tìm hiểu QUY TRÌNH sản XUẤT cà PHÊ RANG XAY

Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh PHẦN I: LỜI NÓI ĐẦU Cà phê đặc sản nước vùng nhiệt đới, sản phẩm buôn bán nhiều giới, nước ta cà phê chiếm phần quan trọng mặt hàng xuất có giá trị Hơn nữa, mặt hàng cà phê đã, tăng cường phát triển nhiều đặc sản quý giá vùng nhiệt đới Việc tiêu thụ cà phê giới ngày tăng, Châu Âu, tập quán uống cà phê gắn liền với phong tục xã hội mức sinh hoạt vật chất Mặt hàng cà phê năm qua mang lại lợi ích to lớn đóng góp tầm quan trọng nghiệp xây dựng đất nước Nước ta có điều kiện thiên nhiên tốt để phát triển loại cao cấp này, nhiều vùng đất đỏ thích hợp để trồng cà phê cao nguyên: Gia Lai, Kon Tum, Daklak, Di Linh… Do tập quán uống cà phê có từ lâu đời nên nhiều người cà phê trở thành thức uống thường nhật, điều có lẽ hương vị đặc biệt cà phê tác dụng chủ yếu Cà phê loại thức uống kích thích thần kinh, gây hoạt động minh mẫn cho trí óc thơng qua kích động hệ thần kinh, tăng cường hoạt động máy khác thể trợ tim, xúc tiến tuần hoàn máu, nâng cao sinh lực chống mệt mỏi cho thể người Trong cà phê hoạt chất chủ yếu cafein, hàm lượng cà phê từ 1-3%, cafein chất độc uống nhiều cà phê sinh táo bón, uống nhiều làm thần kinh q kích thích bị gây rối loạn sau dẫn tới suy nhược Tuy nhiên, cà phê thức uống hấp dẫn nhiều người nhiều lứa tuổi giới lẽ tách cà phê ngon có đầy đủ hương vị đặc biệt khiến người ta thích thú cách khó tả Với phương tiện điều kiện trang thiết bị người ta tách nhiều chất thơm Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh có cà phê rang Vì thế, cà phê đồ uống ưa chuộng đánh giá cao.Trên giới có nhiều nước trồng cà phê, nước có diện tích trồng cà phê lớn Brazil có khoảng triệu sản lượng đạt 2.874.310 năm 2010 chiếm khoảng 25% sản lượng cà phê giới (trên giới 8.359.376 tấn) Ở Việt Nam năm gần tăng nhanh diện tích canh tác sản lượng thu hoạch cà phê Diện tích trồng cà phê Việt Nam năm 2010 506,4 nghìn ha, sản lượng đạt 1.105.700 tấn(nguồn) Inđơnêxia có diện tích triệu ha, sản lượng 801.000 năm 2010 Colombia có triệu ha, sản lượng hàng năm khoảng 514.128 năm 2010.( http://en.wikipedia.org/wiki/Coffee) Mặc dù giá cà phê thị trường gần có nhiều biến động thu nhập cao nhanh chóng nên thu hút nhiều quan tư nhân hộ nông dân đầu tư vào ngành sản xuất cà phê Ngoài ra, để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng nước xuất khẩu, vùng Tây Nguyên rộng lớn đất đai khí hậu thích hợp cho việc phát triển cà phê Trong năm gần nước ta có hàng vạn cà phê xuất hàng năm mặt hàng mà giới ưa thích Cùng với việc phát triển trồng cà phê kỹ thuật chế biến đòi hỏi ngày cao Khâu chế biến có ảnh hưởng lớn đến phẩm chất cà phê tác động mạnh đến sản xuất cà phê Hiện nay, có nhiều sở chế biến cà phê nhân sống xuất chế biến cà phê bột, cà phê hịa tan, song qui mơ cịn nhỏ chưa tập trung Nhưng với kế hoạch phát triển cà phê năm tới, công tác chế biến định đạt đỉnh cao kỹ thuật chế biến đại giới Nhưng thực tế nước ta có nhà máy chế biến cà phê đạt chất lượng cao mà chủ yếu phân xưởng sản xuất nhỏ tư nhân với thiết bị lạc hậu, thô sơ, suất thấp, chất lượng không cao Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Mặt hàng xuất cà phê nhân chất lượng, bị ép giá làm giảm phần thu nhập Hơn nữa, cà phê nhân chất lượng nên sản phẩm trình chế biến từ cà phê nhân chất lượng không cao Cho nên yêu cầu cần thiết phải xây dựng nhà máy sản xuất cà phê có tính quy mơ lớn cần thiết Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Đặc tính thực vật cà phê: Các loại cà phê thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, có 10 loại đáng ý giá trị trồng trọt Trên giới người ta thường trồng giống sau: 1.1 Cà phê Robusta: (http://zitcafe.com/tin-tuc/25dacdiemcacloaicafeovietnam.html) Loại trơng thích hợp với khí hậu, thổ nhưỡng vùng Tây Nguyên Việt Nam - vùng đất bazan (Gia lai, Đắclắc) - năm đạt 9095% tổng sản lượng cà phê Việt Nam, mùi thơm nồng, khơng chua, độ cafein cao, thích hợp với vị người Việt, đậm đặc với người nước Trồng cà phê Robusta phải thâm canh đạt suất cao trái đậu cành lần, phải tạo cành (cành thứ cấp 1,2,3…) để đạt yếu tố này, người nông dân phải có vốn, kiến thức Thường năm thứ hai-thời kỳ kiến thiết bản-người trồng thu hoạch, không hãm sớm nên đến năm thứ kinh doanh (năm thứ trồng) yếu, có hình tán dù, thiếu cành thứ cấp Hình 1: hạt cà phê Robusta coffee Cà phê Robusta hay cịn gọi cà phê vối thuộc lồi thực vật Coffea Canephora Pierre ex A Froehner Đây giống cà phê thích nghi tốt với khí hậu thổ nhưỡng vùng đất đỏ bazan – Tây Nguyên trù phú với độ cao từ 800 Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh 1000m so với mặt nước biển Là loại cà phê phổ biến Việt Nam chiếm 90% sản lượng năm Đặc điểm: Hạt cà phê Robusta hình bàn cầu trịn thường hạt trái Trãi qua trình chế biến dây chuyền thiết bị đại với công nghệ cao tạo cho loại cà phê Robusta có mùi thơm dịu, vị đắng gắt, nước có màu nâu sánh, khơng chua, hàm lượng cafein vừa đủ tạo nên loại cà phê đặc sắc phù hợp với vị người dân Việt Nam 1.2 Cà phê Arabica: (http://zitcafe.com/tin-tuc/25dacdiemcacloaicafeovietnam.html) Loại có hai loại trồng Việt Nam: Moka Catimor a) Moka: mùi thơm quyến rũ, ngào ngạt, vị nhẹ, sản lượng thấp, giá nước khơng cao khơng xuất được, giá xuất cao-gấp 2-3 lần Robusta – trồng khơng đủ chi phí nên người nơng dân trồng loại café b) Catimor: Mùi thơm nồng nàn, có vị chua, giá xuất gấp hai lần Robusta – khơng thích hợp với khí hậu vùng đất Tây Ngun trái chín mùa mưa khơng tập trung – phí hái cao - Quảng Trị trồng thí nghiệm, đại trà loại có triển vọng tốt Cà phê Arabica biết đến với tên dân gian gọi cà phê chè Ơ nước ta chủ yếu gồm giống mokka catimor thuộc lồi thực vật Coffea L Cà phê Arabica chiếm diện tích khoảng 1% diện tích trồng cà phê Loại cà phê cho chất lượng tốt trồng độ cao 1000m so với mặt nước biển Vì hiệu kinh tế cao chất lượng tốt nên diện tích trồng nhà nước khuyến khích trồng Đặc điểm: Arabica pha cho nước có màu nâu nhạt sánh, mùi vị đắng đa dạng từ đắng dịu hương thơm nhẹ nhàng quyến rũ đến vị đắng lẫn hương thơm nồng nàng, đặc biệt có vị chua lơi thích hợp với vị qúy bà 1.3 Cà phê Cherry: (http://zitcafe.com/tin-tuc/25dacdiemcacloaicafeovietnam.html) Khơng phổ biến vị chua - chịu hạn tốt Cơng chăm sóc đơn giản, chi phí thấp - thị trường xuất khơng chuộng kể nước nên người trồng loại - café mít 15-20 tuổi, tốt thu hoạch từ 100kg -200kg café tươi nằm gần chuồng bò nơi sinh hoạt gia đình … Lớp: DH09TP trang Đồ án cơng nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Cherry hay cịn gọi cà phê mít gồm có giống Liberica Exelsa Loại khơng phổ biến lắm, loại có khả chống chịu sâu bệnh tốt suất cao Được trồng vùng đất khơ đầy gió nắng vùng cao nguyên Đặc điểm: Cherry mang đặc điểm hương vị khác lạ lồi trưởng thành nắng gió Cao Nguyên Hạt cà phê vàng, sáng bóng đẹp Khi pha tạo mùi thơm thoang thoảng, đặc biệt vị chua cherry tạo cảm giác thật sảng khối 1.4 Thành phần hóa học cà phê 1.4.1 Cấu tạo thành phần cà phê Hình 2: cấu tạo hạt cà phê Lớp vỏ quả: lớp vỏ ngồi, mềm, ngồi bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm cà phê vối cà phê mít Dưới lớp vỏ mỏng lớp vỏ thịt, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát Hạt cà phê sau loại chất nhờn phơi khơ gọi cà phê thóc Vỏ trấu cà phê chè mỏng dễ dập vỡ cà phê vối cà phê mít Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Phía ngồi nhân cà phê cịn vỏ mỏng, mềm gọi vỏ lụa, chúng có màu sắc đặc tính khác tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng 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 Trong nhân cà phê, lớp tế bào phần nhân cứng có tế bào nhỏ, có chứa chất dầu Phía có tế bào lớn mềm Một cà phê thường có 1, nhân, thơng thường nhân Bảng 1: Tỷ lệ thành phần http://cnx.org/content/m30284/latest/ Thành phần Arabica (%) Robusta (%) Vỏ 43 - 45 42 Vỏ nhớt 20 - 23 23 Vỏ trấu 6- 6-8 Nhân vỏ lụa 26 -30 29 1.4.2.Thành phần hóa học cà phê nhân Bảng 2: thành phần hoá học cà phê nhân (1) Thành phần Ẩm Caffeine Trigonelline Glucid mạch ngắn Polysaccharide Protein acid amin Lipid Chlorogenic acid tổng Khoáng Hàm lượng Cà phê Arabica Cà phê Robusta 12 – 13% 12 – 13% 1,2(% chất khô) 2,3(% chất khô) 1,1(% chất khô) Vết – 8(% chất khô) 49,3 – 56,3 (% chất khô) 37,5 – 47,7(% chất khô) 10 – 15 (% chất khô) 10 – 15 (% chất khô) – (% chất khô) – 4,5 (% chất khơ) 1.4.3 Thành phần hóa học nhân Cấu tạo cà phê nhân chịu ảnh hưởng chủng cà phê, độ chín Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh quả, điều kiện canh tác, điều kiện chế biến bảo quản thực tế chưa có nghiên cứu thiết lập mối quan hệ với thành phần hóa học nhân cà phê Cà phê nhân dạng thương phẩm gồm có: nước, chất khống, lipit, protit, gluxit Ngồi ra, cịn có nhũng chất mà ta thường gặp thực vật axit hữu chủ yếu axit clorogenic chất ancaloit Trên giới nước ta có nhiều nghiên cứu phân tích thành phần hóa học nhân cà phê Một số yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng cà phê + Ảnh hưởng loại đất trồng cà phê Đất trồng cà phê có ảnh hưởng lớn đến mùi vị màu sắc cà phê Nếu cà phê trồng đất bazan tốt, khỏe, sản lượng cao, phẩm chất cà phê tốt, hương vị đậm đà, mùi vị thơm ngon loại cà phê trồng loại đất khác + Ảnh hưởng chế độ chăm sóc kỹ thuật: Chế độ chăm sóc kỹ thuật thời gian trồng cà phê quan trọng, người trồng cà phê góp phần định chất lượng cà phê Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có: - Tủ gốc cà phê - Đánh nhánh tạo hình - Phân bón kỳ số lượng cần thiết - Số lượng bóng mát cần thiết cho loại cà phê - Phòng trừ sâu bệnh hại cà phê Chăm sóc tốt có ảnh hưởng lớn đến sản lượng cà phê + Ảnh hưởng nhân cà phê đến chất lượng cà phê: http://www.scribd.com/doc/111367850/B%E1%BA%A3o-qu%E1%BA%A3nsau-thu-ho%E1%BA%A1ch-ca-phe Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Hydratcarbon: Hàm lượng hydratcarbon cà phê khơ khoảng 60% Phần lớn polysaccharide hịa tan khơng hịa tan nước phần nhỏ đường saccharose, glucose, … Trong trình rang hydratcarbon biến đổi nhiều,chúng phân hủy thành hợp chất khác biến hồn tồn chất đường nói Các đường khử tham gia số phản ứng tạo màu mùi cho cà phê rang Các plysaccharide khơng hồ tan nước, chúng tạo nên thành tế bào hạt cà phê sau pha trở thành bã cà phê Các chất béo: Trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 13% Trongquá trình rang hợp chất béo – 2% Các chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê trigliceride diterpene, dạng este acid bão hòa, panmitic, behenic,arachidic Các diterpene nhạy với acid, nhiệt ánh sáng Hàm lượng diterpenegiảm q trình bảo quản q trình rang tạo thành terpnene bay hơi, naphtalene quinoline Các acid: Đại diện quan trọng nhóm acid loại acid chlorogenic Đây lànhững loại acid đặc trưng cà phê Trong trình rang chúng bị phân hủy 30 – 70%, sau rang có hình thành số acid dễ bay Tất acid góp phần tạo vị chua cà phê Các loại protein: Hầu khơng có mặt cà phê rang, rang nhệt độ cao nênmột phần bị phân hủy, phần lại kết hợp với hydratcarbon acid chlorogenic tạo thành chất màu nâu Bằng phương pháp thủy phân, người tathấy thành phần protein cà phê có acid amin sau: cysteine, alanine, phenylalanine,histidine, leucine, lysine, … Các acid amin thấy trạng thái tự do, chúng thườngở dạng liên kết Khi gia nhiệt, mạch polypeptide bị phân cắt, acid amin đượcgiải phóng tác dụng với tác dụng với chất tạo mùi vị cho cà phêrang Trong số acid amin kể đáng ý acid amin có chứa lưu huỳnh cystein, methionine proline, chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưngcủa cà phê sau rang Đặc biệt, methionine proline có tác dụng làm giảm tốc độoxi hóa chất thơm, làm cho cà phê rang giữ mùi vị bảo quản Trong trình chế biến có phần protein bị phân giải thành acid amin, cịn phần lớn bị biếnthành hợp chất khơng tan Các loại alkaloid: Trong trình rang, hàm lượng caffein không thay đổi Trigoneline giảm khoảng 75%, tạo thành sản phẩm gồm acid nicotinic Lớp: DH09TP trang Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh (niacin), nicitinamide chất thơm bay pyrine pyrol Trong đáng ý niacin,trong thể người có tác dụng loại vitamine Các chất thơm: Trong thành phần hợp chất thơm có khoảng 50% aldehyde,20% ketone, 8% ester, 7% heterocylic, 2% dimethylsulfide, lượng cácsulfide hữu khác, cịn có lượng nhỏ nitrile, alcohol hydrocarbon bão hòa chưa bão hòa có trọng lượng phân tử thấp isoprene Các chất khoán : Hàm lượng chất khoáng cà phê khoảng – 5%, chủ yếu kali, nitơ magie, photpho, clo Ngồi cịn thấy nhơm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh,…những chất ảnh hưởng không tốt đến mùi vị cà phê Chất lượng cà phê cao hàm lượng chất khoáng thấp ngược lại Lớp: DH09TP trang 10 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh xay Tiêu chuẩn cà phê nhân nguyên liệu:  Độ ẩm thường nhỏ 13%  Kích thước hạt: dựa vào hạt qua lõ sàng có kích thước qua tiêu chuẩn ISO kích thước lỗ sàng  Tỷ trọng khối lượng 100 hạt  Số lượng lỗi có 100 hạt( lỗi màu cắc không đặc trưng, sâu bọ, hạt non, tổn thương trình chế biến )  Hàm lượng tạp chất tỷ lệ lẫn loaija cà phê khác  Các tính chất cảm quan màu sắc thể chất hạt cà phê Hiện nay, cà phê nhân Việt Nam, nhà sản xuất cà phê dựa vào tiêu chuẩn TCVN 4193:2001 để đánh giá chất lượng Bộ tiêu chuẩn có nội dung gần tương tự với tiêu chuẩn đánh giá Hiệp hội Cà phê Thế giới(ICO.) Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại:( TCVN 4193:2001) Bảng Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép hạng cà phê Loại cà Hạng đặc biệt phê hạng Cà phê Hạng Không lẫn R Được lẫn R: C Được lẫn C: chè Hạng hạng 1% Được lẫn R: 5% Được lẫn C: 1% 0,5% Cà phê vối Ghi chú: Được lẫn C: 0,5% Được lẫn C: 1% Được lẫn C: 5% Được lẫn A: Được lẫn A: 5% Được lẫn C: 5% 3% A: cà phê chè (Arabica) R: cà phê vối(Robusta) Lớp: DH09TP trang 13 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh C: cà phê mít(Chari) Loại khuyết tật số lỗi loại khuyết tật Bảng Trị số lỗi quy định cho loại khuyết tật Loại khuyết tật nhân đen Trị số lỗi(lỗi) 1 nhân nâu đậm 0,2 cà phê khô 1 nhân vỏ trấu 0,5 nhân bị lên men(*) 1 nhân bị mốc(*) 1 nhân nửa đen 0,5 nhân xanh non 0,2 nhân khô 0,5 nhân trắng xốp 0,2 nhân rỗng ruột(tai) 0,2 nhân bị sâu đục lỗ 0,1 nhân bị sâu đục lỗ trở lên 0,2 nhân bị lốm đốm 0,1 nhân vỡ(kích thước t ẵ - ắ nhõn) 0,1 mnh v( kớch thước nhỏ ½ nhân) 0,2 mảnh vỏquả khơ lớn( ¾ vỏ) 1 mảnh vỏ khơ trung bỡnh(t ẵ - ắ v) 0,5 mnh v qu khơ nhỏ(< ½ vỏ) 0,2 nhân cịn dính tối đa 30% vỏ lụa(đối với nhân chế biến ướt) 0,05 vỏ trấu lớn( ½ vỏ) 0,2 vỏ trấu nhỏ(< ½ vỏ) 0,1 Lớp: DH09TP trang 14 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh mẩu cành to( dài – cm) mẩu cành trung bình( từ – cm) mẩu cành nhỏ( ngắn cm) 1 cục đất, đá to( sàng N0 20) cục đất, đá loại trung bình ( sàng N020 sàng N012) cành cục đất, đá loại nhỏ(dưới sàng N0 12) Tạp chất khác( loại tạp chất trên): - Dưới 0,5g - Từ 0,5g – 1g - Trên 1g, thêm gam tạp chất (*) Mức khống chế cho mẫu 300g: không lỗi 2.2.2 Xử lý làm + Mục đích: 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 lý trước chế biến + Phương pháp xử lý: xử lý nước dung môi hữu - Xử lý nước: cà phê nhân sau bảo quản (chất lượng tốt) ngâm cà phê nước phút lúc nước ngấm vào hạt hòa tan mùi mốc, sau vớt để ráo, trường hợp mốc nhẹ - Xử lý dung môi hữu cơ: xử lý trường hợp bị mốc nặng dùng rượu có nồng độ 20% thể tích Thường cà phê sau xử lý, làm đưa lên băng chuyền nghiêng có gờ, đục lỗ lưới có đường kính mm để làm nguyên liệu trước đưa lên sàng để tách tạp chất phân loại 2.2.3 Phân loại + Mục đích: Tạo cho khối hạt có kích thước đồng đều, tạo điều kiện cho trình rang thuận lợi Lớp: DH09TP trang 15 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh + 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 Nguyên lý phân loại kích thƣớc lỗ sàng: Tổng số lỗi tối đa cho phép 300g mẫu cà phê nhân tỷ lệ phần trăm lượng tối thiểu cà phê nhân sàng lỗ tròn quy định bảng sau đây: Bảng 3: Tổng số lỗi tối đa cho phép 300g mẫu tỷ lệ phần trăm lƣợng tối thiểu cà phê nhân sàng lỗ tròn Tổng số lỗi tối đa cho phép 300g mẫu cà phê nhân Tỷ lệ phần trăm lượng tối thiểu cà phê nhân sàng lỗ tròn Đối với cà phê chè Đối với cà phê vối Cỡ sàng* Đối với cà Đối với cà phê chè phê vối Tỷ lệ (%) Hạng đặc biệt Hạng 15 30 N018/N016 N018/N016 90/10 30 60 60 90 Hạng 120 150 N016/N013 N012 ½ /N012 N012/N010 90/10 Hạng N016/N014 N012 ½ /N012 N012/N010 Hạng 150 250 - - Hạng Không quy định Không quy định - Hạng chất lượng Lớp: DH09TP 90/10 90/10 Không quy định Không quy định trang 16 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh (*) Chỉ sàng lỗ trịn với kích thước theo phụ lục A, TCVN 4807: 2001( ISO 4150: 1991) Bảng 4: phụ lục A Cỡ sàng N010 N012 N012 ½ N014 N015 N016 N017 N018 N019 N020 Kích thước lỗ sàng(mm) 4,75 5,6 6,3 6,7 7,1 7,5 Chú thích – sàng N0 12 ½ tương ứng N0 13 mà ISO ban hành trước 2.2.4 Rang Mục đích cơng nghệ: chế biến chuẩn bị - Chế biến: quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê rang xay, rang công đoạn quan mang tính chất định đến chất lượng cà phê thành phẩm trình rang cà phê , tác động nhiệt độ, phản ứng hoá học diễn tạo thành hương vị, màu sắc đặc trưng cà phê thành phẩm - Chuẩn bị: trình rang cà phê tạo biến đổi tính chất lý hạt cà phê, làm cho trình nghiền cà phê trở nên dễ dàng Thơng thường sau q trình rang, hạt cà phê có độ bền học giảm, độ giịn tăng lên Khi đó, tác dụng lực học tình nghiền, hạt cà phê dễ dàng vỡ Phƣơng pháp rang cà phê: rang trình gia nhiệt cho cà phê,sử dụng tác nhân truyền nhiệt khơng khí nóng có nhiệt độ 180 – 2600C trình rang, hạt đảo trộn liên tục nên thiết bị rang có ba phương thức truyền nhiệt: xạ, dẫn nhiệt đối lưu nhiệt Dưạ vào thời gian nhiệt độ, trình rang cà phê coá thể phân loại theo ba chế độ sau: Lớp: DH09TP trang 17 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh - Nhiệt độ thấp thời gian dài( Low temperrature, long time – LTLT: 2200C, – 12 phút) - Nhiệt độ cao thời gian ngắn( High temperrature, short time – HTST: 2600C, 2,5 – phút) - Nhiệt độ cao, thời gian dài(High temperrature, long time – HTLT) Dựa vào biến đổi màu sắc trạng thái bề mặt, trình rang cà phê phân loại theo mức độ rang khác Mức độ rang ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm cà phê rang xay( màu sắc, hương vị…) mức độ biến đổi hợp chất hoá học nguyên liệu Tuỳ thuộc theo thị hiếu người tiêu dùng mà nhà sản xuất lựa chọn mức độ rang thích hợp Để đánh giá mức độ rang, thường sử dụng thiết bị đo màu sắc hạt Thiết bị đo thông dụng máy đo màu Agtron Theo thang đo màu Agtron, màu cà phê sẫm độ Agtron thấp Bảng 5: mô tả mức độ rang cà phê nhân Mức độ rang Rang sáng – rang sơ Rang nhẹ vừa Rang trung bình Rang đậm – rang kỹ Rang đậm – rang kỹ Rang đậm kỹ Mô tả cảm quan Màu nâu sáng đến màu vàng.hương vị nhẹ, độ acid thấp Bề mặt hạt cà phê khô Màu nâu sáng vừa Độ acid rõ hương vị tăng nhẹ Bề mặt hạt cà phê khô Màu nâu vừa độ acid hương vị tăng, hầu hết hạt cà phê khô Màu nâu tối bề mạt có diện hạt dầu nhỏ Độ acid giảm nhẹ hương vị mạnh độ rang thích hợp cho cà phê expresso Màu đen nâu đen Hạt cà phê có đốm dầu hay hạt có dầu hương vị giảm độ béo tăng mạnh Hạt màu đen với bề mặt phủ đầy dầu hương vị giảm mạnh, độ béo củng giảm kiểu rang cà phê expresso Mỹ Các biến đổi nguyên liệu trình rang: Vật lý: - Trong trình rang, nhiệt độ hạt cà phê tăng nhiệt lượng cung cấp từ tác nhân gia nhiệt nhiệt lượng phản ứng hoá học bên hạt sinh Trong giai đoạn đầu trình rang, nhiệt lượng Lớp: DH09TP trang 18 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh - - - phản ứng nhiệt phân không đáng kể Sau đó, nhiệt lượng sinh từ phản ứng nhiệt phân tăng cường độ phản ứng tăng lên Nhiệt lượng tăng mạnh nhiệt độ hạt cà phê dao động vùng 1700C đến 2500C Để hạn chế tượng tăng nhiệt trình rang, rang đến nhiệt độ vùng nói trên, nhà sản xuất cần giảm lượng nhiệt cung cấp từ bên cách giảm lưu lượng tác nhân rang Dưới tác dụng nhiệt độ cao, nước số chất có phân tử lượng thấp bay hơi, làm trương nở giảm khối lượng hạt cà phê, tỷ hạt củng giảm Các biến đổi phụ thuộc vào giống, chất lượng cà phê nhân nguyên liệu, mức độ rang phương thức rang Thể tích hạt sau rang tăng lên 40 – 60% Cà phê Robusta trương nở ích cà phê Arbica có mức độ rang Cùng giống cà phê, độ trương nở mức độ giảm khối lượng hạt nhiều mức độ rang “đậm”, hay sử dụng phương thức rang nhiệt độ cao thời gian ngắn khối lượng hạt giảm cịn q trình rang, lớp vỏ lụa bị tách Cà phê nhân đánh bóng tốt q trình chế biến sau thu hoạch mức độ giảm khối lượng lớp vỏ lụa bị tách Hạt cà phê nhân có khối lượng riêng khoảng 1,25 – 1,3 g/ml, sau rang cịn xấp xỉ 0,7 g/ml Hoá lý: Biến đổi hoá lý quan trọng trình rang tượng bay ẩm hợp chất dễ bay Quá trình làm cho cấu trúc bên hạt trở nên giòn xốp Hoá học: Biến đổi hoá học biến đổi quan trọng q trình rang Những biến đổi hố học tạo đặc trưng hương vị cho cà phê thành phẩm biến đổi hoá học diễn q trình rang gồm có: Độ ẩm hạt cà phê trước rang khoảng 12 – 13% Độ ẩm cà phê sau rang thường khoảng – 2%, tuỳ thuộc mức độ rang Sự tổn thất chất khô: hàm lượng chất khô trình rang bị giảm phản ứng phân huỷ Khi cà phê rang đậm, lượng chất khô bị giảm nhiều Sự thay đổi hàm lượng chất khơ hồ tan: q trình rang, hàm lượng chất khơ hồ tan thường tăng lên Thơng thường hàm lượng chất khơ hồ tan cà phê Arabica sau rang xấp xỉ 30%( chất khơ), cịn lượng chất khơ hồ tan cà phê Robusta cao – 4%( xét Lớp: DH09TP trang 19 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh trường hợp loại cà phê có mức độ rang) Để đạt mọt mức độ rang, thời gian ngắn hàm lượng chất khơ hoà tan cà phê thành phẩm cao - Các phản ứng hoá học xảy tác dụng nhiệt độ cao kể đến phản ứng caramel, phản ứng Maillard, phản ứng Strecker, phản ứng phân huỷ hợp chất phenolic, phản ứng nhiệt phân Các phản ứng tạo cho sản phẩm có mùi đặc trưng cà phê rang, màu nâu sẫm, vị đắng hình thành cấc hợp chất khí làm nở hạt thành phần khí bao gồm CO2( 87%), CO( 73%), oxide Nitơ( 5,3%) số thành phần tao hương khác Trong khí tạo đáng kể CO2 Khí CO2 tạo thành giữ lại phần bên hạt cà phê với hàm lượng – ml/g tượng lưu giữ CO2 hạt cà phê sau rang gây tượng trương phồng bao bì bao gói cà phê lượng khí khơng tách bao gói Hố sinh vi sinh: Do nhiệt độ cao nên sau trình rang, enzyme vi sinh vật có khối hạt ban đầu bị vo hoạt nồn tồn Trong q trình rang cà phê, người ta nhân thấy có số biến đổi cảm quan: - Đầu tiên, bề mặt hạt cà phê dần trơn nhẵn Sau đó, bề mặt hạt khô bắt đầu xuất vêt nứt Cuối cùng, bề mặt hạt dần bóng lên dầu từ bên nhân cà phê thoát bề mặt Trong q trình rang, có hai thời điểm quan trọng, bề mặt hạt cà phê bắt đầu xuất vết nứt thứ vết nứt thứ hai Đây đặc điểm quan trọng để đánh giá mức độ rang cà phê - Màu sắc hạt cà phê biến đổi dần từ màu xanh xám sang màu vàng nhạt, vàng đậm, nâu cánh gián, nâu đen cuối có mau đen đậm mức độ phân cấp mức độ rang cà phê 2.2.5 Làm nguội cà phê rang Mục đích cơng nghệ: hồn thiện Cà phê sau q trình rang có nhệt độ cao làm cho hợp chất tạo hương sinh tiếp tục tiếp tục bay làm thất hương Vì để chánh tổn thất hương, cần làm nguội nhanh sản phẩm Các biến đổi nguyên liệu: Lớp: DH09TP trang 20 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh - Trong trình làm nguội, hợp chất hương tạo thành tiếp tục bay Mặc khác, nhiệt độ cao nên phản ứng hoá học hạt tiếp tục diễn ra, phản ứng caramel phản ứng Maillard Do màu hạt trở nên sẫm Làm nguội nhanh thất thoát hương biến màu sản phẩm giảm - Q trình làm nguội thực thiết bị rang kiểu đứng, dùng khơng khí để làm nguội Ở số sở sản xuất, ngưới ta phun ẩm phun rựu để làm nguội nhằm mục đích tạo độ ẩm bảo quản(