Công nghệ chế cà phê

Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê Công nghệ chế cà phê

5/20/2014 Đề cương mơn học CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ, CÀ PHÊ, CA CAO MỤC ĐÍCH MƠN HỌC • Cung cấp cho sinh viên kiến thức hóa sinh học chè, cà phê, ca cao • Vị trí nguồn ngun liệu chè, cà phê, ca cao ngành cơng nghệ thực phẩm Việt Nam • Q trình thu hoạch, sơ chế, bảo quản chè, cà phê, ca cao • Cơng nghệ chế biến sản phẩm từ chè, cà phê, ca cao 5/20/2014 CƠNGNGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ - Lịch sử, trạng tiềm ngành cơng nghệ chế biến cà phê - Hóa sinh học cà phê: giới thiệu đặc điểm sinh học chè, thành phần hóa học hạt cà phê,… - Thu hoạch, sơ chế bảo quản cà phê: giới thiệu q trình thu hoạch cà phê, thời kỳ thu hoạch, yếu tố cần quan tâm q trình thu hoạch, q trình sơ chế, q trình bảo quản hạt cà phê - Các q trình cơng nghệ chế biến cà phê + Q trình rang - nghiền + Q trình khử caffeine + Q trình trích ly cà phê + Q trình sấy cà phê hòa tan + Q trình bao gói - Cơng nghệ chế biến số sản phẩm từ cà phê: cà phê rang xay, cà phê hòa tan, cà phê decaffeine CƠNGNGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ - Lịch sử chè, trạng tiềm ngành cơng nghệ chế biến chè - Hóa sinh học chè: giới thiệu đặc điểm sinh học chè, thành phần hóa học chè,… - Thu hoạch chè: giới thiệu q trình thu hoạch chè, thời kỳ thu hoạch, yếu tố cần quan tâm q trình thu hoạch chè - Các q trình cơng nghệ chế biến chè + Q trình làm héo + Q trình diệt men + Q trình vò chè + Q trình lên men + Q trình rang + Q trình trích ly - Cơng nghệ sản xuất số sản phẩm từ chè: chè xanh, chè đen, chè hòa tan 5/20/2014 CƠNGNGHỆ CHẾ BIẾN CA CAO -Lịch sử ca cao, trạng tiềm ngành cơng nghệ chế biến ca cao - Hóa sinh học ca cao: giới thiệu đặc điểm sinh học ca cao, thành phần hóa học hạt ca cao,… - Thu hoạch ca cao: giới thiệu q trình thu hoạch hạt ca cao, thời kỳ thu hoạch, yếu tố cần quan tâm q trình thu hoạch, q trình sơ chế bảo quản hạt ca cao -Các q trình cơng nghệ chế biến ca cao + Q trình kiềm hóa + Q trình rang + Q trình nghiền + Q trình ép bơ - Cơng nghệ chế biến số sản phẩm từ hạt ca cao: bột ca cao, bơ ca cao, chocolate TÀI LIỆU THAM KHẢO Clarke, R.J., Macrae, R., Coffee - Volume 1: Chemistry, Elsevier Applied science, 1987 Clarke, R.J., Macrae, R., Coffee - Volume 2: Technology, Elsevier Applied science, 1987 Tống Văn Hằng, Cơ sở sinh hóa kỹ thuật chế biến trà, NXB Tp HCM, 1985 IA.Khôtrôlava, Kỹ thuật chế biến chè, NXB NN, 1985 5/20/2014 Tiêu khiển Cơng nghệ chế trà, cà phê, ca cao Sức khỏe Giá trị dinh dưỡng Lịch sử cà phê giới • Câu chuyện bầy cừu • Lịch sử cà phê - Cây cà phê bắt nguồn từ Ethiopia (vùng Kaffa) Có số tác giả cho Yemen nơi bắt nguồn cấy cà phê - Thế kỷ 13: phổ biến Arab đạo Hồi cấm uống rượu - Thế kỷ 16: phát triển mạnh Ấn Độ - 1650: Anh bắt đầu nhập cà phê - Thế kỷ 18: Phổ biến rộng rãi châu Âu - Thế kỷ 19: xuất sản phẩm thay cà phê (substitude coffee: rau diếp xoăn, bồ canh nơng, sung, ) - Hiện nay, cà phê thứ thức uống sử dụng nhiều thứ sau nước lã 5/20/2014 Lịch sử cà phê Việt Nam - Bắt đầu xuất hiện: 1857 - Được trồng Quảng Bình, Ninh Bình - Giai đoạn đầu kỷ 20: Sự phát triển đồn điền cao su người Pháp - Giai đoạn 70 – 80: Sự tụt giảm diện tích suất - Những năm đầu 90s: Sự phát triển mạnh mẽ diện tích suất - Thời kỳ năm khủng hoảng - Hiện nay: xu hướng phát triển cà phê bền vững Phân bố cà phê giới 5/20/2014 Nước Sản lượng (bao) Tỷ lệ (%) 51.6 (Arab/Rob) 42 Brazil Colombia 10.9 (Arab) 8.88 Việt Nam 10.25 (Rob) 8.35 Indonesia (Rob/Arab) 4.89 Ấn Độ 4.59 (Arab/Rob) 3.74 Mexico 4.35 (Arab) 3.74 Guatemala 3.8 (Arab/Rob) 3.1 Uganda 3.1 (Rob/Arab) 2.53 Ethiopia (Arab) 2.44 10 Peru 2.75 (Arab) 2.24 11 10 nước 13.03 10.61 12 Phần lại 9,39 7.65 Các quốc nhập cà phê 1/ US (18.70 million) Tỷ lệ 30.82% Tiêu thụ bình qn đầu người (kg/người/năm) 1/ Finland 11.01 2/ Germany (9.14 million) 15.07% 2/ Sweden 8.55 3/ Japan (6.96 million) 11.47% 3/ Denmark 9.71 4/ France (5.39 million) 8.89% 4/ Norway 9.46 5/ Italy (5.21 million) 8.59% 5/ Austria 7.79 6/ Spain (2.97 million) 4.90% 6/ Germany 6.90 7/ UK (2.20 million) 3.63% 7/ Switzerland 6.80 8/ Holland (1.63) 9/ Belgium - Luxembourg (1.27 million) 10/ Sweden (1.25 million) 11/ Total for all Others (5.94 million) 2.69% 8/ Holland 6.48 2.09% 9/ Belgium 5.53 2.06% 10/ Italy 5.44 9.79% Note - The UK was 2.19; the US 4.09 France was 5.31 The average for the EU is 5.30 kg per person 5/20/2014 Phân bố cà phê Việt Nam Tình hình cà phê giới - Tình hình tiêu thụ cà phê giới :châu Âu (40%) Bắc Mỹ (26%) - Tiêu thụ bình qn đầu người: (bảng) - Dự đốn: nhu cầu cao, đặc biệt chất lượng - Xu hướng sản phẩm cà phê decaffeine - Các sản phẩm hòa tan xu hướng tương lai 5/20/2014 Tình hình cà phê Việt Nam - Chủ yếu phục vụ cho xuất Nơng sản có giá trị xuất đứng thứ sau gạo (trên 500 triệu USD) - Sản lượng đứng thứ hai giới, sau Braxin Năng suất lên đến tấn/ha - Chất lượng khơng ổn định, giá thấp - Cà phê chủ yếu cà phê vối (Rubosta) - Cơng tác giống quy hoạch nơng nghiệp hạn chế - Chủ yếu xuất cà phê nhân Sử dụng nước - Canh tác cà phê theo kiểu trồng thâm canh, có che bóng Khai thác cạn kiệt nguồn tài ngun đất nước - Cơng nghệ sơ chế chủ yếu theo phương pháp khơ - Thiết bị cũ, khơng tập trung Chủ yếu sản xuất nhỏ lẻ Năm Diện tích (ha) Năng suất (T/ha) XK (tấn) KN (triệu USD) 1990 135.500 1.00 92 68.7 59.2 Giá (USD/T 861 ) 1991 135.000 1.06 119 76.8 65.4 852 1992 135.000 1.11 136 87.5 63.7 727 1993 140.000 1.04 140 124.3 113.0 909 1994 155.500 1.34 181 163.2 320.0 1960 1995 205.000 1.81 245 222.9 533.5 2393 1996 285.500 2.00 280 248.5 366.2 1473 1997 385.000 2.57 400 375.6 479.1 1275 1998 485.000 2.00 410 387.2 600.7 1551 1999 529.000 1.75 500 646.4 563.4 871 2000 533.000 1.87 720 705.3 464.0 658 2001 535.000 1.86 900 844.5 338.1 400 2002 500.000 2.00 750 702.0 300.3 427 2003 450.000 1.71 720 693.8 446.5 643 900 889.7 576.1 647 2004 SL (T) 5/20/2014 Tiềm - Khí hậu - Tài ngun đất - Tiềm thị trường Giải pháp - Quy hoạch lại diện tích cà phê tỷ lệ arabica/robusta - Cải tạo giống điều kiện canh tác, phát triển cà phê bền vững (cà phê hữu cơ) - Áp dụng cơng nghệ trang thiết bị đại cho CNSTH - Phát triển thị trường cà phê nước - Tham gia thị trường cà phê kỳ hạn - Chú ý phát triển sản phẩm cà phê hòa tan, cà phê decaffeine - Mở rộng hợp tác quốc tế Văn hóa ẩm thực cà phê - Cà phê kiểu Mỹ: túi lọc - Cà phê kiểu Thổ Nhó Kỳ: Chú ý đến bọt - Cà phê kiểu Pháp: pha phin + thời gian - Cà phê kiểu Italia: thiết bò - Cà phê hòa tan: công nghiệp 5/20/2014 Cà phê Italia Campuchino Espresso Latte Đặc tính sinh học - Lớp: Magnoliopsida, bộ: Rubiales, họ: Rubiaceae, giống: coffea, lồi: lồi (coffea arabica, coffea canephora, coffea liberica, coffea stenophylla) - Cà phê chè Arabica: - Cà phê vối: Rubosta - Cà phê mít: Excelsa 10 5/20/2014 Dạng trống quay ngang liên tục Dạng trống đứng gián đoạn 58 5/20/2014 Dạng trống đứng gián đoạn Thiết bị tầng sơi 59 5/20/2014 Thiết bị dạng chén xoay Q TRÌNH BAO GĨI (PACKING) Đặt vấn đề: - Sự lưu giữ CO2 - Hút ẩm - Khuếch tán Oxy - Khuếch tán hương 60 5/20/2014 BAO GĨI CÀ PHÊ RANG NGUN HẠT - Lượng CO2: – 5mL/g  tính bền bao bì - Giải pháp: bao bì cứng, bao bì khuếch tán chiều, bao gói chân khơng, headspace lớn, chờ hết CO2 bao gói - Khi có oxy, với ẩm khoảng 6-7%, q trình oxy hóa xảy - Khi thời gian bảo quản lâu, cường độ hương giảm - u cầu vật liệu bao bì: bền học, khả khuếch tán cấu tử - Bao bì nhiều lớp sử dụng: giấy đục, giấy nhơm, cellulose tái sinh Hiện giấy nhơm mỏng sử dụng nhiều - Q trình loại khí CO2 - Q trình nạp khí trơ: N2 CO2 BAO GĨI CÀ PHÊ RANG XAY Cà phê rang xay: - Kích thước hạt: 400-1.000um: giải phóng khí CO2 (tương ứng 30 70% sau 5phút nghiền) - Kích thước nhỏ, khí CO2 chậm - Oxy: u cầu nhỏ 20ug/g (1% O2 gói): hút chân khơng, khử khí - Bao bì: dạng hộp kim loại, giấy kim loại cứng, dạng gói Cà phê hòa tan: - Lưu ý ẩm O2 - Ẩm: – 8%  pasty 61 5/20/2014 QTCN SẢN XUẤT CÀ PHÊ HỊA TAN Nước Cà phê nhân Làm Làm nguội Phối trộn Làm Rang Lọc Nghiền Sấy phun Trích ly Tạo hạt Lọc Bã Đóng gói Cô đặc Sản phẩm QTCN SẢN XUẤT CÀ PHÊ HỊA TAN 62 5/20/2014 QTCN SẢN XUẤT CÀ PHÊ HỊA TAN Q TRÌNH TRÍCH LY Mục đích cơng nghệ: - Dùng nước để trích ly hợp chất hòa tan cà phê ngun liệu với hiệu suất cao giữ tối đa hương vị cà phê rang Các biến đổi - Sự thay đổi cấu trúc cà phê - Sự thay đổi độ nhớt tỷ trọng cà phê - Sự khuếch tán dòng vật chất - Sự bay cấu tử dễ bay - Sự thủy phân hợp chất cao phân tử - Cảm quan: vị chua, gắt khan 63 5/20/2014 Q TRÌNH TRÍCH LY Các yếu tố ảnh hưởng: - Ngun liệu: kích thước, cấu trúc ngun liệu, thành phần hóa học - Tỷ lệ dung mơi/cơ chất - Nhiệt độ - Áp suất - Sự khuấy trộn - Phương pháp thực - Thiết bị Hiệu suất trích ly: 100% CGA, 85-100% alkaloid chlorogenic, 40100% chất bay hơi, 15 –20% proteine, 20 – 25% melanoidin, 1.5% oil coffee Dịch trích: 25 – 30%w/w, pH: 4.5 - 5.0 Q TRÌNH TRÍCH LY Hệ thống thiết bị trích ly Thiết bò Hildebrandt 64 5/20/2014 Q TRÌNH TRÍCH LY Thiết bị trích ly dạng tank: - Ưu điểm: cấu tạo, vận hành, giá thành - Nhược điểm: thời gian, hiệu suất Thiết bị Hildebrandt - Ưu điểm: Năng suất cao (40 tấn/h), hiệu suất cao - Nhược điểm: vốn, cấu tạo, vận hành  Kết hợp dạng thiết bị Q TRÌNH CƠ ĐẶC Mục đích: nâng nồng độ chất khơ dịch trích cà phê chuẩn bị cho q trình sấy Phương pháp thực hiện: - Cơ đặc bốc - Cơ đặc lạnh (kết tinh) - Membrane 65 5/20/2014 Q TRÌNH CƠ ĐẶC Cơ đặc bốc hơi: - Q trình thu hồi hương - Cơ đặc chân khơng - Thiết bị đặc dạng màng Q TRÌNH CƠ ĐẶC – Lạnh Ngun tắc: hạ nhiệt độ xuống để thấp để nước kết tinh, sau tách lấy tinh thể đá để thu dung dịch đặc Thực hiện: Hạ nhanh nhiệt độ xuống 2oC, sau đó, hạ chậm xuống -4oC 66 5/20/2014 Q TRÌNH CƠ ĐẶC Hệ thống thiết bị kết tinh Q TRÌNH CƠ ĐẶC - Membrane Khái niệm: Membrane loại màng đặc biệt phân riêng cách chọn lọc hợp chất có kích thước phân tử, khối lượng phân tử khác nhau, từ hợp chất cao phân tử tinh bột, protein ion hóa trị 67 5/20/2014 Q TRÌNH CƠ ĐẶC - Membrane Phân loại: - Vi lọc: Microfiltration (MF) - Siêu lọc: Ultrafiltration (UF) - Lọc nano: Nanofiltration (NF) - Thẩm thấu ngược: Reverse osmosis (RO  Cà phê: Nanofiltration Reverse osmosis Ưu điểm membrane: Nhiệt độ thấp, vận hành đơn giản, chi phí sản xuất thấp, diện tích, mơi trường Nhược diểm: Giá thành cao, tượng fouling Q TRÌNH CƠ ĐẶC - Membrane Thiết bị membrane dạng khung 68 5/20/2014 Q TRÌNH CƠ ĐẶC - Membrane Thiết bị membrane dạng ống Q TRÌNH SẤY PHUN Khái niệm: Sấy phun q trình sấy dung dịch huyền phù tạo thành dạng sương nhờ cấu phun sương Ưu điểm: - Ít biến đổi nhiệt nhiệt độ sấy thấp, thời gian sấy ngắn - Cơ giới hóa, dễ điều khiển - Năng suất cao, làm việc liên tục - Ít ăn mòn thiết bị - Chi phí lao động thấp, vận hành bảo dưỡng đơn giản Nhược: - Vốn đầu tư cao - Khơng linh động, kích thước lớn cường độ sấy nhỏ - Khơng thích hợp cho sản phẩm có tỷ trọng lớn - Năng lượng nhiều (bơm cao áp, hàm lượng ẩm nhập liệu cao) - Thiết bị phức tạp 69 5/20/2014 CẤU TẠO HỆ THỐNG SẤY PHUN CẤU TẠO VỊI PHUN 70 5/20/2014 Q TRÌNH SẤY THĂNG HOA Bản chất: q trình làm nước ngun liệu mà q trình đó, nước chuyển từ trạng thái rắn sang Q TRÌNH SẤY THĂNG HOA Ưu điểm: - Hạn chế biến đổi ngun liệu q trình sấy Nhược điểm: - Chi phí đầu tư thiết bị - Chi phí sản xuất Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình sấy thăng hoa: - Bản chất ngun liệu - Q trình làm lạnh đơng - Áp suất chân khơng - Nhiệt độ - Thời gian 71 5/20/2014 Q TRÌNH SẤY THĂNG HOA Diễn biến q trình sấy: - Q trình làm lạnh: nhằm chuyển tồn nước ngun liệu trang thái rắn - Giai đoạn sấy sơ cấp - Giai đoạn sấy thứ cấp Cấu tạo hệ thống sấy: - Hệ thống làm lạnh - Condensor - Hệ thống chân khơng - Buồng sấy - Bộ phận cung cấp nhiệt: tiếp xúc, xạ, vi sóng 72 [...]... xanh hoặc đỏ Vỏ cà phê chè thường 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 nọt 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 và dễ dập hơn vỏ trấu của cà phê mít và cà phê vối Vỏ lụa: là lớp vỏ nằm sát nhân cà phê, có màu sắc... phần hóa học của cà phê Nước Cà phê nhân: lượng ẩm cân bằng 10 - 12% Cà phê rang: tùy thuộc vào mức độ rang Cà phê hòa tan: tùy thuộc vào phương pháp sấy 27 5/20/2014 Thành phần hóa học của cà phê Nước Thành phần hóa học của cà phê Glucid mạch ngắn Cà phê nhân: - Vai trò: q trình tạo hương, màu và các chất ngương tụ cao phân tử - Phụ thuộc vào các lồi và nguồn gốc của cà phê, q trình sơ chế và bảo quản... sắc và đặc tính khác nhau tùy thuộc loại cà phê Vỏ lụa của cà phê chè có màu trắng bạc, rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến; vỏ lụa cà phê vối màu vàng nâu nhạt; vỏ lụa và 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... caffeoylferuloylquinic acid Thành phần hóa học của cà phê Chlorogenic acid (CGA) Tính chất của CGA: - 4 yếu tố khơng ảnh hưởng đến hàm lượng chlorogenic acid - Yếu tố chỉ định nguồn gốc cà phê Tác dụng sinh lý: Là thành phần gây ra vị đắng chính trong cà phê Cà phê nhân: - CGA tổng trong cà phê: 6 – 9% (db) - CGA tổng trong robusta cao hơn trong arabica (7-10%) Cà phê rang: - CGA giảm do: chuyển nhóm, thủy... lệ (% lipid tổng) 75.2 18.5 0.4 3.2 2.2 0.04 – 0.06 0.1 – 0.5 0.6 – 1.0 Thành phần hóa học của cà phê Acid Carboxylic Vai trò: tạo vị và hương Cà phê nhân: - Arabica: 0.5% citric, 0.5% malic, 0.2% axalic, 0.4% tartaric - Cà phê nhân bảo quả càng lâu độ acid trong sản phẩm cà phê rang tương ứng càng tăng Cà phê rang: - Có khoảng 34 acid béo, chia ra hai nhóm: bay hơi (15: capric ), và khơng bay hơi (19:... bệnh tim mạch - Mất ngủ (delay of sleep) Cà phê nhân: Rubosta: 2.2%db, arabica: 1,2%db: phụ thuộc lồi và điều kiện phát triển Cà phê rang: ít tổn thất (do tăng áp suất bên trong của hạt, tốc độ khuếch tán chậm, tạo muối) Tính theo db, có thể tăng Cà phê hòa tan: 2.5 – 4.6% db trong bột cà phê hồ tan (phụ thuộc vào quy trình cơng nghệ) Thành phần hóa học của cà phê Trigonelline Cơng thức cấu tạo: Tính... pH Cà phê Arabica 12 - 14 Cà phê Robusta 12 – 36 Cà phê Excelsa 48 - 60 35 - 42 oC 6.5 – 6.8  4.5 – 4.8 23 5/20/2014 Phương pháp ướt Tách nhớt: phương pháp sinh học Lên men hiếu khí (lên men khơ): lên men trong bể khơng có nước (10m3 ) Lên men nhanh nhưng cà phê bị sẫm màu, hạt khơng đẹp Lên men kỵ khí (lên men ướt): lên men trong bể có nước Tốn nhiều thời gian, hao tổn chất khơ nhiều, hạt cà phê. .. thủy phân trong lớp nhớt protopectin Hạn chế của phương pháp: làm nhạt vị của cà phê (ít được sử dụng) Thực hiện: Cho hết cà phê vào bể xi măng, xả hết nước, cho dung dịch kiềm vào (lưu ý cà phê phải ngập trong dung dịch) Sau khi lớp nhớt tan hết thì đem cà phê đi rửa Phương pháp cơ học: dùng lực ma sát làm tách lớp nhớt của cà phê Phương pháp kết hợp cơ – hóa học: Phương pháp ướt Tách nhớt: phương pháp... học của cà phê Glucid mạch ngắn Cà phê rang: - Hàm lượng các đường bị giảm rất nhiều trong q trình rang do ảnh hưởng của nhiệt độ -Trong giai đoạn đầu của q trình rang, có sự tăng nhẹ hàm lượng một số đường, sau đó thì giảm Cà phê Cà phê nhân Rang sáng Rang vừa Rang tối Rang rất tối Arabica Tổn thất 8.46 - 0.25 97.1% 0.07 99.1% 100% 100% Robusta Tổn thất 7.13 - 0.24 96.6% 0.07 99% 100% 100% Cà phê hòa... hút ẩm khơng q 55oC Phơi sấy kết hợp: sấy chậm đến 30% ẩm – phơi đến 23% ẩm – sấy đến 12% ẩm 25 5/20/2014 Phương pháp ướt CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN Tách tạp chất: bằng sàng rung Xay cà phê thóc: bằng máy xát trục Lưu ý: ẩm cao hơn 12% sẽ làm dẹp nhân cà phê, khó tách vỏ thóc Đánh bóng cà phê: tách vỏ lụa Dùng máy xát trục Phân loại: - Phân loại theo theo kích thước: sàng rung và sàng tròn quay - Phân loại