Đề tài thiết kế quy trình sản xuất cà phê hòa tan 3 trong 1

Hàm lượng cafern trong hạt khoảng 1-1, 1.4 Tình hình sản xuất và xuất khẩu cà phê 1.4.1 Vai trò của cây cà phê Cà phê là một cây công nghiệp quan trọng đối với nhiều quốc gia trên thế gi

TRƯỜNG ĐẠI HOC TON BUC THANG

KHOA KHOA HOC UNG DUNG

DAI HOC TON ĐỨC THẮNG

BO MON: THIET KE NHA MAY (MA MON HOC: 602045)

DE TAI: THIET KE QUY TRINH SAN XUAT

CÀ PHÊ HÒA TAN 3 TRONG 1

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DÂN: TS TRAN BOI CHAU

VU KIM HOANG YEN

LÊ HỮU THẺ VINH

VO THUY VY

CHUYEN NGANH: TONG HOP HUU CO

HỌC KỲ I/ 2023 - 2024 Thanh pho H6 Chi Minh, Thang 12, Nam 2023

TRƯỜNG ĐẠI HOC TON BUC THANG

KHOA KHOA HOC UNG DUNG

DAI HOC TON ĐỨC THẮNG

BO MON: THIET KE NHA MAY (MA MON HOC: 602045)

DE TAI: THIET KE QUY TRINH SAN XUAT

CÀ PHÊ HÒA TAN 3 TRONG 1

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DÂN: TS TRAN BOI CHAU

VU KIM HOANG YEN

LÊ HỮU THẺ VINH

VO THUY VY

CHUYEN NGANH: TONG HOP HUU CO

HỌC KỲ I/ 2023 - 2024 Thanh pho H6 Chi Minh, Thang 12, Nam 2023

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt những năm học tập tại trường Đại học Tôn Đức Thắng, chúng em đã được học rất nhiều kiến thức từ những nền tảng cơ bản nhất cho

đến những kiến thức chuyên sâu và có thê áp dụng vào thực tiễn, với những

kiến thức ấy chúng em ngảy càng vững bước và sẵn sàng cho những hoạch

định trong tương lai của mình

Chúng em gửi lời cảm ơn đến nhà trường đã cho chúng em được tiếp cận với môn học Thiết kế Quy trình sản xuất, để chúng em hiểu được rõ hơn

về những thiết bị, những quy trình sản xuất ra những sản phẩm cụ thể trong

thực tế đang được sản xuất như thế nảo

Đề có thể hoàn thành được báo cáo môn Thiết kế quy trình sản xuất, nhóm chúng em đã được nhận sự hỗ trợ và giúp đỡ nhiệt tình từ giảng viên

của khoa Khoa học ứng dụng Đặc biệt, chúng em xin trân trọng cảm ơn

giảng viên cô Trần Bội Châu đã tận tình hướng dẫn nhóm chúng em trong

suốt quá trình tìm hiểu, học tập và hoàn thành báo cáo

Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô thuộc khoa Khoa học ứng dụng trường Đại học Tôn Đức Thắng đã tận tâm giảng dạy cho chúng em trong

thời gian học tập và hoàn thành môn học Thiết kế quy trình sản xuất

Do giới hạn về kiến thức và kinh nghiệm, bài báo cáo khó tránh khỏi

những thiếu sót Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của các thầy, cô để bài báo

cáo được hoản thiện hơn

Chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến toàn thể quý thầy cô của

Khoa Khoa học ứng dụng và các cán bộ giảng viên của trường đại học Tôn

Đức Thắng

Một lân nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn!

DANH SÁCH THÀNH VIÊN

STT Noi dung Xép loai Chữ ký

Tác dụng của cả phê trong đời sống

02

MSSV: 61800909

Lời cảm ơn + 1.1 Sơ lược về lịch sử cà

phê trên thế giới và ở Việt Nam + 1.2

Tên khoa học + 1.3 Phân loại + 2.2.4

Nghiên (Xay) + 2.2.5 Trích ly + 2.2.9

Sây phun + 4.1.1 Vến cố định + 4.1.2

Vốn cố định trong l năm + 5.4 Vẫn đề

an toàn thực phẩm + 6.1 Ưu điểm của

cà phê hòa tan 3 trong 1

03

MSSV: 62000947hơi + 3.2 Địa điểm dự kiến xây dựng +

Lời mở đầu + 1.4 Tình hình sản xuất

và xuất khâu cà phê + 1.5 Giới thiệu

về hạt cả phê + 2.2.6 Xử lý dịch chiết

- 2.2.7 Tách hương + 2.2.8 Cô đặc bốc 4.1.3 Vốn lưu động + 4.1.4 Vốn đầu tư

thành phần + Kết luận + Tài liệu tham

khảo

LOI MO DAU

Với lịch sử nghiên cứu và phát triển lâu đời, ngày nay, cà phê đã trở thành một trong số những thức uống phố biến, được ưa chuộng nhất, không chỉ ở Việt Nam nói riêng mà còn ở trên toàn thể giới nói chung Từ giữa những năm 80 của thế kỉ XIX, cà phê cùng cùng nhiều nét văn hóa theo chân người Pháp du nhập vào Việt Nam Khi ấy, cả phê được gieo trồng tại các tỉnh phía Bắc và các tỉnh miền Trung: sau đó lan dần xuống các tỉnh Tây Nguyên và các giống cà phê như cà phê vối (Robusta), cà phê chè (Arabica),

cà phê mít (Cherry), dần được phát triển và trồng rộng rãi trên phạm vi cả

nước Và tính đến năm 2019, Việt Nam đã trở thành nước sản xuất cả phê

lớn thứ hai trên thé giới về sản lượng cả phê

Bằng sự sáng tạo không ngừng, từ những phương pháp chế biến và sử dụng cà phê truyền thống như rang, xay, pha phin, người ta đã phát triển nhiều phương pháp chế biến khác nhau nhăm gia tăng hương vị cũng như giá trị của cả phê Một trong số những sản phẩm nỗi bật từ những phương pháp mới ấy là sản phẩm “Cà phê hòa tan”

Khác với cà phê pha phin truyền thống, với người tiêu dùng cà phê hòa tan hanh chóng được ưa chuộng vì sự tiện lợi và nhanh chóng, giúp tiết kiệm thời gian cho những người bận rộn trong xã hội ngày nay đồng thời, giá của một ly cà phê được pha từ cà phê hòa tan cũng không quá đắt Với nhà sản xuất cà phê hoà tan là mặt hàng có giá trị cao, thuận lợi trong việc bảo quản và vận chuyển Tuy nhiên quy trình chế biến ra nó lại đòi hỏi những công nghệ hết sức phức tạp Trong bài tiểu luận này nhóm chúng em sẽ trình bày về quy trình chế biến cà phê hoả tan cùng một số thiết bị chính trong quá trình sản xuất so với cà phê pha phin, thuận tiện cho việc mang theo và sử dụng bất cứ nơi đâu

Chúng em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

In”) 9 :‹-‹-a 1 DANH SACH THANH VIEN .cccccccscssesessesesseseeseseeseseeseeseseeseseeeseeceseeessseceseeeeneeen 2 LỜI MỞ ĐẦU - 2 2222222121 125121121511111212111 1 1115110111111111 2217110101011 re 1 MỤC LỤC - 2222222121121 2E1E11215111115121 211 010211111111111111 1 1128101011510 reu 2 DANH MỤC HÌNH ẢNH -.- 221212121 1221212212221227121212 21111 cree 3

1 TÔNG QUAN VÈ CÂY CÀ PHÊ 0-2222 2221221212212122121211212 2 eee 9

1.1 Sơ lược về lịch sử cà phê trên thế giới và ở Việt Nam eee eee 9 1.1.1 Sơ lược lịch sử cà phê thế giới - - 12 1211231232125 E2 Ererrrrd 9

1.1.2 Sơ lược lịch sử cà phê Việt Nam - S221 HS re 9 1.2 Tên khoa học c1 H HT TH TT TT TT TT KT TK TK crkky 10 1.3 Phân loại - LLc TH HT TT TT TT TT TK TT TT ga 10

1.3.1 Ca phé Arabica (Ca phé chè) Q00 S2 2n he 10

1.3.2 Cà phê Robusta (Cà phê với) - S22 22212121 12181111281212 te 11

1.3.3 Cà phê Cherry (Cà phê mít) cece cece TH HH HH nh ke, 12

1.4 Tình hình sản xuất và xuất khẩu cà phê .- - ¿5S S222 222122112 ke 13

1.4.1 Vai trò của cây cà phêÊ -.L L2 11111 HH n1 11111111 k TK ke 13

1.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê trên Thé giới - 13 1.4.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê tại Việt Nam 13 1.5 Giới thiệu về hạt cà phê - L1 22212121211 5151 121111111 28181111512210111 1 d6 14 1.5.1 Cấu tạo giải phẫu hạt cà phê . 2222 2221221218123 21 12121111111 xe 14

1.5.2 Câu tạo hóa học của quả cà phê . 222 22 2125 51 5111181111111 1 1E 16

1.5.3 Thành phản khối lượng quả cà phê . 25252 2222 +2E2E+2£EzEzEzzxzxsxz 17 1.6 Cac yéu té anh huong dén chat long Ca Ph ccc cceeeee este ceeeeeeteens 18 1.6.1 Gidng C& PAO eee cccccecceceseceseessseesesueeesesssensesatesasstsnereatitetsenseereaees 18 1.6.2 Dat tg oe cece cececsessececssstsesessesasasstsesesessecassssesecatsesassssteseasitiesesstenens 19

1.6.7 Quá trình vận chuyên và bảo quản ¿5-5 2222 2121211122122 crea 22 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ 3 TRONG 1 -.-72cccccccce2 23

2.1 Nguyên liệu . - - 2 2211212222 22230111111 111911201111 111g ng KH gu nhe 23

VI I9 -Ns¿Liiaia 23 2.1.2 Bột kem không sữa (Non-dairy creamer) c2 nhe 23

2.2 Quy trình sản xuất cà phê hòa tan 3 trong 1 - c2 2c2cccxsrsrrees 23

V9» 00 1n AI 47

2.3.3 Máy sáy trống - c 21212112111 1111111111218111121212111 0101181111 re 47

2.3.4 Máy rang cà phê 000000001222 220111 1 TH ng 11 ng nhan 48 2.3.5 Máy xay cà phê Q.00 HH HH nHH HH TH ng ghen vn 50 2.3.6 Máy trích ly và cô đặc chân k hồng c QQ S 2 nhe 51

2.3.7 Máy sấy phun 2c c1 121221211111 1112111 111111101 10111 1E HH rước 54 2.3.8 Máy phối trộn - : S2 11211121 21212111 11111 121011111 2018121101011 8e 55

2.3.9 Máy đóng gói cà phé hoa tam «2.2.2 cece cece eee e ee ceeee cette eeeeeeeeeteteeeeeeeeees 56

3.2 Dia diém du kién xAy dung nha san Xuat ooo eee cece eee es ees teteseteeeeees 57

3.2.1 Dac di6m ty NIN oo ccceceeceseseeeeeececeeesetenceseteeseseesesstenetneneeens 58 3.2.2 Ngudn nguyên liệu - L2 2221221 181232112121 121811111 2815212121101 y6 58

3.2.4 Nguồn cung cấp điện - S1 2222212121 11111 111112121 1118111111211111 re 59 3.2.5 Nguồn cung cấp hơi - S1 2222212525 11151 11115111 11151511118111 111111 xeU 59 3.2.6 Nguồn cung cấp nước và vấn đề Xử lý nước -+:+ccccss sec 59

4.2 Dự tính thời gian thu hồi vốn . 222.2212225 1212121218121 11151511 1 te 72 4.2.1 Dw tinh phi khau hao hang nam theo chi phi có định - 72 4.2.2 Lãi suất trung bình năm 2 S122 S221 3E 18181 13E115151 5111181212151 2xe0 72 5 TIÊU CHUẢN CHÂT LƯỢNG CỦA CÀ PHÊ HÒA TAN 72 5.1 Yêu câu về thành phần - - S2: 22221 21112321212511 1115111111111 8121511 E.tey 72

St -so 0004 ôn A4 ga 73 bốn nôn “1m Ả 74

5.4 Vấn đề an toàn thực phẩm 2222 221325111 5151111231111 11 tre 74

6 UNG DUNG CUACA PHE oie ccccccceccccssssessssssesseststeteeteteteteisetstsetiteteteiteteneess 75 6.1 Ưu điểm của cà phê hòa tan 3 trong 1 - 22222212121 111 rsersrei 75 6.2 Ứng dụng của cả phê trong đời Sống , - 22 S2 2222212122111 ErEsred 76 6.3 Nhược điểm cần lưu ý khí sử dụng 5:52 22t +11 23 2112151111 se 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 2-5222 1212212121211112121211212121811112112 re 80

DANH MỤC HÌNH ÁNH

Hình 1 1 Cà phê Arabica (Cả phê chè) 1S 2 nhe 10

Hình 1 2 Cà phê Robusta (Cà phê vối) - 222222222222 212121 51212 xe 11

Hình 1 3 Cà phê Cherry (Cà phê mít) - eee cece eee nh HH aa 12

Hình 1 4 Biêu đồ minh họa xuất khâu cà phê ở Việt Nam trong ba năm 2018, 2019,

Hình 1 9 Bệnh nắm hồng trên cây cà phê - 22222 222132 21812122512 21

Hình 1 10 Một số loại sâu bệnh trên cây cà phê - 5 2 22 scErsrsrsxed 22

Hình 2 1 Sơ đỗ quy trình sản xuất cà phê 2S 12221221 21212 xi 24 Hình 2 2 Thiết bi sàng 2 tầng nói tiếp - 5 222222223 151212322151 1121 se 27

Hình 2 3 Máy trộn thùng quay cà phê hòa tan .-cẶcẶẶ S222 28 Hình 2 4 Đánh giá mức độ cảm quan của hạt cà phê khi rang 33 Hình 2 5 Thiết bị rang cà phê liên tục - 2222122 2E 2 E12 51512 5125 2xx cxet 35 Hình 2 6 Thiết bị làm lạnh dạng bản mỏng . - 2 2S 2222E2s2+xzz£zzsrd 39

Hình 2 7 Thiết bị ly tâm dạng đĩa - S221 2123 5121212111111 81c xeg 39 Hình 2 8 Thiết bị tách hương L5 2221 11322212115 151815111111111 111 xe 40 Hình 3 1 Máy rửa và tách nỗi cà phê L5: S2 22221212121 21115111 8115 xe 46

Hình 3 2 Máy xát vỏ cả phê cece 1201112 HS TH 1n TH ng nh ky 47

Hình 3 3 Máy sáy trống .-.- - 2.211 12111121211111 2812121 18111 1 re 48

Hình 3 4 Máy rang cà phê 2001000111 nSH 211v ng nhờn 50 Hinh 3 5 May xay Ca Ph annẽgẽẦ 51

Hình 3 6 May trich ly 1000L .ccccccssecsseccsesssecssecssecesesssesssessseceeresseessessseseens 52

Hình 3 7 Máy cô đặc chân không L0 2 2011122111 tk re 53 Hình 3 8 Toàn bộ hệ thống trích ly và cô đặc chân không .- -: 54

Hình 3 9 Máy sáy ly tâm phun công nghiệp LPG - 50 75-52 c55s: 55

Hình 3 10 Máy phối trộn nằm ngang đa năng - 5-5 222cc 2x2 cexersee 56 Hình 3 11 Máy đóng gói cà phê hòa tan tự động . - cccccecccẰ 57

6

Hình 4 1 Sơ đồ bố trí thiết bị

Hình 4 2 Sơ đồ mặt băng tống thẻ

1 Thành phân khối lượng của quả cà phê - - 5222 +2 2z sxei 17

1 Cỡ sang str dung cho ca phé ché va ca phé V6i 0 eee cece 25

2 Cỡ sàng và kích thước lễ sàng [TCVN 4807: 2001 (ISO 4150: 1991)]26

3 Sự tốn thất chát khô theo mức độ rang -c2s 22s 2 se rrn 30

4 Hàm lượng chất khô hòa tan trong cà phê nhân và cà phê rang 31

5 Đánh giá mức độ cảm quan so với mức độ rang 33

I0 62

2 Thống kê xây dựng ¿22c 11121 21212111 12121 121111111 2112111101811 re 63

3 Tổng vốn có định trong Ï năm . - 2-25 222222222 EeEEerrrsrseei 65

5 Chi phí điện của đèn vả quat -c ccccnnn HS nnnn Tnhh 66

6 Chi phí nhân sự khối nhà máy .- -L S2 S222 22212512121 2115111xx, 69

7 Chi phí nhân sự khối hỗ trợ - ¿12221212 512325325 252155 8E re 70

8 Chi phí nhân sự khối văn phòng - - 25222 S2E2E£2EE‡E£Ezxzxserrei 70

1 Yêu cầu vẻ thành phản cà phê hòa tan . 5252 52222 2xx szcsxe 72

1 TONG QUAN VE CAY CA PHE

1.1 Sơ lược về lịch sử cà phê trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Sơ lược lịch sử cà phê thể giới

Theo truyền thuyết ghi chép lại, cây cà phê được phát hiện từ năm 600

ở cao nguyên Ethiopia (đông bắc Châu Phi) Vào thế kỉ thứ 14, cà phê được

những người buôn bán nô lệ mang từ Ethiopia sang các nước Á Rập Nhưng

mãi đến thế kỉ thứ L5 thì cả phê mới phát triển mạnh mẽ tại vung dat Yemen,

A Rap Vao thé ki 16, cà phê bắt đầu đến Thổ Nhi Ky, Ai Cap, Ba Tu (Iran

ngay nay)

Vào khoảng năm 1640, cà phê rang xay đã xuất hiện nhiều ở Anh và Châu Âu nhưng chỉ có người Á Rập biết được cây cà phê có hình đáng như

thể nào và loại hạt giống trồng được cây cà phê là loại nào

Đến đầu thế kỉ 1§, người Hà Lan đã đến Yemen và mang một cây cà

phê từ vùng đất này đi, từ đó thế giới mới bắt đầu biết đến cây cà phê

Vào những năm 1700, cây cà phê đã được đem tới Châu Mỹ do một

đại úy bộ binh Pháp Cây cà phê này được trồng ở đảo Caribe, và cây cà phê

nay đã sản sinh được hơn 19 triệu cây con trong vòng 50 năm tại đảo

Ngày nay, trồng và chế biến và phê đã trở thành một ngành công nghiệp trên toàn cầu, tạo công ăn việc làm cho hơn 20 triệu người

1.1.2 Sơ lược lịch sử cà phê Việt Nam

Giống cà phê đầu tiên du nhập vào Việt Nam là cà phê Chè (cà phê

Arabica), do các nhà truyền giáo người Pháp mang đến vào năm 1857

Arabica được trồng thử nghiệm tại các tỉnh phía Bắc, sau đó lan sang các tỉnh

miền Trung và miền Nam Qua quá trình đó người ta phát hiện ra răng vùng

đất đỏ bazan Tây Nguyên là khu vực thích hợp nhất để trồng cà phê Đến

năm 1908, hai giống cà phê Vối (Robusta) va ca phé Mit (Cherry) da duge

du nhập vào Việt Nam

Sau nhiều năm thử nghiệm trồng cà phê trên vùng đất Tây Nguyên, kết quả cho thấy cây cả phê Chè dễ bị tắn công bởi sâu đục thân và bị nắm rỉ

sắt phá hoại Vì thế người ta quyết định thay thế cả phê Chè bằng cà phê vối

va ca phé Mit

Theo thống kê của Tổng cục Hải quan vào tháng 5/2023, sản lượng cà phê xuất khâu của Việt Nam đạt đến L50 nghìn tấn Vẫn giữ vững vị thế đứng

thứ hai thế giới về sản lượng cà phê xuất khâu, sau Brazil

1.2 Tên khoa học

Cà phê có tên khoa học là Coffae, thuộc họ Rubiaceae và bộ

Gentianales

Ba loại cà phê được trồng phô biến là:

° Coffea Arabica - cà phê chè: chiếm khoảng 61% các sản phẩm

cà phê trên thế giới

° Coffea Robusta - cà phê với: khoảng 39% sản phâm cà phê

° Coffea Cherry (cà phê mít) với sản lượng không đáng kể

1.3 Phân loại

1.3.1 Cà phê Arabica (Cà phê chè)

Hình 1 1 Cà phê Arabica (Cà phê chè)

Đây là loại được trồng nhiều nhất trên thế giới Giống cả phê này có nguồn gốc ở cao nguyên Ethiopia vùng nhiệt đới phía Đông Châu Phi

Cây cà phê Arabica cao từ 3-5m, nếu điều kiện khí hậu và thô nhưỡng

tốt có thể cao lên đến 7m Thân cành hình trụ hoặc hình vuông, phân nhánh

nhiều Lá cuống ngắn, hình oval, mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dưới

xanh nhạt hơn Quả có hình bầu dục, khi chín có màu đỏ tươi (một số loại có

màu vàng) Có hàm lượng cafEin trong hạt 1-2%

10

Cà phê chè là cây ưa sáng, sống ở các vùng núi cao ở độ cao từ 1000

- 1500 m Cà phê chè có thê sinh trưởng phát triển tốt trên nhiều loại đất

nhưng tốt nhất vẫn là các loại đất đỏ nâu thuộc nhóm bazan hoặc đất đã được

phong hóa tử nham thạch núi lửa

Cà phê chè thu hoạch sau khi trồng khoảng 3-4 năm Sau thời gian này cây bắt đầu có hoa, càng về sau lượng hoa quả càng nhiều Ở Việt Nam

những vùng chuyên canh Cà phê tiêu biểu như Đắk Lắk, Lâm Đồng

Khi uống loại cà phê này bạn sẽ nhận thấy được vị chua đặc trưng ngay khi chạm vào môi Sau một vải giây, vị đăng nhẹ ban đầu rồi sau đó

hậu vị có mùi thơm nồng nản

1.3.2 Ca phé Robusta (Ca phé voi)

Hình 1 2 Cà phê Robusta (Cà phê với)

Robusta còn là giống chủ lực của ngành cà phê Việt Nam, đứng thứ 2

về sản lượng cả phê thế giới Chúng được tìm thấy vào những năm 1800 tai

Robusta là điển hình trong nhóm “dễ thích nghi”, chúng được trồng ở các khu vực thấp hơn Arabica (dưới 1000m) Nhiệt độ ưa thích của cây khoảng 24-29°C, lượng mưa khoảng trên 1000mm

Giống như cà phê chè, cà phê vi có thê bắt đầu thu sau 3-4 năm Cây

có thê cho hạt trong khoảng 20-30 năm

Vì cà phê vôi có hàm lượng cafein gấp đôi cà phê chè, vị đăng gắt hơn nên được đánh giá thấp hơn Do vậy, khi chế biến cả phê, các nhà sản xuất thường kết hợp cà phê vối với cả phê chè lại với nhau, tạo ra sản phẩm có lượng cafein vừa phải, hương vị tính khiết và độ thơm ngon tuyệt vời

1.3.3 Cà phê Cherry (Cà phê mít)

Hình 1 3 Cà phê Cherry (Cà phê mít)

Cherry hay còn gọi là cà phê Chari, cà phê Mít có nguồn gốc từ Ubangui Chari, gần sa mạc lớn nhất thế giới Sahara Giống cả phê nảy có khả năng chống sâu bệnh rất tốt, cho năng suất cao, có khả năng phát triển

tốt tại những vùng đất khô, đầy gió và nắng của vùng Cao Nguyên

Cây trưởng thành cao khoảng 6- 5m Thân, lá và quả đều to Do lá to, xanh đậm nhìn xa như cây mít nên gọi là cà phê mít Quả vả hoa chín cùng một lúc, nên trên một cảnh có thê vừa có quả chín, quả xanh và cả hoa —

12

gây khó khăn cho việc thu hoạch Hàm lượng cafern trong hạt khoảng 1-1,

1.4 Tình hình sản xuất và xuất khẩu cà phê

1.4.1 Vai trò của cây cà phê

Cà phê là một cây công nghiệp quan trọng đối với nhiều quốc gia trên thế giới

Cà phê vừa là yêu tô đảm bảo thu nhập ngoại tệ cho nên sản xuât nông nghiệp mà còn là nguôn thu ngân sách cho nhà nước

Giúp đảm bảo cơ cấu lao động hợp lý: tạo việc làm cho người lao động, giúp giải quyết vấn đề thất nghiệp

Trồng cà phê còn giúp thực hiện phủ xanh đất trống, đôi trọc, bảo vệ môi trường sinh thái

1.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê trên Thể giới

Sản xuất: Cà phê được trồng ở hơn 70 quốc gia, tập trung nhiều ở châu Á, châu Phi, châu Mĩ

Tiếu thụ: Lượng cà phê được tiêu thụ ngày cảng tăng, cà phê trở thành thức uống phố biến, nhu cầu tiêu thụ cà phê hằng năm 100 - 110 triệu bao

(khoảng 6 triệu tan)

1.4.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê tại Việt Nam

Cà phê được trồng rộng rãi ở nhiều nơi như Tây Nguyên, Trung du

Bắc Bộ , những vùng đồi núi có độ cao từ 800m trở lên

Đắk Lắk chiêm 60% tông sản lượng cà phê Việt Nam Ngoài ra, còn

có Lâm Đồng, Gia Lai : giỗng được trồng chủ yếu là cà phê vối; ở vùng trung du Bắc Bộ: chủ yếu là cà phê chè

Xuất khẩu cà phê: Cà phê Việt Nam được xuất khâu đến hơn 80 quốc gia và vùng lãnh thô Theo ước tính của Cục chế biến và phát triển thị trường nông sản, xuất khâu cả phê tháng 12 năm 2020 ước đạt 85 nghìn tấn với giá trị 170 triệu USD

Hình 1 4 Biểu đô minh họa xuất khẩu cà phê ở Việt Nam trc

ba năm 2018, 2019, va 2020

1.5 Giới thiệu về hạt cà phê

1.5.1 Câu tạo giải phẫu hạt cà phê

Hình dạng: Quả cà phê có dạng hình trứng hoặc hình tròn

Cấu tạo giải phẫu gồm: câu tạo một trái cà phê được chia ra làm 7 phần

(1) — Vo trai: Day 1a lớp vỏ ngoài cùng của mỗi trái cà phê Lớp vỏ

trái sẽ thay đôi màu sắc rõ ràng trong suốt quá trình sinh trưởng của trái ca phê, từ mảu xanh khi trải còn non đến màu đỏ khi trái đã chín (hoặc màu vàng với ca phé Yellow Bourbon, mau cam voi ca phé Orange Bourbon) Phần vỏ của các loại Arabica sẽ mềm và nhỏ hơn so với Robusta và Chari (2) Thịttrái: Thịt trải của hạt cà phê được coi như lớp thịt của trái cây, có thể ăn được và là thức ăn ưa thích của một số loài động vật khi ăn trải

cả phê như Sóc, Voi Lớp thịt trái có vị ngọt, chứa nhiều đường và chiếm từ 42-45% trọng lượng của trái cà phê chín Trong cách tạo nên cafe Chồn, con

14

chỗồn sẽ ăn và hấp thụ phần vỏ thịt và thải phần nhân ra Phần vỏ thịt của

Arabica có vị ngọt và mềm nhất, trong khi đó cà phê Chari có vỏ thịt dày hơn

cả

(3) — Lớp nhớt: Đây là thành phần quan trọng của | trai ca phê chín với nhiệm vụ bảo vệ hạt nhân khỏi côn trùng gây hại khi trái cà phê chưa

được thu hoạch Lớp nhớt này thường chiếm 20-23% trọng lượng của trái cà

phê chín Lớp nhớt cũng đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế biến

cà phê mật ong, nhưng thường được lên men để rửa bỏ trong quá trình chế

biến ướt

(4) — Vỏ trấu: Đây là lớp vỏ khá cứng sau khi được phơi khô đề bảo

vệ nhân cafe Sau khi thu hoạch cafe, người ta sẽ loại bỏ đi vỏ ngoài Vỏ thịt

và phần chất nhờn, chỉ con vo trau và hạt bên trong Khi chế biến, lớp vỏ trâu

nảy cũng được loại bỏ và có thê dùng để làm chất đốt, ủ phân rất tốt Hạt cả

phê sau khi trải qua quá trình sơ chế thường còn lớp vỏ trầu cứng ở lại dé bao

vệ hạt nhân khỏi côn trùng và một số tác nhân làm hư hại khác Lớp vỏ trâu

này sẽ được loại bỏ trước khi cà phê được đưa vào quá trình rang đề tránh bị

cháy khét của chúng Vỏ trấu chiếm 6-8% trọng lượng của trái cà phê

(5) — Vỏ lụa: Đề bao bọc hạt nhân của cả phê luôn có | lớp vỏ lụa mỏng màu trắng bạc Lớp vỏ lụa này thường còn sót lại sau khi rang cà phê

Arabica và là một trong những thành phần tạo hương cho cả phê Arabica

rang

(6) — Vỏ nhân: Lớp vỏ nhân là l lớp nhân mỏng có tác dụng bảo vệ lớp nhân chính Lớp vỏ nhân này có hương vị đầy đủ của cà phê nhưng chứa

rất ít hoặc không có Caffeine

(7) Nhân chính: Đây là nơi chứa nhiều chất dinh đưỡng của hạt cà phê nhất, nhưng đồng thời cũng là nơi có hàm lượng Caffeine cao nhất Nhân

cà phê được chia thành 2 phần: phần ngoài cứng gồm những tế bào nhỏ chứa

chất dầu, phần trong có những tế bảo lớn và tương đối mềm Ngoại trừ những

trường hợp như cafe bị chỉ có L nhân, hoặc hy hữu là 3 nhân thì đa số mỗi

hạt cà phê đều có 2 phần bằng nhau

15

Hình 1 6 Cáu tạo giới phdu cua qua ca phê

Hình 1 5 Hình ảnh givi phẩu thực tế hạt cà phê

1.5.2 Câu tạo hóa học của quả cà phê

Trong một quả cà phê hoàn chỉnh sẽ có rất nhiều thành phần khác nhau, mỗi thành phần đều rất quan trọng để tạo nên hương vị cho nhân cà

phê

Lớp vỏ quả: có màu đỏ đỏ chat antoxian va cac vét alkaloid, trong vỏ qua chứa 21.5- 30% chất khô bao gồm: tanin, cafein, enzyme

Lớp thịt quả: lớp vỏ thịt chứa chủ yêu là các chất nhớt và những tế

bào mềm Phần này chứa rất nhiều đường khiến quả cafe có vị ngọt, bên cạnh

đó là chất hỗ trợ quá trình lên men Pectinase khiến vị của nhân cả phê ngon hơn

Vỏ trấu: chứa chủ yếu cellulose, cafein 0.4% do khuếch tán từ vỏ trong lúc phơi khô, lên men

16

Nhân: Trong nhân cafe chín hoàn toàn, lượng nước chiếm đến 10 —

12%, sau đó là L0 — 13% Lipid, 9 —- 11% Protein, 5 —- 10% đường và 3 — 5%

tinh bột Mỗi chủng loại cà phê đều có thành phần hóa học khác biệt tạo nên hương vị đặc trưng Ngoài ra, nếu chế biến tối ưu thì cũng giúp cải thiện chất lượng rất nhiều

1.5.3 Thành phần khối lượng quả cà phê

Thành phần khối lượng là tỉ số khối lượng của một thành phần nào đó

so với toàn bộ khôi lượng quả

Thành phần khối lượng phụ thuộc: giống, mùa vụ, đất đai, điều kiện

canh tác, chăm sóc

Bang 1 1 Thanh phdn khdi dong cia qud cà phê

Vỏ thịt 20-23% 21-22%

1.5.4 Đặc trưng các chất có trong nhân cà phê

Nước: Khi sấy khô, cafe đạt chuẩn phải có từ 10 — 12% nước ở dạng liên kết Sau khi rang con số này khoảng 2 — 3% Khi lượng nước nhiều hơn, việc bảo quản sẽ vô cùng khó khăn Nhân cà phê sẽ bị âm mốc ảnh hưởng rất nặng đến chất lượng

Lipid: trong 10 — 13% Lipid của nhân cafe thì có đến 90% là chất dầu,

còn lại là sáp Đây là thành phần tạo nên độ thơm và sệt của cafe, sau khi chế

biến, lượng Lipid còn lại rất ít và bám trên bã cà phê Dùng bã này đề dưỡng

da rất tốt

Protein: protein trong cà phê tuy thấp nhưng lại có rất nhiều các loại axit amin tốt Khi rang, lượng Protein này sẽ bị cháy và tạo ra mùi thơm đặc trưng và mùi vị của cafe có rât nhiều đóng góp của thành phân nảy Các chất khoáng: hàm lượng chất khoáng trong nhân cafe chiếm từ 3

— 5% chủ yếu là các loại như Magie, Kali, Nito, Photpho, Clo, Sắt, lưu huỳnh Những loại cafe ngon thường có rất ít hàm lượng chất khoáng vì chúng ảnh hưởng không tốt cho mùi vị cả cà phê

Caffeine: đây chính là đặc trưng khiến cafe khác biệt với những loại quả và hạt khác Caffeine chính là nguồn gốc của những lợi ích từ việc uống

cà phê, giúp tính thần thoải mái và tràn đầy năng lượng Lượng caffeine trong các loại cafe là khác nhau, trong đó Robusta có lượng caffeine cao nhất Quá trình sơ chế ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cà phê Hiện nay

có 3 phương pháp sơ chế cafe phô biến là sơ chế khô, sơ chế ướt và sơ chế honey Moi cach làm đêu có ưu điêm và nhược điểm riêng

1.6 Các yếu tổ ảnh hưởng đến chất lượng cà phê

1.6.1 Giống cà phê

Giống cà phê có một ý nghĩa quyết định và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cà phê Chính chất lượng vốn có của sản phẩm chứa đựng trong giống Sự khác nhau giữa các loại cà phê chè, vối, mít cũng do giỗng quyết

định

Nước pha cả phê chè (Arabica): có hương vị thơm dịu, vị đắng chát

18

Hình 1 7 Cà phê Arabica

Đối với nước pha cà phê vối (Robusta): ít thơm và hơi đắng chát nhưng vị đậm đà Ngay trong một loại thì các giỗng khác nhau thì cũng khác nhau

Hình 1 8 Cà phê Robusta

1.6.2 Dat trằng

Đất trồng ảnh hưởng rất lớn đối với chất lượng, mùi vị, màu sắc của

cà phê Địa hình đất đỏ bazan được xem là nơi lý tưởng đề trồng cà phê Với

độ tơi xốp cao cùng với tầng mặt đất dày Nếu cà phê trồng trên đất bazan thì cây tốt khỏe, sản lượng cao, phẩm chất cà phê tốt còn có một hương vị đậm

đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cả phê được trông trên các loại đât khác

Ngoài ra còn phải dọn sạch sẽ có đại và các loại cây thực vật xung quanh trước đó

1.6.3 Độ dốc, độ cao

Độ cao đóng vai trò rất quan trọng đối với cây cà phê bởi vì nó là yêu

tố tiên quyết tác động đến chất lượng của cà phê Cây cả phê trồng ở nơi càng cao so với mực nước biển thì quá trình sinh trưởng và phát triển dién ra càng chậm hơn Chu kỳ nuôi quả kéo dài dẫn đến sự hình thành đường bên trong hạt cà phê, kết quả là hương vị đa dạng, phong phú hơn, hạt cứng va nang hơn

Đặc biệt, trồng cà phê ở trên cao với ít côn trùng gây hại nên các hạt

cà phê chứa hàm lượng caffeine thấp và vị đắng cũng cân bằng hơn Cà phê trồng ở trên cao thì có hương vị cảng đặc biệt và xếp hạng cao hơn cả phê trồng ở vị trí thấp

1.6.4 Điều kiện canh tác, chăm sóc

Chế độ chăm sóc kỹ thuật trong thời gian trồng ca phê rất quan trong, ảnh hưởng đến chất lượng cà phê Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có:

Từ gốc cây cả phê

Đánh nhánh tạo hình cây

Phân bón đúng kỳ và đúng số lượng cần thiết

Số lượng và cây bóng mát cần thiết cho từng loại cả phê

Phòng trừ sâu bệnh hại cây cả phê

Khí hậu: cà phê là cây nhiệt đới nên đòi hỏi nhiệt độ, ánh sáng vả lượng mưa khá cao tủy vùng:

Cà phê chè ưa mát, trồng ở 600-2500m, lượng mưa 1300-1900mm

Cà phê vôi ưa nóng âm, trồng ở cao nguyên thấp, bình nguyên lượng mua 1300-2500mm

Bon phan: Cần bố sung nhiều chất dinh dưỡng cho cây, đặc biệt là trong quá trình phát trình phát triển Nên sử dụng phân bón hữu cơ đề bón 2 lần từ tháng 3, tháng 4 đến tháng 9 Sử dụng phân vô cơ vừa an toàn cho sức khỏe, đảm bảo được năng suất, chất lượng cao lại còn thân thiện với môi trường

20

Tưới nước: Trong giai đoạn phát triển của cà phê, cần tưới đủ lượng nước và không nên đề cây bị khô hoàn toàn Nên tưới vào lúc sáng sớm hoặc chiều tối tránh tưới vào giữa trưa nắng Tuy nhiên, trước mỗi lần tưới cây lớp đất bề mặt của cả phê nên được khô ráo

Cắt tỉa cây: Việc cắt tỉa cành cho cây cà phê thường xuyên là một yếu

tố quan trọng dé có thể giúp cây loại bỏ những cành già cỗi và cho năng suất cao hơn

1.6.5 Sâu bệnh hai

Ở cây cả phê các bệnh thường gặp như sâu đục thân, mọt đục quả, đục cành Sâu bệnh tắn công thì cũng sẽ làm cho hat ca phê bị hư hại Mọt đục quả cả phê tạo ra các lỗ thủng vả có rãnh

Hình 1 9 Bệnh nđm hồng trên cây c

phê

Ngoài mọt đục các quả ra thì các loại sâu khác cũng gây hại đến cà phê Chúng đục rỗng các hạt cà phê khô Khi thời tiết nóng âm là lúc chúng làm tô trong nhân cà phê Bất kỳ một bộ phận nào trên cây cà phê đều có thể

gặp nguy hại nếu không được chăm sóc và tuân thủ đúng các biện pháp kỹ thuật trồng trọt

Hình 1 10 Mót số loại sâu bệnh trên cây cà phê

1.6.6 Kỹ thuật thu hải

Cà phê dù được chế biến theo phương pháp nào đều phải được thu hái khi quả chín đều thì mới có sản phâm chất lượng cao Hạt cà phê được thu hoạch bằng cách dùng ngón tay bứt quả, không tuốt cành, không bứt cả chùm đối với cà phê chè Phải bảo vệ cành lá nụ tránh ảnh hưởng đến mùa vụ sau Không để hạt cà phê lẫn vào trong đất vì dễ bị nhiễm nắm bệnh Các hạt cà phê xanh non có tỉ trọng hạt thấp, nước pha uống có vị ngái, không thơm, kém hấp dẫn Quả cả phê quá chín gây khó khăn trong quá trình xát đồng thời làm cho nước uống có mùi vỏ quả không hấp dẫn, nước uống có chất lượng không cao

1.6.7 Quá trình vận chuyển và bảo quản

Trong quá trình bảo quản, độ âm và nhiệt độ trong kho, đặc biệt là độ

âm của hạt cà phê đưa vào bảo quản có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cà

phê

Độ âm của hạt cả phê bảo quản phải dưới 13% Độ âm của môi trường

trong kho bảo quản quá cao hoặc quá thấp có thể làm cho chất lượng cà phê trong kho bảo quản bị giảm rõ rệt chủ yếu được biểu hiện ở sự biến đối màu của hạt cà phê, chất lượng nước uống

22

Với khâu vận chuyên ta quan tâm đến tình trạng vệ sinh của phương tiện vận chuyền

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ 3 TRONG 1

2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Cà phê

Cà phê nhân sẽ được rang đề dậy hương và vị; sau đó được mang đi xay (nghiễn nhỏ), hòa tan vào nước Dung dịch cà phê tiếp đến sẽ được sấy khô bằng phương pháp sấy phun (dùng nhiệt độ cao) hoặc sấy lạnh (dùng nhiệt độ thấp)

2.1.2 Bột kem không sữa (Non-dalry creamer)

Bột kem không sữa hay Non-darry creamer (NDC) hoặc bột kem béo thực vật, là một loại bột sữa có nguồn sốc từ thực vật (thường là từ dầu cọ hoặc dầu dừa đã được hydrate hóa hoàn toàn), được sử dụng làm nguyên liệu pha chế tạo độ béo, giảm giá thành, thay thế các loại bột sữa có nguồn gốc

từ động vật

Bột kem không sữa có thể được sử dụng trong các thức uống có sữa như cacao sữa, trà sữa, hoặc dùng làm nguyên liệu trong sản xuất kem, các sản phẩm kem sữa với quy mô lớn (cơ sở/nhà máy) Ngoài ra, bột kem không sữa có thé dùng làm bánh, kem trang trí bánh; một vai san phẩm dang bột hòa tan như cả phê hòa tan, bột ngũ cốc, bột trà sữa hòa tan, cũng sử dụng bột kem béo thực vật làm nguyên liệu

Về đặc điểm cảm quan của bột kem không sữa:

Màu sắc: bột màu từ trắng đến vàng ngà;

Mùi, vị: không mùi hoặc thơm nhẹ (nêu có mùi vani, mùi sữa, nghĩa

là bột đã được bố sung hương liệu), có vị béo, ngọt nhẹ tủy loại bột Trạng thái: tơi, không bị vón cục

2.2 Quy trình sản xuất cà phê hòa tan 3 trong 1

Sơ đồ quy trình sản xuất cà phê 3 trong | nhu sau:

Cà phê nhân nguyên liệu khi được đưa đến nhà máy sản xuất có thể

bị lẫn các loại tap chat Thanh phan tạp chất thường là lá, vỏ cà phê còn sót

lại, đá, cát, có thê lần cả kim loại do quả trình đóng gói, vận chuyên Các loại

24

tạp chất này có thể làm hỏng thiết bị trong quá trình nghiền sau này Do đó,

mục đích chính của quá trình làm sạch là loại các tạp chất nảy ra khỏi nguyên

liệu cà phê nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm cuối cùng

Bên cạnh đó, đê đảm bảo sự đồng đều của cà phê trong quá trình rang, quá trình phân loại sẽ giúp loại bỏ các hạt cà phê không đảm bảo về kích

thước (quá nhỏ hoặc quá to hạt cà phê bị vỡ nát) và tỷ trọng

b) Các biển đổi:

Trong quá tỉnh làm sạch chỉ có sự thay đổi về thành phần các cầu tử

mà không có sự thay đôi về chất Khối lượng của nguyên liệu giảm đo các

tạp chất được tách ra Nguyên liệu cà phê sẽ đồng đều hơn về kích thước và

tỷ trọng

Cc) Phương pháp thực hiện

Đề làm sạch tốt nguyên liệu ta tiễn hành theo 3 bước:

Phân loại theo kích thước: thực hiện bằng sàng Thông thường, quá trình

phân loại được thực hiện trên 2 sàng nối tiếp Cà phê được cho vào sàng thứ

nhất, phần tạp chất có kích thước lớn được giữ lại trên sàng, phần đi qua sẽ

tiếp tục chuyên qua sảng thứ 2 Tại đây các tạp chất có kích thước nhỏ hơn

sang sé di qua sang, hat cà phê có kích thước theo yêu cầu sẽ được giữ lại

trên sảng Kích thước lỗ của 2 sàng này phụ thuộc vào từng loại cả phê

Hang dac biét No 18/ No 16 No 18/ No 16

Hang | No 16/ No 14 No 16/ No 12 1/2 Hang 2 No 12 1/2/ No 12 No 12 1/2/ No 12 Hang 3 va 4 No 12/ No 10 No 12/ No 10

25

Bang 2 2 Cỡ sảng và kích thước lỗ sảng [TCVN 4807: 2001 (ISO 4150: 199 L)]

và được dẫn ra sảng ra ngoài Hạt nhẹ sẽ bị nảy lên trên Phần tạp chất nhẹ

và bụi được thôi ra ngoài qua một lớp lưới gắn phía trên Quạt ly tâm có số

vòng quay 550 - 620 vòng/ phút, vận tốc gid tir 13 - 15 m/s Nang suat may

tir 500 dén 600 kg/h

Phân loại theo từ tính: tách kim loại

d) ‘Thiet bi:

26

Nguyên liệu sau khi vào thiết bị được dẫn qua máy sàng 2 tầng Tại đây, các tạp chất có kích thước nhỏ hơn và các tạp chất có kích thước lớn hơn cả phê nhân được tách ra

Sau đó, nhờ hệ thống quạt hút, các tạp chất nhẹ lẫn trong cà phê nhân

sẽ được hút ra ngoài Từ đây, nguyên liệu được dẫn qua bộ phận nam châm quay dé tách kim loại

Cuôi cùng, nguyên liệu đi qua máy tách đá và thoát ra ngoài

Hình 2 2 Thiết b; sàng 2 tổng nói tiếp

2.2.2 Phối trộn

a) Mục đích: Hoàn thiện

Nhằm đa dạng hóa sản phâm và đáp ứng yêu cầu của người sử dụng, người ta thường trộn một số loại ca phê với nhau trong sản xuất cà phê rang xay Thông thường là trộn cà phé Arabica va ca phé Robusta với nhau Tỷ lệ phối trộn tùy theo nhà sản xuất và loại sản phẩm sẽ được phục vụ cho những đối tượng tiêu dùng nào

b) Các biển đổi:

Trong giai đoạn này, các biến đối trong bản thân từng hạt cà phê nhân hầu như không xảy ra, chỉ có sự phân bố đồng đều các hạt trong toàn khối Phương pháp thực hiện:

Các loại cà phê khác nhau sẽ được phối trộn lại với nhau theo một công thức thức nào đó tạo nên hương vị đặc trưng riêng cho sản phẩm

Cà phê Arabica thường được đánh giá cao hơn về tính chất hương vị

và thường được dùng để sản xuất cà phê rang, xay Cà phê Robusta thường được sử dụng để sản xuất cả phê hòa tan hoặc phối trộn với cả phê Arabica

để sản xuất cả phê rang, xay

sẽ được nâng lên và rơi xuông tạo sự đảo lộn trong khôi vật liệu

Hình 2 3 Máy trồn thùng quay cà phê hòa tan

2.2.3 Rang

a) Mục đích: Chế biến và bảo quản

Chế biến: Trong quá trình rang cà phê, đưới tác động của nhiệt độ, các phản ứng hóa học sẽ dién ra tạo nên hương vị màu sắc đặc trưng của cà phê

thành phẩm

Bảo quản: Quá trình rang xảy ra ở nhiệt độ cao làm giảm độ âm của

cà phê, tiêu diệt các vi sinh vật và ức chế các phản ứng hóa sinh

28

b) Các biến đổi:

Vật ly:

Trong quá trình rang nhiệt độ hạt cà phê tăng là do nhiệt lượng cung cấp từ tách nhân gia nhiệt và nhiệt lượng do các phản ứng hóa học bên trong hạt sinh ra Trong giai đoạn đầu của quá trình rang, nhiệt lượng do các phản ứng nhiệt phân là không đáng kê Sau đó, nhiệt lượng sinh ra từ các phản ứng nhiệt phân sẽ tăng do cường độ các phản ứng tăng lên Nhiệt lượng này tăng mạnh khi nhiệt độ của hạt cà phê dao déng trong vung tir 170 đến 250 độ C

Đề hạn chế hiện tượng tăng nhiệt này trong quá trình rang, khi rang đến nhiệt

độ trong vùng nói trên, các nhà sản xuất cần giảm lượng nhiệt cung cấp từ bên ngoài bằng cách giảm lưu lượng rác nhân rang

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, nước và một số chất có phân tử lượng thấp sẽ bay hơi, do đó làm trương nở và giảm khối lượng hạt cà phê, tỷ trọng hạt cũng giảm đi Các biến đôi này phụ thuộc vào giống, chất lượng cả phê nhân nguyên liệu, mức độ rang và phương thức rang Thẻ tích hạt sau khi rang có thê tăng lên 40 - 60% Cà phê Robusta trương nở ít hơn cả phê Arabica khi có cùng mức độ rang Cùng một giống cả phê, độ trương nở và mức độ giảm khối lượng hạt càng nhiều khí mức độ rang càng “đậm”, hay khi sử dụng phương thức rang nhiệt độ cao và thời gian ngắn Khối lượng hạt giảm còn do trong quá trình rang, lớp vỏ lụa bị tách ra Cà phê nhân được đánh bóng cảng tốt trong quá trình chế biến sau thu hoạch thì mức độ giảm khối lượng do lớp vỏ lụa bị tách ra càng ít Hạt cà phê nhân có khối lượng riêng khoảng 1,25 - 1,3g/ml, sau khi rang có thê còn xấp xỉ 0,7g/ml

Hóa lý:

Biến đôi hóa lý quan trọng nhất trong quá trình rang là hiện tượng bay hơi ấm và các hợp chất dễ bay hơi làm giảm trọng lượng hạt Quá trình này làm cho cấu trúc bên trong hạt giòn và xóp

Trong quá trình rang, độ âm của hạt thay đối từ 14 đến 23% Các yếu

tố ảnh hưởng:

Độ ấm cà phê nhân

Giống cà phê

Điều kiện bảo quản và vận chuyền

Ky thuật rang

Ở nhiệt độ 180 đến 220 độ C, một lượng khí sinh ra (COa, CO, HzO,

), hạt cà phê trở nên giòn, thể tích hạt tăng từ 50 đến 80% phụ thuộc vào giống, độ âm, tốc độ rang, Đây cũng là một chỉ tiêu quan trọng trên quan điểm thương mại

Hóa học:

Biến đổi hóa học là biến đổi quan trọng nhất trong quá trình rang Những biến đổi hóa học sẽ tạo ra các đặc trưng về hương vị cho ca phê thành phẩm Các biến đôi hóa học diễn ra trong quá trình rang bao gồm:

Độ ấm của hạt cà phê trước khi rang khoảng 12 - 13% (w/w) Độ ẩm

cả phê sau khi rang thường khoảng 1-2% tùy thuộc vào mức độ rang

Sự tôn thất chất khô: Hàm lượng các chất khô trong quá trình rang sẽ giảm do các phản ứng phân hủy Khi cà phê rang càng đậm, lượng chất khô giảm sẽ cảng nhiều Thông thường, cà phê rang ở khoảng nhiệt độ từ 180 đến

240 độ C trong vòng 15 - 25 phút thì tôn thất về khối lượng là 16 - 18%

Báng 2 3 Sự tổn thát chất khô theo mức độ rang

Mức độ rang Tôn hao chất khô (%)

30

càng ngắn thì hàm lượng chất khô hòa tan trong cà phê thành phâm sẽ càng cao Ngoài ra, sự thay đôi ham lượng chất khô hòa tan còn phụ thuộc vào mức độ rang (nhanh, chậm), thiết bị rang (thùng quay, tầng sôi)

Bang 2 4 Ham long chất khô hòa tan trong cà phê nhân và cà phê rang

Protein: Một phần bị phân hủy dưới nhiệt độ cao, một phần bị phân hủy dưới nhiệt độ cao, một phần kết hợp với hydrocacbon và acid chlorogenic tạo thành những chất màu nâu

Lipit: Thay đôi không lớn so với hàm lượng cà phê nhân (giảm I-2%) Dưới ảnh hưởng của nhiệt, chất béo sẽ giải phóng khỏi các hợp chất protide hoặc glucide mà nó liên kết Chất béo tự do này đóng vai trò dung môi hòa tan hay cô định các phần tử hương thơm, là tác nhân bảo vệ các phần tử này chong lại sự oxy hóa của oxy môi trường

Đường: Các phần tử lớn sẽ bị phân cách, các phần tử nhỏ sẽ chuyển thành các hợp chất bay hơi và tạo vị cho cà phê Một lượng glucide trọng lượng phân tử thấp cung cấp các acid bay hơi, các aldehyde và các hợp chất tạo hương khác

Acid: Còn lại một phần sau quá trình rang (mất 30-70%) Các acid

bay hơi đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hương va tạo vị (vị chua) cho

cà phê

Cac phan ứng tạo COz, CO, No (đặc biệt là CO2) Quá trình rang cà phê sẽ giải phóng ra CO2, lượng CO2 nảy phụ thuộc vào mức độ rang, sự đảo trộn và cả phương pháp xác định tuy nhiên không phải tat cả các lượng CO2 sinh ra đều thoát ra ngoải mà còn một lượng bị giữ lại trong đồng hạt Khối hạt ca phê sau khi rang có thê lưu lại 2-5 ml COz/g thậm chí đến 10ml COz/g

(chiếm khoảng 0,4 - 1% trọng lượng khối hạt), (xác định ở 20 độ C

760mmHg) Lượng COz2 này sẽ từ từ thoát ra khỏi khối lượng hạt Áp suất gây bởi ấn tượng COa lưu lại trong khối hạt có thê tính theo công thức:

(VCO2/Vr)

Các phản ứng tỏa nhiệt: Trong quá trình rang, có hiện tượng tỏa nhiệt của khối hạt nhiệt lượng này làm cho nhiệt độ rang thay đối đáng kẻ, do đó cần theo dõi chặt chẽ đề nhiệt độ rang không tăng quá cao so với tính toán Hiện tượng tỏa nhiệt nảy theo một số giả thiết thì nó liên quan đến sự hiện diện của thành phần saccharide đặc biệt là sucrose

Phản ứng maillard: Tạo ra các hợp chất pyruvaldehyde, 2-3 butanedione,

Giai phong cac hop chat dé bay hoi: phenol, pyrazine, furfuryl alcohol, acetic acid, cyclopentanol,

Trong quá trình rang, trigonelline sẽ mất đi một lượng lớn tạo thành

các sản phẩm gồm Nicotinic (niacin), Nicotinamide và các chất thơm đễ bay hơi như là Pyridin va Pyrol

Nhiệt độ cao khi rang, đặc biệt là khi sử dụng thiết bị trao đôi nhiệt có

bề mặt kim loại nóng, sẽ gây ra những phản ứng hóa học không mong muốn, nhất là ở bề mặt cà phê (bề mặt cả phê có thành phần khác với phía trong nhân) ví dụ như quá trinh than hóa

Hóa sinh và vi sinh:

Do nhiệt độ hạt rat cao nên sau quá trình rang, các enzyme và vi sinh vật bị vô hoạt hoàn toàn

32

Cảm quan:

Đầu tiên, bề mặt hạt cả phê dan trơn và nhăn Sau đó, bề mặt hạt sẽ khô và bắt đầu xuất hiện các vét nứt Cuối cùng, bề mặt sẽ bóng lên do đầu bên trong nhân cà phê thoát ra ngoài bề mặt Trong quá trình rang, có hai thời điểm quan trọng Đó là khi bề mặt hạt cà phê xuất hiện vết nứt thứ nhất và vết nứt thứ hai Đây là các đặc điểm quan trọng đề đánh giá mức độ rang của

cà phê

Màu sắc của hạt cà phê sẽ biến đôi dần từ màu xanh xám sang mau vàng nhạt, vàng đậm, nâu cánh gián, nâu đen vả cuối cùng có màu đen đậm Đây chính là cơ sở để phân cấp mức độ rang cà phê

Hình 2 4 Đứnh giá mức độ cảm quan của hạt cà phê khi rang

Bang 2 5 Đánh giá mức độ cảm quan so với mức độ rang Mức độ rang Mô tả cảm quan

Màu nâu sáng đến nâu vàng (màu quế) Rang sáng - rang sơ Hương vị nhẹ, độ acid thấp

Độ acid và hương vi tăng Hầu hết các hạt vẫn khô Màu nâu tối

Bề mặt có sự hiện diện của những hạt Rang hơi đậm - rang hơi dầu nhỏ

kỹ D6 acid giảm nhẹ và hương vị mạnh nhất

Độ rang này thích hợp cho cả phê

Espresso

Màu đen hoặc nâu đen Hạt cà phê có những đốm dau hay ca hat Rang đậm - rang kỹ đều có dầu

Hương vị giảm trong khi độ béo tăng mạnh

Hạt màu đen với bề mặt phủ đầy dầu Rang rất đậm - rang rất Hương vị giảm rất mạnh, độ béo cũng

Hiện nay, không khí nóng được sử dụng phố biến hơn, bề mặt kim loại chỉ

được dùng như tác nhân phụ bố sung cho không khí nóng,

Phương pháp rang thùng quay liên tục: Cấu tạo thiết bị gồm có một thùng quay được gắn vào một trục động cơ Tác nhân rang thường dùng là không khí nóng, không khí nóng tuần hoàn Bên trong thùng quay có cơ cầu vis tải để đảm bảo cho cả phê di chuyển trong thùng quay từ đầu vào đến đầu

ra

Trong thiết bị rang có bộ phận làm nguội bằng không khí lạnh nhằm

hạ nhiệt độ khối cà phê xuống nhanh sau khi đã đạt được mức độ rang cần

34

thiết Do cả phê sau quá trình rang có nhiệt độ cao làm cho các hợp chất tạo hương mới sinh ra tiếp tục bay hơi làm thất thoát hương Vì vậy, để tránh thất thoát hương, cần làm nguội nhanh sản phẩm

Bên cạnh đó việc nghiền cà phê thành bột cũng giúp loại đi một số loại khí đã sinh ra trong quá trình rang cà phê vả bị giữ bên trong hạt cà phê, điều này cũng giúp cho quá trình đóng gói thuận lợi hơn

So với các loại bột cà phê uống thông thường, thì bột cà phê dùng để làm cà phê hòa tan sẽ được xay với kích thước lớn hơn đề phù hợp với quá trình pha chế

Vật ly:

e Sự giảm kích thước hạt của ca phê từ hạt ran sang dạng bột răn khô

° Giảm khối lượng toàn hạt và tăng khối lượng riêng xốp lượng do khí CO:

e Sự gia tang nhe nhiét độ ma sat

° Sự tách tiếp tục lớp vỏ còn chưa được tách ra trong quá trình rang Hóa học: Có một số phản ứng phân hủy, oxy hóa do nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc tăng Tuy nhiên, các biến đối này không đáng kẻ

Hóa lý: Sự tăng diện tích bề mặt riêng, sự bay hơi của một số chất mùi

trong cà phê

Cảm quan: Giảm mùi thơm của cả phê do một số chất tạo mùi bị thất thoát trong quá trình nghiền Sau khi nghiền thành bột cả phê rang thì nên đem bột cà phê đi trích ly càng nhanh cảng tốt

Cc) Phương pháp thực hiện

Hạt cà phê sau khi rang, cho vào một thiết bị nghiền sử dụng các con lăn có răng cưa để cắt với nhiều kiêu đáng khác nhau Bên cạnh đó còn có nhiều loại thiết bị khác để tạo thành cả phê hạt mịn hay cả phê dạng bông (có lợi cho quá trình ủ)

Hạt cà phê sau khi nghiền sẽ có kích thước phù hợp cho quá trình trích

ly đạt hiệu suất tốt nhất (không quá thô cũng không quá mịn)

Khi nghiền nên phun thêm âm (khoảng 7% lượng nước) để tạo điều

kiện thuận lợi cho quá trình trích ly tiếp theo

Dé hat ca phê được nghiền min hơn và lượng cầu tử hương thất thoát

ít nhất thì người ta sử dụng phương pháp nghiền lạnh đông, giúp giảm đi lượng nhiệt sinh ra do ma sát trong quá trình nghiền

Sau quá trình nghiền, bột cà phê được đưa tới ray Những phần bột có kích thước chưa đạt yêu cầu sẽ được hoàn lưu trở về máy nghiền Còn phần bột đạt yêu cầu sẽ được đưa tới khâu tiếp theo trong quy trình sản xuất cà

phê hòa tan

2.2.5 Trích ly

a) Muc dich: Khai thác

36