect, doordat door verdamping van dit gas warmte wordt onttrokken aan de tong.
• Het verlaagt de zuurtegraad (pH 2,2 - 3,6) waardoor de groei van de meeste micro-organismen wordt geremd. Desondanks kunnen er ook nog andere conserveermiddelen toegevoegd worden.
• Het vergiftigt de eventueel aanwezige lucht boven de frisdrank, zodat schimmels, die absoluut zuurstof nodig hebben voor de groei, zich niet verder kunnen ontwikkelen.

Wanneer het product geen koolzuurgas bevat, spreekt men over 'stille' dranken. Daarnaast kunnen aroma's, vruchten- en plantensappen, eetbare delen van vruchten of planten en zuur worden toegevoegd. Mineraalwater zelf valt eveneens onder de frisdranken.

Omdat het productieproces zeer vergelijkbaar is, geldt de term 'frisdrank' ook voor producten met toegevoegde waarde, zoals isotone drank, energiedrank, enz. Het aanbod van verfrissende drankjes op basis van wei groeit sterk. Ook het aanbod van ´Light´ frisdranken neemt sterk toe. Bij deze drank worden in plaats van suiker zoetstoffen toegevoegd, zodat de consument minder calorieën binnen krijgt. Alleen acesulfaam, aspartaam, cyclamaat en sacharine zijn toegestaan.

Frisdrank neemt een groot deel van de niet-alcoholische drankjes in.

De Warenwet stelt een aantal eisen voor de benaming van frisdranken:

• Mineraalwater: Mineraalwater gewonnen uit een bron en bij deze bron gebotteld.

• Vruchtenlimonade: Een al dan niet koolzuurhoudende drank met minder dan 0,5% alcohol, welke moet bestaan uit water, suiker en tussen de 10 en 25% al dan niet voorgegiste vruchtensappen. Er mogen uitsluitend organische zuren, aromatiserende extracten en/of natuurlijk aroma's worden toegevoegd. Het suikergehalte, sacharose of glucose, ligt tussen 7 en 15%. Kunstmatige zoetstoffen zijn niet toegestaan.

• Tonic: De aanwezigheid van kinine moet worden vermeld op het etiket. Naast een suikergehalte van meer dan 5%, moet het product tenminste 40 mg kinine per liter bevatten.

• Limonade-gazeuse: Een heldere, koolzuurhoudende drank met een suikergehalte van minimaal 8%, waarbij het gebruik van synthetische kleur- en smaakstoffen is toegestaan. Het product hoeft geen vruchtensap te bevatten.

• Cafeïnehoudende gazeuse: De aanwezigheid van cafeïne moet worden vermeld op het etiket. Deze producten mogen maximaal 150 mg cafeïne per liter bevatten en mogen slechts worden vervaardigd met orthofosforzuur, tot een gehalte van 600 mg per liter.

Productie frisdrank

Systemen voor het produceren van frisdrank bestaan over het algemeen uit een opslagtank (een silo voor opslag van grondstoffen als suiker, kleur- en smaakstoffen), een waterbehandelunit, een mixer, een pasteur of UHT-sterilisator en een systeem voor toevoeging van koolzuur en afvullijn. Alle systemen kunnen automatisch, met behulp van CIP (Cleaning In Place), gereinigd worden.

Grondstoffen

Het grootste gedeelte van frisdrank bestaat uit water. Omdat er een chemische reactie tussen het calcium en andere mineralen in het water en de kleur- en smaakstoffen kan optreden, kan het nodig zijn het water te ontharden en te filtreren. Het is daarnaast belangrijk dat het kiemgetal van het water voldoende laag is.

• Drinkwater is niet vrij van micro-organismen. Wettelijk moet het drinkwater dat het drinkwaterbedrijf aanlevert, voldoen aan 10 kve/ml (bij 22ºC gemeten) op het aanleverpunt van het bedrijf. Dankzij de afwezigheid van organisch koolstof (schoon water), kunnen deze micro-organismen niet verder uitgroeien. Zodra er maar iets aan suiker wordt toegevoegd, begint de microbiële groei.

De suiker kan in vaste vorm of vloeibaar, in de vorm van een suikerstroop, worden aangeleverd. De smaak van het product wordt bepaald door de zoetzuurratio. Naast suiker wordt er daarom vaak ook een zuur aan het product toegevoegd. Naast citroenzuur mag in cola ook gebruik worden gemaakt van fosforzuur.

• Suikerstroop is bij 70ºBrix microbieel stabiel. D.w.z. het suikergehalte is zo hoog dat eventueel aanwezige micro-organismen geen water aan de siroop kunnen onttrekken om zelf te kunnen groeien. Sterker nog, het aanwezige water in het micro-organisme kan aan haar worden onttrokken en een groot aantal soorten gaan ook dood in deze hoge concentratie suiker.

• Echter als op de suikerstroop condensdruppels vallen, kunnen daar aanwezige sporen zich ontwikkelen tot levende en delende micro-organismen. Aan het oppervlak van de suikerstroop wordt bij niet-geïsoleerde tank aanzienlijke hoeveelheden schimmel aangetroffen.

Siroopbereiding

De basis van de frisdrank, de siroop, bestaat uit water, suiker, zuur en kleur- en smaakstoffen. Deze siroop wordt bereid door deze ingrediënten in het water op te lossen tot 65°Brix.

De suiker kan op twee manieren worden opgelost:

• Warm: Oplossen bij 70 à 80°C, filtreren en afkoelen tot 15°C.
• Koud: Oplossen door intensief roeren in koud water, filtreren en pasteuriseren.

Meestal wordt de suiker toegevoegd met een debietmeter. Met behulp van een debietmeter met dichtheidsmeting (massastroommeter) kan direct het suikergehalte worden gemeten. De dichtheid is namelijk een mate voor het suikergehalte (ook wel Brix genaamd). De Brix-waarde is dan het gewichtspercentage aan suiker in het voedingsmiddel.

In onderstaande tabel, de tabel van Oechsle/Brix, is de verhouding tussen de dichtheid en de Brix-waarde gegeven.

Wanneer in plaats van suiker zoetstoffen worden toegevoegd, wordt de gewenste zoetheid bepaald door het meten van de elektrische geleidbaarheid van de oplossing. Het meten van de dichtheid is voor deze producten namelijk niet nauwkeurig genoeg voor de geringe dichtheidsverandering van de oplossing.

De volgorde van toevoeging van de overige ingrediënten varieert per receptuur. De kleur- en smaakstoffen en eventuele zuren worden meestal alleen in lage concentratie toegevoegd en zijn eenvoudig te doseren met de hand of met behulp van doseerpompen. Wanneer er vruchtensappen aan de siroop worden toegevoegd, moet het product voor impregneren worden gepasteuriseerd.

De siroop moet de tijd krijgen om te rusten, zodat eventueel ingeslagen lucht kan ontsnappen. De siroop kan ook ontlucht worden m.b.v. een vacuümontluchter, een roterende schijf of plaat waarover de vloeistof stroomt, terwijl de omliggende ruimte continu onder vacuüm wordt gehouden. Het is ook mogelijk om de siroop in deze onverdunde vorm al af te vullen in een fles. De consument dient deze siroop thuis zelf te verdunnen en eventueel zelf koolzuur toe te voegen.

Pasteurisatie

Siroop met vruchtensappen of met een pH van 3 of hoger moet voor het impregneren gedurende 20 seconden bij 80°C worden gepasteuriseerd. Deze temperatuur is voldoende om alle levende, vegetatieve cellen af te doden. Alleen de eventueel gevormde sporen, een overlevingstand voor een aantal soorten micro-organismen, kunnen achterblijven. Maar zolang de pH lager is dan 4,6 kunnen deze zich niet ontwikkelen tot vegetatieve cellen, die verder kunnen uitgroeien. Als de pH wel hoger is dan 4,6, dan moet het product gesteriliseerd worden of is beperkt houdbaar onder gekoelde omstandigheden.

Impregneren

Impregneren is het mengen van water met koolzuur. De oplosbaarheid van koolzuurgas in water hangt af van de heersende druk en de temperatuur van het water. Hoe kouder het water, hoe hoger de oplosbaarheid.

Koolzuur is echter beter oplosbaar in lucht dan in water. Er zal een evenwicht ontstaan tussen het koolzuur in het water en het koolzuur in de lucht. In een vacuümketel wordt het water zoveel mogelijk ontlucht. Vervolgens wordt het water onder hogedruk geïmpregneerd met koolzuur.

Het mengen van de siroop en het koolzuurhoudende water kan op 3 manieren plaatsvinden:

• Premix-methode: Bij deze methode zijn twee aparte vulsystemen nodig, omdat de siroop in de fles wordt afgevuld alvorens het koolzuurhoudende water wordt toegevoegd.
• Trimix- of Intermix-systeem: Bij dit systeem worden het koolzuurhoudende water en de siroop met behulp van doseerpompen in de juiste verhouding gemengd.
• In-line mengen: Tijdens het verpompen van de siroop, wordt in-line water toegevoegd. Met behulp van een statische menger in de leiding wordt het geheel goed gemengd. Door het meten van de densiteit kan worden behaald of dat de juiste mengverhouding is behaald. Vervolgens vindt in-line het impregneren plaats. Na het impregneren wordt het geheel opnieuw gemengd door een statische menger.

Bottelen

Het grootste gedeelte van de verfrissende dranken worden onder druk afgevuld in flessen (van glas of PET) of blikjes, zodat een CO₂-gehalte van maximaal 8 gram wordt verkregen. Na het vullen worden de flessen direct gesloten met een (steriele) kroonkurk of dop met kunststoflaag. Om luchtinfectie te voorkomen, wordt vaak steriele lucht over de flesopening geblazen. Soms wordt block packaging toegepast.

Tot slot worden de verpakkingen geëtiketteerd, met behulp van een etiketteermachine.

Voedselveiligheid & Hygiënisch Ontwerp

Het bereidingsgedeelte moet tenminste voldoen aan GMP: zichtbaar schoon bij aanvang gebruik, en geen langdurig achtergebleven naspoelwater.

De sirooptank wordt vanwege de veronderstelde houdbaarheid zelden of nooit schoongemaakt. Zolang er geen schimmelontwikkeling plaatsvindt, zou dit ook kunnen. De bovenzijde van de tank – inclusief mangat en ontluchting – moeten daartoe ook verwarmd en geïsoleerd zijn.

De pasteur is de kritische stap in het proces m.b.t. de afdoding van micro-organismen. Het is van belang dat dit gedeelte van het proces goed ontworpen is – volgens EHEDG-richtlijn no.1. Als pasteur wordt vaak een platenwarmtewisselaar gekozen. Het is bekend dat deze al in nieuwstaat, maar vaker na verloop van tijd lek raken. Regelmatige controle is aan te raden om geen last te hebben van spannings- en spleetcorroriosie bij de sterk vervormde dunne platen van de platenwarmtewisselaar.

Na de pasteur moet de hele lijn, inclusief afvulmachine(s), hygiënisch ontworpen zijn, d.w.z. reinigbaar tot op microbieel niveau. Tenzij het product na het afvullen gepasteuriseerd wordt, dan is GMP voldoende. Maar ook in dat geval is napasteurisatie geen vrijbrief om minder zorgvuldig met het voorproces om te gaan of de procesapparatuur minder frequent of niet volledig te schoon te maken, of een langere productierun te voeren. Grote hoeveelheden van hittestabiele giftige stoffen, afkomstig van micro-organismen (m.n. toxines van S.aereus), kunnen ook na sterilisatie giftig blijven en vormen een bedreiging voor de gezondheid van de consument.