QUY TRÌNH sản XUẤT cà PHÊ hòa TAN

Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM Khoa Kỹ Thuật Hoá Học Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm  Đề tài tiểu luận môn Công nghệ chế biến GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn SVTH: Huỳnh Hưng Thịnh 60902607 Nguyễn Thị Hồng Nhung 60901866 Võ Thành Trung 60903020 Trần Vũ Phương Trang 60902874 Trần Quốc Tuấn 60903133 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 5/2012  LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN LỜI MỞ ĐẦU Cà phê loại thức uống có từ lâu đời liên tục phát triển ngày nay, thức uống ưa chuộng giới có mức tiêu thụ cao Đặc biệt thị trường lớn Mỹ, Đức , Pháp Ý nước Bắc Âu, nơi mà cà phê coi thiếu đủ điều kiện đất đai, khí hậu để trồng Vì đối vơí nước có điều kiện trồng cà phê nước ta cà phê không tiêu thụ nước mà mặt hàng xuất mang lại lợi nhuận kinh tế cao Ngày xã hội ngày phát triển, nhu cầu thị hiếu người thự c phẩm ngày tăng cao đòi hỏi sản phẩm phải thỏa mãn chất lượng tính nhanh gọn, điển hình thị trường nước giải khát, đáp ứng nhu cầu Vì cà phê hoà tan đời Với người tiêu dùng cà phê hoà tan nhanh chóng ưa chuộng tiện lợi Với nhà sản xuất cà phê hoà tan mặt hàng có giá trị cao, thuận lợi việc bảo quản vận chuyển Tuy nhiên quy trình chế biến lại đòi hỏi công nghệ phức tạp Trong tiểu luận nhóm chúng em trình bày quy trình chế biến cà phê hoà tan số thiết bị trình sản xuất Bài tiểu luận hoàn thành tốt không kể đến hướng dẫn thầy Lê Văn Việt Mẫn Nhóm chúng em xin gửi tới thầy lời cám ơn sâu sắc chân thành Bài tiểu luận nhiều sai sót Nhóm chúng em mong nhận góp ý thầy, ý kiến đóng góp bạn để trở nên hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Thành phố Hồ Chí Minh ngày 16 tháng năm 2012 Nhóm sinh viên thực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN MỤC LỤC I NGUYÊN LIỆU Cà phê nhân 1.1 Thành phần hóa học 1.2 Tiêu chuẩn cà phê nhân .10 Nước 14 Bột sữa gầy 15 II QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HOÀ TAN .17 Quy trình I 18 Quy trình II 19 III THUYEÁT MINH QUY TRÌNH 20 A Quy trình I: 20 Làm 20 1.1 Mục đích : Chuẩn bị 20 1.2 Các biến đổi 20 1.3 Phương pháp thực 20 1.4 Thiết bị 21 Phối trộn 22 2.1 Mục đích: hoàn thiện 22 2.2 Caùc biến đổi 22 2.3 Phương pháp thực 22 2.4 Thiết bị 22 Máy trộn thùng quay 22 Rang 23 3.1 Mục đích: chế biến bảo quaûn 23 3.2 Các biến đổi 23 3.3 Phương pháp thực hiện: 28 3.4 Thiết bị: .29 Nghieàn .29 4.1 Mục đích: chuẩn bị 29 4.2 Các biến đổi 29 4.3 Phương pháp thực 30 4.4 Thiết bị: .30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Trích ly 31 5.1 Mục đích: Khai thác 31 5.2 Các biến đổi : 31 5.3 Phương pháp thực 32 5.4 Thiết bị: .32 Xử lý dịch chiết .34 6.1 Mục đích: chuẩn bị hoàn thiện 34 6.2 Các biến đổi 34 6.3 Phương pháp thực 34 6.4 Thiết bị 34 Tách hương: .35 7.1 Mục đích: khai thác 35 7.2 Phương pháp thực hiện: 35 7.3 Thiết bị: .36 Cô đặc bốc .36 8.1 Mục đích: Khai thác 36 8.2 Các biến đổi 36 8.3 Phương pháp thực 37 8.4 Thiết bị: .35 Saáy Phun 35 9.1 Mục đích: hoàn thieän 35 9.2 Các biến đổi 35 9.3 Phương pháp thực 36 9.4 Thiết bị 37 10 Taïo haït (Agglomeration) 39 10.1 Muïc đích: hoàn thiện 39 10.2 Các biến đổi 39 10.3 Phương pháp thực 39 11 Phối trộn 40 11.1 Mục đích: hoàn thiện 40 11.2 Phương pháp thực thiết bị 40 12 Bao goùi 40 12.1 Mục đích: Hoàn thiện Bảo quản .40 12.2 Caùc biến đổi 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN 12.3 Phương pháp thực 40 12.4 Thieát bò 41 B Quy trình 42 Saáy thaêng hoa 42 1.1 Muïc ñích: chế biến, bảo quản 42 1.2 Các biến ñoåi 42 1.3 Phương pháp thực hieän 42 1.4 Thiết bị .44 Nghiền 46 2.1 Mục đích: hoàn thiện 46 2.2 Các biến đổi 46 2.3 Phương pháp thực hiện: 46 2.4 Thieát bò: .47 III SO SAÙNH QUY TRÌNH 47 IV SẢN PHẨM CÀ PHÊ HÒA TAN 48 Các chất tạo nên hương vị cà phê 48 1.1 Nhóm chất dễ bay 48 1.2 Nhóm chất không bay .50 Những thay đổi hương cà phê trình chế biến .52 Chất lượng cà phê hoà tan 53 3.1 Những nhân tố góp phần tạo hương tốt cho cà phê 53 3.2 Đặc điểm kỹ thuật cà phê hòa tan 53 3.3 Vấn đề vệ sinh sản xuất cà phê 54 V TIÊU CHUẨN CHẤT LƯNG CỦA CÀ PHÊ HÒA TAN 54 Yêu cầu thành phần .55 Các tiêu khaùc .56 Bao bì ñoùng goùi 56 TÀI LIỆU THAM KHAÛO .57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN DANH MỤC HÌNH Hình 1: Thiết bị sàng tầng nối tiếp 22 Hình 2: Đánh giá mức độ cảm quan hạt cà pheâ rang 27 Hình 3: Thiết bị rang thùng quay liên tục 29 Hình 4: Sơ đồ hoạt động thiết bị trích ly gián đoạn 33 Hình 5: Thiết bị làm lạnh dạng mỏng 34 Hình 6: Thiết bị ly tâm dạng đóa 35 Hình 7: Thiết bị tách hương 36 Hình 8: Cô đặc thiết bị dạng màng rơi 37 Hình 9: Thiết bị bốc dạng màng rơi 35 Hình 10: Sơ đồ hệ thống sấy phun 37 Hình 11: Đầu phun ly tâm 38 Hình 12: Thiết bị tạo hạt 40 Hình 13: Thiết bị bao gói cà phê hoøa tan 41 Hình 14: Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa công nghiệp 42 Hình 15:Bình thăng hoa 45 Hình 16: Hạt cà phê sau sấy thaêng hoa 46 Hình 17: Máy nghiền trục 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hoá học cà phê nhân 10 Bảng 2: Phân hạng chất lượng cà phê nhân 11 Bảng 3: Tæ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép hạng cà phê 11 Bảng 4: Tổng trị số lỗi cho phép hạng cà phê 12 Bảng 5: Trị số lỗi quy định cho loại khuyết tật 12 Bảng 6: Tiêu chuẩn nước dùng công nghiệp thực phẩm 14 Bảng 7: Các tiêu cảm quan sữa bột gầy 15 Bảng 8: Chỉ tiêu hoá lý sữa bột gầy 15 Bảng 9: Hàm lượng kim loại nặng sữa boät 15 Bảng 10: Chỉ tiêu vi sinh vật sữa bột 16 Bảng 11: Chỉ tiêu cảm quan đường tinh luyeän 16 Bảng 12: Chỉ tiêu hoá lý đường tinh luyện 16 Bảng 13: Chỉ tiêu vi sinh vật đường tinh luyện 17 Bảng 14: Chỉ tiêu dư lượng SO2 kim loại nặng đường tinh luyện 17 Bảng 15: Cỡ sàng sử dụng cho cà phê chè cà phê vối 20 Bảng 16: Cỡ sàng kích thước lỗ sàng [TCVN 4807: 2001 (ISO 4150:1991)] 20 Bảng 17: Sự tổn thất chất khô theo mức độ rang 24 Bảng 18: Haøm lượng chất khô hoà tan cà phê nhân cà phê rang 25 Bảng 19: Đánh giá mức độ cảm quan so với mức độ rang 28 Bảng 20: Sự thay đổi thành phần hương cà phê trình chế biến 52 Bảng 21: Đặc điểm kỹ thuật cà phê hoà tan 53 Bảng 22: Chæ tiêu chất lượng cà phê hòa tan 55 Bảng 23: Yeâu cầu thành phần cà phê hoà tan 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN I NGUYÊN LIỆU Cà phê nhân 1.1 Thành phần hóa học Thành phần hoá học nhân cà phê biến đổi phụ thuộc vào chủng loại, độ chín, điều kiện canh tác, phương pháp chế biến bảo quản  Nước Trong nhân cà phê sấy khô, nước lại 10-12% dạng liên kết Khi hàm lượng nước cao hơn, loại nấm mốc phát triển mạnh làm hỏng hạt Mặt khác, hàm lượng nước cao làm tăng thể tích bảo quản kho, khó khăn trình rang, tốn nhiều nhiên liệu làm tổn thất hương cà phê Hàm lượng nước cà phê sau rang 2,7%  Chất khoáng Hàm lượng chất khoáng cà phê khoảng 3-5%, chủ yếu kali, nitơ, magie, photpho, clo Ngoài thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh… Những chất ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê Chất lượng cà phê cao hàm lượng chất khoá ng thấp ngược lại  Glucid Chiếm khoảng ½ tổng số chất khô, đại phận không tham gia vào thành phần nước uống mà cho màu vị caramel Đường có cà phê trình thuỷ phân tác dụng acid hữu enzyme thuỷ phân Hàm lượng saccharose có cà phê phụ thuộc vào mức độ chín: chín hàm lượng saccharose cao Hạt cà phê chứa nhiều polysaccharide phần lớn bị loại bã cà phê sau trình trích ly  Protein Hàm lượng protein cà phê không cao đóng vai trò quan trọng việc hình thành hương vị sản phẩm Thành phần protein cà phê có acid amin sau: cysteine, alanie, phenylalanine, histidine, leucine, lysine… Các acid amin thấy trạng thái tự do, chúng thường dạng liên kết Khi gia nhiệt, mạch polypeptide bị phân cắt, acid amin giải phóng tiếp tục tham gia phản ứng maillard, caramel tạo mùi vị cho cà phê rang Trong số acid amin kể đáng ý acid amin có chứa lưu huỳnh cysteine, methionine proline, chúng góp phần tạo nên hương đặc trưng cà phê sau rang Đặc biệt, methionine proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hoá chất thơm, làm cho cà phê rang giữ mùi vị bảo quản Trong trình chế biến có phần protein bị phân giải thành acid amin, phần lớn bị biến thành hợp chất không tan  Lipid LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Hạt cà phê chứa lượng lipid lớn (10-13%) Lipid cà phê gồm chủ yếu dầu sáp Trong sáp chiếm 7-8% tổng lượng lipid, dầu chiếm 90% Trong trình chế biến, lipid bị biến đổi, song phần acid béo tham gia phản ứng tác dụng nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bị biến đổi dung môi tốt hoà tan chất thơm Khi pha cà phê lượng nhỏ lipid vào nước phần lớn lưu lại bã  Các alkaloid Trong cà phê có alcaloid caffeine, trigonelline, coline Trong quan trọng nghiên cứu nhiều caffeine trigonelline Caffeine chiếm từ 1-3% phụ thuộc vào chủng loại, điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác Hàm lượng caffeine thấp chè kích thích hệ thần kinh với thời gian dài uống cà phê tốc độ lưu thông máu không tăng lên nên caffeine thải chậm, mặt khác pha cà phê nước, caffeine giải phóng hoàn toàn trạng thái tự do, không hình thành chất có khả kết tủa chất hoạt tính alcaloid Trigonelline (acid metyl betanicotic: C7H7NO2) alcaloid hoạt tính sinh lý, tan rượu etylic, không tan cloroform ete, tan nhiều nước nóng, nhiệt độ nóng chảy 218oC Tính chất đáng quý trigonelline tác dụng nhiệt độ cao bị thủy phân tạo thành acid nicotic (tiền vitamin PP) Nhiều kết nghiên cứu cho thấy cà phê nhân acid nicotic hình thành trình gia nhiệt nhiệt phân trigonelline giữ vị trí quan trọng  Chất thơm Trong cà phê hàm lượng chất thơm nhỏ, hình thành tích lũy hạt Sự tích lũy chịu nhiều yếu tố đất đai, khí hậu chủng loại cà phê Mặt khác hình thành trình chế biến, đặc biệt trình rang Chất thơm bao gồm nhiều cấu tử khác nhau: acid, aldehide, cetone, rượu, phenol, este Trong trình rang, chất thơm thoát ban đầu có mùi hắc sau chuyển thành mùi thơm Các chất thơm cà phê dễ bị bay hơi, biến đổi dẫn đến tượng cà phê bị mùi thơm nên cần đựng bao bì kín tiêu thụ nhanh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN Bảng 1: Thành phần hoá học cà phê nhân Thành phần hóa Đơn vị học g/100g Nước Chất béo Ñaïm Protein Caffeine Acid chlorogenic Trigonelline Tannin Acid caffetanic Acid caffeic Pentosan Tinh bột Dextrine Đường Cellulose Hemicellulose Lignin Tro - 12 - 18 1,8 - 2,5 - 16 0,8 - 2-8 1-3 8-9 5 - 23 0,85 - 10 10 - 20 20 2,5 - 4,5 Thành phần hóa học Ca P Fe Na Mn Rb, Cu, F Đơn vị mg/100g 85 – 100 130 - 150 - 10 - 45 Vết 1.2 Tiêu chuẩn cà phê nhân Do đa dạng sản phẩm theo thị hiếu người sử dụng, tiêu chuẩn cà phê nguyên liệu để sản xuất cà phê rang xay phụ thuộc vào nhà sản xuất cụ thể Để đánh giá chất lượng cà phê nhân, người ta thường dựa vào tiêu sau:  Độ ẩm: