quy trình sản xuat cà phê hoà tan

Trong quá trình chế biến, lipid bị biến đôi, song một phân acid béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bị biến đối là dun

LOI MO DAU

Cà phê là một loại thức uống có từ lâu đời và liên tục được phát hiển cho đến ngày nay,

là một trong những thức uống được ưa chuộng nhất thể giới và có mức tiêu thụ cao Đặc biệt các thị trường lớn như Mỹ, Đức , Pháp Y và các nước Bắc Âu, nơi mà cả phê được coi là không thể thiếu thì không có đủ điều kiện đất đai, khí hậu để trồng Vì vậy đôi vơi những nước có điều kiện ttồng cà phê như nước ta cả phê không chỉ tiêu thụ ttong nước mà còn là mặt hàng xuất khâu mang lại lợi nhuận kinh tế cao

Ngày nay khi xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu thị hiếu của con người về thực phâm ngày cảng tăng cao đòi hỏi sản phẩm phải thỏa mãn về chất lượng và tính nhanh gọn, điển hình là thị trường nước giải khát, luôn đáp ứng những nhu cầu trên Vì vậy cà phê hoà tan đã

ra đời Với người tiêu dùng cả phê hoả tan nhanh chóng được ưa chuông vì sự tiện lợi của nó 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 tiêu luận này nhóm chúng em sé trình bày về quy trình chế biến cà phê hoà tan cùng một sô thiết bị chính trong quá trình sản xuất

Bài tiểu luận có thê hoàn thành tốt không thê không kê đến sự hướng dẫn của thầy Lê Văn Việt Man Nhóm chúng em xin gửi tới thầy lời cám ơn sâu SẮC và chân thành

Bài tiêu luận có thể còn nhiều sai sót Nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý của thầy, cũng như ý kiến đóng góp của các bạn đề bài trở nên hoàn thiện hơn

Quy trim Doo 18

1 Làm sạch c + +23 1112311111230 11111230 11 030 KH 11H KH HH HH Hy 20 1.1 Mục đích : Chuân Ị - -Ă SSĂ S311 231111111111 111811181 11H ng He 20

BA Tit Diz coceccccccccccccececccccscccscccsescscssssscsessucuesesescscsestsuststsusuevssusisssssssasstetseseeess 29

5.2 Các biến đổi: chi 31

5.3 Phương pháp thyre hign ec ec ee eccecceeceeseeseeeeeeeeeeceeeaeaesaeseceeaesaeeeenaeaes 32

.''ô ệ H 32

6 Xr by dich ChiSt an naớÏỈi 3< 34

6.1 Mue dich: chudn bi va hoan thién cccccccccececcsseceecececeesecesecesesesesessestseseeees 34

6.2 Các biến AOL eccceeeeessseeesssneeesnseessnneeessneessnecessneserssneessneeesnteessnteessnees 34

6.3 Phương pháp thyre hin cece ceceeceeseeeeeseceseeeeeeaeeaesaeseeeeaesaeeaeeneeees 34

8⁄2 Các biến đổị ào 36

8.3 Phương pháp thực hiện - - 5-5 S- + + S + St SH HH re, 37

Tạ 35

` sạ 35

9.1 Mục đích: hoản thiện - -Ă S25 5E 3+ 211111123111 E23 1111 11g xẻ 35

9⁄2 Các biến đốị àìccr tri 35

DKENgo o0 i1 36

2 ẽa .¬ 37

IDIẸ 0 á/26ij 000v) 0n nh 39 10.1 Mục đích: hoàn thiỆn - G SG C 312211111230 1111123 111121111 key 39

10.2 Các biến đốị òcccccrrrttrrrrtttrrrrrrrrrrerrrrrrrrrrrrrrrire 39

10.3 Phương pháp thực hiện - - - 5Á 5c + S + S S SH HH Hy Hi re, 39

11 Phối trỘn :+s+s+EsSt E3 SE SE2E5511151551111111111115111111215111121E11 111.1 cxe 40

111 Mục đích: hoàn thiỆn - 5G G SG CS 221111123011 1123 11112 1k xẹ 40

11.2 Phương pháp thực hiện và thiết bị -2©-2 2+2++2E+2E+2Ez2E+rxerxerxeei 40

2.1 Mục đích: hoàn thiện -G 5E SG E 312311111123 11 1831111193111 11 2xx 46

2.2 _ Các biến đỔi 2222 2C 2E221222122121122122112112121211211211 2111 xe 46

2.3 Phương pháp thực hiện: .- 2Á 5c + SS< S1 SS SH Hy 46

Cac chat tao nén hurong vi cd ple .eceeccscesssessessessesssessessessesseeseesessesseeseeseesees 48

1.1 Nhóm chat dé bay hoi .c ccccccccsccssssssesssessessesssssssesssssessessessessesssesseesesieeeeeeess 48 1.2 Nhom chat khéng bay hoi .c.ccccececssessessssssssessssssssseeseesessesssssessesseesseeseeeees 50

Những thay đôi của hương cà phê trong quá trình chế biến 22-55 52 Chất lượng của cà phê hoà tan 2-2: ©5+©52222S2E£2E22EESEE+EE+EEEEEEEE2EEEEEerkrrkrred 33 1.3 Những nhân tô góp phần tạo hương tốt hơn cho cả phê 5-5: 33

14 _ Đặc điểm kỹ thuật của cả phê hòa tan 2-©52©52©52222+EE+£E+zE+cxczeeei 53 1.5 Van dé vé vé sinh trong san xuat cA ph .cecceceeseescessessesseecsesseesseseseeeeees 54 TIỂU CHUẨN CHẤT LƯỢNG CỦA CÀ PHÊ HÒA TAN 54

Yêu cầu về thành phần 2-2 ©SSE2E2EE+EE22EE2EEEEE2212112122112112212121 21.20 55 Các chỉ tiêu khiác << S231 E31111 123051111123 111103111101 11 SH KH ky 56

I NGUYEN LIEU

1 Cà phê nhân

1.1 Thanh phan hóa học

Thành phần hoá học trong nhân cả phê biến đổi phụ thuộc vào chủng loại, độ chín, điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản

+ Nước

Trong nhân cà phê đã sây khô, nước còn lại 10-12% ở dạng liên kết Khi hàm lượng nước cao hơn, các loại nắm mốc phát triển mạnh làm hỏng hạt Mặt khác, hàm lượng nước cao sẽ làm tăng thể tích bảo quản kho, khó khăn trong quá trình rang, tốn nhiều nhiên liệu và nhất là làm tôn thất hương cà phê Hàm lượng nước trong cà phê sau khi rang còn 2,7%

- Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5%, chu yếu là kali, nitơ, magie, photpho, clo Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê Chất lượng cả phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại

* Glucid

Chiém khoang lo tong số chất khô, đại bộ phận không tham gia vào thành phần nước uống mà chỉ cho màu và vị caramel Đường có trong cà phê do trong quá trình thuỷ phân dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme thuỷ phân Hàm lượng saccharose có trong ca phê phụ thuộc vào mức độ chín: quả càng chin thi ham lượng saccharose càng cao Hạt cà phê còn chứa nhiều polysaccharide nhưng phần lớn bị loại ra ngoài bã cả phê sau quá trình trích ly + Protein

Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị của sản phâm Thành phần protein của cả phê có những acid amin sau:

cysteine, alanie, phenylalanine, histidine, leucine, lysine Cac acid amin này it thay Ở trạng

thái tự do, chúng thường ở dạng Hên kết Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide bị phân cắt, các acid amin được giải phóng tiếp tục tham gia các phản ứng maillard, caramel tạo mùi và

vị cho cà phê rang Trong số các acid amin kế ttên đáng chú ý nhất là những acid amin có chứa lưu huỳnh như cysteine, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương đặc trưng của cà phê sau khi rang Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hoá các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành acid amin, còn phân lớn bị biến thành hợp chất không tan

* Lipid

Hạt cà phê chứa lượng lipid khá lớn (10-13%) Lipid trong cà phê gồm chủ yêu dầu và

sáp Trong đó sáp chiếm 7-8% tong lượng lipid, còn dầu chiếm 90% Trong quá trình chế biến, lipid bị biến đôi, song một phân acid béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bị biến đối là dung môi tốt hoả tan các chất thơm Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần lồn lưu lại trên bã

tự do, không hình thành những chất có khả năng kết tủa hoặc những chất không có hoạt tính

cua alcaloid

Trigonelline (acid metyl betanicotic: C7H7NO2) la alcaloid khéng có hoạt tính sinh lý,

ít tan trong rượu etylic, không tan trong cloroform và ete, tan nhiều trong nước nóng, nhiệt

độ nóng chảy là 218°c Tính chất đáng quý của trigonelline là dưới tác dụng của nhiệt độ cao

nó bị thủy phân tạo thành acid nicotic (tiền vitamin PP) Nhiều kết quả nghiên cứu cho thay

trong cà phê nhân không có acid nicotic nhưng nó được hỉnh thành trong quá trình gia nhiệt

trong đó sự nhiệt phân trigonelline giữ vị trí quan trọng

- Chất thơm

Trong cả phê hàm lượng chất thơm nhỏ, nó được hình thành và tích lũy trong hạt Sự tích lũy chịu nhiều yếu tổ như đất đai, khí hậu và nhất là chủng loại cà phê Mặt khác nó được hình thành trong quá trình chế biến, đặc biệt trong quá trình rang Chất thơm bao gồm nhiều cầu tử khác nhau: acid, aldehide, cetone, rượu, phenol, este Trong quá trình rang, các chất thơm thoát ra ban đầu có mùi hắc sau chuyển thành mùi thơm Các chất thơm của cà phê dễ

bị bay hơi, biến đối và dẫn đến hiện tượng cà phê bị mất mùi thơm nên cần đựng trong bao bì kín và tiêu thụ nhanh Bảng I1: Thành phần hoá học cà phê nhân

Do sự đa dạng về sản phẩm theo thị hiếu của người sử dụng, hiện nay tiêu chuẩn cà phê nguyên liệu dé sản xuất cà phê rang xay phụ thuộc vào từng nhà sản xuất cụ thé Dé đánh giá chất lượng cà phê nhân, người ta thường dựa vào các chỉ tiêu sau:

D6 am: <13%

*S Cé hat déng déu theo tiéu chuan TCVN 4807: 2001

J Hàm lượng tạp chất và tỷ lệ lẫn các loại cà phê khác nhau

Ở Tổng tặ số lỗi trên 300g mẫu

J Cac tinh chat cam quan về màu sắc va thé chat của hạt cà phê

Bang 2: Phan hạng chât lượng cà phê nhân

A: Ca phé ché (Arabica) B: Cà phê voi (Robusta) C: Ca phé mit (Chari)

% tinh theo phần trăm khối lượng

Từ phân mẫu thử 300g tách riêng các hạt cà phê chè (A), cà phê vối (R), cà phê mít (C)

và tính phân trăm (%) khôi lượng của từng loại hạt rôi xác định tỷ lệ lân cả phê khác loại Bảng 4: Tông trị sô lỗi cho phép đôi với từng hạng cả phê

1 nhân bị môc toàn bộ (nghĩa là trên

1 nhân bị sâu đục từ 2 lỗ trở lên 02

; 1 nhan v6 (kich thước còn lại từ */2 0,1

1 mẫu cành cây to (2cm-4em) 5,0

I mâu cảnh cây trung bình (lem-

1 mau cành cây nhỏ (<lem) 1,0

1 cục đất, đá to (trên sàng No20) 5,0

Nước dùng trong sản xuất thực phẩm phải trong, không màu không mùi vị

Bang 6: Tiêu chuân nước dùng ttong công nghiệp thực phẩm

Tổng số vi sinh vật hiểu khí <100 cfu/ml

Chỉ s6 Coli (s6 Coli/11 nuéc) <20

3 Bot sữa gay

Bột sữa gầy là sản phâm thu được từ quá trình tách nước của sữa tiệt trùng Bột sữa gay chứa không quá 5% hàm lượng âm và không quá 1,5% hàm lượng béo (tính theo trọng lượng), trừ các trường hợp khác Bột sữa gầy được phối trộn vào bột cả phê hoả tan đề thay đối mau sắc vốn có của cà phê, làm cho bột cà phê mềm, mịn hơn và hạn chế vị đắng của cà phê

Bang 7: Các chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy

Tên chỉ tiêu Đặc trưng của sữa bột

Màu sắc Từ màu trắng sữa đến màu kem nhạt

Mùi, vị Thơm, ngọt đặc trưng của sữa bột không có mùi vỊ lạ

Trang thai Dạng bột, đồng nhất không vón cục

Bảng 8: Chỉ tiêu hoá lý của sữa bột gầy

2 Hàm lượng chất béo, % khối lượng <1.5

3 Hàm lượng protein, tính theo hàm

lượng chất khô không có chất béo, % khối 34

Bảng 10: Chỉ tiêu vị sinh vật của sữa bột

1 Tông số vi sinh vật hiểu khí, số khuẩn lạc trong lg sản 5.10

phâm

2 Nhóm coliform, số vi khuân trong lg sản phẩm 10

3 E.Coli, s6 vi khuan ttong lơ sản phẩm 0

4 Salmonella, s6 vi khuan trong 25g san phẩm 0

5 Staphylococcus aureus, số vi khuân trong lg san pham 10

6 Clostridium perfringer, số vi khuan trong lg san pham 0

7 Bacillus cereus, s6 vi khuan trong lg san pham 10

8 Nam men, nam mốc, số khuẩn lạc trong lø sản phẩm 10

4 - Đường tinh luyện

Đường tinh luyện là đường saccharose được tính chế và kết tính có độ Pol trên 99,8% theo TCVN 6958-2001 Đường tỉnh luyện được bồ sung vào ca phê hòa tan để làm giảm bớt

vị đăng của cà phê

Bảng 11: Chỉ tiêu cảm quan của đường tình luyện

Hình dạng

Tinh thé màu trắng, kích thước tương đôi đồng đều, tơi khô không vón cục

trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ

4 Sự giảm khôi lượng khi sây ở 105°C trong 3h, % khoi <=0,05

Bang 13: Chỉ tiêu vị sinh vật của đường tính luyện

Bảng 14: Chỉ tiêu về dư lượng soz va kim loại nặng trong đường tinh luyện

II QUY TRINH SAN XUAT CA PHE HOA TAN

Ca phé hoa tan 1a m6t loai thite uéng bat nguén tr ca phé No xuat hién dau tién trên thị trường vào những năm 50 của thế kỷ 20 Từ đó, công nghiệp sản xuất cả phê hòa tan đã phát trién rất mạnh, và trở thành một trong những loại thức uống phô biến nhất của cà phê được hàng triệu người trên thế giới ưa chuộng Loại cà phê này rất tiện lợi và dễ dàng sử dụng nhưng quy trinh sản xuất thì rất phức tạp và đòi hỏi chi phí cao

1 Quy trình I

2 Quy trình II

HI THUYET MINH QUY TRINH

Bên cạnh đó, để đảm bảo sự đồng đều của cà phê trong quá trính rang, quá trình phân loại sẽ giúp loại bỏ các hạt cả phê không dam bảo về kích thước (quá nhỏ hoặc quá to hạt cà phê bị vỡ nát) và tỷ trọng

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

- Phân loại theo kích thước: thực hiện băng sàng Thông thường, quá trình phân loại được thực hiện trên 2 sảng nối tiếp Cà phê được cho vảo 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 sàng sẽ đi qua sang, hạt 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 cà phê nguyên liệu

Bảng 15: Cỡ sàng sử dụng cho cà phê chè và cà phê vối

Hạng chất Cỡ sàng

216 rol xuống dưới đáy và được dẫn ra sang 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- 600 kg/h

- Phân loại theo từ tính, tách kim loạt

14 Thiết bị

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 ữong cà phê nhân sẽ được hút ra ngoài Từ đây, nguyên liệu được dẫn qua bộ phận nam châm quay đê tách kim loại Cuối cùng, nguyên liệu đi qua máy tách đá và thoát ra ngoài

Hình I: Thiết bị sàng 2 tầng nối tiếp

2 Phối trộn

2.1 Mục đích: hoàn thiện

Nhằm đa dạng hoá sản phẩm và đáp ứng yêu cầu của người sử dụng, người ta thường trộn một sô' loại cà phê với nhau ttong sản xuất cà phê rang xay Thông thường là trộn cà phê Arabica và cà phê Robusta với nhau Tỷ lệ phối trộn tuỳ theo nhà sản xuất và loại san pham

sẽ được phục vụ cho những đối tượng tiêu dùng nào

Chọn tỷ lệ Robusta : Arabica là 7:3

2.4 Thiết bị

Máy trộn thùng quay

Thùng chứa vật liệu được truyền động quay qua các trục được gắn với thùng Khi thùng quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu trong thùng sẽ được nâng lên và rơi xuống tạo sự đảo trộn ttong khôi vật liệu

3 Rang

3.1 Mục dích: chế biến và bảo quản

Chế biến: ttong quá trinh rang cà phê, dưới tác động của nhiệt độ, các phản ứng hoá học

sẽ diễn ra tạo nên hương vị màu sắc đặc trưng của cà phê thành phẩm

Bảo quản: quá trinh rang xảy ra ở nhiệt độ cao làm giảm độ âm của cà phê, tiêu diệt các

vĩ sinh vật và ức chế các phản ứng hóa sinh

3.2 Các biến đối

> Vat ly:

Trong quá trinh rang nhiệt độ hạt cà phê tăng là do nhiệt lượng cung cấp từ tác nhân gia nhiệt và nhiệt lượng do các phản ứng hoá 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 động trong vùng 170°C dén 250°C Dé han ché hién tượng tăng nhiệt này trong quá trình rang, khi rang đến nhiệt độ trong vùng nói trên, các nhà sản xuất cân giảm lượng nhiệt cung cấp từ bên ngoài bằng cách giảm lưu lượng tác 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 vả giảm: khối lượng hạt cà phê, tỷ trọng hạt cũng giảm đĩ Các biến đôi này phụ thuộc vào giống, chất lượng cà phê nhân ngyên liệu, mức độ rang và phương thức rang Thẻ tích hạt sau khi rang có thể tăng lên 40-60% Cà phê Robusta trương nở ít hơn cà phê Arabica khi có cùng mức độ rang Cùng một giống cà phê, độ trương nở và mức độ giảm khối lượng hạt càng nhiều khi 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 càng 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/mIl, sau khi rang có thể còn xấp xỉ 0,7ø/ml

> Hoa ly:

Biến đôi hóa lý quan trọng nhất trong quá trình rang là hiện tượng bay hơi ẩm và các hợp chất đễ 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 đôi từ 14-23% Các yếu tô ảnh hưởng:

- Độ âm cà phê nhân

> Hóa học:

Biến đôi hóa học là biến đôi quan trọng nhất trong quá trình rang Những biến đối hóa học sẽ tạo ra các đặc trưng về hương vị cho cà phê thành phâ.Các biến đôi hóa học diễn ra trong quá trình rang bao gôm:

Độ ẩm của hạt cà phê trước khi rang khoảng 12-13% (w/w) Độ ấm cà 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 đâm, lượng chất khô giảm sẽ càng nhiều Thông thường,

cà phê rang ở khoảng nhiệt độ từ 180-240°C trong vòng 15-25 phút thì tốn thất về khối lượng

là 16-18%

Bảng 17: Sự tốn thất chất khô theo mức độ rang

Hàm lượng chất khô hòa tan: Trong quá trình rang, hàm lượng chất khô hòa tan thường tăng lên Thông thường, hàm lượng chất khô hòa tan của cà phê Arabica sau khi rang xấp xỉ 30% (chất khô), còn lượng chất khô hòa tan của cà phê Robista thì có thể cao hơn 3-4% (xét trường hợp 2 cà phê co cùng mức độ rang) Đề đạt được củng một mức độ rang, nếu thời gian rang cảng ngắn thì hàm lượng chất khô hòa tan trong cà phê thành phẩm sẽ cảng cao Ngoài

ra, sự thay đôi hàm lượng chất khô hòa tan còn phụ thuộc vào mức độ rang(nhanh, chậm), thiết bị rang (thùng quay, tang SôI)

Bảng 18: Hàm lượng chất khô hoà tan ttong cà phê nhân và cà phê rang

Thành phần Cà phê nhân (%) Cà phê rang (%)

Protein-, một phần bị phân hủy dưới nhiệt độ cao, một phần kết hop voi hrydrocacbon

va acid clorogenic tạo thành những chất màu nâu

Lipit: thay đối 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 chống lại sự ôxy hóa của ôxy môi trường

Duong: Cac phan tử lớn sé bi phan cách, các phân tử nhỏ sẽ chuyền thành các hợp chất bay hoi va tao vi cho ca 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 trinh rang (mất 30-70%) Các acid bay hơi đóng vai trò

quan trọng trong việc tạo hương và tạo vị (vị chua) cho cà phê

Các phản ứng tạo coz, co, No (dac biét la coz) Qua trinh rang ca phê sẽ giải phóng ra coa, lượng co› này phụ thuộc vào mức độ rang, sự đảo trộn và cả phương pháp xác định tuy nhiên không phải tat cả các lượng coa sinh ra đều thoát ra ngoài mà còn một lượng bị giữ lại trong đống hạt Khối hạt cà phê sau khi rang có thể lưư lại 2 - 5mlCOz⁄s thậm chí đến 10mICOz⁄g (chiếm khoảng 0,4-1% trọng lượng khối hạt), (xác định ở 20°C, 760mmHp) Lượng coa này sẽ từ từ thoát ra khỏi khối hạt Ap suất gây bởi lượng co› lưư lại trong khối hạt có thé tính theo công thức:

với: v; là thê tích rỗng khối hạt

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 kể, do đó cần theo dõi chặt chẽ đề nhiệt độ rang không tăng quá cao so với tính toán Hiện tượng tỏa nhiệt này theo một số giả thiết thì

nó liên quan đến sự hiện điện của thành phần saccharide đặc biệt là sucrose

Phản ứng maiilard: tạo ra các hợp chất pyruvadehyde, 2,3-butanedione, Sự phân hủy trigonelline:

Pyridines(46%) Pyiroles(3%)

Bicyclic Compound” 29%) Others(22%)

Sự phân huy cae acid phenolic: Acid phenolic -) hé chat phenol đơn giản (p-coumaricferrulic, sinapic caffeic)

Sy phan huy lipid:

Lipid -» Aldehyde dé bay hoi +

Sự phân hủy các acid amin chứa nhóm hydroxyl

Sự phân hủy các Proline và hydroxyproline tạo thành các hợp chất đễ bay hơi (phản ứng maillard): pyridine, pyrrolizine

Giải phóng các hợp chất hữu cơ dé bay hoi: phenol, pyrazine, furfuryl alcohol, acetic acid, cyclopentanol

Trong quá tnnh rang, trigoneline sẽ mất di một lượng lớn tạo thành các sản phẩm gồm

Nicotinic (niacin), Nicotiamide va cac chat thom dé bay hoi như là Pyridine và Pyrol Nhiệt độ cao khi rang, đặc biệt là khi sử dụng thiết bị trao đổi 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

cà phê có thành phần khác với phía ttong nhân) ví dụ như quá trình than hóa

> Héa sinh và vi sinh:

Do nhiệt độ hat rat cao nên sau quá trinh rang, các enzyme và vị sinh vật bị vô hoạt hoản toàn

> Cam quan:

Dau tién, bé mat hat ca phé dần trơn và nhấn Sau đó, bề mặt hạt sẽ khô và bắt đầu xuất hiện các vết nứt Cuối cùng, bề mặt hạt sẽ bóng lên do dầu bên trong nhân cả phê thoát ra ngoài bề mặt Trong quá trình rang, có hai thời điểm quan trọng Đó là khi bề mặt hạt cả phê xuất hiện vêt nứt thứ nhất và vết nứt thứ hai Đây là các đặc điểm quan trọng đề đánh giá mức

độ rang của cả phê

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

Half City City Full City+ Italian

“ @@Œ@ŒðŒŒŒŒ

Green - Unroasted Cinnamon Full City Vienna French

Hình 2: Đánh giá mức độ cảm quan của hạt cà phê khi rang

Bảng 19: Đánh giá mức độ cảm quan so với mức độ rang

Rang sang - rang sơ Màu nâu sáng đến nâu vàng (màu quế) Hương

vị nhẹ, độ acid thấp

Bé mat hạt khô

Rang nhẹ vừa

Mau nau sang vira

Độ acid rõ và hương vị tăng nhẹ Bề mặt hạt khô Rang trung bình Màu nâu vừa

Độ acid và hương vị tăng Hầu hết các hạt vẫn khô

Rang hơi đậm - rang hơi kỹ Màu nâu tôi

Bề mặt có sự hiện diện của những hạt dầu nhỏ

Độ acid giảm nhẹ và hương vị mạnh nhất

Đô rang này thích hợp cho ca phé expresso Rang dậm - rang kỹ Màu đen hoặc nâu đen

Hạt cà phê có những đốm dầu hay cả hạt đều có dầu

- - Hương vị giảm ữong khi độ béo tăng mạnh Rang rat dam - rang rat ky Hat mau den với bê mat phu day dau Huong vi

giảm rất mạnh, độ béo cũng giảm Đây là kiểu rang

cả phê expresso ở Mỹ 3.3 Phương pháp thực hiện:

Quá trinh rang được thực hiện ở áp suất thường Tác nhân cung cấp nhiệt cho quá trinh rang: không khí, bề mặt kim loại nóng hay các tia bức xạ Hiện nay, không khí nóng được sử dụng phố biến hơn, bề mặt kim loại chỉ được dùng như tác nhân phụ bỗ sung cho không khí

nóng

Phương pháp rang thùng quay liên tục: câu tạo thiết bị gồm có một thùng quay được gan 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 thiết Do cà phê sau quá trinh 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 Thiết bị:

direction of gas flow

Hinh 3: Thiét bi rang thùng quay liên tục

Các thông Số công nghệ:

» Nhiệt độ của hạt cả phê nên năm trong giới hạn 180-240°C

» Thời gian rang được xác định theo mức độ rang mong muôn và nhiệt độ thực hiện quá trình rang: không vượt quá l giờ

» Quá trình làm nguội sẽ kết thúc khi nhiệt độ hạt bằng nhiệt độ môi trường

4 Nghiền

4.1 Mục dích: chuẩn bị

Quá trình nghiền cả phê rang có mục đích chính là giảm kích thước của hạt cà phê, phá

vỡ cầu trúc vốn có của hạt cà phê rang đề tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trích ly khi sản xuất cà phê hòa tan hoặc trong quá trình pha chế cả phệ khi sử dụng

Ngoài ra, mục đích của quá trình nghiền còn nhằm tạo điều kiện cho một số khí (đặc biệt là co2) được sinh ra trong quá trình rang và bị giữ lại bên trong hạt sẽ thoát ra ngoài, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bao gói

4.2 Các biến đễi

Su giam kich thước hạt của cà phê từ hat ran sang dang bột răn khô

Giảm khôi lượng toàn hạt và tăng khôi lượng riêng xốp lượng do khí co›, hơi nước

và các chất dễ bay hơi tạo thành từ giai đoạn rang tiếp tục được giải phóng

Su gia tang nhẹ nhiệt độ do ma sát

+ Su tách tiếp tục lớp vỏ còn chưa được tách ra trong quá trình rang

Hạt cà phê sau khi rang cần lực cắt hơn là lực xé hay lực ép, do đó thiết bị xay thường

sử dụng là các con lăn có răng cưa để cắt với nhiều kiều dáng khác nhau Ngoài ra còn có nhiều loại thiết bị khác để tạo cà phê hạt mịn hay cà phê dạng bông (thường có lợi cho quá

trình ủ sau này)

Hạt cà phê sau khi nghiền không nên còn quá thô vì thời gian trích ly bằng nước các chất rắn hòa tan và các cầu tử đễ bay hơi sẽ lớn, nhưng cũng không nên quá mịn có thé lam nghẹt lọc

Trong khi nghiền nên thêm một ít nước (bằng cách phun ấm) dé tạo thuận lợi cho quá trình trích ly băng nước sau này Theo nghiên cứu, lượng nước thêm vào trong giai đoạn này tốt nhất là khoảng 7%

Người ta có thê sử dụng phương pháp nghiền lạnh dong Theo cach nay, hat ca phé sé được xay mịn hơn và lượng cấu tử hương thất thoát sẽ giảm xuống (trong quá trình xay ở nhiệt độ thường, sự ma sát sẽ làm tăng nhiệt độ cả phê)

Khí thoát ra có thê được thu hồi và sử dụng ở các giai đoạn sản xuất sau và ttong quá trình bao gói

Lớp vỏ bong ra có thể bị bỏ đi hay được tận dụng để phối trộn với cả phê bột lúc sau nhăm tận thu hết những chất dầu thấm ra vỏ trong quá trình rang và khống chế khối lượng riêng thể tích của khối bột sau nghiền

Thiết bị nghiền cà phê là các loại máy nghiền hạt (đôi khi còn được gọi là máy xay) Sau quá trình nghiền, bột cà phê được đưa tới ray Các thành phần có kích thước quá lớn sẽ được hoàn lưu trở về máy nghiền Hai loại máy nghiền thường được sử dụng là máy nghiền trục trơn và máy nghiền răng

4.4 Thiết bị:

Thiết bị nghiền trong công nghiệp được thiết kế nhiều trục nghiền răng có toc độ quay khác nhau Trên bề mặt các trục quay có tốc độ cao có các răng cửa hình chữ u nằm nghiêng, còn trên bề mặt trục quay tốc độ thấp có các răng cưa hình chữ u thắng đứng Hai trục quay với tốc độ khác nhau sẽ tạo thành một cặp, giữa mỗi cặp sẽ có I khoảng cách thích hợp với mức độ nghiền Đi từ trên xuống dưới, mức độ nghiên sẽ đi từ thô sang tinh

M.}t ca phe vao

Hinh 4: Thiét bi nghién truc

` Thông Số công nghệ-

» Độ âm nguyên liệu vào: I-2%

- Kích thước hạt sau nghiền: 1000 pm

5 Trích ly

51 Muc dich: Khai thac

Quá trình này nhằm khai thác các chất hòa tan trong bét ca phé Day là giai đoạn quan trọng, quyết định đến chất lượng, hương vị và cả sản lượng cà phê hòa tan

5.2 Các biến đối:

> Vat ly:

Su thay đổi về khối lượng riêng, thể tích, nhiệt độ của dung dịch và bã cà phê

> Héaly:

Độ âm của bột cà phê tăng

Độ nhớt dung dịch tăng

Có sự chuyên pha của các chất rắn hòa tan trong cả phê thành lỏng

Có sự thất thoát các cầu tử mùi

` Một phần protein bị kết tủa do biến tính bất thuận nghịch

>_ Hóa học:

Sự thay đối hàm lượng chất khô trong hai pha;

c Phản ứng phân hủy của một số chất nhất là các chất mùi là các rượu, esfer, ceton không bên;

` Sự thủy phân một sô chất (đường, protein, hemicellulose), cắt những

polysaccharide mạch dải thành những polymer mạch ngăn có khả năng hòa tan

Sự giải phóng của một vài thành phân được giữ bởi thành tế bào, ngay cả những liên kết hóa ttị, có lẽ cũng diễn ra, như là một số arabinogalactan

Tất cả những thành phần ttong cả phê rang đều được trích ly, ngoại trừ cellulose, lignin va | sỐ polysaccharide mạch dài Nhiệt độ nước sử dụng cảng cao thì mức độ trích ly các chất càng lớn Mức độ của sự trích ly thay đôi từ 100% cho acid aliphatic và quinic, 85 - 100% cho alkaloid và acid unchanged chlorogenic, 40 - 100% cho những hợp chat dé bay hoi,

15 - 20% cho “protein” và 20 - 25% cho melanoidine và giảm xuống | - 5% cho dầu cà phê

` Xảy ra phản ứng Maillard, phản ứng caramel hóa

Cà phê bột được đồ đầy vào các bình (1), (2), (3) (5), nước nóng được bơm lần lượt vào các bình từ (1), (2), (3) và dịch ttich ly được lẫy ra ở bình (5) Khi vật liệu ttong bình (1) đã được trích ly triệt dé, bình này được tách ra khỏi hệ thông đề tháo bã, rửa và nạp cả phê mới Bình (6) đã được nạp cà phê bột mới được nối vào sau bình (5) Lúc này, nước được đưa vào bình (2), dung dịch được lấy ra ở bình (6) Chu trinh cứ thế tiếp tục cho đến khi cà phê được trích triệt để ra khỏi cả phê

Hinh 5: So dé hoat động của thiết bị trích ly gián đoạn

Nước được cung cấp ở nhiệt độ rất cao, có thê lên đến 180°C Khi đó, do sự tỏa nhiệt tự nhiên từ cột, nhiệt độ của chất lỏng và cặn trong mỗi cột sẽ giảm từ từ cho đến khi nhiệt độ của chất lỏng tiếp xúc với cà phê mới nhất đạt khoảng 100°C Việc sử dụng nhiệt độ cao hơn cho phép trích ly được một lượng nhiều hơn và do đó ta sẽ thu được dịch trích ly có nồng độ cao hơn Thế nhưng việc sử dụng nhiệt độ cao đòi hỏi hệ thông phải được giữ dưới một áp suất sao cho nước vẫn còn ở trạng thái lỏng (ví dụ nước ổ 175°c can ap suất là 120 PSI hoặc

828 kPa), và do đó những cột riêng lẻ và hệ thông đường ống của chúng phải được thiết kế sao cho có thé chịu được áp lực ttên

Ưu điểm: -Cấu tạo đơn giản, hoạt động đơn giản

Nhược điểm : năng suất thấp, hiệu quả tách không cao, nồng độ dịch chiết thấp + Thông số công nghệ: (sử dụng tại nhà máy cà phê Biên Hòa)

» Tỷ lệ nước và bột cả phê: 3: I

» Nhiệt độ nước: cà phê được trích ly bằng nước nóng ttên 100°C Trong suốt quá trinh

nhiệt độ của nước có thê lên đến 180°C

- Ấp suất được duy trí ở mức cao để nước vẫn ở thê lỏng, khoảng trên 10 atm

+ Nông độ dịch chiết: 15-30%

« Dịch cà phê lay ra bình cuối có áp suất 12 - 14 atm, nhiệt độ là 90 - 100°C

6 Xử lý dịch chiết

61 Mục dích: chuẩn bị và hoàn thiện

Chuẩn bị: làm sạch dịch chiết đề giúp cho các quá trinh cô đặc tiếp theo diễn ra tốt hơn Hoàn thiện: tách các chất ảnh hưởng xấu đến sản phẩm

6.2 Các biến đỗi

>_ Vật lý: Thẻ tích và khối lượng: Tỷ trọng; Nhiệt độ; Độ nhớt giảm

> Hóa lý: Có sự kết tủa của các chất keo tụ

6.3 Phương pháp thực hiện

Dịch chiết có nhiệt độ cao sẽ được làm lạnh về nhiệt độ 5°c, sau đó được lọc tỉnh để gạn

đi các tạp chất thô, tách cặn

6.4 Thiết bị

Quá trình xử lý dịch chiết được thực hiện qua 2 thiết bị:

- Thiết bị làm lạnh dạng bản mỏng: thiết bị này sử dụng nước lạnh để làm lạnh dịch

chiết về nhiệt độ yêu cầu