Cà phê nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, khoáng, lipid, gluxit. Ngoài ra còn có các chất khác mà ta thường gặp trong thực vật là những acid hữu cơ chủ yếu như acid clorogenic và các ancaloit. Trên thế giới cũng như nước ta, đã có nhiều nguyên cứu phân tích thành phần hóa học của cà phê. Ngoài ra trong cà phê cong có một lượng nhân đáng kể vitamin, các chất bay hơi và các cấu tử gây mùi thơm. Ngày nay người ta đã tìm ra hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơm của cà phê.Nguồn gốc cây cà phê.Cây cà phê đã có cách đây 1500 năm. Các truyền thuyết đều xoay quanh sự kiện phát hiện ra cây cà phê và tác dụng của hoạt chất kích thích trong cà phê.Các công trình nghiên cứu về nguồn gốc cây cà phê cho rằngCây cà phê đã được trồng từ hồi xưa và quê hương của cây cà phê là vùng cao nguyên Abessinia ở Êthiôpia. Có giả thiết cho rằng người dân xứ này đã biết đến cây cà phê nhưng không có bằng chứng gì chứng tỏ họ đã biết chế biến quả cà phê và rang xay hạt cà phê để làm ra một loại nước uống.Một nguyên cứu khác cho rằng: Cây cà phê chè mọc hoang dại được biết đến đầu tiên vào khoảng thế kỉ 1314 ở cao nguyên Ethiôpia và ở vùng biên giới cao nguyên Boma ở Sudan. Sau đó, cây cà phê chè được trồng có hệ thống đầu tiên vào khoảng thế kỉ 15 tại các khu vườn miền Nam Yêmen. Từ giữa thế kỉ 17, người Ả Rập mất vị trí độc tôn trong việc trồng cà phê và cây cà phê chè đã lan rộng trên khắp thế giới, từ Ceynon sang Java và tới nam Mỹ. Hiện nay, cây cà phê được trồng tập trung chủ yếu ở Braxil, Côlôlmbia, Mêhicô và các nước trung Phi.Cây cà phê xuất hiện đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1875 ở Quảng Bình, sau đó lan sang Hà Nam và Nghệ An. Tuy nhiên, do khí hậu không phù hợp cho nên cây cà phê ở miền Bắc dần bị mai mọt đi còn ở vùng Trung bộ lại phát triển mạnh do điều kiện khí hậu, phổ nhưỡng phù hợp. Đặc biệt, ở Đắk lắk được ví như thủ đô cà phê. 1.Phân loại:Phân loại nhằm mục đích tách các chất tạp chất lẫn trong nguyên liệu, làm cho kích thước nguyên liệu đồng đều, tạo điều kiện cho việc bóc vỏ được triệt để, đảm bảo chất lượng của sản phẩm. Việc phân loại thường được thực hiện theo hai bước sau:a. Phân loại theo kích thước: thực hiện trên sàng phân loại, thường sử dụng sàng phẳng có 2 ÷ 3 lưới sàng, kích thước lổ sàng tăng dần từ dưới lên. Yêu cầu của việc phân loại theo kích thước là phải đảm bảo loại hết tạp chất lớn, trong tạp chất không được lẫn nguyên liệu.b. Phân loại theo tỉ trọng: người ta sử dụng nước để tiến hành phân loại theo tỉ trọng, đối với cà phê chín đúng mức có tỉ trọng φ ≈ 1, cà phê còn xanh, non có φ > 1, cà phê quá chín và tạp chất nhẹ có φ < 1. Chính vì thế mà người ta đưa khối quả cà phê vào nước để phân loại, cà phê chín đúng mức sẽ lơ lững, cà phê xanh và tạp chất nặng sẽ chìm, ngược lại cà phê chín và tạp chất nhẹ sẽ nổi. Bể xi phông có cấu tạo như sau: Thường tỉ lệ nướcnguyên liệu khoảng 31, trong quá trình làm việc cần phải đảm bảo nguyên liệu chín đúng mức qua ống xiphông vào máy xát tươi thật đều đặn và liên tục nhưng lượng nước tiêu tốn là ít nhất. Chu kỳ làm vệ sinh bể xiphông không quá 12 giờ. Ngoài ra bể xiphông còn có tác dụng làm cho nguyên liệu ngấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bóc vỏ quả, tuy nhiên, nếu kéo dài thời gian ngâm thì sự phân loại sẽ trở nên kém hiệu quả. B. CÀ PHÊ BỘT1 Tiếp nhận:Tiếp nhận cà phê nhân để đưa vào sản xuất nhằm đảm bảo đủ về số lượng. Việc tiếp nhận có thể được thực hiện bằng tay hat bằng các thiết bị chuyên dùng như gầu tải, vít tải, bằng dòng khí…2 Rang cà phê nhân2.1 Mục đích: Là quá trình gia nhiệt cho cà phê nhân để tạo nên những biến đổi màu sắc trong hạt, hình thành nên những tính chất đặc trưng cho cà phê về màu sắc, mùi và vị thông qua sự biến đổi màu sắc, cấu trúc và thành phần hạt. Giảm độ ẩm, tiêu diệt vi sin vật, nấm mốc, bảo quản., hạt giòn dễ xay.2.2 Các biến đổi và yếu tố ảnh hưởng:Trong quá trình rang xảy ra các phản ứng sau: Phản ứng carmel: xảy ra ở nhiệt nóng chảy của đường, nhiệt độ nóng chảy của đường glucoza là 145150°C, của fructoza là 95100°C, saccaroza 160180°C…tạo nên các hợp chất màu và vị. Phản ứng melanoidin: xảy ra giữa đường khử và axit amin dưới tác dụng của nhiệt độ (>0°C) tạo nên các sản phẩm có mùi và màu đặc trưng.Đường khử + axit amin sản phẩm có mùi và màuNgoài ra còn có các phản ứng khác nhưu phản ứng cracking các hợp chất cao phân tử (gluxit, protein…) sự vô cơ các hợp chất chứa cacbon tạo hình dáng và màu sắc cho sản phẩmSự biến đổi màu sắc của cà phê phụ thuộc vào nhiệt độ trong quá trình rang và nhiệt độ này tăng dần trong khối hạt rang.
1 BÁO CÁO CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÀ PHÊ BỘT LỜI MỞ ĐẦU Cà phê loại thức uống có màu đen có chứa chất caffeine sử dụng rộng rãi, sản xuất từ hạt cà phê rang lên, từ cà phê Cà phê sử dụng lần kỉ thứ 9, khám phá từ vùng cao nguyên Ethiopia Từ đó, lan Ai Cập Yemen, tới kỉ thứ 15 đến Armenia, Persia, Thổ Nhĩ Kì phía bắc Châu Phi Từ giới Hồi giáo, cà phê đến Ý, sau phần cịn lại Châu Âu, Indonesia Mĩ Ngày nay, cà phê thức uống thong dụng tồn cầu Khơng giống loại đồ uống khác, chức cà phê giải khát, người dân Mỹ uống thức uống giải khát Nhiều người uống với mục đích tạo cảm giác hưng phấn Theo nguyên cứu công bố vào tháng năm 2005 nhà khoa học Mỹ Joe Vinson thuộc Đại học Scranton cà phê nguồn quan trọng cung cấp chất chống oxi hóa( antioxidant) cho thể, vai trò mà trước người ta thấy hoa rau xanh Những chất gián tiếp làm giảm nguy ung thư người Cà phê đóng vai trị quan trọng xã hội xuyên suốt lịch sử đại Không thế, cà phê loại đồ uống ngày than thuộc với người dân Việt Nam “ Cà phê bột” loại cà phê tiện dụng sử dụng rộng rãi Chính mà cơng nghệ sản xuất cà phê bột ngày phát triển với cơng nghệ máy móc đại tiên tiến I TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ VÀ SẢN PHẨM BỘT CÀ PHÊ Cà phê nhân dạng thương phẩm gồm có: nước, khống, lipid, gluxit Ngồi cịn có chất khác mà ta thường gặp thực vật acid hữu chủ yếu acid clorogenic ancaloit Trên giới nước ta, có nhiều ngun cứu phân tích thành phần hóa học cà phê Ngồi cà phê cong có lượng nhân đáng kể vitamin, chất bay cấu tử gây mùi thơm Ngày người ta tìm 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơm cà phê Nguồn gốc cà phê Cây cà phê có cách 1500 năm Các truyền thuyết xoay quanh kiện phát cà phê tác dụng hoạt chất kích thích cà phê Các cơng trình nghiên cứu nguồn gốc cà phê cho Cây cà phê trồng từ hồi xưa quê hương cà phê vùng cao nguyên Abessinia Êthiơpia Có giả thiết cho người dân xứ biết đến cà phê khơng có chứng chứng tỏ họ biết chế biến cà phê rang xay hạt cà phê để làm loại nước uống Một nguyên cứu khác cho rằng: Cây cà phê chè mọc hoang dại biết đến vào khoảng kỉ 13-14 cao nguyên Ethiôpia vùng biên giới cao nguyên Boma Sudan Sau đó, cà phê chè trồng có hệ thống vào khoảng kỉ 15 khu vườn miền Nam Yêmen Từ kỉ 17, người Ả Rập vị trí độc tôn việc trồng cà phê cà phê chè lan rộng khắp giới, từ Ceynon sang Java tới nam Mỹ Hiện nay, cà phê trồng tập trung chủ yếu Braxil, Côlôlmbia, Mêhicô nước trung Phi Cây cà phê xuất Việt Nam vào năm 1875 Quảng Bình, sau lan sang Hà Nam Nghệ An Tuy nhiên, khí hậu khơng phù hợp cà phê miền Bắc dần bị mai mọt vùng Trung lại phát triển mạnh điều kiện khí hậu, phổ nhưỡng phù hợp Đặc biệt, Đắk lắk ví thủ cà phê 1.2Vai trò cà phê Cà phê công nghiệp quan trọng nhiều quốc gia giới, cho hiệu kinh tế cao Cà phê vừa yếu tố đảm bảo nguồn thu ngoại tệ cho nhiều nước sản xuất nông nghiệp Việc phát triển mạnh cà phê vùng trung du miền núi dẫn tới việc phân bố xí nghiệp cơng nghiệp sản xuất cà phê đại vùng đó, làm cho việc phân bố công nghiệp đồng làm cho vùng trung du miền núi mau chóng đuổi kịp miền xi kinh tế văn hóa Vì rút ngắn chênh lệch giàu nghèo vùng 1.3 Tác dụng cà phê Các kết nghiên cứu chứng minh rằng, cà phê có chứa chất cafein( khoảng 0,2-2%) có tác dụng sau - Kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn, gây hưng phấn, tăng cường tập trung hoạt động trí tuệ, làm tăng tốc độ tư - Kích thích năng, làm tăng sức mạnh khiến người ta nhảy cao hơn, xa hơn, chạy nhanh - Làm giảm mệt mỏi 1.4 Thành phần hóa học cà phê - Thành phần hóa học lớp vỏ Bảng 1.1 Thành phần hóa học lớp vỏ Thành phần Cà phê chè(%) Cà phê vối(%) Protein 9,20-11,20 9,17 Lipit 1,73 2,00 Xenlluloza 13,16 21,65 Tro 3,20 3,30 Hợp chất phi protein 66,16 57,85 Đường 14,60 Tanin 4,46 Pectin 6,50 Cafein 0,88 -Thành phần hóa học lớp vỏ thịt Bảng 1.2 Thành phần hóa 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 Xenlluloza 17,0 - (-) chưa xác định Độ pH lớp vỏ thịt tùy thuộc vào độ chin quả, thường pH=5,6-5,7 có pH=6,4 -Thành phần hóa học lớp vỏ cứng Bảng 1.3 Thành phần hóa học lớp vỏ trấu Thành phần Xenlulloza Hemixenlluloza Protein Đường Tro Các hợp chất có dầu Cà phê chè(%) 61,80 11,60 1,46 27,00 0,96 0,35 Cà phê vối(%) 67,8 2,22 3,30 0,35 -Thành phần hóa học nhân cà phê Bảng 1.4 Thành phần hóa học nhân cà phê Thành phần g/100g Thành phần Protein 9,0-16,0 Nước Lipit 4,0-18,0 Hemixenlluloza Xenlluloza 10,0-20,0 Licnhin Tro 2,5-4,5 Axit clorogenic Tinh bột 5,0-23,0 Axit cafetanic Đường 5,0-10,0 Axit cafeic Tanin 2,0 Pentosan Dextrin 0,85 Cafein 0,8-2,0 Bảng 1.5 Các cấu tử thơm nhân cà phê Cấu tử Tỷ lệ(%) Khối lượng phân tử Axetaldehyt Izolơxin Furan Dimetylsunfi n-Butaldehyt Metylmercaptan Axeton Diaxtyl 19,9 3,0 1,0 1,0 0,7 0,1 18,7 7,5 44 72 68 62 72 48 58 86 g/100g 8,0-12,0 20,0 4,0 2,0-8,0 8,0-9,0 1,0 5,0 - Điểm sôi(°C) 21 63 32 38 75 56 88 II.QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ BỘT Cà phê bột sản phẩm sản xuất từ cà phê nhân A CÀ PHÊ NHÂN Qủa cà phê Bảo quản Phân loại tách tạp chất Bóc vỏ vỏ thịt Rửa lớp nhớt Làm làm khô Tách tạp chất Bóc lớp vỏ trấu vỏ lụa Phân loại theo kích thước, khối lượng riêng màu sắc Đấu trộn Bao gói Sp cà phê nhân Quy trình sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt 1.Phân loại: Phân loại nhằm mục đích tách chất tạp chất lẫn nguyên liệu, làm cho kích thước nguyên liệu đồng đều, tạo điều kiện cho việc bóc vỏ triệt để, đảm bảo chất lượng sản phẩm Việc phân loại thường thực theo hai bước sau: a Phân loại theo kích thước: thực sàng phân loại, thường sử dụng sàng phẳng có ÷ lưới sàng, kích thước lổ sàng tăng dần từ lên Yêu cầu việc phân loại theo kích thước phải đảm bảo loại hết tạp chất lớn, tạp chất không lẫn nguyên liệu b Phân loại theo tỉ trọng: người ta sử dụng nước để tiến hành phân loại theo tỉ trọng, cà phê chín mức có tỉ trọng φ ≈ 1, cà phê cịn xanh, non có φ > 1, cà phê q chín tạp chất nhẹ có φ < Chính mà người ta đưa khối cà phê vào nước để phân loại, cà phê chín mức lơ lững, cà phê xanh tạp chất nặng chìm, ngược lại cà phê chín tạp chất nhẹ Bể xi phơng có cấu tạo sau: Thường tỉ lệ nước/nguyên liệu khoảng 3/1, trình làm việc cần phải đảm bảo nguyên liệu chín mức qua ống xiphông vào máy xát tươi thật đặn liên tục lượng nước tiêu tốn Chu kỳ làm vệ sinh bể xiphông không 12 Ngồi bể xiphơng cịn có tác dụng làm cho nguyên liệu ngấm nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bóc vỏ quả, nhiên, kéo dài thời gian ngâm phân loại trở nên hiệu 2.Bóc vỏ quả, vỏ thịt (xát tươi): •Bóc vỏ a Mục đích: thành phần chủ yếu lớp vỏ nước, gluxit protein, chất khơng tham gia vào q trình hình thành chất lượng sản phẩm mà cịn gây khó khăn thối rữa, làm kéo dài thời gian phơi sấy Do vỏ cần phải loại bỏ Ngoài ra, lớp vỏ thịt, thành phần chủ yếu pectin, khơng có lợi cho trình chế biến nên cần phải loại bỏ b Phương pháp bóc vỏ quả, vỏ thịt: - Để thực hiện, người ta thường sử dụng máy bóc vỏ kiểu tang quay, đĩa quay thủng .• Máy kiểu tang quay Ngun lí cấu tạo Nguyên tắm làm việc Khi làm việc, nhờ tang quay có gắn nhiều chịm cầu nên chuyển động tạo nên lực tiếp tuyến xung làm quay tròn tách lớp vỏ Vỏ theo dòng nước lọt qua khe hẹp kê bề mặt tang quay cà phê phần lớp thịt trượt dọc theo rãnh tạo nên kê chắn Tấm kê tạo với đường sinh góc nghiêng 10 độ để hạt cà phê dễ dàng chuyển động ngồi •Máy kiểu đĩa quay Ngun lý cấu tạo Ngun tắc làm việc Khi máy làm việc, đĩa quay tròn, mặt đĩa có gắn nhiều chỏm cầu tương ứng với rãnh làm việc bề mặt đĩa, đĩa quay nhờ truyền động từ động Năng suất máy phụ thuộc vào số rãnh Quá trình bóc vỏ phân thành phần, phần gồm vỏ quả, thịt nước, thịt nhân cà phê •Máy kiểu thủng Nguyên lý cấu tạo Nguyên tắc làm việc Máy kiểu thủng hoạt động tương tự máy tang quay, khác điều chắn thủng nên máy hoạt động, tác dụng lực va đập hạt cà phê chui qua lỗ chắn để ngồi phần gồm kiểu • Bóc vỏ nhớt: Sau bóc vỏ quả, lớp vỏ nhớt cịn bám chung quanh hạt cà phê, cần phải bóc lớp vỏ nhớt Việc bóc vỏ nhớt phải đảm bảo cho chất lượng hạt không bị biến đổi, màu sắc hạt sau bóc vỏ nhớt phải tự nhiên tỉ lệ hạt bị dập vỡ tách vỏ trấu không % Để tách vỏ nhớt, người ta thường dùng phương pháp sau: * Phương pháp lên men: tận dụng enzym sẳn có vỏ thịt, chủ yếu pectinaza Để chất lượng cà phê tốt hơn, người ta tiến hành lên men yếm khí (lên men nước), q trình lên men, phần tử liên kết vỏ thịt tác dụng enzym bị phân cắt thành phần tử tự do, dễ dàng trôi theo nước rữa Để trình lên men tiến hành thuận lợi, cần lên men cà phê vừa độ chín, bể lên men thường tích ÷ m3, nhiệt độ lên men 35 ÷ 420 C, thời gian từ 10 ÷ 18 tùy thuộc vào loại cà phê Nước dùng trình lên men phải nước sinh hoạt, hàm lượng sắt < mg/lít, pH 6,9 ÷ 7,2 Ngồi ra, để q trình lên men đặn, nên đảo nguyên liệu ÷ lần chu kỳ lên men * Phương pháp hóa học: thủy phân pectin vỏ thịt cà phê môi trường kiềm, người ta thường sử dụng Na2CO3, NaOH, Ca(OH)2, nồng độ %, thời gian ÷ Phương pháp rút ngắn thời gian so với phương pháp tốn hóa chất mùi vị sản phẩm khơng tốt Ngồi hai phương pháp trên, cịn có phương pháp vi sinh vật, phương pháp học , đặc biệt phương pháp học, người ta sử dụng máy xát tươi liên hồn Raoeng, thực đồng thời ba nhiệm vụ: bóc vỏ quả, bóc vỏ nhớt rữa cà phê thóc, sử dụng máy xát tươi liên hoàn Raoeng cho phép rút ngắn thời gian sản xuất Sơ đồ máy xát tươi Raoeng sau: Máy gồm trục rỗng hình trụ, bề mặt có đường gân chia làm ba đoạn rõ rệt, đoạn làm nhiệm vụ đưa cà phê vào vị trí bóc vỏ, đoạn làm nhiệm vụ xé rách lớp vỏ đồng thời chà xát lớp vỏ thịt, đoạn cuối làm nhiệm vụ tiếp tục chà xát lớp vỏ thịt gạt cà phê thóc ngồi 3.Rửa: a Mục đích: Loại bỏ phẩm vật tạo thành trình lên men, loại bỏ vết lớp vỏ nhớt, cơng đoạn quan trọng cịn phẩm vật kể bám vào hạt cà phê , chúng làm cho màu sắc hạt, mùi vị hạt bị ảnh hưởng mà kéo dài thời gian phơi sấy Để tiến hành rửa, dùng phương pháp khí thủ cơng Nếu rữa thủ công, tiến hành bể nước, thay nước ÷ lần cho mẻ rữa, 15 phút khuấy đảo lần Rữa khí tiến hành thiết bị rữa thùng quay, có phun nước 10 b Những yếu tố ảnh hưởng đến trình rửa: - Quá trình lên men ảnh hưởng lớn đến trình rữa, trình lên men tốt, tức lớp vỏ nhớt phân hủy hồn tồn thuận lợi cho trình rữa ngược lại - Tốc độ khuấy ảnh hưởng đến trình rữa, tốc độ khuấy nhỏ, ma sát cánh khuấy ngun liệu ít, hiệu rữa khơng cao; ngược lại, tốc độ khuấy lớn gây dập nát nguyên liệu lớp vỏ trấu bong ra, từ đó, phơi sấy, clorofin bị oxy hóa hạt cà phê thóc có màu xấu, thường tốc độ cánh khuấy khoảng 50 ÷ 100 vịng/phút - Tỉ lệ nước/nguyên liệu trình rữa khoảng 0,9 ÷ 1,2 Nếu tỉ lệ lớn kéo dài thời gian rữa trình rữa khơng hồn tồn 4.Làm ráo, phơi sấy: •Làm ráo: a Mục đích: làm phần nước tự hạt cà phê sau rữa, không làm mà đem sấy sinh tượng "luộc" nguyên liệu tạo màng cứng bên hạt cà phê làm kéo dài thời gian sấy sấy không làm ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm Làm rút ngắn thời gian phơi sấy, độ ẩm ngun liệu giảm từ ÷ 10 % sau công đoạn b Các phương pháp làm ráo: - Làm nước sân phơi: yêu cầu sân có độ nghiêng 10 ÷ 120 để nước dễ dàng, sàn làm đổ phê thành đống nhỏ, bề dày lớp hạt khoảng 10 ÷ 20 cm, thời gian làm khoảng ÷ - Làm lưới: kích thước lổ lưới phải phù hợp với loại cà phê để hạt không lọt qua lưới Lưới đặt giá cách mặt đất 0,5 ÷ 0,8 m để dễ thoát nước cách ẩm đất, chiều dày lớp hạt lưới từ 12 ÷ 15 cm - Làm phương pháp li tâm: dùng máy li tâm có tốc độ 1000 ÷ 1500 vịng/phút Phương pháp rút ngắn thời gian làm cịn làm cho q trình rữa hồn chỉnh lực li tâm kéo chất cịn sót lại hạt q trình rữa •Phơi: a Mục đích: phơi nhằm hạ độ ẩm xuống cịn 10 ÷ 12 % để thực trình chế biến b Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phơi: 10 13 nhờ ống phân phối, thùng quay với tốc độ khoảng vòng/phút nhờ mà cà phê trrộn Quá trình sấy tùy thuộc vào yêu cầu giảm độ ẩm hạt thường trải qua gaii đoạn + Giai đoạn Thời gian từ 7-8 đầu, sấy nhiệt độ 40-45°C Giaia đoạn chủ yếu làm thoát phần lớn nước dạng tự bề mặt hạt +Giai đoạn Thời gian từ 9-12 tiếp theo, sấy nhiệt độ 50°C Giai đoạn làm thoát dạng tự phần nước dạng liên kết hóa lí +Giai đoạn Thời gian từ 13-22 tiếp theo, người ta nâng nhiệt độ lên tới 60°C để làm thoát hết phần lớn nước dạng liên kết hóa lý +Giai đoạn Thời gian từ 23-24 tiếp theo, sấy nhiệt độ 40-45°C Đây giai đoạn ổn định cho hạt Trong trình sấy, đặc biệt giai đoạn cuối phải thường xuyên lấy mẫu để kiểm tra nhanh độ ẩm hạt (dùng máy Kett) đạt độ ẩm 12% ngừng trình sấy tháo sản phẩm ngồi Máy sấy thùng quay có ưu điểm cà phê đạt độ đồng cao, suất cao, tốn cơng nhân, tự động hóa dễ dàng chi phí đầu tư lớn Cà phê thóc sau sấy khơ, khơng sử dụng phải bảo quản dự trữ dụng cụ bao, xilô, thùng gỗ kho bảo quản Tách tạp chất Cà phê thóc khơ, trước đưa gia công cần phải tiến hành tách tạp chất Các tập chất lẫn cà phê thóc khơ tạp chất nặng đất, đá, kim loại,…hoặc tạp chất nhẹ cành cây, khô, rơm rác, dây bao, Thông thường, để tách tạp chất nhẹ tạp chất nặng có kích thước nhỏ người ta sử dụng sàng (hình 8.10), để tách đá tách tạp chất nặng khác người ta sử dụng máy tách đá (hình 8.11), cịn để tách sắt người ta sử dụng máy tách sắt •Nguyên tắc hoạt động sàng tạp chất Cà phê thóc đưa vào đầu thấp sàng qua cửa nạp liệu nhờ gầu tải, cà phê dàn lên toàn mặt sàng Khung lưới sàng chuyển 13 14 động nhờ mô tơ truyền động, hạt cà phê có kích thước nhỏ kích thước lỗ sàng lọt xuống khung sàn phía Tạp chất nhẹ cành khơ, khô, tách sàng lấy ngoài, tạp chất nặng đất, đá, có kích thước nhỏ kích thước khung sàng tách lấy ngoài, cịn cà phê lấy ngồi theo cửa riêng Tuy nhiên sàng tạp chất không tách tạp chất có kích thước kích thước hạt cà phê •Ngun lí cấu tạo máy tách đá Dựa khác tính chất bề mặt hạt cà phê đá Bề mặt hạt cà phê thường trơn, nhẵn, bề mặt đá xù xì, gồ ghề Chính vậy, đưa sàng nghiêng có bề mặt nhẫn hạt cà phê trượt xuống nhanh đá xuống phía sàng, cịn đá xuống phía sàng •Nguyên tắc hoạt động máy tách đá Máy tách đá hoạt động nhờ kết hợp yếu tố rung sàn, độ nghiêng sàng lực đẩy gió Cà phê nạp vào máy qua phễu nạp liệu đặt sàng trải toàn mặt sàng Sàng nghiêng chuyển động rung nhờ cấu rung nối với mô tơ truyền động kết hợp với dịng khơng khí từ lên tạo nhờ quạt gió đặt phía Do khối hạt tách thành lớp, hạt cà phe trượt nhanh xuống phía thấp sàng thu riêng, cịn đá tạp chất nặng lên phía cao sàng tách riêng Người ta điều chỉnh độ nghiêng tần số rung sàng, nhờ mà sàng sử dụng với nhiều loại nguyên liệu •Nguyên lý cấu tạo máy tách sắt •Nguyên tắc hoạt động máy tách sắt Thực chất máy tách sắt nam châm điện hoạt động nguyên tắc thay đổi cực từ rốt nam châm 14 15 Cà phê nạp vào máy trải tiết diện ngang nam châm Khi roto quay, bề mặt roto nằm vùng chảy cà phê tạo lực từ, cà phê có lẫn sắt, thép hút vào roto qua vùng khơng nhiễm từ sắt, thép tự động rơi theo cửa xả tạp, cịn cà phê tiếp tục ngồi theo cửa xả liệu 6.Bóc vỏ trấu vỏ lụa a.Bóc vỏ trấu Hạt cà phê bao bọc lớp vỏ trấu tương đối dày chắn, thành phần chủ yếu xenlulo, khơng có ích cho q trình tiêu hóa thể khơng có ích cho hình thành chất lượng sản phẩm, cần phải loại chúng Yêu cầu hạt cà phê sau xát khô phải giữ nguyên hạt, lượng hạt nứt, vỡ tốt, cần phải điều chỉnh hiệu suất xát < 100 % Cà phê nạp vào máy qua phễu nạp liệu phân phối nhờ phận phân phối Mô tơ truyền động cho trục quay làm cho hạt cà phê trượt vào rãnh trục Tại đây, hạt cà phê ma sát với trục, dao sát, lưới phía hạt cà phê với nên lớp vỏ trấu bị vỡ thành mãnh nhỏ Như vậy, trình bóc vỏ phân thành phần vỏ hạt, vỏ chui qua lưới phía quạt ngồi để thu hồi mảnh vỡ, cịn hạt cà ngồi qua cửa đóng mở tự động phê * Đánh giá chất lượng trình bóc vỏ trấu dựa vào: 15 16 + Tỷ lệ hạt cà phê trần so với hạt cà phê thóc khô ban đầu + Tỷ lệ hạt cà phê nhân bị vỡ vụn b.Bóc vỏ lụa (đánh bóng): Cũng lớp vỏ thóc, lớp vỏ lụa khơng có giá trị cho người tiêu dùng nên cần phải bóc vỏ lụa cho hạt cà phê bóng, tăng giá trị cảm quan tránh vi sinh vật xâm nhập Yêu cầu sau đánh bóng hạt cà phê, nhiệt độ khối cà phê không 550 C, tỉ lệ hạt nứt vỡ không % Tỉ lệ vỏ lụa cà phê nhân phải đạt 90 % (đối với arabica), 80 % (đối với canephora) 70 % (đối với excelsa), qui định hạt có 1/2 diện tích bóc vỏ lụa trở lên xem hạt 7.Phân loại theo kích thước, khối lượng riêng, màu sắc: - Mục đích q trình phân loại + Tạo đồng kích thước, khối lượng màu sắc hạt để nâng cao chất lương sản phẩm tạo thuận lợi cho q trình gia cơng + Loại bỏ hạt phẩm chất hạt bị sâu mọt, mốc, thối, ảnh hưởng tới chất lượng cà phê sau Trong sản xuất cà phê nhân, người ta thường phải phân loại theo ba phương pháp: a Phân loại theo kích thước: Sử dụng sàng phân loại gồm sàng tròn sàng lắc với lưới sàng có cở lổ khác nhau, hình dạng lổ khác nhau, phân loại theo chiều rộng hạt người ta dùng lưới sàng lổ trịn vng, phân loại theo chiều dày hạt người ta dùng lưới sàng lổ dài 16 17 Các dạng lỗ sàng b Phân loại theo khối lượng riêng: Dựa vào chuyển động khác hạt có tỉ trọng khác luồng khơng khí chuyển động ngược chiều với khối hạt, mục đích việc phân loại theo tỉ trọng nhằm loại bỏ hạt xấu, hạt lép chất lượng Phương pháp phân loại theo khối lượng riêng cho phép phân loại cà phê nhân thành nhiều mặt hàng khác theo khối lượng riêng Hiện nay, để phân loại cà phê nhân theo khối lượng riêng người ta sử dụng sàng trọng lượng máy Catodor •Nguyên lý cấu tạo máy Catador Cà phê nhân đưa vào máy qua phễu nạp liệu, trục quay có tác dụng phân bố cà phê vào máy Dưới tác dụng gió sinh quạt ly tâm làm cho nhân cà phê tách thành loại theo khối lượng riêng (hạt nặng, hạt trung bình hạt nhẹ) cửa xả liệu, cịn khí bụi 17 18 vào thiết bị xử lý khí bụi để thu khí trước thải vào mơi trường Sàn lưới có tác dụng đỡ nhân cà phê cho gió qua, cịn quét có tác dụng làm tăng hiệu phân tách c Phân loại theo màu sắc: Tùy thuộc vào giống cà phê, người ta đánh giá chất lượng cà phê nhân dựa vào màu sắc đặc trưng sau - Cà phê chè: Màu xanh xám tự nhiên - Cà phê vối: Màu xanh đậm màu xanh vàng - Cà phê mít: Màu vàng nâu Phân loại theo kích thước tỉ trọng loại bỏ tạp chất, tăng độ đồng khối hạt chưa thể tạo cho khối hạt độ đồng màu sắc được, đó, để tăng cường chất lượng khối hạt nữa, người ta tiến hành phân loại theo màu sắc Phân loại theo màu sắc tiến hành thủ công thiết bị điện tử Phân loại thủ công ( phân loại kiểu băng tải) thực băng chuyền chạy với tốc độ chậm dừng lại theo chu kỳ để công nhân ngồi hai bên băng chuyền tiến hành phân loại Phương pháp tốn nhiều nhân công thời gian giải nhiều vấn đề mà máy móc khơng thể giải Phân loại kiểu băng tải: Nguyên lý cấu tạo máy phân loại kiểu băng tải: Nguyên tắc hoạt động: Cà phê nhân đổ vào băng tải cao su qua phễu rụng, giàn tồn bề mặt băng với chiều dày định, đèn chiếu sáng giúp cho việc nhận diện hạt dễ dàng Nguời công nhân đứng bên băng tải vị trí cặp từ 1-1 đến 5-5 để phân loại, cịn vị trí cặp 6-6 để kiểm tra Đấu trộn, bao gói a Đấu trộn Dựa vào tiêu chuẩn chất lượng đơn đặt hàng Đấu trộn học máy chuyên dùng kiểu trụ quay b Bao gói Sử dụng bao mềm để gói bao sợi đay sợi chất dẻo, bên phải lót PE để chống cà phê hút ẩm thấm khí Khối lượng bao tùy thuộc vào phương pháp vận chuyển B CÀ PHÊ BỘT 18 19 Cà phê nhân Tiếp nhận Phân loại, làm Rang Làm nguội Phối trộn Ủ Xay Bao gói Sản phẩm cà phê bột Tiếp nhận: Tiếp nhận cà phê nhân để đưa vào sản xuất nhằm đảm bảo đủ số lượng Việc tiếp nhận thực tay hat thiết bị chuyên dùng gầu tải, vít tải, dịng khí… Rang cà phê nhân 2.1 Mục đích: Là q 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 hạt Giảm độ ẩm, tiêu diệt vi sin vật, nấm mốc, bảo quản., hạt giòn dễ xay 2.2 Các biến đổi yếu tố ảnh hưởng: 19 20 Trong trình rang xảy phản ứng sau: - Phản ứng carmel: xảy nhiệt nóng chảy đường, nhiệt độ nóng chảy đường glucoza 145-150°C, fructoza 95-100°C, saccaroza 160-180°C…tạo nên hợp chất màu vị - Phản ứng melanoidin: xảy đường khử axit amin tác dụng nhiệt độ (>0°C) tạo nên sản phẩm có mùi màu đặc trưng Đường khử + axit amin sản phẩm có mùi màu Ngồi cịn có phản ứng khác nhưu phản ứng cracking hợp chất cao phân tử (gluxit, protein…) vô hợp chất chứa cacbon tạo hình dáng màu sắc cho sản phẩm Sự biến đổi màu sắc cà phê phụ thuộc vào nhiệt độ trình rang nhiệt độ tăng dần khối hạt rang: Nhiệt độ rang ( °C) Khoảng 100 120-130 150-180 >180 Khoảng 270 Khoảng 300 Biến đổi màu cà phê Màu xanh sang vàng Màu vàng sang màu hạt dẻ Màu hạt giẻ sang màu xám Màu xám sang màu tối Màu tối sang màu đen Màu đen dạng bồ hóng vỡ vụn Bảng 2.1 Biến đổi màu sắc theo nhiệt độ 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°C nhiệt độ rang tối ưu 210-230°C 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 qua giai đoạn: + giai đoạn 1: nhiệt độ khối hạt tăng lên 120°C, hàm ẩm giảm 13% xuống 2% Quá trình bay nước làm thất thoát chất dễ bay hơi, khí có mùi hăng màu trắng đục, thể tích hạt tăng đáng kể, bề mặt hạt chai Khi hạt đạt đến nhiệt độ rang hạt xảy phản ứng caramel hóa sinh lượng lớn khí CO2 tích tụ hạt Đồng thời có phần chất chứa cacbon bị vơ hóa tạo muội than Quá trình dầu cà phê túi dầu lên bề mặt hạt tạo cho hạt bóng, phản ứng hình thành chất thơm +Giai đoạn 2: nhiệt độ tăng lên 150°C 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 vậytrong q trình rang thể tích hạt tăng từ 50-100%, hao hụt trọng lượng 14-23, độ ẩm từ 10-12% giảm 2-2.5% cà phê rang Trong trình rang 20 21 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 polysaccảit hào tan hay khơng hịa tan phần nước, phần nhỏ đường Trong trình rang polysaccarit thay đổi nhiều chúng phân hủy thành hợp chất khác biến màu hoàn toàn chất đường Các polysaccảit khơng hịa tan nước chúng tạo nên thành tế bào hạt cà phê sau pha trở thành bã cà phê + Nước: rang nước giảm cịn 2-2,5% sau tăng lên, theo quy định nước tiêu thụ cà phê 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 chúng bị phân hủy từ 30-70% + Protein: cà phê nhân có khoảng 11% protein tự nhiên, tác động nhiệt độ cao trình rang, chúng bị phân hủy số tái tạo lại có mặt cà phê rang Một số sản phẩm tạo từ phân hủy protein kết hợp với hydrocacbon axit chlorogen tạo thành hợp chất màu nâu +Hợp chất alcaloit: hợp chất có chứa nito Trong cà phê rang càein khơng đổi nhưung trigonelin giảm 75% Có số chất hình thành niacin nicotin acid có lợi ích với người +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 2.3 Phương pháp rang: -Rang thủ công: - Rang máy: + Phương pháp rang gián đoạn + Phương pháp rang liên tục 2.4 Máy móc thiết bị rang: Sơ đồ cấu tạo Ở sở sản xuất nhỏ, người ta tiến hành rang thiết bị rang hình cầu hình trụ, lượng cà phê cho vào