DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT

2.1 Cấu trúc tổng thể của dây chuyền sản xuất nước giải khát

Một dây chuyền sản xuất nước giải khát hiện đại thường được xây dựng theo dạng modul hóa, gồm: hệ thống xử lý nước, chuẩn bị dung dịch syrup, hòa trộn, lọc – khử khí, công nghệ tiệt trùng, bồn chứa trung gian, chiết rót đóng chai, đóng nắp, dán nhãn, kiểm tra chất lượng và đóng gói cuối.

Quy mô dây chuyền dao động từ 3.000 – 36.000 chai/giờ, tùy thuộc nhu cầu sản xuất. Thiết kế layout tối ưu hóa theo nguyên tắc GMP (Good Manufacturing Practice), giảm diện tích sàn đến 20% so với bố trí truyền thống.

Tất cả thiết bị chính đều chế tạo từ thép không gỉ SUS 304/316L, bề mặt đánh bóng ≤ 0,6 µm, đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm 3A và EHEDG. Hệ thống điều khiển trung tâm PLC – HMI, có thể kết nối SCADA để giám sát và truy xuất dữ liệu.

2.2 Hệ thống xử lý nước

Nước chiếm 85–90% thành phần nước giải khát có gas và nước giải khát không gas, do đó hệ thống xử lý là nền tảng quan trọng.

Quy trình xử lý bao gồm: lọc cát thạch anh, lọc than hoạt tính, làm mềm, lọc tinh (0,2–0,45 µm) và khử trùng bằng tia UV hoặc Ozone. Độ dẫn điện sau xử lý ≤ 10 µS/cm, chỉ số vi sinh đạt < 10 CFU/ml.

Nhiệt độ nước thường được điều chỉnh xuống 4–8 °C trước khi hòa trộn để đảm bảo hòa tan CO₂ hiệu quả với dòng sản phẩm có gas.

2.3 Hệ thống chuẩn bị syrup và hòa trộn

Nguyên liệu chính gồm đường tinh luyện, chất tạo hương, axit citric, vitamin và phụ gia được phối trộn trong bồn khuấy gia nhiệt 65–75 °C, tốc độ cánh khuấy 50–80 rpm.

Sau đó, dung dịch syrup được làm lạnh nhanh xuống 4–10 °C và đưa vào hệ thống phối trộn. Với nước giải khát không gas, tỷ lệ syrup/nước thường 1:4 đến 1:6, còn nước giải khát có gas là 1:5 đến 1:7, tùy công thức.

Hệ thống hòa trộn tự động có sai số định lượng ≤ ±0,02%, đảm bảo hương vị đồng nhất giữa các lô sản xuất.

2.4 Quá trình lọc – khử khí và bão hòa CO₂

Đối với nước giải khát có gas, quá trình khử khí loại bỏ O₂ hòa tan trong dung dịch xuống < 0,1 mg/L, nhằm tránh oxy hóa và làm mất CO₂.

Hệ thống bão hòa CO₂ hoạt động ở áp suất 0,35–0,45 MPa, nhiệt độ 4–6 °C. Nồng độ CO₂ hòa tan được kiểm soát 3,5–4,5 g/L, đảm bảo độ sủi bọt mịn và ổn định.

Với nước giải khát không gas, dung dịch sau lọc tinh 0,2 µm sẽ được đưa thẳng vào bồn chứa trung gian để chờ công nghệ tiệt trùng.

2.5 Công nghệ tiệt trùng

Tùy sản phẩm, công nghệ tiệt trùng có thể gồm:

• UHT (Ultra High Temperature): 135–145 °C trong 2–5 giây, áp dụng cho nước trái cây và trà đóng chai.
• Thanh trùng Pasteur: 85–95 °C trong 15–30 giây, giữ lại vitamin và hương vị tự nhiên.
• Tiệt trùng UV: dùng tia cực tím 254 nm, áp dụng cho nước tinh khiết và một số loại đồ uống bổ sung khoáng.

Các hệ thống này giúp kéo dài hạn sử dụng sản phẩm từ 6–12 tháng mà không cần chất bảo quản hóa học.

2.6 Hệ thống bồn chứa trung gian

Dung dịch sau tiệt trùng được chứa trong các tank inox áp lực, dung tích 5–20 m³, giữ nhiệt độ 4–6 °C. Tank thiết kế kín, trang bị hệ thống khuấy từ hoặc cánh khuấy chậm 20 rpm để duy trì đồng nhất.

Hệ thống CIP tự động được tích hợp, làm sạch định kỳ bằng NaOH 1–2% ở 70 °C, HNO₃ 0,5–1% ở 65 °C và khử trùng bằng nước nóng 90 °C.

2.7 Hệ thống chiết rót đóng chai

Đây là trái tim của dây chuyền sản xuất nước giải khát.

Có hai dạng chính:

• Chiết rót đẳng áp (isobaric filling): dùng cho nước giải khát có gas, áp suất chiết 0,25–0,4 MPa.
• Chiết rót vô trùng (aseptic filling): dùng cho nước giải khát không gas, đặc biệt là nước trái cây và trà.

Công suất máy chiết rót dao động từ 6.000 – 36.000 chai/giờ, sai số định lượng ≤ ±1,5 ml cho chai 500 ml. Máy tích hợp chức năng tráng rửa, chiết và đóng nắp trong cùng một modul, giảm diện tích lắp đặt và tăng hiệu quả vệ sinh.

2.8 Đóng nắp, dán nhãn và bao gói cuối

Sau khi chiết rót, sản phẩm được đóng nắp bằng hệ thống torque 18–20 N·cm, kiểm soát độ kín ≤ 0,2 bar rò rỉ/24h.

Máy dán nhãn tự động tốc độ 12.000–24.000 chai/giờ, hỗ trợ cả nhãn OPP cuộn và nhãn co nhiệt PET. Bao bì cuối thường dùng thùng carton 12–24 chai, đóng gói màng co PE dày 60–80 µm, tốc độ 20–30 gói/phút.

2.9 Nguyên lý vận hành tổng thể

Nguyên liệu nước và syrup được phối trộn chính xác, sau đó lọc và xử lý khí, tiệt trùng theo công nghệ phù hợp, rồi đưa vào hệ thống chiết rót đóng chai. Sản phẩm sau đóng nắp được kiểm tra cảm quan, kiểm tra áp suất, cân trọng lượng, soi dị vật và dán nhãn.

Toàn bộ dữ liệu sản xuất được đồng bộ thời gian thực lên hệ thống MES/ERP, phục vụ tính toán hiệu suất, truy xuất nguồn gốc và tối ưu hóa quy trình.

Một dây chuyền sản xuất nước giải khát công suất 24.000 chai/giờ có thể đạt sản lượng > 200 triệu chai/năm, đáp ứng cả thị trường nội địa và xuất khẩu.

3.1 Thông số kỹ thuật điển hình của dây chuyền sản xuất nước giải khát

Một dây chuyền tiêu chuẩn cho sản xuất cả nước giải khát có gas và nước giải khát không gas có thông số:

• Công suất: 3.000 – 36.000 chai/giờ (tương đương 1,5 – 18 triệu chai/tháng).
• Dung tích chai: 250 ml, 330 ml, 500 ml, 1.5 L.
• Sai số định lượng chiết rót: ≤ ±1,5 ml (chai 500 ml).
• Áp suất chiết: 0,25 – 0,4 MPa (cho sản phẩm có gas).
• Nhiệt độ tiệt trùng UHT: 135–145 °C / 2–5 giây.
• Nhiệt độ Pasteur: 85–95 °C / 15–30 giây.
• Thời gian bảo quản sản phẩm: 6–12 tháng tùy loại.
• Mức tiêu thụ điện: 65–80 kWh/1.000 L sản phẩm.
• Mức tiêu thụ nước rửa chai: 1,5–2,0 L/chai (PET), có hệ thống thu hồi giảm xuống còn 0,8–1,2 L/chai.

3.2 Hiệu suất vận hành

Hiệu suất dây chuyền được đo bằng chỉ số OEE (Overall Equipment Effectiveness):

• OEE trung bình: ≥ 85%.
• Tỷ lệ phế phẩm sản xuất: < 0,5%.
• Tỷ lệ thu hồi sản phẩm sau CIP: ≥ 98%.
• Thời gian chuyển đổi sản phẩm: ≤ 2 giờ giữa hai loại đồ uống khác nhau.
• Tuổi thọ thiết bị chính: 20.000 – 25.000 giờ trước khi đại tu.

Với nước giải khát có gas, hệ thống kiểm soát CO₂ có sai số nồng độ ≤ ±0,1 g/L. Với nước giải khát không gas, vitamin C và polyphenol trong trà có thể giữ lại 85–90% sau tiệt trùng.

3.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn

Để đảm bảo an toàn vệ sinh, dây chuyền sản xuất nước giải khát cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam:

• ISO 22000:2018 – Hệ thống quản lý an toàn thực phẩm.
• HACCP – Phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn.
• TCVN 5603:2008 (CODEX HACCP).
• Codex Alimentarius STAN 243-2003 – Tiêu chuẩn quốc tế về đồ uống có gas và không gas.
• 3A Sanitary Standard – tiêu chuẩn thiết bị vệ sinh cho ngành thực phẩm.
• EHEDG – thiết kế vệ sinh trong chế biến thực phẩm và đồ uống.
• CE, FDA, RoHS – chứng nhận vật liệu và thiết bị an toàn khi xuất khẩu.

3.4 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm

Các chỉ tiêu chất lượng của thành phẩm trong dây chuyền sản xuất nước giải khát được quy định rõ:

• Độ Brix: 8–12 °Bx cho nước trái cây, 9–11 °Bx cho trà, 10–12 °Bx cho nước ngọt có gas.
• Độ pH: 2,8 – 4,2 (ổn định vi sinh, chống hư hỏng).
• Hàm lượng CO₂ hòa tan: 3,5 – 4,5 g/L (đối với sản phẩm có gas).
• Vi sinh: Tổng số vi khuẩn hiếu khí < 100 CFU/ml, Coliforms âm tính/100 ml, E.coli âm tính/100 ml.
• Hàm lượng kim loại nặng (Pb, As, Hg): dưới ngưỡng quy định theo QCVN 6-2:2010/BYT.

Sản phẩm đạt các tiêu chuẩn này sẽ được chấp nhận để lưu thông trong nước và xuất khẩu.

3.5 Tiêu chuẩn bao bì và đóng gói

Bao bì đóng vai trò quan trọng trong việc kéo dài hạn sử dụng và đảm bảo an toàn:

• Vật liệu chai PET/PE phải đạt chứng nhận FDA/EFSA.
• Tỷ lệ thẩm thấu oxy (OTR): ≤ 0,05 cm³/chai/ngày.
• Tỷ lệ thẩm thấu hơi nước (WVTR): ≤ 0,2 g/chai/ngày.
• Màng co PE đóng thùng: dày 60–80 µm, chịu được lực kéo ≥ 30 MPa.
• Độ kín nắp chai: kiểm tra rò rỉ ≤ 0,2 bar/24 giờ.

3.6 Hệ thống kiểm soát chất lượng và truy xuất nguồn gốc

Dây chuyền hiện đại sử dụng hệ thống kiểm soát inline: đo Brix bằng refractometer, kiểm tra CO₂ bằng cảm biến áp suất – nhiệt độ, soi dị vật bằng camera AI.

Ngoài ra, dữ liệu được đồng bộ vào hệ thống LIMS (Laboratory Information Management System) và MES/ERP, cho phép truy xuất nguồn gốc theo mã QR từng lô sản phẩm.

Chứng chỉ thường đi kèm: COA (Certificate of Analysis), Halal, Kosher, Organic (nếu có).

4.1 Lợi ích vận hành của dây chuyền sản xuất nước giải khát

Việc đầu tư dây chuyền sản xuất nước giải khát hiện đại mang lại lợi ích lớn trong quản lý vận hành. Toàn bộ quá trình từ xử lý nước, phối trộn, công nghệ tiệt trùng, đến chiết rót đóng chai được tự động hóa, giảm 25–30% nhân lực trực tiếp so với dây chuyền bán tự động.

Hiệu suất vận hành đạt OEE ≥ 85%, giúp doanh nghiệp tận dụng tối đa công suất. Với dây chuyền công suất 24.000 chai/giờ, thời gian chạy liên tục 20–22 giờ/ngày, nhà máy có thể sản xuất hơn 200 triệu chai/năm.

Ngoài ra, hệ thống CIP và SIP rút ngắn thời gian vệ sinh xuống 60–90 phút, tiết kiệm 15% nước và hóa chất so với vệ sinh thủ công. Điều này nâng cao năng suất, giảm thời gian dừng máy và tối ưu chi phí sản xuất.

4.2 Lợi ích tài chính và chi phí năng lượng

Đầu tư ban đầu cho dây chuyền sản xuất nước giải khát có thể cao, nhưng tỷ suất hoàn vốn (ROI) thường chỉ từ 3–4 năm nhờ hiệu quả sản xuất.

Ví dụ: với nước giải khát có gas, khi sử dụng hệ thống thu hồi CO₂ từ quá trình chiết rót, doanh nghiệp có thể giảm thất thoát xuống < 0,5 g/L, tương đương tiết kiệm hàng tỷ đồng mỗi năm.

Chi phí điện năng cũng giảm 10–15% nhờ sử dụng động cơ IE3 tiết kiệm năng lượng, máy nén khí biến tần và hệ thống thu hồi nhiệt từ quá trình tiệt trùng UHT. Hệ thống tuần hoàn nước làm mát giúp tiết kiệm 20–25% nước sử dụng cho sản xuất.

4.3 Lợi ích về chất lượng sản phẩm

Nhờ công nghệ tiệt trùng chính xác và hệ thống chiết rót vô trùng, sản phẩm đạt chất lượng ổn định, ít biến đổi trong suốt hạn sử dụng.

Với nước giải khát không gas, vitamin C có thể giữ lại 85–90% sau thanh trùng, màu sắc và hương vị tự nhiên vẫn được duy trì. Với nước giải khát có gas, CO₂ hòa tan ổn định 3,8–4,2 g/L, bọt sủi mịn và cảm giác sảng khoái khi uống.

Độ Brix, độ pH, hàm lượng CO₂ và vi sinh đều được kiểm soát inline, đảm bảo mỗi chai xuất xưởng đạt tiêu chuẩn đồng nhất. Nhờ vậy, thương hiệu nâng cao uy tín và tăng khả năng mở rộng thị trường quốc tế.

4.4 Lợi ích về trải nghiệm người tiêu dùng

Người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến sự tiện lợi và tính an toàn. Sản phẩm từ dây chuyền sản xuất nước giải khát hiện đại có thời gian bảo quản dài 6–12 tháng, dễ dàng phân phối và vận chuyển mà vẫn giữ hương vị ban đầu.

Ngoài ra, công nghệ chiết rót chính xác giúp duy trì hương vị đồng nhất, tránh sai lệch giữa các lô hàng. Với xu hướng “healthy drink”, dây chuyền hiện đại có thể sản xuất nhanh chóng các dòng ít đường, bổ sung vitamin, trà thảo mộc, nước trái cây tự nhiên, đáp ứng thị hiếu đang lên cao.

4.5 Ứng dụng trong các nhà máy nước giải khát

Một dây chuyền sản xuất nước giải khát hiện đại có khả năng sản xuất nhiều dòng sản phẩm khác nhau:

• Nước giải khát có gas: cola, soda, nước tăng lực, bia không cồn.
• Nước giải khát không gas: nước trái cây, trà đóng chai, nước tinh khiết, nước vitamin.
• Sản phẩm chức năng: nước bổ sung khoáng, collagen, chất điện giải cho thể thao.
• Dòng sản phẩm cao cấp: nước organic, cold brew tea, nước detox.

Khả năng chuyển đổi nhanh giữa các sản phẩm (≤ 2 giờ) giúp nhà máy linh hoạt trước biến động thị trường và xu hướng tiêu dùng.

4.6 Lợi ích về môi trường và phát triển bền vững

Các dây chuyền hiện đại ứng dụng công nghệ xanh, tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải.

• Hệ thống xử lý nước thải bằng MBR (Membrane Bio-Reactor) đạt chuẩn QCVN 40:2011.
• Giảm 25% lượng CO₂ thải ra nhờ tối ưu quá trình nén khí và thu hồi nhiệt.
• Bao bì PET tái chế (rPET) có thể giảm 30% rác thải nhựa, phù hợp xu hướng phát triển bền vững.

Doanh nghiệp nhờ đó dễ dàng đạt chứng nhận ESG (Environmental – Social – Governance) và Carbon Neutral, tạo lợi thế khi xuất khẩu sang EU, Mỹ, Nhật.

5.1 Giải pháp trọn gói – tối ưu chi phí

ETEK cung cấp dây chuyền sản xuất nước giải khát theo mô hình EPC khép kín: khảo sát – thiết kế – chế tạo – lắp đặt – vận hành – bảo trì. Toàn bộ quy trình triển khai đồng bộ, giúp doanh nghiệp tiết kiệm 15–20% chi phí so với việc thuê nhiều nhà thầu riêng lẻ.

Điểm nổi bật là giải pháp tích hợp hoàn chỉnh, từ hệ thống xử lý nước, bồn phối trộn syrup, thiết bị công nghệ tiệt trùng, cho đến cụm chiết rót đóng chai và dây chuyền đóng gói tự động. Nhờ vậy, thời gian triển khai rút ngắn, sản xuất nhanh chóng đi vào ổn định, giảm thiểu rủi ro gián đoạn.

5.2 Công nghệ quốc tế – vận hành ổn định

Dây chuyền của ETEK ứng dụng công nghệ từ các nhà sản xuất châu Âu và Nhật Bản, đạt chuẩn CE, FDA, ISO 22000 và HACCP.

• Với nước giải khát có gas, hệ thống chiết rót đẳng áp giữ sai số áp suất CO₂ ≤ ±0,05 MPa, đảm bảo độ sủi bọt đồng đều.
• Với nước giải khát không gas, công nghệ chiết rót vô trùng (aseptic filling) duy trì độ sạch Class 100, tỷ lệ nhiễm vi sinh < 1 CFU/1.000 chai.
• Bộ điều khiển PLC Siemens S7-1500 và HMI cảm ứng 15” cho phép giám sát toàn bộ quy trình, cảnh báo lỗi tức thì và lưu trữ dữ liệu trên hệ thống SCADA.

Nhờ áp dụng công nghệ chuẩn quốc tế, dây chuyền vận hành ổn định suốt 25.000 giờ trước khi cần bảo dưỡng lớn, đảm bảo sản lượng không bị gián đoạn.

5.3 Dịch vụ kỹ thuật và hậu mãi

ETEK xây dựng hệ thống dịch vụ kỹ thuật 24/7, hỗ trợ cả trực tuyến và tại hiện trường. Khi thiết bị gặp sự cố, kỹ sư phản hồi trong vòng 6–12 giờ, thời gian khắc phục trung bình chỉ 24–48 giờ.

Kho linh kiện dự phòng gồm đầu chiết, bơm, gioăng, van, cảm biến, luôn sẵn sàng thay thế để hạn chế thời gian dừng máy. Ngoài ra, ETEK cung cấp dịch vụ cập nhật phần mềm từ xa, bổ sung tính năng mới mà không cần thay đổi phần cứng, giúp dây chuyền luôn theo kịp công nghệ.

5.4 Tùy chỉnh linh hoạt theo mô hình sản xuất

Không phải nhà máy nào cũng có nhu cầu giống nhau. Với dây chuyền sản xuất nước giải khát, ETEK cho phép tùy chỉnh theo công suất (3.000 – 36.000 chai/giờ), loại sản phẩm (có gas, không gas, bổ sung vitamin, ít đường, organic), và mức độ tự động hóa (từ bán tự động đến full automation).

Nhờ cấu trúc modul hóa, doanh nghiệp có thể dễ dàng mở rộng công suất hoặc bổ sung phân hệ mới (ví dụ: thêm cụm chiết rót lon nhôm song song với chai PET) mà không phải đầu tư lại toàn bộ hệ thống. Đây là lợi thế quan trọng để doanh nghiệp phát triển linh hoạt theo thị trường.

5.5 Giá trị khác biệt khi chọn ETEK

Chọn ETEK đồng nghĩa với việc doanh nghiệp sở hữu không chỉ một dây chuyền thiết bị mà còn một hệ sinh thái giải pháp toàn diện.

• Hiệu quả chi phí: giảm 15–20% năng lượng nhờ công nghệ hồi nhiệt và bơm biến tần.
• Ổn định chất lượng: sai số định lượng chiết rót ≤ ±1,5 ml/chai.
• Tiêu chuẩn quốc tế: sản phẩm đáp ứng Codex, HACCP, ISO 22000, đủ điều kiện xuất khẩu sang EU, Mỹ, Nhật.
• Linh hoạt thị trường: chuyển đổi sản phẩm trong ≤ 2 giờ, đáp ứng xu hướng “healthy drink” và sản phẩm cao cấp.
• Bền vững: giảm 25% nước rửa chai, áp dụng bao bì tái chế (rPET), giảm phát thải CO₂ đến hàng nghìn tấn mỗi năm.

ETEK trở thành đối tác tin cậy cho các doanh nghiệp trong ngành, giúp triển khai dây chuyền sản xuất nước giải khát một cách an toàn, hiệu quả, bền vững và sẵn sàng mở rộng ra thị trường quốc tế. Đây chính là lý do nhiều nhà máy lựa chọn giải pháp từ ETEK để nâng tầm năng lực sản xuất và khẳng định thương hiệu.

Các dây chuyền chế biến đồ uống khác

Các dịch vụ công nghệ khác của ETEK