Báo cáo NGHIÊN cứu hệ THỐNG dây TRUYỀN THIẾT bị cà PHÊ sấy PHUN môn học công nghệ sản xuất trà, cà phê, chocolate

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Báo cáo NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG DÂY TRUYỀN THIẾT BỊ CÀ PHÊ SẤY PHUN Môn học: Công nghệ sản xuất trà, cà phê, chocolate GVHD: TS Nguyễn Tiến Lực SVTH: Nhóm 03 MSSV: Bùi Lê Thanh Phương 19116121 Nguyễn Thị Quyên 19116147 Lê Ngọc Minh Trang 19116002 Nguyễn Ngọc Thanh Trúc 19116141 Mã lớp học: PTCC422250_01CLC Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2021 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Họ tên Sinh viên: Bùi Lê Thanh Phương – 19116121 Nguyễn Thị Quyên – 19116147 Lê Ngọc Minh Trang – 19116002 Nguyễn Ngọc Thanh Trúc ˗˗ 19116141 Ngành: Công nghệ thực phẩm Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG DÂY TRUYỀN THIẾT BỊ CÀ PHÊ SẤY PHUN Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Tiến Lực NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thực Ưu điểm Khuyết điểm Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 2021 Giáo viên nhận xét (Ký & ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NỘI DUNG 2 Tổng quan cà phê 1.1 Đặc tính thực vật 1.2 Phân loại cà phê 1.3 Chỉ tiêu chất lượng cà phê 1.3.1 Chỉ tiêu cảm quan 1.3.2 Chỉ tiêu hóa lý 1.3.3 Chỉ tiêu độc tố nấm mốc 1.3.4 Chỉ tiêu vi sinh 1.3.5 Chỉ tiêu kim loại nguyên tố vi lượng .5 Tổng quan sấy phun .6 2.1 Khái niệm phân loại .6 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại 2.1.2.1 Theo chiều tác nhân sấy 2.1.2.2 Theo chu trình sấy phun .8 2.1.2.3 Phân loại theo cấp độ sấy .9 2.2 Nguyên lý phương pháp sấy phun .9 2.3 Ưu điểm hạn chế công nghệ sấy phun 10 2.3.1 Ưu điểm 10 2.3.2 Hạn chế 10 Quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê sấy phun 12 3.1 Sơ đồ sản xuất 12 3.2 Thuyết minh quy trình 13 3.2.1 Sơ chế 13 3.2.2 Phối trộn 13 3.2.3 Rang 13 3.2.4 Xay cà phê .16 3.2.5 Trích ly 17 3.2.6 Lọc 18 3.2.7 Tách hương .19 3.2.8 Cô đặc 19 3.2.9 Sấy phun 20 3.2.10 Tạo hạt .21 3.2.11 Đóng gói bảo quản .22 Thiết bị dùng sản xuất cà phê sấy phun 22 4.1 Trích ly 22 4.2 Lọc 23 4.3 Tách hương .24 4.4 Cô đặc .24 4.5 Sấy phun 25 4.5.1 Hệ thống sấy phun 25 4.5.2 Cấu tạo máy sấy phun .27 4.5.2.1 Cơ cấu phun sương .27 4.5.2.2 Buồng sấy 32 4.5.2.3 Tác nhân sấy (khơng khí nóng) 33 4.5.2.4 Hệ thống thu hồi sản phẩm 34 4.5.2.5 Quạt hút 34 4.5.3 Các thông số kĩ thuật quan trọng thiết bị sấy phun .36 4.5.4 Một số thiết bị sấy phun sử dụng sản xuất cà phê sấy phun 36 4.5.4.1 Máy sấy phun sương 36 4.5.4.2 Máy sấy phun ly tâm tốc độ cao LPG 38 4.5.4.3 Máy sấy phun áp lực cao YPG 40 4.5.5 4.6 Ưu, nhược điểm thiết bị sấy phun 43 4.5.5.1 Ưu điểm 43 4.5.5.2 Nhược điểm 43 Tạo Hạt 44 Đánh giá chất lượng sản phẩm 45 5.1 Phương pháp cảm quan 45 5.2 Phương pháp hoá lý 47 5.2.1 Xác định màu sắc 47 5.2.2 Xác định độ ẩm .47 5.2.3 Xác định số hoà tan 48 5.2.4 Xác định độ mịn 49 5.2.5 Xác định hàm lượng tro tổng số (TCVN 5253:1990) .50 5.2.6 Xác định hàm lượng tro không tan acid (TCVN 5253:1990) 50 5.2.7 Xác định hàm lượng cafein phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) (TCVN 9723:2013) 51 5.2.8 Phân tích hợp chất dễ bay 53 5.2.9 Xác định hoạt động chống oxy hoá 54 5.3 Xác định kim loại nặng 55 5.3.1 Xác định cadimum phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử 55 5.3.2 Xác định chì phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử 56 5.3.3 Xác định kẽm phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử 57 5.3.4 Chỉ tiêu kim loại nặng cà phê sấy phun 57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .60 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Mơ tả cà phê hạt cà phê Hình 2: Quá trình phát triển hạt cà phê Hình 3: Phân loại thiết bị theo chiều tác nhân sấy Hình 4: Sơ đồ chu trình đóng Hình 5: Máy trộn thùng quay .13 Hình 6: Màu sắc cà phê qua trình rang 15 Hình 7: Máy rang cà phê qui mô nhỏ qui mô công nghiệp 16 Hình 8: Thiết bị trích ly cà phê .22 Hình 9: Thiết bị lọc IC41D Italia 23 Hình 10: Thiết bị tách hương SCC .24 Hình 11: Thiết bị đặc chân không nhiều nồi 25 Hình 12: Các giai đoạn quy trình sấy phun 26 Hình 13: Cấu tạo máy sấy phun ly tâm tốc độ cao LPG 27 Hình 14: Cơ cấu phun sương dạng đĩa quay áp lực 28 Hình 15: Cơ cấu phun ly tâm (hoặc quay) 29 Hình 16: Hệ thống sấy phun cấu dạng đĩa quay 29 Hình 17: Cơ cấu phun sương dạng vòi phun áp lực .30 Hình 18: Hệ thống sấy phun cấu dạng vòi phun 31 Hình 19: Bộ phun khí nén (hoặc chất lỏng kép) 32 Hình 20: Buồng sấy 32 Hình 21: Thiết kế cyclone với đầu vào khác .34 Hình 22: Quạt hút ly tâm 35 Hình 23: Cấu tạo quạt hút ly tâm 35 Hình 24: Máy sấy phun sương .37 Hình 25: Máy sấy phun ly tâm tốc độ cao LPG 38 Hình 26: Đĩa phun tạo sương mù từ dung dịch cần sấy .39 Hình 27: Máy sấy phun áp lực cao kí hiệu YPG 41 Hình 28: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy phun áp lực cao YPG- I 42 Hình 29: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy phun áp lực cao YPG- II .42 Hình 30: Sơ đồ cấu tạo thiết bị tạo hạt 44 Hình 31: Thiết bị sấy tạo hạt tầng sơi 44 Hình 32: Cấu hình hợp chất dễ bay cà phê 100% Robusta sấy phun hỗn hợp cà phê sấy phun 54 Hình 33: Hoạt động chống oxy hố mẫu cà phê sấp phun .55 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Chỉ tiêu cảm quan .4 Bảng 2: Chỉ tiêu hóa lý Bảng 3: Chỉ tiêu độc tố nấm mốc Bảng 4: Chỉ tiêu vi sinh Bảng 5: Chỉ tiêu kim loại yếu tố vi lượng Bảng 6: Các vấn đề gặp phải trình sấy phun biện pháp khắc phục .10 Bảng 7: Thông số kỹ thuật máy phun sương [20] 38 Bảng 8: Thông số loại máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG 40 Bảng 9: Thông số kỹ thuật cua thiết bị (kiểu YPG-I) 42 Bảng 10: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II 42 Bảng 11: Thông số kỹ thuật máy sấy tạo hạt tầng sôi .45 Bảng 12: Chỉ tiêu đánh giá cà phê sấy phun TCVN 5250:1990 47 Bảng 13: Kết đặc tính hoá lý nêu cà phê sấy phun .49 Bảng 14: Các tiêu hoá lý cà phê hòa tan sấy phun 53 Bảng 15: Chỉ tiêu kim loại nặng 58 LỜI MỞ ĐẦU Cà phê thức uống ưa chuộng giới có mức tiêu thụ cao Đặc biệt thị trường lớn Mỹ, Pháp, Ý nước Bắc Âu, nơi mà cà phê coi khơng thể thiếu khơng có đủ điều kiện đất đai, khí hậu để trồng Cà phê biết đến lồi cơng nghiệp kinh tế, ngành hàng mang lại giá trị xuất lớn kim ngạch xuất Việt Nam Cà phê từ lâu đời trở thành uống truyền thống đặc sắc phổ biến khắp nơi Việt Nam nói riêng giới nói chung Uống cà phê coi lối sống văn hóa có ý nghĩa phong cách riêng quốc gia Bên cạnh với phát triển nhanh chóng xã hội với nhu cầu tiện dụng chất lượng sản phẩm, loại cà phê uống liền lựa chọn tối ưu đáp ứng cho nhu cầu người u thích cà phê Trong đó, cà phê sấy phun là loại thức uống phổ biến với công nghệ tách bớt nớt nước thực phẩm dạng lỏng thành thực phẩm dạng bột, giúp thực phẩm bảo quản lâu Vì tiểu luận này, chúng em nghiên cứu tìm hiểu kĩ lợi ích phương pháp chế biến cà phê công nghệ sấy phun thông qua đề tài “Nghiên cứu hệ thống dây truyền thiết bị cà phê sấy phun” NỘI DUNG Tổng quan cà phê 1.1 Đặc tính thực vật Thân cây, lá, rễ cà phê: Nếu để phát triển tự nhiên cà phê chè cao đến 6m Tuy nhiên điều kiện trồng nay, người ta thường hãm chiều cao 2-4m Lá cà phê hình oval thon dài, mặt xanh bóng màu đậm, mặt nhạt màu hơn, cuống ngắn Rễ cà phê thuộc dạng rễ cọc, đâm sâu vào đất – 2m, bên cạnh cịn có hệ thống rễ phụ tỏa xung quanh, nằm sát mặt đất để hút chất dinh dưỡng [8] Hoa cà phê: Hoa cà phê có màu trắng, cánh, thường nở thành chùm Nếu để tự nhiên hoa nở rải rác quanh năm, trồng trọt người ta thường tiến hành tưới vào đầu mùa khơ để kích thích hoa đồng loạt Hoa nở kéo dài 3-4 ngày, thời gian thụ phấn vài đồng hồ Khi hoa nở có mùi thơm dễ chịu [8] Quả phê: Sau thụ phấn phát triển đến tháng có hình bầu dục, bề ngồi giống anh đào Trong thời gian chín, màu sắc thay đổi từ xanh sang vàng cuối đỏ Thông thường cà phê chứa hai hạt Chúng bao bọc lớp thịt bên Hai hạt cà phê nằm ép sát vào Mặt tiếp xúc chúng mặt phẳng, mặt hướng bên ngồi có hình vịng cung Mỗi hạt bảo vệ hai lớp màng mỏng: lớp màu trắng, bám chặt lấy vỏ hạt; lớp màu vàng rời rạc bọc bên Hạt có hình trịn dài, lúc cịn tươi có màu xám vàng, xám xanh xanh Thỉnh thoảng gặp có hạt (do có nhân hai hạt bị dính lại thành một) [8] Hình 1: Mơ tả cà phê hạt cà phê Thời gian sinh trưởng cho thu hoạch: Cây cà phê sau trồng 3-4 năm Những đợt thường gọi bói (hay cà bói) tùy theo mức độ sinh trưởng, nhu cầu thu hoạch, người ta thường vặt bỏ hoa khơng cho đậu trái bói, dồn sức để phát triển cành Năm thứ trở tiến hành thu hoạch đại trà Giai đoạn 1-3 năm gọi giai đoạn kiến thiết bản, giai đoạn năm thứ trở gọi giai đoạn kinh doanh Thông thường vườn cà phê sau 20-25 năm, chuyển sang giai đoạn già cỗi, suất kém, cần phải trồng cắt gốc ghép chồi để cải tạo Cà phê thu hoạch khoảng tháng 10 đến hết tháng 1, thời gian thu hoạch nhiều tháng 11 Người ta thường thu hoạch bắt đầu chuyển sang màu đỏ, hái rộ tháng 11 tránh mưa cuối mùa làm rụng trái Sau thu hoạch cà phê phơi khơ nhiều ngày, sau dùng máy xay để tách phần vỏ lấy phần nhân, phần vỏ cịn gọi trấu tận dụng làm phân hữu [8] Hình 2: Quá trình phát triển hạt cà phê Trong đó: mo: Khối lượng đĩa nắp (g) m1: Khối lượng đĩa, nắp mẫu thử cà phê sấy phun trước sấy (g) m2: Khối lượng đĩa, nắp mẫu thử cà phê sấy phun sau sấy (g) 5.2.3 Xác định số hoà tan Cân 2g mẫu cà phê sấy phun vào bình tam giác pha với 20 mL nước khử ion nóng (90– 95°C), tiếp tục đun phút máy khuấy từ Các hạt mịn loại bỏ cách ly tâm tốc độ 14006 vòng/phút sử dụng máy ly tâm siêu âm 10 phút Phần chất không tan (nổi bề mặt) thu hồi, làm bay bình cách thuỷ cho khơ tiếp tục đem sấy tủ sấy 105°C đến khối lượng khơng đổi WSI tính tốn công thức [15, 29]: : Khối lượng chất không tan sau sấy (g) Trong đó: : Khối lượng ban đầu cà phê sấy phun (g) Kết phân tích: Bảng 13: Kết đặc tính hoá lý nêu cà phê sấy phun [29] Tỉ lệ Arabica (A): Giá trị màu Robusta (R) (%, Độ ẩm (%) w/w) 15 20 25 35 1.37 ± 0.31b 2.49 ± 0.41ab 2.03 ± 0.67ab 2.22 ± 0.45ab 2.79 ± 1.02a L* a* b* 41.10 ± 0.36a 38.57 ± 1.94b 41.03 ± 0.63a 40.90 ± 0.3a 41.06 ± 0.29a 7.75 ± 0.06ab 7.23 ± 0.40c 7.27 ± 0.11c 7.43 ± 0.14bc 7.86 ± 0.09a 12.33 ± 0.27b 10.42 ± 0.47d 11.51 ± 0.33c 11.28 ± 0.35c 13.35 ± 0.32a Theo bảng ta thấy, độ ẩm mẫu cà phê sấy phun dao động khoảng 1,37% đến 2,79% Sự gia tăng Arabica trộn với Robusta làm cho độ ẩm sản phẩm cà phê sấy phun tăng nhẹ Tuy nhiên, độ ẩm tất mẫu thấp giới hạn khuyến nghị thương mại 5% bột khô Giá trị màu khác có ý nghĩa (p> 0,05), giá trị L* dao động từ 38,57 đến 41,10 Màu nâu nhạt cà phê sấy phun làm từ hỗn hợp sản phẩm cà phê Arabica Robusta Ngoài ra, số hoà tan (WSI) sản phầm cà phê sấy phun không 25% [34] WSI cao mẫu cà phê sấy phun chế biến từ hỗn hợp Arabica Robusta phân hủy polysaccharide, đường, amin acid, chlorogenic acid mức độ cao caramel hóa sản phẩm ngưng tụ [29] 5.2.4 Xác định độ mịn  Mục đích Chất lượng cà phê đánh giá độ mịn Cà phê mịn chất lượng cao  Nguyên tắc phương pháp Để xác định độ mịn sản phẩm cà phê sấy phun, dùng rây với đường kính 0.56mm 0.25mm Dựa vào khối lượng bột cà phê lọt qua rây có đường kinh nhỏ (0.25mm) khối lượng bột cà phê lọt qua rây đường kính lớn (0.56mm) ta tính độ mịn  Dụng cụ  Cân phân tích có độ xác 0.1g  Dụng cụ rây cà phê: rây có cỡ lỗ trịn vng với đường kính 0.56mm 0,25mm  Quy trình phân tích Tiến hành lắp rây theo thứ tự đáy rây, rây có đường kinh nhỏ (0.25mm), rây có đường kinh lớn (0.56mm) nắp đậy kín rây Cân xác 100g cà phê sấy phun, sai số cho phép 0.1g cho vào rây Lắc trịn phút sau vỗ nhẹ vào thành rây Đem cân phần bột lọt rây 0.56mm phần bột rây 0.25mm, sai số cho phép 0.1g Sau tính theo cơng thức [7, 43]: Trong đó: M1: khối lượng bột lọt rây 0.56mm (g) M2: khối lượng bột rây 0.25mm (g) M: khối lượng mẫu ban đầu (g) 5.2.5 Xác định hàm lượng tro tổng số (TCVN 5253:1990)  Mục đích Xác định phần chất lại thực phẩm sau nung cháy hết chất hữu Phần tro sau nung lại chủ yếu muối khống có sản phẩm [35]  Ngun tắc phương pháp Hàm lượng tro có cà phê hàm lượng muối khống tự nhiên có q trình sản xuất Để xác định hàm lượng tro tổng số đốt nung mẫu thử nhiệt độ cao sau xác định phần cịn lại [43]  Dụng cụ  Chén sứ  Bếp điện  Lị nung  Cân phân tích  Bình hút ẩm  Quy trình phân tích Cân 5g cà phê sấy phun đặt vào chén sứ cân trọng lượng trước Tán mẫu đáy chén đặt lên bếp điện đốt nhẹ để bay hoàn toàn nước cho mẫu cháy hết Chuyển chén sứ vào lò nung đốt nhiệt độ 550 – 600 oC 60 phút, đến mẫu tro hố hồn tồn Sau làm nguội chén sứ bình hút ẩm khoảng 40 phút đem cân Công thức tính kết hàm lượng tro tổng số sản phẩm cà phê [7,43]: Trong đó: A: khối lượng mẫu ban đầu (g) B: khối lượng tro sau tro hoá (g) b: độ ẩm mẫu ban đầu (%) 5.2.6 Xác định hàm lượng tro không tan acid (TCVN 5253:1990)  Mục đích Xác định hàm lượng chất bẩn bị lẫn cà phê sấy phun đất, cát, sạn, … để xác định hàm lượng tro không tan ta dùng clohydric acid 10% (HCl 10%) Trong clohydric acid chất bẩn khơng hồ tan chúng khơng phải muối khống hay chất khác phần cịn lại sau hồ tan tro tổng số acid [7,35]  Nguyên tắc phương pháp Để xác định hàm lượng tro không tan clohydric acid ta tiến hành đốt nung mẫu thử, hoà tan phần tro clohydric acid 10% nóng, sau lọc nung, xác định phần lại  Dụng cụ  Chén sứ  Bếp điện  Lị nung  Cân phân tích  Bình hút ẩm  Clohydric acid 10%  AgNO3  Quy trình phân tích Sau xác định hàm lượng tro tổng số, cho 15-20ml clohydric acid 10% vài chén sứ chưa tro tổng số, đun bếp điện có lưới amiang nhiệt độ nhẹ đến sôi Làm nguội sau lọc qua giấy lọc khơng tro Làm HCl cách rửa chén giấy lọc nước cất nóng dùng AgNO3 tác dụng để kiểm tra dịch lọc khơng tạo vết đục Cẩn thận cho giấy lọc có chứa cặn vào chén sứ cân nung sẵn để nguội Làm bay hồn tồn nước cách sấy khơ đun nóng bếp điên khơng cịn bốc khói Chuyển chén sứ chứa cặn vào lị nung 550-600oC khoảng 60 phút Để ngội chén bình hút ẩm đến nhiệt độ phịng cân Cách tính tốn kết hàm lượng tro khơng tan clohydric acid 10% [7, 43]: Trong đó: Bk: khối lượng tro không tan acid thu (g) A: khối lượng mẫu thử ban đầu (g) b: độ ẩm mẫu thử ban đầu (%) 5.2.7 Xác định hàm lượng cafein phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) (TCVN 9723:2013)  Dụng cụ, hoá chất thiết bị Dụng cụ thiết bị:  Cân phân tích xác đến 0.1mg  Bộ lọc màng, cỡ lỗ 0.45µm  Máy sắc ký lỏng hiệu cao  Cột sắc ký dùng cho HPLC  Máy khuấy từ  Bể siêu âm  Xiranh microlit  Sàng  Bình định mức vạch (1L va 250mL)  Pipet (50mL 5mL) Hoá chất:  Metanol  Magie oxit (MgO) loại nặng  Cafein (1,3,7-trimeylxantin; 1,3,7-trimetyl-1H-purin-2,6(3H,7H)-dion; metyltheobrom; C8H10N4O2) dạng tinh khiết  Pha động, 24% methanol nước  Dung dịch chuẩn cafein  Đường chuẩn [6]  Phương pháp quy trình phân tích - Chuẩn bị dịch chiết cafein: Cân xác 0.5g mẫu thử cà phê sấy phun chuyển vào bình định mức 250mL Để chiết cafein ta cân 5g magie oxit đong 200mL nước vào bình định mức Sau đặt bình vào nồi cách thuỷ dung dịch đạt thấp 90 oC, khuấy liện tục trì 20 phút, lấy bình khỏi nồi cách thuỷ làm nguội bình vịi nước đến nhiệt độ phịng thêm nước đến vạch Chờ cho chất rắn lắng xuống đáy Lấy phần dịch lỏng phía lọc lọc màng cỡ lỗ 0.45µm, loại bỏ vài ml để có độ xác cao, dịch lcoj đem phân tích HPLC - Cài đặt máy sắc kí: Phải đảm bảo pha động phải khử khí bể siêu âm 20 phút trước dùng Nếu thiết bị HPLC có khử khí cần 10 phút Đầu tiên, tốc độ dịng pha động mức 1ml/phút Tiếp theo detector UV 272nm (hoặc detector có lọc 254nm) Độ nhạy detector phải đảm bảo thích hợp với pic dung dịch chuẩn, tăng pic cách tăng nhiệt độ cột phải đảm bảo nhiệt độ cột phải 60oC - Phân tích HPLC: ổn định tốc độ dịng áp suất, dành 10 phút để hệ thống cân lại bơm 10µl dung dịch chuẩn lên cột sắc kí, dùng xiranh microlit bơm tiếp 10µl dịch chiết cafein lọc Thực thao tác với khoảng cách đặn, sau mẻ phân tích cần phải rửa kỹ hệ thống sắc kí cột methanol nước, giữ cho cột không bị khô đậy nút ngừng sử dụng cột Kết hàm lượng cafein (100g cà phê) tính theo cơng thức sau [6, 7]: Trong đó: Ac: diện tích pic cafein dung dịch chuẩn (đơn vị diện tích) Ax: diện tích pic cafein dung dịch mẫu thử (đơn vị diện tích) ms: khối lượng phần mẫu thử (g) V: thể tích dung dịch mẫu chiết (V = 0.25l) (l) ρc: nồng độ dung dịch chuẩn cafein (g/l) Có thể dựng đường chuẩn để tính nồng độ cafein dùng nhiều chuẩn hiệu chuẩn Kết phân tích: Bảng 14: Các tiêu hố lý cà phê hòa tan sấy phun [6,37] Các tiêu Độ ẩm, không lớn Hàm lượng tro tổng số, không lớn Hàm lượng tro không tan acid, không lớn Hàm lượng cafein, không nhỏ Tỷ lệ chất tan nước Tạp chất không nhiều Mức quy định (% khối lượng) 15 0.1 25 0.3 5.2.8 Phân tích hợp chất dễ bay  Phương pháp quy trình phân tích Cân 5g bột cà phê sấy phun đựng lọ thuỷ tinh HS (20 mL; 22,5mm × 75,5mm), đậy nắp Trước bột cà phê sấy phun cân 55oC 30 phút sau chiết xuất 25oC 45 phút cách sử dụng sợi DVB/CAR/PDMS SPME Sử dụng máy sắc ký khí HP 7890A kết hợp với máy quang phổ khối bốn cực đơn HP 5975C để phân tích so sánh thay đổi hợp chất dễ bay có mặt mẫu thử Quá trình phân tách thực cột GC mao quản HP-5MS (đường kính 0,25mm x chiu di 30m ì dy mng 0,25àm) Nhit cột ban đầu kiểm soát 40°C phút, tăng 3°C/phút đến 180°C, sau 8°C/phút đến 240°C giữ phút Các hợp chất dễ bay xác định cách so sánh phổ GC-MS so với tiêu chuẩn quang phổ [29]  Kết phân tích Các hợp chất dễ bay cà phê chủ yếu tạo từ trình rang Có 42 hợp chất dễ bay xác định cà phê hòa tan A0: R100 (100% Robusta) Chúng phân thành 10 nhóm dựa nhóm chức hóa học, bao gồm hợp chất dị vòng chứa 12N, acid hữu cơ, ketones, aldehydes, phenolics, alcohols, amide, amine ether Ngoài ra, hợp chất bay nitro hóa bao gồm pyrazines, pyrroles pyridines Các hợp chất thơm thay đổi từ bùi, béo đến chua, cháy khói Pyridines nguyên nhân tạo vị đắng, làm se, cháy cà phê Tuy nhiên, pyrazine 2-butyl-3-5-dimethylpyrazine coi chất thị cho nhiễm bẩn hạt sống chua, chưa chín đen Hơn nữa, trình rang tạo hàm lượng caramel hóa cao sản phẩm ngưng tụ Các hợp chất không bay chịu trách nhiệm hương vị bao gồm chua, đắng se cà phê [29] Hình 32 cho thấy đặc điểm mùi thơm mẫu cà phê sấy phun So sánh hợp chất xác định bột cà phê hòa tan 100% Robusta mẫu cà phê hịa tan Arabica, có sáu hợp chất phổ biến bao gồm pyridine, furfural, benzaldehyde, butyrolactone, maltol phenol Cà phê Arabica xác định có 27 hợp chất, bao gồm hợp chất có nguồn gốc nhiệt furfural, axit furfurylic, guaiacol, pyridine, 1-methylpyrrole maltol Các hợp chất bay cà phê sấy phun phong phú, đa dạng lượng cà phê Arabica trộn với Robusta tăng lên [29] Hình 32: Cấu hình hợp chất dễ bay cà phê 100% Robusta sấy phun hỗn hợp cà phê sấy phun 5.2.9 Xác định hoạt động chống oxy hoá  Phương pháp quy trình phân tích 1ml dịch chiết cà phê pha lỗng với 100ml nước khử ion Sau lấy 0,1mL mẫu vừa pha loãng cho vào mL dung dịch DPPH (7,5mg DPPH 10 mL methanol) Hỗn hợp ủ bóng tối nhiệt độ phòng 30 phút đối chứng với hỗn hợp 4mL dung dịch DPPH với 0,1mL metanol Độ hấp thụ đo bước sóng 517nm máy quang phổ UV Hoạt tính chống oxy hóa tính cơng thức sau [29]: Trong đó: Abscontrol: độ hấp thụ hỗn hợp đối chứng Absextract: độ hấp thụ chiết xuất cà phê  Kết phân tích Hình 33: Hoạt động chống oxy hoá mẫu cà phê sấp phun Hoạt tính chống oxy hóa dao động khoảng 5,9% mẫu A0: R100 (100% Robusta) 24,1% mẫu A35: R65 (35% Arabica 65% Robussta) Hoạt tính chống oxy hóa tăng lên tăng tỷ lệ trộn Arabica với Robusta Quá trình rang làm hao hụt nhiều chlorogenic acid hơn, tạo phenol dễ bay guaiacol Do đó, để hoạt động chống oxy hóa tăng lên Khi trộn chung loại cà phê Arabica Robusta bổ sung chlorogenic acid, caffeic acid p-coumaric acid từ cà phê Arabica [29] 5.3 Xác định kim loại nặng 5.3.1 Xác định cadimum phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử  Nguyên tắc Thuỷ phân mẫu cà phê sấy phun với HNO 3, H2SO4 H2O2, tồn kim loại có mẫu thử phản ứng chiết xuất từ dung dịch, sau điều chỉnh pH = dithizone – CHCl3 Tách CHCl3 với HCl loãng xác định 228,8nm thu Cd [7]  Dụng cụ, thiết bị hoá chất  Cân  Cốc thuỷ tinh  Nitric acid  Hydro peroxide 50%  Citric acid: monohydrate, dạng tinh thể  Chỉ thị thymol blue  Dung dịch Dithizone  Dung dịch tiêu chuẩn Cadimi  Máy quang phổ hấp thu nguyên tử với đèn catot rỗng Cd đầu đốt C 2H2, buớc sóng 228.8nm, phạm vi - 2µg/ml  Quy trình phân tích Cân 50g mẫu thử cho vào cốc thuỷ tinh, thêm 25ml HNO3 vào đun nhẹ lửa để kích thích phản ứng Khi phản ứng dần giảm tiếp tục thêm 25ml HNO đun nhẹ, tiếp tục đủ 100ml HNO Đun nóng khí NO bay lên đồng thời kiểm soát tạo bọt nước Làm lạnh cốc thuỷ tinh gạn để loại bỏ chất béo, dung dịch nước từ loại dầu đông chất rắn thông qua màng thấm len thuỷ tinh vào cốc thuỷ tinh Thêm 100ml H2O cốc thủy tinh vào chất béo, gia nhiệt, xoáy mạnh để rửa chất béo, làm lạnh lọc Thêm 20ml H2SO4 để kiểm tra, pha loãng với 300ml H 2O, để bay lửa bắt đầu cháy than Khi khu vực cháy than rộng hơn, cẩn thận thêm 1ml H 2O2 50%, thêm 1ml sau phản ứng giảm Đến dung dịch màu giai nhiệt mạnh cho kho SO bay lên (khi dung dịch có tượng than hố thêm H 2O2), tiếp tục gia nhiệt để đuổi hết H2O2, làm nguội nhiệt độ phòng Cách thực tương tự việc loại bỏ HNO3 Thêm 2g citric acid pha với 25ml H 2O để làm mát dung dịch thuỷ ngân Tiếp tục thêm thị thymolble dùng NH4OH điều chỉnh pH =8.8 dung dịch đổi từ màu xanh vàng sang xanh Chuyển vào bình phân loại 250ml, sử dụng H 2O pha loãng thành 150ml Làm mát dung dịch, cho vào lần 5ml dung dịch dithizone đậm đặc, lần lắc 1-2 phút Tiếp tục thêm vào 5ml dung dịch dithizone pha loãng màu sác không đổi Kết hợp chiết dithizone rửa với H2O, lần phân cách 125ml Rửa với 5ml CHCl3, thêm vào để chiết xuất dithizone Thêm 50ml HCl 0.2M để kết hợp chết xuất dithizone, lắc mạnh phút để tách lớp sau loại bỏ dithizone Rửa dung dịch với 5ml CHCl loại bỏ CHCl3 Chuyển dung dịch vào cốc khác đun sôi, bốc đến dung dịch khô Rửa cốc với 10-20ml H 2O tiếp tục đun bốc đến khô Sử dụng C2H2 oxy hoá lửa với máy quang phổ hấp thu nguyên tử bước song cộng hưởng 228.8nm Hồ tan khơ với 5ml HCl 2M, rửa với H 2O lần đo Công thức xác định Cd từ đường chuẩn [7]: 5.3.2 Xác định chì phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử  Nguyên tắc Các chất hữu cà phê sấy phun thuỷ phân, Pb kết tủa với SrSO Dịch chiết muối sunfat kết tủa chuyển thành muối carbonate, hồ tan acid sau xác định AA 217.0 283.3nm [7]  Dụng cụ, thiết bị hoá chất  Cân phân tích  Máy quang phổ hấp thu nguyên tử  Động khuấy  Dung dịch Strontium: Hoà tan 2% 6g SrCl2.6H2O 100ml H2O  Hỗn hợp acid (H2SO4, HNO3, HClO4 70%)  Nitric acid 1M  Dung dịch Pb tiêu chuẩn  Quy trình phân tích Cân 10g chất khơ cà phê sấy phun 3µg Pb đặt bình Kjeldahl 500ml, thêm 1ml dung dịch Sr 2% với số hạt thuỷ tinh Chuẩn bị mẫu trăng thực tương tự mẫu Thêm 15ml hồn hợp acid cho gam chất khô để yên 2h trở lên Gia nhiệt bình chứa H2SO4 muối vô Tránh để xuất bọt xảy Làm mát, cho 40-50ml vào ống ly tâm, để nguội sau ly tâm 10 phút cho lắng cặn, gạn chất lỏng vào cốc thuỷ tinh Thêm 20ml H2O 1ml H2SO4 sau gia nhiệt, lặp lại Thêm 25ml dung dịch (NH4)2CO3 bão hòa 20% khuấy để chất kết tủa phân tán Để yên 1h, ly tâm gạn chất lỏng vào cốc thủy tinh tiếp tục lặp lại thêm lần Sau gạn xong để thêm 5ml HNO 1M, khuấy mạnh để đuổi CO2 Nếu cịn kết tủa tiếp tục đem ly tâm Sử dụng C2H2 oxy hoá lửa với máy quang phổ hấp thu nguyên tử bước song cộng hưởng 217 283.3nm Đo thủ nghiệm với mẫu trắng dung dịch Pb tiêu chuẩn điều kiện tối ưu Công thức xác định Pb từ đường chuẩn [7]: Pb (mg/kg) = 5.3.3 Xác định kẽm phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử  Nguyên tắc Mẫu cà phê sấy phun hấp thu acid pha loãng Dung dịch xác định AA quang phổ 213.8nm chuyển đổi nồng độ Zn qua đường chuẩn [7]  Dụng cụ, thiết bị hố chất  Cân phân tích  Lị nung  Đèn hồng ngoại  Dung dịch Zn tiêu chuẩn  Acid (HCl)  Máy quang phổ hấp thu ngun tử  Quy trình phân tích Cân mẫu thử ước tính 25-100µg Zn sau than hố đèn hồng ngoại tro hố lị nung nhiệt độ < 525oC C tự giải phóng Hồ tan tro với HCl với tỉ lệ 1:1, cho vào 20ml H2O đun cho đun gần khô, tiếp tục thêm 20ml HCl 0.1M gia nhiệt thêm phút Lọc qua giấy lọc, đem rửa tiếp lục lọc với 5-10ml HCl 0.1M Làm mát sau pha loãng với HCl 1M để đạt tiêu chuẩn hoạt động thiết bị Xác định Zn từ đường chuẩn [7]: Zn (mg/kg) = 5.3.4 Chỉ tiêu kim loại nặng cà phê sấy phun Bảng 15: Chỉ tiêu kim loại nặng [7] Tên kim loại ML(mg/kg) Antinon (Sb) 1,0 Arsen (As) 1,0 Cadimi (Cd) 1,0 Chì (Pb) 2,0 Thủy ngân (Hg) 0,05 Đồng (Cu) 30 Kẽm (Zn) 40 KẾT LUẬN Hiện cà phê hòa tan sản xuất với công nghệ sấy phun ngày sử dụng rộng rãi với ưu điểm bật, cà phê sấy phun sản phảm thức uống liền có giá trị cao mặt kinh tế thuận lợi bảo quản vận chuyển Cà phê mặt hàng thương mại quan trọng thị trường quốc tế Trong mặt dầu cà phê hồ tan chiếm thị phần nhỏ song khẳng định vị đặc tính va tiện dụng đơng đảo thành phần xã hội ưa thích Qua đề tài tìm hiểu quy trình cơng nghệ chế biến cà phê sấy phun giúp tìm hiểu sâu sắc quy trình, ưu điểm nhược điểm sản phẩm mang lại cho người tiêu dùng Với người sử dụng ngày nhiều, cộng với nhịp sống hối thời đại công nghiệp việc tiện lợi ưu tiên hàng đầu sản phẩm hòa tan ngày phát triển cải tiến tương lai tới TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Anandharamkrishnan C., and Padma I S., “Spray drying techniques for food ingredient encapsulation”, 2015 [Online] Available: https://www.wiley.com/enad/Spray+Drying+Techniques+for+Food+Ingredient+Encapsulation-p-9781118864197 Last accessed 10/10/2021 [2] Anandharamkrishnan C., and Padma I S., “Chapter 1: Introduction to spray drying”, in Spray Drying Techniques for Food Ingredient Encapsulation, 2015, pp 1-36 [3] Atkins, M J., Walmsley, M R., and Neale, J R 2011 Integrating heat recovery from milk powder spray dryer exhausts in the dairy industry Applied Thermal Engineering 31:2101–6 [4] Arun S.Mujumdar, Handbook of industrial, volume 1, Second CRC Press, 1995 [5] Arun S Mujumdar “Industrial Spray Drying Systems”, in Handbook of Industrial Drying,2014, pp 263-308 [6] Bùi Thị Như Phụng, (2017) “Báo cáo Niên luận Thực tập: Xác định hàm lượng cafein cà phê phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC)” Trường Đại học Khoa học Huế, Khoa Hoá [Trực tuyến] Địa chỉ: https://www.slideshare.net/nhuphung96/bo-co-thc-tp2 Truy cập: 30/11/2017 [7] “Báo cáo đồ án thức cà phê hồ tan” [Trực tuyến] Địa https://123docz.net/document/3202638-bao-cao-do-an-chinh-thuc-caphe-hoa-tan.htm chỉ: [8] Clifford K., Willsonn M., Coffee: botany, biochemistry and production of beans and beverage 1985 [9] “Chế tạo máy cô đặc chân không” [Trực tuyến] Địa chỉ: https://ifoodvietnam.com/thiet-bico-dac-chan-khong/ Truy cập: 8/10/2021 [10] Đào Thanh Khê, “Chế tạo máy cô đặc chân không”, 2017 [Trực tuyến] Địa chỉ: https://thietbithucpham.com/news/THIET-BI-CO-DAC-HAP-THANH-TRUNG/Che-taomay-co-dac-chan-khong-29.html Truy cập: 9/10/2021 [11] Estevinho B N., Rocha F., Santos L., and Alves A., “Microencapsulation with chitosan by spray drying for industry applications - A review,” Trends Food Sci Technol., vol 31, no 2, pp 138–155, 2013, doi: 10.1016/j.tifs.2013.04.001 [12] “Hệ thống q trình trích ly cà phê”, 2015 [Trực tuyến] Địa chỉ: http://ranggiacongcaphe.com.vn/he-thong-va-qua-trinh-trich-ly-ca-phe.html Truy cập: 9/10/2021 [13] I Zbicinski, “Modeling and scaling up of industrial spray dryers: A review,” J Chem Eng Japan, vol 50, no 10, pp 757–767, 2017, doi: 10.1252/jcej.16we350 [14] Karel M and Lund D., Physical Principles of Food Preservation 2003 [15] Karyadi J N W., Ayuni D., Rohani T A., Susanti D Y., (2020) “Effect of Drying Temperature of Small Scale Spray Dryer on Physical Properties of Coffee Powder” Science & Technology, Pertanika J Sci & Technol, 28 (4), pp 1315 – 1327 [16] Lê Văn Việt Mẫn, “Công nghệ chế biến thực phẩm”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2011, tr783-790 [17] Linh Linpine, “Cong nghe say phun va ung dung san xuat thuc pham _do an thuc pham”, 2014 [Trực tuyến] Địa chỉ: https://www.slideshare.net/linhlinpine/cong-nge-sayphun-va-ung-dung-trong-san-xuat-thucpham-do-an-thuc-pham? fbclid=IwAR0CIuyDmWA7tGJJcjj58fbcx44ETA0RLChDjLENoDGzhTYZ7QFyrWxG9yE Truy cập: 8/10/2019 [18] M Fazaeli, Z Emam-Djomeh, A Kalbasi Ashtari, and M Omid, “Effect of spray drying conditions and feed composition on the physical properties of black mulberry juice powder,” Food Bioprod Process., vol 90, no 4, pp 667–675, 2012, doi: 10.1016/j.fbp.2012.04.006 [19] M Selvamuthukumaran, Carole Tranchant, and John Shi Chapter 1: Spraying Drying Concept, Application and Its Recent Advances in Food Processing, in Handbook on Spray Drying Applications for Food Industries, 2019, pp 8-20 [20] “Máy sấy phun sương”, Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế, Cơ khí chế tạo máy (1230) [Trực tuyến] Địa chỉ: https://skhcn.thuathienhue.gov.vn/? gd=6&cn=293&tc=6012 Truy cập: 11/01/2010 [21] “Máy sấy phun LPG - Ứng dụng công nghệ sấy phun đại” [Trực tuyến] Địa chỉ: https://saobaca.com/may-say-phun-lpg-ung-dung-cong-nghe-say-phun-hien-dai/ Truy cập: 10/10/2021 [22] “Máy sấy phun áp lực cao YPG” Công ty TNHH phát triển thị trường công nghiệp TTM, Chợ Dân Sinh.net cho bạn lựa chọn [Trực tuyến] Địa chỉ: https://chodansinh.net/maysay-phun-ap-luc-cao-pro4415.html Truy cập: 12/07/2007 [23] “Máy sấy phun sương cao tốc li tâm dòng LPG”, Changzhou Fuyi Drying Equipment Co., Ltd [Trực tuyến] Địa chỉ: http://www.fuyigz.com/VI/Products/Product_16.htm Truy cập: 2013 [24] Mujumdar, A S 2014 “Principles, classification and selection of dryers” In Handbook of industrial drying, 4th edition, ed A S Mujumdar, pp 23–35 [25] Neil H Mermelstein “Coffee Quality Testing” Food safety & Quality, pp 68-72 [26] Nguyễn Thị Ngọc Thương, “Báo cáo đề tài: Thiết bị cô đặc chân không”, 2016 [Trực tuyến] Địa chỉ: https://123docz.net/document/4054330-thiet-bi-co-dac-chan-khong.htm Truy cập: 8/10/2021 [27] “Quy trình sản xuất chế biến cà phê hòa tan”, 2021 [Trực tuyến] Địa chỉ: http://mnb.com.vn/vi/quy-trinh-san-xuat che-bien-ca-phe-hoa-tan day-du chi-tiet-n237.html Truy cập: 9/10/2021 [28] R Murugesan and V Orsat, “Spray Drying for the Production of Nutraceutical Ingredients-A Review,” Food Bioprocess Technol., vol 5, no 1, pp 3–14, 2012, doi: 10.1007/s11947-0110638-z [29] Wongsaa P., Khampaa N., Horadeea S., Chaiwarithb J., Rattanapanone N., 2019 “Quality and bioactive compounds of blends of Arabica and Robusta spray dried coffee” Food Chemistry, 283: pp 579–587 [30] Schuck P et al., “Recent advances in spray drying relevant to the dairy industry: A comprehensive critical review,” Dry Technol., vol 34, no 15, pp 1773–1790, 2016, doi: 10.1080/07373937.2016.1233114 [31] Shishir M R I and Chen W., “Trends of spray drying: A critical review on drying of fruit and vegetable juices,” Trends Food Sci Technol., vol 65, pp 49–67, 2017, doi: 10.1016/j.tifs.2017.05.006 [32] Shishir M R I., Chen W., “Trends in Food Science & Technology”, Department of Food Science and Nutrition, 2017, p.50,51 [33] Technik P P., “Plan for the processing of green coffee to Instant coffee”, 1994 [34] TCVN 12459:2018, Cà Phê Hòa Tan Nguyên Chất, Tiêu chuẩn Việt Nam [35] TCVN 5253:1990, Cà phê - Phương pháp xác định hàm lượng tro, Tiêu chuẩn Việt Nam [36] TCVN 5251:2015, Cà phê Bột Tiêu chuẩn Việt Nam [37] TCVN 9723:2013 (ISO 20481:2008), Cà phê sản phẩm cà phê - Xác định hàm lượng cafein sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) - Phương pháp chuẩn Tiêu chuẩn Việt Nam [38] “Tiểu luận: Hệ thống kiểm tra chất lượng sản xuất cà phê hoà tan” [Trực tuyến] Địa chỉ: https://123docz.net//document/1255099-tieu-luan-he-thong-kiem-tra-chat-luong-trongsan-xuat-ca-phe-hoa-tan-pdf.htm [39] Trịnh Xuân Ngọ,” Cà phê kỹ thuật chế biến “, Thành phố Hồ Chí Minh, 2009, tr 72,73 [40] “TTM *** Máy Sấy Phun Áp Lực Cao”, Cơ khí cơng nghiệp, Thế giới hàng công nghiệp [Trực tuyến] Địa chỉ: https://www.cokhicongnghiep.com/ttm-may-say-phun-ap-luc-caopro18622.html Truy cập: 10/10/2021 [41]“YPG áp lực phun (làm mát) máy sấy”, 2017 [Trực http://www.tsgdryer.com/products/206.html Truy cập: 10/10/2021 [42] TCVN 5250:1990, Cà phê Rang Tiêu chuẩn Việt Nam tuyến] Địa chỉ: [43] “Tiểu luận: Đánh giá chất lượng sản phẩm cà phê hoà tan trình chế biến” Trường Đại học Nha Trang, Khoa Công nghệ Thực phẩm [Trực tuyến] Địa chỉ: https://123docz.net//document/3726917-danh-gia-chat-luong-san-pham-ca-phe-hoa-tantrong-qua-trinh-che-bien.htm Truy cập: 2015 ... chúng em nghiên cứu tìm hiểu kĩ lợi ích phương pháp chế biến cà phê công nghệ sấy phun thông qua đề tài ? ?Nghiên cứu hệ thống dây truyền thiết bị cà phê sấy phun? ?? NỘI DUNG Tổng quan cà phê 1.1... Buồng sấy (tháp sấy) 9: Quạt hút 5: Lọc dung dịch sấy 10: Thùng chứa nguyên liệu Ngoài thiết bị nêu trên, hệ thống sấy phun có thiết bị như: thiết bị chứa dịch trích cà phê cần sấy, thiết bị lọc... liệu [2] 4.5.4 Một số thiết bị sấy phun sử dụng sản xuất cà phê sấy phun 4.5.4.1 Máy sấy phun sương Hình 24: Máy sấy phun sương  Tổng quan máy Thân máy sấy, đường ống thiết bị tiếp xúc nguyên liệu