cà phê đen đóng lon

Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên từ cây cà phê. Vùng Abyssinia – Ethiopia, châu Phi, được cho là nơi đầu tiên phát hiện ra cà phê. Những người Hồi giáo ở Aden là những người đầu tiên sử dụng hạt cà phê để chế biến thành nước uống. Đến thế kỷ thứ XIV, cà phê đã trở thành một loại thức uống được ưa chuộng ở các nước vùng Arab theo đạo Hồi, vùng Bắc Phi, Thổ Nhĩ Kỳ… theo con đường phát triển của đạo Hồi, cà phê được du nhập vào châu Âu đầu tiên là ở Italia, sau đó phát triển sang các khu vực khác, đặc biệt là ở châu Mỹ và Indonesia. Hiện nay, cà phê là một trong số những thức uống phổ biến nhất trên thế giới. Không giống như các loại đồ uống khác, chức năng chính của cà phê không phải là giải khát. Khi sử dụng các sản phẩm từ cà phê nhiều người uống nó với mục đích tạo cảm giác hưng phấn, thư giản hay đơn thuần là vì sở thích, còn mục đích dinh dưỡng thì ít được quan tâm.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 4

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU 5

2.1 Cà phê nhân 5

2.2 Nước 8

2.3 Đường 9

2.4 Bột trợ lọc 11

2.5 Syrup 12

2.6 Phụ gia và chất ức chế vi sinh vật 12

2.6.1 Chất tạo hương 12

2.6.2 Chất ức chế vi sinh vật 12

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 14

3.1 Quy trình nấu syrup 14

3.2 Quy trình 1 16

3.3 Quy trình 2 17

3.4 Thuyết minh quy trình công nghệ nấu syrup 18

3.4.1 Nấu syrup 18

3.4.2 Lọc 19

3.4.3 Làm nguội 20

3.5 Thuyết minh quy trình 1 21

3.5.1 Làm sạch 21

3.5.2 Rang 23

3.5.3 Làm nguội 25

3.5.4 Nghiền 26

3.5.5 Trích ly 27

3.5.6 Lọc 30

3.5.7 Phối trộn 31

3.5.8 Lọc tinh 32

3.5.9 Rót lon 33

3.5.10 Tiệt trùng 34

3.6 Thuyết minh quy trình công nghệ 2 36

3.6.2 Ly tâm 37

3.4.3 Tiệt trùng UHT 38

3.7 So sánh 2 quy trình công nghệ 40

CHƯƠNG 4: SẢN PHẨM 42

4.1 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm (sản phẩm đóng lon 170 ml) 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộngrãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên từ cây cà phê Vùng Abyssinia –Ethiopia, châu Phi, được cho là nơi đầu tiên phát hiện ra cà phê Những người Hồigiáo ở Aden là những người đầu tiên sử dụng hạt cà phê để chế biến thành nước uống.Đến thế kỷ thứ XIV, cà phê đã trở thành một loại thức uống được ưa chuộng ở cácnước vùng Arab theo đạo Hồi, vùng Bắc Phi, Thổ Nhĩ Kỳ… theo con đường phát triểncủa đạo Hồi, cà phê được du nhập vào châu Âu đầu tiên là ở Italia, sau đó phát triểnsang các khu vực khác, đặc biệt là ở châu Mỹ và Indonesia Hiện nay, cà phê là mộttrong số những thức uống phổ biến nhất trên thế giới

Không giống như các loại đồ uống khác, chức năng chính của cà phê không phải

là giải khát Khi sử dụng các sản phẩm từ cà phê nhiều người uống nó với mục đíchtạo cảm giác hưng phấn, thư giản hay đơn thuần là vì sở thích, còn mục đích dinhdưỡng thì ít được quan tâm

Có nhiều cách pha khác nhau để có được một ly cà phê thơm ngon phù hợp với

sở thích và nhu cầu sử dụng của từng người Trong những năm gần đây, ngoài nhữngsản phẩm cà phê rang xay và cà phê hòa tan thông thường, người tiêu dùng Việt Nam

đã làm quen với sản phẩm cà phê đóng lon có thể uống ngay mà không cần pha chế.Loại sản phẩm này cũng đã thu hút được nhiều người vì tính tiện dụng và phù hợp vớicuộc sống hiện đại ngày nay Trong những năm gần đây, nước ta đang không ngừnghội nhập với thị trường thế giới Vì thế, để nâng cao tính cạnh tranh trên thị trườngthực phẩm, doanh nghiệp trong nước cần chú trọng vào quản lý chất lượng thực phẩm,tạo được những bước đi vững chắc đầu tiên Đó cũng là một nhân tố giúp các nướcnghèo, đang phát triển vừa có thể cạnh tranh tốt, vừa có thể phát triển trong giai đoạnhội nhập

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU 2.1 Cà phê nhân

Tên khoa học của cà phê:

• Lớp: Magnoliopsida

• Bộ: Rbiales

• Họ: Rubiales

• Giống: Coffea

Hiện nay, hai loại cà phê được trồng nhiều nhất trên thế giới là cà phê Arabica và

cà phê Robusta Trong đó cà phê Arabica chiếm tỷ lệ khoảng 70% sản lượng cà phêthế giới, còn cà phê Robusta chiếm khoảng 30% Các loại cà phê khác chiếm tỷ lệkhông đáng kể Trong hai loại cà phê trên, cà phê Arabica được đánh giá cao hơn vềcác tính chất hương vị, và thường được sử dụng để sản xuất cà phê rang xay Còn càphê Robusta thường được sử dụng để sản xuất cà phê hòa tan hoặc phối trộn với cà

Brasil, còn nước sản xuất cà phê Robusta nhiều nhất thế giới là Việt Nam.

Hình 2 1 Sản lượng cà phê Việt Nam, tính theo loại (đơn vị:nghìn bao 60kg)

Nguyên liệu chính để sản xuất cà phê đen đóng lon là cà phê nhân Robusta, chọnloại cà phê Robusta vì các lý do sau:

Hàm lượng chất khô hòa tan trong cà phê Robusta cao hơn cà phê Arabica, do đólượng sản phẩm thu hồi được nhiều hơn

Hàm lượng caffeine trong cà phê nhân Robusta thường trong khoảng 2% (chấtkhô), cao hơn hàm lượng caffeine trong cà phê nhân Arabica (khoảng 1,2% chất khô)

Ở Việt Nam trồng chủ yếu là cà phê Robusta và giá thành cà phê Robusta thấphơn cà phê Arabica

Quả cà phê sau khi được thu hái sẽ qua các quá trình sơ chế bóc tách lớp vỏ vàthịt quả, rửa sạch, sấy khô, xát lớp vỏ thóc và đánh bóng tách lớp vỏ lụa để thu hạt càphê khô thương phẩm gọi là cà phê nhân Có hai phương pháp chính để sơ chế cà phê

là phương pháp khô và phương pháp ướt

Thành phần hóa học của cà phê nhân Robusta: trong hạt cà phê nhân có rất nhiềucác thành phần hóa học khác nhau Hàm lượng của các chất trong cà phê thường daođộng trong một giới hạn khá rộng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thổ nhưỡng, khíhậu, phương thức canh tác và phương thức chế biến sau thu hoạch

Bảng 2 1 Một số thành phần hóa học cơ bản trong cà phê nhân Robusta

- Tỷ trọng và khối lượng của 100 hạt

- Số lượng lỗi có trên 100 hạt (các lỗi như màu sắc không đặc trưng, sâu bọ, hạtnon, các tổn thương do quá trình chế biến…)

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

- Các tính chất cảm quan về màu sắc và thể chất của hạt cà phê

 Tiêu chuẩn chọn cà phê nhân:

- Độ ẩm: 12,5% max

- Hạt vỡ: 0%-3% max

- Tạp chất: 0%- 0,5% max

- Cỡ hạt đồng đều theo tiêu chuẩn TCVN 4807: 2001

- Màu sắc, mùi vị tự nhiên

- Không mốc, không lên men, không mùi vị lạ…

- Theo tiêu chuẩn TCVN 4193:2001: 90 lỗi max/300gr

2.2 Nước

Nước được xem là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp sản xuất cà phê đenđóng lon do nước chiếm một tỷ lệ cao hơn rất nhiều các hợp chất hóa học khác cótrong sản phẩm Chất lượng nước được đánh giá qua ba nhóm chỉ tiêu sau đây:

 Chỉ tiêu cảm quan: quan trọng nhất là độ đục, độ màu, mùi và vị

Bảng 2 2 Chỉ tiêu cảm quan của nước uống (theo Senior và cộng sự, 2000)

Mức khuyến cáo

Mức cao nhất cho phép

Phương pháp

đổ hộp( sử dụng membrance

vi lọc)

Phương pháp MPN

lý nhiệt, xử lý chân không, xử lý bằng tia UV…

+ Phương pháp hóa học: dựa trên cơ sở khoa học của các phản ứng trao đổi, phảnứng oxy hóa, xử lý bằng acid hay kiềm, xử lý bằng các chất ức chế vi sinh vật…

+ Phương pháp hóa lý: kết lắng, trao đổi ion, hấp phụ…

Tùy theo chất lượng nước đầu vào mà nhà máy sẽ xây dựng quy trình xử lý nướccho phù hợp

2.3 Đường

Chất tạo vị ngọt truyền thống trong ngành công nghiệp thức uống là đườngsaccharose Saccharose được thu nhận từ mía hoặc củ cải đường Sử dụng saccharosedạng tinh thể và có độ tinh sạch cao Đường saccharose tinh luyện có hàm lượng

phải thấp hơn 0,03% và 300 ICUMSA.

 Công thứ hóa học:

 Tính chất:

Bảng 2 4 Tính chất của phân tử đường

Điểm nóng chảy 1860C

Độ hòa tan trong nước 211,5 g/100 ml (200C)

Bảng 2 5 Độ hòa tan của saccharose tinh khiết

Tên chỉ tiêu Mức

Sự giảm khối lượng khi sấy ở 1050C trong 3 giờ, % khối lượng ≤ 0,05

Bảng 2 7 Chỉ tiêu cảm quan của đường tinh luyện

Hình dạng Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô

không vón cụcMùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong, không có mùi

vị lạMàu sắc Tinh thể trắng óng ánh, khi pha vào nước cất có dung dịch

Sử dụng bột trợ lọc: Radiolite 700.

Bảng 2 10 Chỉ tiêu chất lượng lượng Radiolite 700

Bảng 2 11 Độ nhớt của syrup đường saccharose

Nồng độ saccharose trong syrup

sodium benzoate tối đa sử dụng trong sản xuất là 1000mg/kg sản phẩm Acid benzoic

có tác dụng bảo quản ở pH = 2.5-3.5, nồng độ 0.05% có tác dụng kiềm hãm sự pháttriển của vi sinh vật Vì acid benzoic khó tan nên người ta thường dùng Natri benzoat(E211) với nồng độ trong sản phẩm là 0.07 - 0.1%

Bảng 2 12 Chỉ tiêu chất chất lượng natri benzoat

b Acid citric và natri citrat

Sử dụng acid citric và natri citrat để điều chỉnh pH, chất hỗ trợ chống oxy hóa,góp phần tạo vị chua hài hòa cho sản phẩm, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

Bảng 2 13 Chỉ tiêu chất lượng của acid citric và natri citrat

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Quy trình nấu syrup

3.4 Thuyết minh quy trình công nghệ nấu syrup

 Các biến đổi của nguyên liệu

+ Vật lý: có sự thay đổi tỷ trọng của syrup sau quá trình nấu

+ Hóa lý: có sự hòa tan của những tinh thể saccharose vào nước, sự bay hơi nước, sựhấp phụ một số tạp chất

+ Sinh học và hóa sinh: hệ vi sinh vật và enzyme bị lẫn trong nguyên liệu sẽ bị ứcchế hoặc tiêu diệt

Hình 3 1 Thiết bị nấu syrup

 Thông số công nghệ

Đầu tiên người ta bơm nước vào bên trong thiết bị và gia nhiệt nước lên đến 600C.Cho cánh khuấy hoạt động với tốc độ 30 – 40 vòng/phút rồi bắt đầu cho đường vào Khiđường đã hòa tan hết trong nước, tiến hành gia nhiệt dung dịch đến sôi, thời gian đun sôi

có thể kéo dài 30 phút

3.4.2 Lọc

 Mục đích công nghệ

Hoàn thiện: quá trình lọc sẽ tách bỏ các tạp chất

 Các biến đổi của nguyên liệu

Lọc là quá trình phân riêng, các tạp chất sẽ bị giữ lại trên bề mặt của màng lọc Phầnbột trợ lọc bám trên bề mặt của màng lọc sẽ giúp chúng ta loại bỏ được các tạp chất mịn

bị lẫn trong syrup

 Thiết bị: thiết bị lọc ép (lọc khung bản)

Cấu tạo: đây là loại thiết bị lọc làm việc gián đoạn, nhập liệu vào liên tục, nước lọclấy ra liên tục nhưng bã được tháo theo chu kì.

Thiết bị lọc khung bản được cấu tạo chủ yếu bởi khung và bản

Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập huyền phù vào

+ Vật lý: một số chỉ tiêu sẽ bị thay đổi, như tỷ trọng, độ nhớt

 Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng.

Cứ mỗi giây, ống dẫn mở ra cho lưu chất chảy vào Giữa mỗi cặp đĩa có một miếngđệm cao su, để ngăn cản lưu chất hòa lẫn vào nhau hoặc rỉ ra bên ngoài Vì thế, nhiệtđược truyền từ lưu chất nóng sang lưu chất lạnh qua các đĩa mỏng làm bằng thép khôngrỉ

Hình 3 3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

 Thông số công nghệ

Syrup sẽ được làm nguội nhanh về nhiệt độ không vượt quá 20-25 oC Cần chú ý quátrình làm nguội phải được thực hiện trong điều kiện kín để hạn chế sự xâm nhập của visinh vật từ môi trường sản xuất vào syrup

3.5 Thuyết minh quy trình 1

3.5.1 Làm sạch

 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình rang tiếp theo.

Tách các loại tạp chất như: lá, vỏ cà phê, đá, cát, kim loại… ra khỏi nguyên liệu

tỷ trọng

 Biến đổi của nguyên liệu

Chủ yếu là các biến đổi về vật lý: hàm lượng tạp chất giảm, nguyên liệu sẽ đồngđều hơn về kích thước và tỷ trọng

 Phương pháp thực hiện, thiết bị và thông số công nghệ

Quá trình làm sạch được thực hiện qua ba bước liên tục: phân loại dựa trên kíchthước, dựa trên tỷ trọng và tách kim loại

Phân loại dựa trên sự khác biệt về kích thước: được thực hiện trên hai sàng nối tiếpnhau Cà phê được cho vào sàng thứ nhất, phần tạp chất có kích thước lớn được giữ lạitrên sàng, phần đi qua sàng sẽ tiếp tục chuyển đến sàng thứ 2 Tại đây, các tạp chất cókích thước nhỏ hơn lổ sàng sẽ đi qua sàng, hạt cà phê có kích thước theo yêu cầu sẽ đượcgiữ lại trên sàng

Làm sạch bằng khí động: thực hiện sau khi sàng Tại đây, các tạp chất có khối lượngnhỏ sẽ bị khí lôi cuốn đi

Tách kim loại: sử dụng thiết bị tách từ để tách kim loại có từ tính

Hình 3 4 Thiết bị phân loại và làm sạch

3.5.2 Rang

Rang là quá trình gia công nhiệt cho hạt cà phê, sử dụng không khí nóng Quátrình rang cà phê có thể được phân loại như sau:

+ Nhiệt độ thấp, thời gian dài

+ Nhiệt độ cao, thời gian ngắn

+ Nhiệt độ cao, thời gian dài

Ngoài ra ta có thể phân loại dựa vào màu sắc, trạng thái bề mặt của hạt cà phê saukhi rang

6 Cyclone

7 Thùng chứa tạpchất

sau được thực hiện dễ dàng hơn Sau quá trình rang, hạt cà phê có độ bền cơ học giảm, độgiòn tăng lên.

 Các biến đổi của nguyên liệu

+ Vật lý:

Nhiệt độ của hạt cà phê tăng do tác nhân nhiệt cung cấp

Các hạt cà phê trương nỡ làm giảm khối lượng, tỉ trọng

Có sự thay đổi màu sắc của hạt cà phê do có một số phản ứng tạo màu xảy ra:Maillard, caramel…

Thay đồi về cấu trúc, biến đổi cơ lý của hạt: giòn hơn, cứng hơn,…

Hàm lượng ẩm sẽ giảm do có sự bốc hơi nước

Vi sinh vật, enzyme có trong hạt sẽ bị tiêu diệt, vô hoạt ở nhiệt độ cao

 Thiết bị

Sử dụng thiết bị rang cà phê dạng trống quay ngang: thiết bị gồm một thùng quayđược gắn với một trục động cơ Tác nhân rang là không khí nóng có thể tuần hoàn vàkhông tuần hoàn Ta cũng có thể gia nhiệt trực tiếp bằng vỏ thùng

Hình 3 5 Thiết bị rang dạng trống quay ngang

 Thông số công nghệ

+ Nhiệt độ của không khí sử dụng khi rang là: 180 – 2600C

+ Độ ẩm trong hạt sau khi rang phải đạt: 1 - 2%

+ Thời gian rang cà phê không vượt quá 1h

3.5.3 Làm nguội

 Mục đích: hoàn thiện.

Cà 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 tổn thất hương, cần làm nguộinhanh sản phẩm

 Các biến đổi của nguyên liệu

Trong quá trình làm nguội, các hợp chất hương tạo thành vẫn tiếp tục bay hơi Mặtkhác, do nhiệt độ cao nên các phản ứng hóa học trong hạt cũng tiếp tục diễn ra, nhất làphản ứng caramel và phản ứng Maillard Do đó, màu hạt trở nên sẫm hơn Làm nguộicàng nhanh thì sự thất thoát hương và biến màu sản phẩm càng giảm

Thiết bị làm nguội được đi kèm với thiết bị rang như Hình 3.6:

 Các biến đổi của nguyên liệu

+ Vật lý:

Giảm kích thước hạt

Hơi, khí CO2 thoát ra làm giảm khối lượng và tăng khối lượng riêng.

Xảy ra tách phần lớp vỏ mà quá trình rang chưa xảy ra.

+ Hóa lý: xảy ra sự bay hơi nước, CO2, các cấu từ mùi

 Thiết bị: sử dụng thiết bị nghiền trục.

Bộ phận chính của thiết bị là các cặp trục nghiền có đường kính bằng nhau, bằngthép không rỉ quay ngược chiều nhau Lõi của hai trục được gắn với cơ cấu lò xo để tránhquá tải Sau quá trình nghiền, bột cà phê được đi qua rây phân loại Thành phần có kíchthước không đạt yêu cầu sẽ hoàn lưu nghiền lại

 Các biến đổi của nguyên liệu

Quá trình trích ly có bản chất là một quá trình hoá lý, trong đó xảy ra hiện tượngkhuếch tán của vật chất:

Sự khuếch tán của nước từ ngoài vào hạt

Sự khuếch tán của các chất hoà tan từ nguyên liệu vào dung môi

Pha rắn (các hạt bột cà phê): hạt bột cà phê sẽ hút ẩm, sẽ trở nên dai, mềm và nénđược

Pha lỏng (dịch trích cà phê): tỷ trọng và độ nhớt của dịch trích cà phê sẽ tăng lên

do nồng độ chất khô trong dịch trích tăng lên theo thời gian

Sự bay hơi nước làm cuốn theo các hợp chất dễ bay hơi (đặc biệt là các hợpchất tạo hương)

Thủy phân hợp chất cao phân tử như: cellulose và hemicellulose

Tất cả những thành phần trong cà phê rang đều được trích ly, ngoại trừ cellulose,lignin và 1 số polysaccharide mạch dài Nhiệt độ nước sử dụng càng cao thì mức độ trích

ly các chất càng lớn Mức độ của sự trích ly thay đổi từ 100% cho acid aliphatic vàquinic, 85 - 100% cho alkaloid và acid unchanged chlorogenic, 40-100% cho những hợpchất dễ bay hơi, 15 - 20% cho “protein” và 20 - 25% cho melanoidine và giảm xuống 1 -5% cho dầu cà phê

 Các yếu tố ảnh hưởng

Sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha: đây chính là động lực của quá trình Khi chênhlệch nồng độ lớn thì hiệu quả trích ly càng cao, thời gian giảm, lượng dung môi giảm.Tính chất vật liệu (độ xốp, tính thấm nước)

Thời gian trích ly: thời gian càng dài thì trích ly càng triệt để Nhưng nếu cà phêtiếp xúc với nước nóng quá lâu thì sẽ có những biến đổi không tốt đến mùi vị sản phẩm.Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa bột cà phê và nước: diện tích tiếp xúc càng lớn thìquá trình trích ly càng triệt để nhưng nếu bột cà phê quá mịn thì sẽ khó khăn cho quátrình lắng, lọc dịch cà phê.

Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, tốc độ khuếch tán tăng, độ nhớt giảm, các phần tử chấthòa tan chuyển động dễ dàng hơn Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ dẫn tới những phảnứng bất lợi cho hương vị, màu sắc của cà phê nên việc tăng nhiệt độ phải có giới hạn

 Thiết bị: Sử dụng thiết bị trích ly liên tục dạng trục vis.

Thiết bị có hai tháp (1) và (2) hình trụ đứng Chúng nối với nhau bởi một ống hìnhtrụ nằm ngang (3) ở phía dưới Bên trong thiết bị có các vis tải để vận chuyển nguyênliệu Nguyên liệu được nạp liên tục vào thiết bị theo cửa (4) và Được vis tải đưa xuốngbên dưới tháp (2) để qua ống hình trụ nằm ngang (3) rồi theo tháp (1) đi lên phía trên.Cuối cùng nguyên liệu được tháo ra ngoài thiết bị qua cửa (5) Dung môi sẽ được nạptheo cửa số (6) trên tháp (1) và sẽ chuyển động đi xuống phía dưới , qua ống hình trụngang (3) rồi theo tháp (2) đi lên Cuối cùng dịch trích được tháo ra ngoài qua cửa chắn

số (7)