Cà phê (gốc từ café trong tiếng Pháp) là một loại thức uống màu nâu cánh gián với hương thơm phương phức rất mê hoặc đã được phát hiện từ rất sớm, và ngày nay nó trở thành một sản phẩm hàng hoá quan trọng có mặt khắp mọi nơi trong cuộc sống từ vùng quê đến thành thị. Cà phê không thể thiếu trong sinh hoạt hằng ngày của nhiều người, đi đâu ta cũng thấy mọi người nhắc đến hai chữ cà phê, từ bàn luận công việc, bạn bè tán gẫu, giải trí cùng gia đình, tiếp đón khách,… Không giống các loại đồ uống khác, chức năng chính của cà phê không phải là giải khát, mặc dù người dân Mỹ uống nó như thức uống giải khát. Chức năng chính của cà phê là tạo cảm giác hưng phấn với người sử dụng do có chứa hàm lượng cafein. Theo một nghiên cứu được công bố vào tháng 8 năm 2005 của nhà hoá học Mỹ, Joe A. Vinson, thuộc đại học Scranton thì cà phê là một nguồn quan trọng cung cấp các chất chống oxi hoá (antioxidant) cho cơ thể, mà vai trò trước đây người ta chỉ thấy ở hoa quả và rau xanh. Những chất này cũng gián tiếp làm giảm nguy cơ bị ung thư ở người.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA HỐ ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CÀ PHÊ RANG XAY DẠNG HẠT GVHD: ThS ĐOÀN THỊ HOÀI NAM SVTH: LÊ VŨ KIỀU TRINH MSSV: 107170280 NHÓM HP: 17.48B Đà Nẵng, tháng năm 2020 MỤC LỤC Đồ Án Công Nghệ SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Trang Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam MỤC LỤC HÌNH SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang Đồ Án Công Nghệ SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam Trang Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam LỜI NÓI ĐẦU Cà phê (gốc từ café tiếng Pháp) loại thức uống màu nâu cánh gián với hương thơm phương phức mê phát từ sớm, ngày trở thành sản phẩm hàng hố quan trọng có mặt khắp nơi sống từ vùng quê đến thành thị Cà phê thiếu sinh hoạt ngày nhiều người, đâu ta thấy người nhắc đến hai chữ cà phê, từ bàn luận cơng việc, bạn bè tán gẫu, giải trí gia đình, tiếp đón khách,… Khơng giống loại đồ uống khác, chức cà phê khơng phải giải khát, người dân Mỹ uống thức uống giải khát Chức cà phê tạo cảm giác hưng phấn với người sử dụng có chứa hàm lượng cafein Theo nghiên cứu công bố vào tháng năm 2005 nhà hoá học Mỹ, Joe A Vinson, thuộc đại học Scranton cà phê nguồn quan trọng cung cấp chất chống oxi hoá (antioxidant) cho thể, mà vai trò trước người ta thấy hoa rau xanh Những chất gián tiếp làm giảm nguy bị ung thư người Người ta tin tỉnh Kaffa Ethiopia vùng đất khởi nguyên cà phê Từ kỉ thứ người ta nói đến loại Vào kỉ thứ 14 người buôn nô lệ mang cà phê từ Ethiopia sang vùng Ả Rập Nhưng tới tận kỉ thứ 15 người ta biết rang hạt cà phê lên sử dụng làm đồ uống Vùng Ả Rập nơi trồng cà phê độc quyền Trung tâm giao dịch cà phê thành phố cảng Mocha, hay gọi Mokka, tức thành phố Al Mukha thuộc Yemen ngày [1]k Hiện nay, cà phê trồng 70 quốc gia giới, chủ yếu khu vực nằm gần đường xích đạo thuộc châu Mỹ, Đơng Nam Á, Ấn Độ châu Phi Ở Việt Nam cà phê thức uống ưa chuộng với hai dạng thường thấy cà phê pha phin cà phê hoà tan Cà phê hoà tan biết đến với tiện lợi nó, cần chế với nước sơi khuấy thưởng thức Nhưng thơng dụng cà phê pha phin Sau chín, cà phê hái, chế biến phơi khô Hạt cà phê khô rang nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu thị hiếu Hạt cà phê sau rang đem xay ủ với nước sôi để tạo cà phê dạng thức uống Trong này, em trình bày phương pháp sản xuất cà phê nhân quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê rang xay, để biết có ly cà phê thơm ngon thành trình từ lúc gieo trồng, hoa kết trái rang xay, chế biến SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Đặc tính thực vật cà phê Cà phê (Coffea) tên chi thực vật thuộc họ Rubiaceae, bao gồm 103 loài từ châu Mỹ Latinh, châu Phi châu Á Chỉ có hai lồi thuộc chi Coffea trồng rộng rãi có ý nghĩa kinh tế: lồi thứ có tên thơng thường tiếng Việt Cà phê chè (tên khoa học: Coffea Arabica), loài thứ hai Cà phê vối (tên khoa học: Coffea Canephora hay Coffea Robusta), số loài khác trồng bề mặt nhỏ Hai loài chiếm 65% 35% sản lượng cà phê giới [2] Trong hai loại cà phê kể trên, cà phê chè thường đánh giá cao tính chất hương vị, thường dùng để sản xuất cà phê rang xay Còn cà phê vối thường dùng để sản xuất cà phê hoà tan phối trộn với cà phê chè để sản xuất cà phê rang xay • Cà phê chè (Coffea Arabica L.) Xuất xứ cao nguyên Ethiopia có đặc điểm nhỏ, mỏng nhỏ, hoa màu trắng có hương thơm, có khả chịu lạnh (ở nhiệt độ 15-20), nhân hình trịn (cà phê bi), nhỏ, có hương mùi thơm loại cà phê khác Hàm lượng cafein khoảng 1,3-1,7% Ở Việt Nam trồng nhiều tỉnh phía Bắc nơi có điều kiện thời tiết lạnh, thời gian thu hoạch từ tháng 10 năm trước đến tháng năm sau Tuy nhiên loại có chủng sau: - Coffea Arabica – L var Mokka Cramer: Có suất thấp chất lượng cao - Coffea Arabica – L var Caturra KMC: Có khả chống chịu hạn tốt, có suất cao chất lượng thấp - Coffea Arabica – L var Typica L: Có khả chống chịu hạn tốt, có suất cao chấp lượng lại thấp [3] • Cà phê vối (Coffea Canephora P.) Xuất xứ Cơng Gơ có đặc điểm dễ trồng, chịu điều kiện vùng đất xấu, chịu hạn tốt hơn, cho suất cao giống cà phê chè không chịu lạnh gió mạnh Nhân hình trứng (cà phê sẻ), to Hàm lượng cafein khoảng 2,0-3,6% Loại phù hợp cho sản xuất cà phê hoà tan, thời gian thu hoạch từ tháng 12 năm trước tới tháng năm sau Tuy nhiên, loại có chủng sau: - Coffea Canephora – P var Robusta: Có khả trồng độ cao khả chịu hạn Chất lượng cà phê tốt - Coffea Canephora – P var Koiulou: Khả chịu hạn tốt hơn, to hơn, nhân nhỏ chủng [3] Ngoài loại cà phê cịn có cà phê mít (tên khoa học: Coffea Liberica) với đặc điểm cao tới 8-10m, to, mọng, suất cao, có khả SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam sinh trưởng vùng đất xấu, chịu hạn tốt, chịu ẩm tốt hương thơm có vị đắng mạnh Hàm lượng cafein khoảng 0,8-1,2% Thời gian thu hoạch từ tháng đến tháng hàng năm [3] Hình 1.1: Quả ba lồi cà phê thơng dụng 1.2 Cấu tạo giải phẫu thành phần hoá học cà phê 1.2.1 Cấu tạo giải phẫu cà phê [4] Quả cà phê gồm phần sau: Lớp vỏ quả, lớp vỏ thịt (lớp nhầy), lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa nhân Hình 1.2: Cấu tạo giải phẫu cà phê - - Lớp vỏ (Skin): Là lớp vỏ ngồi cùng, có màu đỏ, đỏ sẫm vàng tuỳ chủng, mềm, cà phê chè mềm cà phê vối cà phê mít Lớp vỏ thịt (Mucilage): nằm lớp vỏ quả, mềm Vỏ thịt cà phê vối cà phê chè mềm, ngọt, mỏng, dễ bong tróc xay xát cà phê mít Vỏ trấu (Parchment): lớp vỏ cứng bao bọc nhân, cấu tạo chủ yếu cellulose Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn, dễ vỡ cà phê vối cà phê mít Hạt cà phê sau loại chất nhầy phơi khơ gọi cà phê thóc Lớp vỏ lụa (Silver Skin) : Đây lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân cà phê, chúng có màu sắc đặc tính khác tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang Đồ Án Cơng Nghệ - GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam bạc mỏng dễ bong khỏi hạt trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê Nhân cà phê: gồm nội nhũ (edosperm) phôi (embryo) Nội nhũ lớp tế bào phần ngồi, có tế bào nhỏ chứa chất dầu, chịu trách nhiệm tích luỹ chất dinh dưỡng cho q trình nảy mầm phơi Trong lớp nội nhũ phơi, có tế bào lớn mềm 1.2.2 Thành phần hoá học cà phê [3, 4] - Thành phần hoá học lớp vỏ Bảng 1.1: Thành phần hoá học lớp vỏ Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%) 9,20-11,20 9,17 Lipit 1,73 2,00 Xenlulo 13,16 27,65 Tro 3,22 3,33 Hợp chất phi protein 66,16 57,85 Đường - 14,60 Tanin - 14,42 Pectin - 4,07 Cafein 0,58 0,25 Protein (-) chưa xác định - Thành phần hoá học lớp vỏ thịt Bảng 1.2: Thành phần hoá học lớp vỏ thịt Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%) Pectin 33,0 38,0 Đường không khử 20,0 - Đường khử 30,0 45,8 Xenlulo tro 17,0 - (-) chưa xác định SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Độ pH lớp vỏ thịt tuỳ thuộc vào độ chín quả, thường pH = 5,6-5,7 có pH = 6,4 Trong lớp vỏ thịt đặc biệt có men pectaza phân giải pectin trình lên men - Thành phần hoá học lớp vỏ trấu Bảng 1.3: Thành phần hoá học lớp vỏ trấu Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%) Xenlulo 61,80 67,8 Hemixenlulo 11,60 - Protein 1,46 2,22 Đường 27,00 - Tro 0,96 3,30 Các hợp chất có dầu 0,35 0,35 Trong vỏ trấu có cafein, khoảng 0,4% từ nhân khuếch tán lúc lên men lúc phơi khơ - Thành phần hố học nhân cà phê Bảng 1.4: Thành phần hoá học nhân cà phê Thành phần g/100g Thành phần g/100g Protein 9,0 – 16,0 Cafein 0,8 – 2,0 Lipit 4,0 – 18,0 Nước 8,0 – 12,0 Xenlulo 10,0 – 20,0 Hemixenlulo 20,0 4,0 Tro 2,5 – 4,5 Linhin Tinh bột 5,0 – 23,0 Axit clorogenic 2,0 – 8,0 Đường 5,0 – 10,0 Axit cafetanic 8,0 – 9,0 Tanin 2,0 Axit cafeic 1,0 Dextrin 0,85 Pentosan 5,0 Trong nhân cà phê có chứa khoảng 30 – 40 cấu tử thơm, thành phần tính chất cấu tử sau: Bảng 1.5: Các cấu tử thơm nhân cà phê Cấu tử Acetaldehyde SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Tỉ lệ (%) Khối lượng phân tử Điểm sôi () 19,9 44 21 Trang Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam Diacetyl 7,5 86 88 Isoleucine 3,0 72 63 Furan 3,2 68 32 Dimethyl Sulfate 1,0 62 38 n- butaldehyt 0,7 72 75 Metylmercaptan 0,1 48 Axeton 18,7 58 56 SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 10 Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Hình 2.1 : Phơi cà phê - Ưu điểm: Phương pháp đảm bảo vị mật tự nhiên trái cà phê, chua giữ hương vị tốt Phương pháp phù hợp với mơi trường sử dụng nước, phơi nắng tự nhiên, tốn đầu tư máy móc thiết bị, nhân cơng - Nhược điểm: Quả lâu khơ, dễ bị lên men, mốc, có mùi đất (nếu phơi sân ẩm) Hầu hết Robusta Việt Nam sử dụng phương pháp chế biến khô, Arabica cần hạn chế phương pháp 2.1.2 Phương pháp chế biến ướt (Full-washed/ Washed/ Wet) Cà phê sau thu hoạch phân loại trái chín chưa chín tay thiết bị máy móc Quả chín mang xát vỏ thịt máy chuyên dụng Sau hạt cà phê mang ủ để loại bỏ chất nhầy bên lớp vỏ trấu Thời gian ủ từ 24 – 36 tuỳ theo hương vị cà phê mà người ta muốn sản xuất, thời gian ủ lâu vị chua cà phê đậm Xong công đoạn lên men cà phê mang rửa lớp nhớt bám quanh hạt Sau cà phê thóc mang đến sân phơi sấy khô để đạt độ ẩm 12% Hầu hết cà phê Arabica giới chế biến theo cách này, lí cà phê Arabica nguyên chất có vị chua đặc trưng Hình 2.2: Cà phê rửa khỏi bồn lên men - Ưu điểm: Phương pháp giúp đảm bảo phẩm chất nội hạt cà phê cho sản phẩm cà phê nhân có màu sắc, chất lượng đồng nhất, có giá trị thương mại cao - Nhược điểm: Để chế biến ướt đạt hiệu cần theo dõi sát suốt trình lên men, tránh việc hình thành hương vị không mong muốn lên men mức Đồng thời SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 12 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam q trình tốn (so với phương pháp chế biến khô cần phơi ánh mặt trời) địi hỏi chi phí cao, sử dụng nhiều máy móc, lượng nước xả thải lớn 2.1.3 Phương pháp chế biến bán ướt (Semi-washed/ Honey/ Pulped Natural) Phương pháp chế biến bán ướt hay gọi phương pháp mật ong Phương pháp xuất xứ từ Costa Rica thường nước vùng Trung Mỹ sử dụng Đây cách chế biến nửa khô nửa ướt, nguyên tắc chọn trái cà phê chín thu hái Khi đó, hàm lượng đường đạt mức cao đạt chất lượng tốt để chế biến theo phương pháp Vỏ trái cà phê tách hoàn toàn, chế biến ướt, sau xát vỏ quả, cà phê ngâm ủ bồn lên men từ 24 – 36 phương pháp mật ong cà phê khơng cần lên men hồn tồn, lên men ngắn 12 để giữ lại phần chất nhầy (phần thịt quả) Sau đó, đưa hạt cà phê lên giàn phơi nắng tự nhiên, tùy thuộc vào điều kiện thời tiết thời gian phơi mà chất lượng hương vị cà phê lại khác Do lớp cơm trái cà phê chín có độ nhớt sệt, nên người ta gọi phương pháp chế biến mật ong, cà phê tẩm mật ong Dường để làm cho thứ trở nên phức tạp hơn, nhà sản xuất cà phê Trung Mỹ chuẩn hóa quy trình chế biến mật ong với khác biệt màu sắc (và chất vị) dựa lượng chất nhầy giữ lại thời gian phơi sấy: • Yellow Honey: Trong kỹ thuật mật ong vàng, phần chất nhầy loại bỏ thiết bị khí Cà phê ủ làm khơ khoảng đến 10 ngày, lớp chất nhầy sau khô bết lại với màu vàng đặc trưng – mật ong Hương vị lúc gần giống với cà phê chế biến ướt, tùy thuộc vào giống cà phê, tính acid tăng cường • Red Honey: Tương tự trên, sản xuất cà phê mật ong đỏ, khoảng 50 đến 75% (tương đối nhiều hơn) chất nhầy giữ lại cho trình sấy khơ, phải 12 đến 15 ngày để sấy khô khối hạt với đảo trộn thường xuyên • Black Honey: Chế biến mật ong đen làm khơ với 100% chất nhầy Do độ dính cao khối hạt cà phê sau xát vỏ, nên cà phê phải xoay trộn thường xuyên để tránh bết thành khối Đây q trình khó khăn nhất, đòi SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 13 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam hỏi nhiều thời gian cơng sức Phải khoảng 30 ngày để làm khơ hồn tồn cà phê Hình 2.3: Các loại hạt cà phân nhân sau chế biến phương pháp bán ướt - Ưu điểm: Vì khơng địi hỏi giới cao, phương pháp tiêu thụ nước so với chế biến ướt truyền thống, lượng xả thải hạn chế mà phát huy hương vị cà phê trình lên men - Nhược điểm: Cũng phương pháp phơi khô tự nhiên, chất lượng cà phê bị ảnh hưởng yếu tố tự nhiên ánh sáng, gió, bụi bẩn,… (do có q trình phơi khơ) Ngồi ra, cà phê chế biến phương pháp bán ướt chịu ảnh hưởng tay nghề người sơ chế, người sơ chế cần có kỹ kinh nghiệm cho mẻ cà phê thành phẩm chất lượng, đồng hương vị 2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê rang xay [3, 6] Nguyên liệu để sản xuất cà phê rang xay hạt cà phê hay gọi cà phê nhân Dưới em trình bày quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê rang xay từ cà phê nhân chế biến theo phương pháp chế biến ướt Và sản phẩm cà phê rang xay có đặc tính sau: - Màu nước đen tuyền/huyền - Hương thơm đặc trưng cà phê - Vị đắng mạnh, hậu 2.2.1 Quy trình cơng nghệ Cà phê nhân Xử lí làm SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 14 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Phân loại Rang cà phê nhân Làm nguội cà phê rang Phối trộn Ủ cà phê Xay cà phê rang Bao gói, bảo quản 2.2.2 Thuyết minh quy trình 2.2.2.1 Xử lí làm • Mục đích: Trong q trình sản xuất cà phê nhân bảo quản thời gian lâu nên cà phê nhân dễ bị hấp phụ mùi lạ đặc biệt mùi mốc nên phải xử lí trước chế biến • Phương pháp xử lí: xử lí nước dung mơi hữu - Xử lí nước: cà phê nhân sau bảo quản (chất lượng tốt) ngâm cà phê nước phút, lúc nước ngấm vào hạt hồ tan mùi mốc, sau vớt để ráo, trường hợp mốc nhẹ - Xử lí dung mơi hữu cơ: xử lí trường hợp bị mốc nặng, dùng rượu có nồng độ 20% thể tích Thời gian xử lí 5-10 phút, sau vớt để 2.2.2.2 Phân loại • Mục đích: Tạo cho khối hạt có kích thước đồng đều, tạo điều kiện cho trình rang thuận lợi • Phương pháp: thường dùng hệ thống sàng để tiến hành phân loại, dựa vào khác kích thước cấu tử hỗn hợp cà phê Quá trình phân loại nguyên liệu ta phần: phần lọt sàng gồm phần tử hạt gãy, vỡ, phần không lọt sàng hạt nguyên Khối hạt cà phê sau phân loại tách đem rang riêng SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 15 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam 2.2.2.3 Rang cà phê nhân 2.2.2.3.1 Mục đích yêu cầu Rang trình gia nhiệt cho cà phê nhân để tạo nên biến đổi màu sắc hạt, hình thành nên tính chất đặc trưng cho cà phê màu sắc, mùi vị thông qua biến đổi màu sắc, cấu trúc thành phần hoá học hạt Giảm độ ẩm, tiêu diệt vi sinh vật, nấm mốc, bảo quản, hạt giòn dễ xay Hiện nay, có nhiều yêu cầu khác sản phẩm cà phê rang, có nhiều loại cà phê rang khác sau: • Cà phê rang nhạt (light roast) Loại gọi cà phê rang quế sản phẩm có màu nâu vàng giống màu phía vỏ bóc từ quế, loại thường gặp vùng Đông Nam Á, màu vàng nâu tẩm chất khác vào Loại pha có mùi chua dịu, rang đạt màu hạt – 5% khối lượng khô Trong loại cà phê rang hầu hết hợp chất tạo mùi vị thơm ngon chưa có mặt đầy đủ hàm lượng thấp Mùi vị cà phê chưa thật đậm đà, có mùi vị lạ chúng chưa bị dễ nhận biết nếm Vì loại thường dùng cho thử nếm đánh giá chất lượng mẫu cà phê • Cà phê rang vừa (medium roast) Loại gọi cà phê rang kiểu Mỹ phổ biến nước Sản phẩm có màu nâu vừa (trung gian màu socola đậm socola sữa) Bề mặt hạt khô, chưa có dầu tiết bề mặt hạt Khi pha cho mùi vị đậm đà chua ngon nhẹ, rang đạt màu hạt – 8% khối lượng khô Trong loại cà phê hầu hết hợp chất tạo mùi vị thơm ngon có mặt đầy đủ hàm lượng cao • Cà phê rang đậm (medium to dark roast) Loại gọi rang kiểu Pháp nhạt Hạt cà phê rang có vết dầu lốm đốm tiết bề mặt hạt Nó thiếu chút vị chua loại cà phê rang nhạt có mùi vị đậm đà cà phê rang đậm Hạt bị 8% khối lượng khô sau rang • Cà phê rang đậm kiểu Ý hay kiểu Pháp (dark continental or Italian roast) Hạt cà phê rang có nhiều dầu tiết bề mặt hạt hạt chưa thật bóng láng cịn vị chua, hạt màu nâu đậm chưa đen Phổ biến Pháp Hạt bị – 12% khối lượng khơ sau rang • Cà phê rang đậm / rang cháy (very dark roast / espresso roast) Loại áp dụng cho máy pha chế đặc biệt espresso cần rang đậm xay mịn để trích ly nhanh chất tan có bột cà phê tách vòng vài giây Hạt cà phê rang theo kiểu làm cho dầu tiết nhiều bề mặt hạt hạt trở nên bóng láng, có màu đen thật sự, tiếp tục rang dầu bị hết hạt cà phê giống than Kiểu rang thường sử dụng cho cà phê Robusta mà SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 16 Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam áp dụng cho cà phê Arabica Nhiệt làm bay hương thơm Arabica với Robusta lại cần thiết để tăng mùi vị Khối lượng hạt bị khoảng 14% • Cà phê rang “Torrefacto” Loại cà phê rang Torrefacto có nguồn gốc từ Tây Ban Nha cách 160 năm Cà phê rang có bổ sung đường, đường caramel hoá cho vào cà phê vừa rang xong, bề mặt hạt có màu đen bóng Lượng đường khoảng 15% so với cà phê, đường thêm vào với mục đích tăng độ Loại cà phê rang Torrefacto gần giống với loại cà phê rang Việt Nam 2.2.2.3.2 Các biến đổi yếu tố ảnh hưởng Trong trình rang xảy phản ứng sau: • Phản ứng Caramel: xảy nhiệt độ nóng chảy đường, nhiệt độ nóng chảy đường Glucoza 145 - 150, Fructoza 95 - 100, Saccaroza 160 - 180, Lactoza 223 - 252,… tạo nên hợp chất có màu vị Đường Hợp chất có màu vị • Phản ứng Melanoidin: Xảy đường khử axit amin tác dụng nhiệt độ (>0) tạo nên sản phẩm có màu mùi (đặc trưng hoa quả) Đường khử + Axit amin Sản phẩm có màu mùi Ngồi ra, cịn xảy phản ứng khác phản ứng Cracking hợp chất cao phân tử (gluxit, protein, ), vơ hố hợp chất chứa cacbon,… tạo hình dáng màu sắc cho sản phẩm Sự biến đổi màu sắc của phê phụ thuộc vào nhiệt độ trình rang sau: Bảng 2.1: Sự biến đổi màu sắc cà phê theo nhiệt độ rang Nhiệt độ rang () Khoảng 100 120 – 130 150 – 180 >180 Khoảng 270 Khoảng 300 - Biến đổi màu cà phê Màu xanh -> màu vàng Màu vàng -> màu hạt dẻ Màu hạt giẻ -> màu xám Màu xám -> màu tối Màu tối -> màu đen Màu đen dạng bồ hóng vỡ vụn Nhiệt độ yếu tố quan trọng định đến chất lượng sản phẩm Các kết nghiên cứu cho thấy nhiệt độ rang phải bắt đầu khoảng 200, nhiệt độ rang tối ưu 210 - 230 Thời gian rang phụ thuộc vào nhiệt độ rang vài phút rang liên tục vài chục phút với rang gián đoạn yếu tố khác Quá trình rang trải qua giai đoạn: Giai đoạn 1: Nhiệt độ khối hạt tăng lên 120, hàm ẩm giảm 13% xuống 2% Quá trình bay nước làm thất chất dễ bay hơi, khí có mùi hăng màu trắng SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 17 Đồ Án Công Nghệ - - GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam đục, thể tích hạt tăng đáng kể, bề mặt hạt chai Khi hạt đạt đến nhiệt độ rang hạt xảy phản ứng caramel hoá sinh lượng lớn khí CO tích tụ hạt Đồng thời có phần chất chứa cacbon bị vơ hố tạo muội than Quá trình dầu cà phê túi dầu thoát lên bề mặt hạt tạo cho hạt bỏng, phản ứng hình thành chất thơm Giai đoạn 2: nhiệt độ tăng lên 150, thể tích hạt cà phê tăng đột ngột 49-100%, hạt biến thành dạng xốp, khí mạnh có mùi đặc trưng hạt cà phê Khí có màu xanh lam, bề mặt hạt trở nên bóng Trong q trình có lượng cafein bị thất thoát thăng hoa Giai đoạn 3: thể tích hạt khơng tăng nữa, khí ít, hạt đen bóng, vị đắng tăng lên Như vậy, q trình rang thể tích hạt cà phê tăng từ 50 – 100%, hao hụt trọng lượng khoảng 14 – 23 %, độ ẩm từ 10 – 12% giảm – 2,5% Trong trình rang hợp chất cà phê tăng thêm giảm hình thành hợp chất mới, mùi vị cà phê kết trình - Hydratcacbon: thành phần cao cà phê, phần lớn loại polysaccarit hồ tan hay khơng hồ tan nước, phần nhỏ đường Trong trình rang polysaccarit thay đổi nhiều, chúng phân huỷ thành hợp chất khác biến màu hồn tồn chất đường Các polysaccarit khơng hoà tan nước tạo nên thành tế bào hạt cà phê sau pha trở thành bã cà phê - Nước: rang, nước giảm – 2,5% sau tăng lên, theo quy định nước tiêu thụ cà phê lớn, hàm lượng nước cà phê không vượt 5% - Các chất béo: cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm từ 10 – 13% Hàm lượng chất béo không đổi tăng lên - Các axit hữu cơ: đại diện quan trọng nhóm loại axit chlorogen Đây loại axit đặc trưng cà phê trình rang bị phân huỷ từ 30 – 70% - Protein: cà phê nhân có khoảng 11% protein tự nhiên Dưới tác động nhiệt độ cao trình rang, chúng bị phân huỷ số tái tạo lại có mặt cà phê rang Một số sản phẩm tạo từ phân huỷ protein kết hợp với hydratcacbon axit chlorogen tạo thành hợp chất màu nâu - Hợp chất alcalorit: hợp chất có chứa nitơ Cafein cà phê rang khơng đổi trigonellin giảm 75% Có số chất hình thành niacin nicotin acid có lợi với thể người SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 18 Đồ Án Công Nghệ - GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Chất khống: cà phê nhân có khoảng 4% khống 90% số có nước cà phê chủ yếu kali Chất thơm: cà phê rang loại thực phẩm có hàm lượng chất thơm phong phú Những chất thơm khơng có cà phê nhân mà chúng hình thành rang xay 2.2.2.3.3 Máy móc thiết bị rang Dựa vào cách thức máy rang truyền nhiệt vào hạt cà phê, máy rang cà phê chia làm ba loại chính: cơng nghệ hot air (rang đối lưu khí nóng), rang trống (lị rang có hình dạng tương tự trống rang), rang chảo (cách rang thủ công chảo) - Rang cà phê chảo: Cách rang thủ công, cho chất lượng cà phê thấp Hình 2.4: Rang cà phê chảo Rang trống: Là công nghệ dùng phổ biến Việt Nam Hạt cà phê cung cấp nhiệt trực tiếp qua thành trống Máy rang cà phê kiểu trống rang phụ thuộc nhiều vào trình độ người rang cà phê, hạt cà phê có nguy chín khơng mẻ rang, hạt cà phê trực tiếp tiếp xúc với bề mặt trống rang chín nhanh hạt nằm phía - Hình 2.5: Máy rang cà phê loại 5kg - Máy rang cà phê Hot Air: Là loại máy rang tiên tiến nay, dùng khí nóng để làm chín cà phê Sử dụng máy rang cơng nghệ đáp ứng hai mục đích: vừa SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 19 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam truyền nhiệt để làm chín hạt cà phê, vừa đảo trộn hạt cà phê giúp cà phê chín giữ độ ổn định hạt Máy rang cà phê Hot Air sử dụng thép chịu nhiệt với thành trống dày cách nhiệt, có bảng điều khiển thân máy nên tiện lợi, dễ dàng tiến hành thao tác Đồng thời chỉnh gas luồng gió van điều khiển giúp thuận tiện sử dụng Ngồi cịn tiết kiệm tối đa thời gian nhiên liệu, an tồn, thân thiện với mơi trường Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo máy rang cà phê Hot Air - - Nguyên lý hoạt động: Nếu trống rang ống kim loại hình trụ bịt kín Thiết bị cho phép sức nóng truyền từ bề mặt kim loại trống (được làm nóng từ khí đốt dầu, than, củi…) tới hạt cà phê bên Hạt cà phê lăn tác động trình quay liên tục trống rang, nhiệt truyền tới tất hạt Thời gian rang trung bình mẻ 17-20 phút Hệ thống hồi lưu khí rang thơng qua thiết bị tạo gió xốy để tách vỏ lụa từ phía sau, gió hồi lưu vịng lại mạnh, làm tới ống khói nhờ phận xúc tiến cửa lị phía sau Trống rang ống kim loại hình trụ đục lỗ: Cho phép khí nóng từ lị đốt bịt kín (nhiên liệu khí đốt) thẳng vào lịng trống xuyên qua hạt cà phê lăn ngồi theo đường ống khói cao, qua lỗ mặt lọc bụi vỏ lụa, quay lại lị đốt kín để tăng hiệu suất làm nóng Thời gian rang loại máy 10-12 phút SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 20 Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Nhiệt độ khí đốt dẫn vào để 450 oC thấp Nhiệt độ rang đặt cố định (trong khoảng thời gian định lò đốt bật tắt tự động để giữ nhiệt độ cố định) điều chỉnh nhiệt độ tay Khi đạt đến độ rang theo yêu cầu, khối hạt cà phê rang xả khay làm nguội, mặt khay đục nhiều lỗ để thơng khí, có quạt hút khơng khí mát từ xuống xuyên qua khối hạt cà phê chuyển động nhờ cánh đảo khay, cà phê làm nguội Hình 2.7: Máy rang cà phê Hot Air công nghiệp 2.2.2.4 Làm nguội cà phê rang Cà phê sau rang đem làm nguội nhanh nhằm tản nhiệt cho hạt, tránh biến đổi khơng có lợi xảy giải phóng khí CO sinh q trình rang tạo thuận lợi cho q trình bao gói sau Làm nguội cách rải cà phê sàng kết hợp với quạt thổi khơng khí tốt hút chân không để tránh tổn thất chất thơm 2.2.2.5 Phối trộn cà phê rang • Mục đích: - Tạo nên hương vị phối hợp hương vị nhiều loại cà phê - Hạ giá thành sản phẩm cách tận dụng loại cà phê chất lượng thấp (đối với loại cà phê chất lượng cao khơng áp dụng giai đoạn này) - Giảm phụ thuộc sản xuất vào sản lượng mùa vụ SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 21 Đồ Án Cơng Nghệ • GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam Phương pháp: Dùng thiết bị đấu trộn cà phê Sau làm nguội, cà phê đưa phối trộn theo đơn đặt hàng chủng, hạng cà phê với theo tỉ lệ định với nguyên liệu phụ chất phụ gia theo thị hiếu người tiêu dùng Sau số cách phối trộn cà phê phổ biến: - Harmony Blend: Với tỉ lệ 70% Arabica 30% Robusta, cách trộn tạo thức uống có mùi vị cân bằng, khơng q đắng lại pha lẫn chút chua thanh, hậu vị vô ngào thơm ngon - Passion Blend: Với tỉ lệ 70% Robusta 30% Arabica, rang đến màu nâu vừa, sản phẩm có vị cân bằng, đắng vừa, hậu vị mượt mà với vị đắng vị chua nhẹ Rất thích hợp chế biến cà phê sữa tạo độ cân đắng, chua cà phê vị béo sữa - Charm Espresso: Với tỉ lệ 80% Arabica 20% Robusta, rang đến màu nâu vừa Mùi vị thức uống có vị chua vị đặc trưng Arabica, xen lẫn vào chút đắng đến từ Robusta Hình 2.8: Một số thiết bị phối trộn cà phê 2.2.2.6 Ủ cà phê rang Sau phối trộn, cà phê mang ủ khoảng 40 • Mục đích: Làm cho chất phụ gia ngấm vào hạt cà phê không làm ảnh hưởng đến chất lượng cà phê rang • Phương pháp: Thực thùng bao kín, khối lượng tuỳ thuộc vào quy mơ sản xuất 2.2.2.7 Xay cà phê rang • Mục đích: Giảm kích thước hạt cà phê, phá vỡ cấu trúc vốn có hạt cà phê rang để tạo điều kiện thuận lợi cho trình pha chế cà phê sử dụng Công đoạn xay cà phê rang quan trọng, cà phê rang phải xay đến độ mịn phù hợp đồng Nếu bột thơ pha khó chiết hết SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 22 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hoài Nam chất hoà tan nên dịch chiết loãng thời gian pha phải kéo dài Ngược lại, bột mịn pha cà phê khó chảy dịch chiết có lẫn cặn Tuy nhiên, độ mịn bột tuỳ theo phương pháp pha (pha máy bột mịn tay) nơi tiêu thụ (ở châu Âu bột phải mịn Mỹ) Độ mịn phù hợp khoảng 400µm Các biến đổi: Vật lí: + Sự giảm kích thước hạt cà phê + Giảm khối lượng toàn hạt tăng khối lượng riêng xốp khí cacbonic, nước chất dễ bay tạo thành từ giai đoạn rang tiếp tục giải phóng + Sự gia tăng nhẹ nhiệt độ ma sát + Sự tách tiếp tục lớp vỏ chưa tách q trình rang - Hố học: có số phản ứng phân huỷ, oxi hố nhiệt độ bề mặt tiếp xúc tăng Tuy nhiên, biến đổi khơng đáng kể - Hố lý: tăng diện tích bề mặt riêng, bay số chất mùi - Cảm quan: Giảm mùi thơm cà phê số chất mùi bị thất thoát • Phương pháp thực hiện: Hạt cà phê sau rang cần lực cắt lực ép hay lực xé, thiết bị xay thường sử dụng lăn có cưa để cắt vơi nhiều kiểu dáng khác Người ta sử dụng phương pháp nghiền lạnh đông Theo cách này, hạt cà phê xay mịn lượng cấu tử hương thất giảm Khí thu hồi sử dụng cho trình bao gói Thiết bị nghiền cà phê loại máy nghiền hạt (đôi gọi máy xay) Sau trình nghiền, bột cà phê đưa tới ray Các thành phần có kích thước q lớn hoàn lưu lại máy nghiền Hai loại máy nghiền thường sử dụng máy nghiền trục trơn máy nghiền • - SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 23 Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Hình 2.9: Một số loại máy xay cà phê 2.2.2.8 Bao gói bảo quản cà phê rang xay • Mục đích: Q trình bao gói giúp cho sản phẩm dễ vận chuyển phân phối đến tay người tiêu dùng, tăng giá trị hình thức cho sản phẩm Cà phê rang xay dễ bị hương thơm, hấp phụ mùi lạ dễ bị oxi hố nên cần phải bao gói thật cẩn thận để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm • Phương pháp thực hiện: Khi O2 với hàm lượng 1% khơng khí, sau tháng bảo quản, cà phê có dấu hiệu giảm giá trị cảm quan Còn hàm lượng O chiếm tỉ lệ khoảng 21% (khơng khí điều kiện thường), thời gian tương ứng 10 – 15 ngày Do trình bảo quản, cần phải giảm lượng O bao bì cách hút chân khơng nạp khí trơ để đuổi O2 ngồi Ngồi vấn đề khí O2, bảo quản cà phê rang xay cần ý đến tượng hút ẩm cà phê Cà phê nghiền dễ hút ẩm cà phê rang nguyên hạt Đồng thời, cà phê sau nghiền dễ tổn thất hương thơm so với cà phê rang nguyên hạt Vì vậy, cà phê sau nghiền nên bảo quản loại bao bì dạng hộp kim loại (được phủ vecni mặt trong), hút chân không trước bao gói Ngồi ra, cịn dùng bao bì khác giấy kim loại plastic Khi chọn vật liệu bao bì cần phải ý hạn chế đến mức thấp khả khuếch tán O2, ẩm cấu tử tạo hương Hình 2.10: Một số loại bao bì bảo quản cà phê rang xay SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 24 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống sản xuất cà phê rang xay dạng hạt nhà máy SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 25 Đồ Án Cơng Nghệ GVHD: ThS Đồn Thị Hồi Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO A TIẾNG VIỆT [3] Nguyễn Văn Tặng, Nguyễn Thị Hiền, Công nghệ sản xuất chè, cà phê & ca cao, Hà Nội: Nhà xuất Lao Động, 2010 [4] Trịnh Xuân Ngọ, “Cà phê kỹ thuật chế biến,” TP Hồ Chí Minh, 2009 [5] Trương Phú Thiện, “Cà phê Việt kỷ XXI - Văn hoá kỹ thuật,” NXB Văn hoá - Văn nghệ T.P Hồ Chí Minh, T.P Hồ Chí Minh, 2015 [7] Nguyễn Bá Vũ Duy, “Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê phương pháp ướt suất 30 cà phê tươi/ngày 15 cà phê thóc/ngày,” Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng, 2010 B TIẾNG ANH [1] B A Weinberg B K Bealer, The World of Caffeine: The Science and Culture of the World’s Most Popular Drug, New York, London: Routledge, 2001, pp 3-4 [2] A M H Alexandru Mihai Grumezescu, “Caffeinated and Cocoa Based Beverages,” The Science of Beverages, tập 8, Woodhead Publishing, 2019, pp 448-449 C NGUỒN INTERNET [6] phamngocthach, Giáo trình kỹ thuật sản xuất sản phẩm nhiệt đới SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17SH Trang 26 ... lượng, đồng hương vị 2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê rang xay [3, 6] Nguyên liệu để sản xuất cà phê rang xay hạt cà phê hay gọi cà phê nhân Dưới em trình bày quy trình cơng nghệ sản xuất cà. .. 48 Axeton 18 ,7 58 56 SVTH: Lê Vũ Kiều Trinh – 17 SH Trang 10 Đồ Án Công Nghệ GVHD: ThS Đoàn Thị Hoài Nam CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ RANG XAY 2 .1 Các phương pháp sản xuất cà phê nhân –... loại cà phê kể trên, cà phê chè thường đánh giá cao tính chất hương vị, thường dùng để sản xuất cà phê rang xay Còn cà phê vối thường dùng để sản xuất cà phê hoà tan phối trộn với cà phê chè để sản