CÂY CÀ PHÊ

CÂY CÀ PHÊ

Trang 1 MỤC LỤC I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ . 1. Phân loại 2. Cấu tạo quả cà phê 3. Thành phần hóa học cà phê nhân (arabica) 4. Tiêu chuẩn cà phê nhân . II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN . 1. Làm sạch . 2. Phối trộn 3. Rang . 4. Xay 5. Trích ly . 6. Xử lý dòch chiết . 7. Cô đặc 7.1) cô đặc bốc hơi (qui trình I) . 7.2) cô đặc kết tinh (qui trình II) . 8. Sấy 8.1) sấy phun 8.2) sấy thăng hoa 9. Tạo hạt (Agglomeration) . 10. Bao gói . III. SO SÁNH 2 QUY TRÌNH . IV. SẢN PHẨM CÀ PHÊ HÒA TAN 1. Giới thiệu sản phẩm 4. Chất lượng của cà phê hoà tan V. TIÊU CHUẨN CHẤT LƯNG CỦA CÀ PHÊ HÒA TAN VI. THÀNH TỰU TÀI LIỆU THAM KHẢO . Trang 2 I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ 1. PHÂN LOẠI 1. ĐỊNH NGHĨA: Cây cà phê thuộc lớp Magnoliopsida, bộ Rubiales, họ Rubiacae, giống Coffea, gồm có 4 loài : Coffea arabica, Coffea canephora, Coffea liberica và Coffea stenophylla. 2. PHÂN LOẠI: Trong nông nghiệp, cây cà phê được chia làm 3 loài như sau: a. Cà phê chè (cà phê Arabica) : Nguồn gốc ở cao nguyên Jimma, thuộc nước Ethiopia, vùng nhiệt đới ở phía đông Châu Phi. Gồm các chủng như : Typica, Bourbon, Moka, Caturra, Catuai, Catimor… Đây là cà phê được trồng lâu đời nhất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới vì thơm ngon, dòu (chiếm 70% sản lượng cà phê trên thế giới). Hàm lượng caffeine trong hạt trung bình 1,3%. Cây thuộc dạng bụi, thân cao 3 - 4m, cành đối xứng, mềm, rủ xuống. Lá mọc đối xứng, hình trứng dài, đầu nhọn, rìa lá quăn, xanh đậm. Quả cà phê thuộc loại quả thòt, hình trứng, khi chín có màu đỏ tươi (chủng Caturra amarello có quả màu vàng), chiều dài 10 - 18mm, rộng 8 - 12mm. Hạt cà phê hình tròn dẹt, có màu xanh xám, xanh lục, xanh cốm tùy theo giống và điều kiện bảo quản, chế biến. Cây cà phê chè có đặc tính tự thụ phấn nên có độ thuần chủng cao hơn các loại cà phê khác. Cây cà phê chè ưa nơi mát và hơi lạnh. Phạm vi thích hợp 18 – 25 o C, thích hợp nhất là từ 10 – 20 o C. Do yêu cầu như vậy nên cà phê thường trồng ở miền núi có độ cao từ 600 - 2500m. Các nước trồng cà phê chè có hương vò thơm ngon như : Kenya, Tazania, Ethiopia, Colombia…thường trồng ở nơi có độ cao 800m trở lên. b. Cà phê vối (cà phê Robusta) : Nguồn gốc ở khu vực sông Công-gô, miền vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi, có rất nhiều chủng loại khác nhau về kích thước lá, độ gợn sóng của phiến lá, màu sắc lá và quả, hình dạng quả…Song chủng loại được trồng phổ biến nhất ở các nước trên thế giới là Robusta. Cà phê vối có hàm lượng caffeine trung bình trong hạt 1,5 - 3 % (cao nhất trong 3 loại cà phê). Cây có một hoặc nhiều thân, cây cao 8 - 12m, cành dài rủ xuống. Lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác, mũi nhọn, phiến lá gợn sóng mạnh. Quả hình trứng, núm quả nhỏ, trên quả thường có nhiều gân dọc, quả chín có màu đỏ hoặc hồng. Kích thước hạt thường nhỏ hơn cà phê chè, hạt có dạng hình tròn, dày, màu xanh bạc, xanh lục hoặc xanh nâu tùy chủng loại và cách chế biến. Tỉ lệ nhân trên quả cao hơn cà phê chè. Cà phê vối không tự thụ phấn được, điều này dẫn tới sự đa dạng ở vườn cà phê vối trồng bằng hạt. Cà phê vối thích nơi nóng ẩm, nhiệt độ thích hợp nhất là 24-26 o C. Trang 3 c. Cà phê mít (cà phê Excelsa hay cà phê Chari) : Nguồn gốc ở xứ Ubangui-Chari, xứ Biển Hồ Sát, sa mạc Sahara, thường gọi cà phê Chari. Hàm lượng caffeine trong hạt 1,02-1,15%. Cây cao 6 - 15m, lá to, hình trứng hoặc hình lưỡi mác. Quả hình trứng, hơi dẹt, núm quả lồi. Quả to khi chín có màu đỏ sẫm, hạt màu xanh ngả vàng, vỏ lụa bám chặt vào hạt khó làm tróc hết. Cà phê mít ít thơm, có vò chua, chất lượng nước uống ít được ưa chuộng. 3. CẤU TẠO QUẢ CÀ PHÊ: Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài cùng, mềm mỏng có màu xanh hoặc đỏ. Vỏ cà phê chè thượng mềm hơn so với vỏ cà phê vối và cà phê mít.  Lớp vỏ thòt: nằm dưới lớp vỏ quả. Vỏ thòt cà phê chè mềm, chứa nhiều chất ngọt dễ xay xát hơn. Vỏ thòt cà phê mít cứng và dày hơn so với cà phê chè.  Lớp vỏ thóc: cứng, nhiều xơ, bao bọc xung quanh nhân. Vỏ thóc của cà phê chè mỏng hơn và dễ dập hơn vỏ thóc của cà phê mít và cà phê vối.  Lớp vỏ lụa: là lớp vỏ nằm sát nhân cà phê, có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy thuộc loại cà phê. Vỏ lục của cà phê chè có màu trắng bạc, rất mỏng và dễ bong ral khỏi hạt trong quá trình chế biến. Vỏ lụa cà phê vối màu vàng nâu nhạt. Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt.  Nhân cà phê: nằm trong cùng. Lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng, tế bào nhỏ, trong chứa dầu. Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn. Một quả cà phê thường có 1,2 hoặc 3 nhân, thông thường có 2 nhân. Bảng 1: Tỉ lệ các thành phần cấu tạo các hạt cà phê (% theo quả tươi ) Các loại vỏ và nhân Cà phê chè (%) Cà phê vối (%) Vỏ quả Lớp nhớt Vỏ trấu Nhân và vỏ lụa 43 - 45 20 - 23 6 - 7,5 26 - 30 41 - 42 21 - 22 6 - 8 26 - 29 4. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÀ PHÊ NHÂN (Arabica) Thành phần hoá học trong nhân cà phê biến đổi phụ thuộc vào chủng loại, độ chín, điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản. oNước Trong nhân cà phê đã sấy khô, nước còn lại 10-12% ở dạng liên kết. Khi hàm lượng nước cao hơn, các loại nấm 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 Hình 1. Cấu tạo quả cà phê. Trang 4 nhiều nhiên liệu và nhất là làm tổn thất hương cà phê. Hàm lượng nước trong cà phê sau khi rang còn 2,7% . oChất khoáng Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5%, chủ 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 cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại. oGlucid Chiếm khoảng ½ tổng số chất khô, đại bộ phận không tham gia vào thành phần nước uống mà chỉ cho màu và vò 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 cà phê phụ thuộc vào mức độ chín: quả càng chín thì hàm lượng saccharose càng cao. Hạt cà phê còn chứa nhiều polysaccharide nhưng phần lớn bò loại ra ngoài bã cà phê sau quá trình trích ly. oProtein Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vò của sản phẩm. Thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine, alanie, phenylalanine, histidine, leucine, lysine… Các acid amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên kết. Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide bò phân cắt, các acid amin được giải phóng tiếp tục tham gia các phản ứng maillard, caramel tạo mùi và vò cho cà phê rang. Trong số các acid amin kể trên 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 vò khi bảo quản. Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bò phân giải thành acid amin, còn phần lớn bò biến thành hợp chất không tan. oLipid Hạt cà phê chứa lượng lipid khá lớn (10-13%). Lipid trong cà phê gồm chủ yếu dầu và sáp. Trong đó sáp chiếm 7-8% tổng lượng lipid, còn dầu chiếm 90%. Trong quá trình chế biến, lipid bò biến đổi, song một phần acid béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bò biến đổi là dung môi tốt hoà tan các chất thơm. Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần lớn lưu lại trên bã. oCác alkaloid Trong cà phê có các alkaloid như caffeine, trigonelline, coline. Trong đó quan trọng và được nghiên cứu nhiều hơn cả là caffeine và trigonelline. Caffeine chiếm từ 1-3% phụ thuộc vào chủng loại, điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác. Hàm lượng caffeine thấp hơn trong chè nhưng nó kích thích hệ thần kinh với thời gian dài hơn vì khi uống cà phê tốc độ lưu thông của máu không tăng lên nên caffeine thải ra ngoài chậm, mặt khác khi pha cà phê trong nước, caffeine được giải phóng hoàn toàn ở trạng thái tự do, không hình thành những chất có khả năng kết tủa hoặc những chất không có hoạt tính của alcaloid. Trang 5 Trigonelline (acid metyl betanicotic: C 7 H 7 NO 2 ) là alcanoid không 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 o C. Tính chất đáng quý của trigonelline là dưới tác dụng của nhiệt độ cao nó bò thủy phân tạo thành acid nicotic (tiền vitamin PP). Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy trong cà phê nhân không có acid nicotic nhưng nó được hình thành trong quá trình gia nhiệt trong đó sự nhiệt phân trigonelline giữ vò trí quan trọng. oChất thơm Trong cà phê hàm lượng chất thơm nhỏ, nó được hình thành và tích lũy trong hạt. Sự tích lũy chòu nhiều yếu tố 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 cấu 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 bò bay hơi, biến đổi và dẫn đến hiện tượng cà phê bò mất mùi thơm nên cần đựng trong bao bì kín và tiêu thụ nhanh. Trang 6 Bảng 2: Thành phần hoá học cà phê nhân Thành phần hóa học Đơn vị g/100g Thành phần hóa học Đơn vị mg/100g Nước Chất béo Đạm Protein Caffeine Acid chlorogenic Trigonelline Tannin Acid caffetanic Acid caffeic Pentosan Tinh bột Dextrine Đường Cellulose Hemicellulose Lignin Tro 8 - 12 4 - 18 1,8 - 2,5 9 - 16 0,8 - 2 2 - 8 1 - 3 2 8 - 9 1 5 5 - 23 0,85 5 - 10 10 - 20 20 4 2,5 - 4,5 Ca P Fe Na Mn Rb, Cu, F 85 – 100 130 - 150 3 - 10 4 1 - 45 Vết 5. Nước : Nước là nguyên liệu chính thứ hai để sản xuất cà phê trích ly. Thành phần hoá học và chất lượng nước ảnh hưởng trược tiếp đến quá trình kó thuật và ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Bảng các chỉ tiêu của nước trong quá trình xử lý ( TCVN 6096-1995): Vò trí mẫu Tên chỉ tiêu Mức chất lượng PH 6,5-8Nước qua cột khử cứng Độ cứng <20 ppm PH 6,6-8 Fe  0,3ppm Tổng cứng  105ppm Tổng kiềm  50ppm Độ dẫn điện < 150ppm Mùi vò Không Độ đục, đơn vò SiO 2 < 5 Nước qua lọc tinh Màu theo thang Coban < 5 Trang 7 Nước sử dụng trong quá trình trích ly có thể sử dụng trực tiếp bất kì nguồn nước nào. Nhưng khi nguồn nước là nước cứng do muối Canxi và Magiê thì phải làm mềm trước khi sử dụng. Nước cứng không ảnh hưởng đến quá trình trích ly nhưng có thể gây hư hỏng thiết bò truyền nhiệt và các thiết bò khác do lớp cáu cặn tạo thành. 6. Đường. Đường là chất phụ gia tạo vò dùng để bổ sung vào sản phẩm. Đường làm tăng giá trò dinh dưỡng của sản phẩm và kích thích dòch vò. Đường có tác dụng tạo độ ngọt nhằm điều chỉnh hài hoà độ ngọt , vò đắng , mùi hương đặc trưng cà phê. Bổ sung đường làm tăng nồng độ chất tan và có khả năng giữ các chất thơm trong sản phẩm. Ngoài ra đường còn có tác dụng cung cấp năng lượng cho cơ thể (4,1 kcal/1g đường). Đường sử dụng trong thực phẩm là đường tinh luyện RE (99,8% là đường saccharose). Bảng tiêu chuẩn đường tinh luyện (TCVN 6096-1995) TT Tính chất Yêu cầu 1 Ngọai quan Tinh thể đồng đều khô, không bò vón cục 2 Màu sắc Tinh thể óng ánh, khi pha nước cho dung dòch trong suốt, không cặn, không có vật thể lạ. 3 Mùi vò Tinh thể hay dung dòch phải có vò ngọ thanh , không có vò lạ 4 Độ pol(%) > 98,8 5 Độ màu < 40 6 Hàm lượng tro(%) 0,01-0,02 7 Độ ẩm(%) 0,02-0,035 8 Đường khử (%) 0,02-0,035 9 Phản ứng tủa bông trong môi trường acid Không có (từ 10 -3 ngày) 10 Phản ứng tủa bông trong môi trường cồn Không có (trong 24 giờ )ø II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN Cà phê hòa tan là một loại thức uống bắt nguồn từ cà phê. Nó xuất hiện đầu tiên trên thò trường vào những năm 50 của thế kỷ 20. Từ đó, công nghiệp sản xuất cà phê hòa tan đã phát triển rất mạnh, và trở thành một trong những loại thức uống phổ 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 trình sản xuất thì rất phức tạp và đòi hỏi chi phí cao. Trang 8 Quy trình I sản xuất cà phê hòa tan từ cà phê nhân Bao gói Cà phê nhân Xay Trích ly Xử lý dịch chiết Bã Làm sạch Phối trộn Rang Nước Tạo hạt Cơ đặc bốc hơi Hơi nước Sấy phun Cà phê khác Sản phẩm Trang 9 Quy trình II sản xuất cà phê hòa tan từ cà phê nhân Trang 10 1. LÀM SẠCH a. Mục đích Chuẩn bò: tách tạp chất ra khỏi nguyên liệu, tạo nguồn nguyên liệu sạch để đưa vào sản xuất. b. Các biến đổi Vật lý:  Khối lượng của nguyên liệu giảm do các tạp chất được tách ra.  Thay đổi về tỷ trọng. c. Thiết bò Nguyên liệu sau khi vào thiết bò 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 cà 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 để tách kim loại. Cuối cùng, nguyên liệu đi qua máy tách đá và thoát ra ngoài. d. Thông số công nghệ 2. PHỐI TRỘN a. Mục đích Hoàn thiện : phối trộn nhiều loại cà phê khác nhau về nguồn gốc để:  Tạo nên hương vò mới do sự phối hợp hương vò của nhiều loại cà phê  Hạ giá thành sản phẩm bằng cách tận dụng những loại cà phê chất lượng thấp (đối với những loại cà phê chất lượng cao thì không có giai đoạn này)  Giảm sự phụ thuộc của sản xuất vào sản lượng của từng mùa vụ b. Các biến đổi Trong giai đoạn này, các biến đổi 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. c. Thiết bò 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 trong khối vật liệu. Các loại cà phê khác nhau sẽ được phối trộn lại với nhau theo một công thức nào đó (do nhà sản xuất đặt ra) tạo nên hương vò đặc trưng riêng cho sản phẩm. d. Thông số công nghệ 3. RANG a. Mục đích Chế biến: xảy ra các phản ứng hóa học, các biến đổi tạo ra hương vò đặc trưng của cà phê. Hoàn thiện:tạo hương cho sản phẩm b. Các biến đổi [...]... 4 0 0 21 4.Chất lượng của cà phê hoà tan a Những nhân tố góp phần tạo hương tốt hơn cho cà phê Dùng và pha trộn cà phê chất lượng tốt Cà phê rang có màu sẫm chứa mùi tốt nhất, qua quá trình chế biến mùi của cà phê được người tiêu dùng chấp nhận.Thời gian chế biến cà phê từ cà phê tươi đến cà phê hòa tan phải rút ngắn tối đa Phải chiết triệt để những chất hoà tan trong cà phê Những chất hòa tan bò thủy... biến đổi thành phần hoá học của cà phê, gây những vò lạ, làm giảm hương vò cà phê; các chất mùi bò bay hơi và bò phân huỷ Tuy nhiên, ngay cả khi các phản ứng được hạn chế tối đa và các chất mùi cần thiết được bổ sung thì cà phê hoà tan vẫn không ngon bằng cà phê pha (brewed coffee) Đó là vì trong cà phê hoà tan không có các hợp chất keo (brew colloid) Trong khi một tách cà phê pha có thành phần chất keo... bò hấp thu bởi khí CO2, dầu cà phê và hạt cà phê hòa tan Hỗn hợp với gồm chất thơm và khí CO2 hoặc chất thơm và dầu cà phê (không chứa oxy) được bổ sung vào sản phẩm, tạo cho sản phẩm mùi thơm đặc trưng Đồng thời, CO 2 cũng là loại khí trơ thường được bơm vào bao bì cà phê nhằm mục đích bảo quản Khí từ máy rang Dầu cà phê Khí CO2 Dung môi Hình 14: Hệ thống hấp thu hương cà phê +Để nâng cao hiệu quả sấy... trích Để thu nhân được lượng bột cà phê hòa tan nhiều với sự bốc hơi tối thiểu, thì dòch trích được làm khô nên được cô đặc ở mức độ càng cao càng tốt Nếu cô đặc ở mức độ thấp sẽ gây thiệt hại cho toàn bộ chất lượng của sản phẩm Cà phê rang chỉ được xay ngay trước khi trích ly, và cà phê không được rang trước khi xay quá vài giờ Hương vò tự nhiên của cà phê được giữ càng nhiều bằng cách sử dụng nhiệt... cần thiết được bổ sung thì cà phê hòa tan vẫn không ngon bằng cà phê pha (brewed coffee) Đó là vì trong cà phê hòa tan không có các hợp chất keo (brew colloid) Trong khi một tách cà phê pha có thành phần chất keo chiếm 5-10% tổng lượng chất hòa tan thì một tách cà phê hòa tan chỉ chứa ít hơn 1% các chất đó Bảng : Chỉ tiêu chất lượng cà phê hòa tan Độ ẩm 2-3% Khả năng tan nhanh Tan hoàn toàn trong khoảng... cà phê Đây là giai đoạn quan trọng nhất, quyết đònh đến chất lượng, hương vò và sản lượng cà phê hòa tan b Các biến đổi Vật lý: Sự thay đổi về khối lượng riêng, thể tích, nhiệt độ của dung dòch và bã cà phê Hóa lý: Độ ẩm của bột cà phê tăng Độ nhớt dung dòch tăng Có sự chuyển pha của các chất rắn hòa tan trong cà phê thành lỏng Có sự thất thoát các cấu tử mùi Trang 13 Một phần protein bò kết tủa do biến... chất lỏng tiếp xúc với không khí trong khoảng vài giây để bay hơi hết ẩm tạo thành những hạt bột mòn rơi xuống phễu hình nón Hơi nước có lẫn bột cà phê được chuyển vào cyclon để tách khí còn bột cà phê rơi xuống cùng với những hạt cà phê tạo thành ban đầu Hạt cà phê được đưa qua túi lọc để tách quặng bụi Những quặng bụi này được hồi lưu về cylon tách khí để triệt để thu hồi sản phẩm Hình 23: Nguyên tắc... tiếp xúc với cà phê trong quá trình chế biến b Đặc điểm kỹ thuật của cà phê hòa tan o Độ ẩm 2,0-3,0% Khối lượng riêng Cặn Bụi nổi Asen Caffein Độ tan 270-290 g/l 0,1-0,5mg/100g Không có < 0,2mg/kg 3,00% . thóc của cà phê mít và cà phê vối.  Lớp vỏ lụa: là lớp vỏ nằm sát nhân cà phê, có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy thuộc loại cà phê. Vỏ lục của cà phê chè. xanh hoặc đỏ. Vỏ cà phê chè thượng mềm hơn so với vỏ cà phê vối và cà phê mít.  Lớp vỏ thòt: nằm dưới lớp vỏ quả. Vỏ thòt cà phê chè mềm,