Thành phần hóa học

Thành phần hóa học tùy theo phân tích ở nguyên liệu thô sản phẩm rang xay hoặc ở trong tách cà phê thành phẩm:

Hydratcacbon

Hàm lƣợng Hydratcacbon trong cà phê thƣờng từ 30-40%. Về lƣợng đây là nhóm thành phần cao nhất, chúng phần lớn là các loại polysacarit hòa tan hoặc không hòa tan trong nƣớc, ngoài ra còn là một phần nhỏ là đƣờng: saccarose, glucose, … Trong quá trình rang, các Hydratcacbon thay đổi nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến màu hầu nhƣ hoàn toàn nhƣ các chất đƣờng đã nói trên. Các polysaccaride không hòa tan trong nƣớc, chúng tạo nên thành tế bào ở hạt cà phê và sau khi trở thành bã cà phê [22].

Nước

Cà phê nhân có từ 10-31% nƣớc ở dạng không liên kết. Trong quá trình rang nƣớc bốc hơi và hàm lƣợng nƣớc tạm thời giảm xuống chỉ còn từ 1-2,5%, sau đó hàm lƣợng nƣớc sẽ tăng lên. Theo quy định của hầu hết các nƣớc tiêu thụ cà phê, hàm lƣợng nƣớc trong cà phê rang xay không đƣợc vƣợt quá 5%. Qua quá trình rang khối

lƣợng cà phê tùy theo hàm lƣợng nƣớc trong cà phê nhân sống và mức độ rang, có thể giảm từ 11-20%, có nghĩa là tùy theo cấp độ rang mỗi cân cà phê nhân bị mất đi từ 110-200 gram chất hữu cơ hoặc vô cơ kể cả nƣớc [22], [23].

Các chất béo

Trong cà phê nhân hàm lƣợng chất béo chiếm từ 10-13%. Cà phê chè Arabica, có nhiều chất béo so với cà phê vối Robusta. Trong quá trình rang các hợp chất béo hầu nhƣ không thay đổi và nếu tính theo tỷ lệ khối lƣợng thì hàm lƣợng chất béo tăng lên trong quá trình rang.

Chất béo tập trung chủ yếu ở thành tế bào trong hạt cà phê. Một bộ phận nhỏ là lớp sáp cà phê. Lớp này là một màng rất mỏng phủ xung quanh bề mặt hạt cà phê. Hai chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê là triglyceride và diterpenester. Acid linolic và

acid palmitic là hai loại acid quan trọng nhất trong các acid béo [27].

Các aicd hữu cơ

Những đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogen. Đây là những loại acid đặc trƣng đối với cà phê, trong quá trình rang chúng sẽ bị phân hủy từ 30-70%. Hàm lƣợng của tất cả các loại acid trong cà phê nhân chiếm khoảng từ 4- 5% trong đó có các loại acid chlorogen chiếm phần chủ yếu [63].

Protein

Trong nhân cà phê có khoảng 11% protein tự nhiên, dƣới tác dụng của nhiệt độ cao trong quá trình rang, chúng bị phân hủy và một số đƣợc tái tạo lại và có mặt trong cà phê rang. Một số sản phẩm tạo ra từ sự phân hủy protein kết hợp với hydratcacbon và acid chlorogen tạo thành những hợp chất màu nâu [22].

Alcaloit

Alcaloit là những hợp chất tự nhiên chứa nitơ có ở trong một số loại cây nhất định. Trong nhóm này có cafein, trigonollin và các nicotin acid. Đối với cà phê thì hàm lƣợng cafein có thể có thể từ 0,8-2,5% tùy từng chủng loại. Trong quá trình rang hàm lƣợng cafein hầu nhƣ không thay đổi nhƣng hàm lƣợng trigonellin giảm 75%. Trong số các chất mới hình thành đáng kể nhất là niacin hay nicotin acid. Trong cơ thể con ngƣời chất này có tác dụng nhƣ một vitamin. Lƣợng niacin trong một tách cà phê đủ đáp ứng một phần mƣời nhu cầu về niacin của một ngƣời lớn trong ngày. Ngoài ra, trong cà phê còn có một lƣợng nhỏ theobromin và theophyllin, các hợp chất thƣờng có trong chè và hạt ca cao [71].

Chất khoáng

Hàm lƣợng khoáng chất trong một sản phẩm tự nhiên thƣờng biến động. Chủng loại cà phê, khu vực trồng cà phê, cấu tạo đất và phân bón tác động đến tỷ lệ khoáng chất. Nói chung trong cà phê nhân có khoảng 4% khoáng chất và 90% lƣợng khoáng chất này có mặt trong nƣớc cà phê, trong đó Kali chiếm một hàm lƣợng cao nhất, kế đó là Canxi, Magie và Photpho ở dạng muối phốt-phát. Hầu nhƣ các khoáng chất khác đều có mặt dƣới dạng vi lƣợng. Trong cà phê có hàm lƣợng kim loại nặng hoặc các chất tàn dƣ rất thấp [22], [27].

Chất thơm

Với hàm lƣợng cho tới 0,1% các chất thơm có thể bốc hơi thì cà phê rang là một trong những loại thực phẩm có hàm lƣợng chất thơm phong ph nhất. Những chất thơm này không có trong cà phê nhân mà ch ng chỉ hình thành trong quá trình xay. Các chất cho hƣơng và vị này cộng lại tạo nên hƣơng vị có một không hai của cà phê vì trong thực tế hầu nhƣ tất cả các loại sản phẩm thực vật khác ít nhiều đều có các hợp chất của cà phê, trừ chất cafein. Những công trình nghiên cứu đầu tiên về chất thơm đƣợc tiến hành cách đây 70 năm. Từ đó đến nay đã phát hiện 700 loại hợp chất thơm dễ bốc hơi khác nhau [22], [27].

Bảng 1.10. Thành phần hóa học của nguyên liệu cà phê rang xay [27]

Thành phần Hòa tan Không hòa tan

Cabonhydrat

 Đƣờng khử

 Đƣờng bị caramel

 Hemixenluloza (có thể bị thủy phân)

 Chất xơ (không thủy phân)

1.0 - 2.0 10.0 – 17.0 1.0 - - 0.0 – 7.0 14.0 22.0 Dầu - 15.0 Protein (N* 6.25) 1.0 – 2.0 11.0 Tro 3.0 1.0

Acid không bay hơi

 cholorogenic

 cafeic

 quinic

 A. oxalic, malic, xitric, tartaric

4.5 0.5 0.5 1.0 - - - -

Acid bay hơi 0.35 -

Trigonelline 1.0 -

Cafein (Arabica 1%, robusta 2%) 1.2 -

Phenolic 2.0 - Chất bay hơi  CO2  Hƣơng và mùi Vết 0.04 2.0 - Tổng 27.0 – 35.0 75.0 – 65.0

Bảng 1.11. Thành phần hóa học về cà phê hòa tan [27]

Thành phần Tỷ lệ (%)

Cacbonhydrat 35.0

Dầu (cả acid béo) 0.2

Protein (aminoacid) 4.0

Tro (oxit) 14.0

Acid không bay hơi

 A.chlorogenic  A.cafeic/quinic  Acid khác 4.5 1.4/1.4 3.0 Trigonelline 3.5 Cafein (arabica/robusta) 3.5/7.0 Phenolic 5.0

Bảng 1.12. Đặc điểm kỹ thuật của cà phê hòa tan [22]

Độ ẩm 2.0-3.0% Mùi vị Không có mùi vị lạ

hoặc mất mùi cà phê

Khối lƣợng riêng 270-290g/l pH 4.95-5.15

Cặn 0.1-0.5mg/100g Khả năng chảy 44-48ml

Bụi nổi Không có Thiếc <0.2mg/kg

Asen <0.2mg/kg Trực khuẩn đƣờng

ruột Không có

Độ tan <10

Từ cà phê ch ng ta cũng có thể sản xuất các sản phẩm khác nhƣ cà phê t i lọc, cà phê hòa tan, nƣớc cà phê cô đặc, nƣớc giải khát từ cà phê,… để đáp ứng thị hiếu của ngƣời tiêu dùng.

Do những đặc tính rất tiện lợi của cà phê hòa tan nhƣ dễ dàng pha đƣợc một tách cà phê thật đặc, khả năng hòa tan nhanh, không để lại bã thải rắn … nên cà phê hòa tan đƣợc sản xuất ngày càng nhiều, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hiện đại. Thị trƣờng Việt Nam xuất hiện nhiều sản phẩm cà phê hòa tan của nƣớc ngoài hay của các công ty trong nƣớc hoặc các công ty có vốn đầu tƣ nƣớc ngoài …

Maltodextrin đƣợc sử dụng trong chế biến các loại cà phê hòa tan nhƣ một chất kết dính giúp quá trình tạo hình sản phẩm dễ dàng hơn. Nó cũng đƣợc sử dụng nhƣ

chất trợ sấy trong công nghệ sản xuất cà phê hòa tan bằng phƣơng pháp sấy phun. Maltodextrin cũng là những chất mang hƣơng vị tốt và là chất phát tán cho các đồ uống hỗn hợp một cách nhanh chóng.

Cà phê hòa tan có thể đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp sấy phun. Sau khi trích ly và cô đặc, dịch cà phê và dƣợc liệu có nồng độ chất khô khoảng 20% trƣớc khi đem đi sấy phun.

CHƢƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU

2.1.1. Nguyên liệu chính

Tinh bột bắp

Tinh bột bắp đƣợc sử dụng trong quá trình nghiên cứu có chất lƣợng tốt của Công Ty Cổ Phần Bột Thực Phẩm Tài Ký. Tinh bột bắp khô có độ ẩm 12%, không vón cục, đóng trong bao bì PE 150g/gói. Sản phẩm đƣợc sản xuất theo tiêu chuẩn ISO 9001:2000. Tinh bôt bắp mua về đƣợc bảo quản trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ phòng.

Hình 2.1. Tinh bột bắp

Cà phê rang xay

Nguyên liệu sử dụng cho quá trình nghiên cứu sản xuất cà phê hòa tan là cà phê rang xay từ hai loại cà phê Robusta và Arabica. Đây là sản phẩm của Công ty TNHH Đại Phát. Yêu cầu kỹ thuật của cà phê rang xay theo TCVN 5251 -90. Sản phẩm cà phê bột này có đặc tính nhƣ: màu nƣớc đen nâu, hƣơng thơm đặc trƣng của cà phê, vị đắng mạnh, hậu ngọt [27], [35], [40].

2.1.2. Các chất phụ gia thực phẩm

Các chất phụ gia sử dụng trong đề tài là các chất phụ gia thực phẩm đƣợc phép sử dụng ở Việt Nam và nhiều nƣớc khác (Bộ Y tế, EU, FAO). Chỉ sử dụng các phụ gia thực phẩm cùng với các mức đƣợc quy định trong TCVN 5660:2010 (CODEX STAN 192-1995) [25], [32].

Maltodextrin sản xuất

Maltodextrin có chỉ số DE 19.35 đƣợc biến tính từ tinh bột bắp bằng phƣơng pháp acid, là bột màu trắng mịn, với hàm lƣợng gluxid chiếm 93.5%, độ ẩm 5.0%, pH = 5.3.

 Maltodextrin đối chứng (ĐC)

Sử dụng bột maltodextrin ĐC, là dạng bột trắng mịn với hàm lƣợng tinh bột chiếm 93%, độ ẩm 5.0 %, pH - 6.0, độ thay thế 0.06, độ trắng 95%, tạp chất 0.02%. Sản phẩm có nguồn gốc từ Nhật Bản do Công ty TNHH Hoàng Anh – Đƣờng Châu Văn Liêm – Quận 5 – TP.HCM cung cấp, đạt QCVN 4-18:2011/BYT.

Trong công nghệ sản xuất cà phê hòa tan ngoài hàm lƣợng maltodextrin thì còn có bổ sung đƣờng và sữa bột vào thành phần của cà phê hòa tan. Khi bổ sung vào thành phần cà phê hòa tan cần đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Trƣớc khi phối trộn, đƣờng phải đƣợc nghiền tới độ mịn cần thiết bằng các máy nghiền chuyên dùng nhƣ máy nghiền trục [29], [37].

Ngoài ra, căn cứ vào nhu cầu thị hiếu của ngƣời tiêu dùng mà chúng ta lựa chọn chất phụ gia phù hợp để phối chế với cà phê hòa tan. Cũng có thể sử dụng thêm các chất tạo hƣơng, tạo vị khác nữa nhƣ: muối, cacao, hƣơng cà phê tổng hợp, chất tạo ngọt tổng hợp (950), chất ổn định…sử dụng các chất phụ gia tuân theo quyết định số 3742 /2001/QĐ-BYT. Danh mục các chất phụ gia đƣợc phép sử dụng trong thực phẩm [21], [22], [30].

2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU2.2.1. Hóa chất 2.2.1. Hóa chất

HCl 37% (HCl tinh khiết cấp thực phẩm), NaOH độ tinh khiết > 96% xuất xứ từ công ty hóa chất Guandong Guanghua (Trung Quốc), Kali sorbate, fericyanua kali, Metyl xanh, KOH, Glucose tinh khiết… Đƣợc mua tại cửa hàng hóa chất và dụng cụ thí nghiệm Hoàng Trang, thành phố Nha Trang và các phòng thí nghiệm trƣờng Đại Học Nha Trang.

2.2.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

Bảng 2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

Stt Tên máy – thiết bị Thông số kỹ thuật Xuất xứ

1 Nồi cách thủy điều nhiệt WNB10+LO

Nồi cách thuỷ hiện số có chƣơng trình điều khiển thời gian và nhiệt độ.

Sony, Nhật Bản

2 Máy đo độ nhớt LVDV-E Thang đo: 15-2*106 mPas/cP Mỹ 3 Máy lắc ổn nhiệt KS 4000i Dải tốc độ: 10-500 vòng/phút

Dải nhiệt: 50C trên nhiệt độ môi trƣờng đến 800

C

4 Cân kỹ thuật điện tử BL 320H Độ chính xác 0,001g SHIMAZU, Nhật Bản

5 Cân kỹ thuật BL 3200 Thang cân tối thiểu: 0.01 Shimadzu, Nhật Bản

6 Bơm h t chân không N 026.3 AN 18

Độ chân không: 20 mbar abs KNF, Đức

7 Bơm chân không N 022AN.18 Độ chân không tối đa: 100mBar Germany

8 Khúc xạ kế cầm tay Thang đo 0-33% Brix ATAGO, Nhật

Bản 9 Cân phân tích Khoảng cân: 0.0001…200g (+/-

0.1 mg)

Sartorius, Mỹ

10 Cân phân tích AY200 Độ chính xác: 0.0001g Shimadzu, Nhật Bản

11 Bếp cách thủy HH6 Thang nhiệt độ: 370C-1000C Trung quốc 12 Máy khuấy từ gia nhiệt RH

basic KTC

Tốc độ khuấy: 100-200 rpm IKA, Đức

13 Máy khuấy từ gia nhiệt Are Tốc độ khuấy: đến 1200v/phút Velp, Italia

14 Máy ly tâm thể tích lớn MF600 Tốc độ ly tâm: >3000 vòng/phút Labkorea, Hàn Quốc

15 Ly tâm Hermle Z 323 Tốc độ tối đa với Roto 220:87: 17000rpm

Tốc độ tối đa với Roto 220:72: 5000rpm

Hermle, Đức

16 Máy lắc ngang NB 101-MH Tốc độ lắc: 25-300 vòng/phút Labkorea, Hàn Quốc

17 Máy lắc ngang 3006 Tần số lắc: 20-300 vòng/phút Gel, Germany 18 Máy lắc vòng 3005 Tốc độ lắc: 20-500 vòng/phút Gel, Đức 19 Thiết bị đo độ nhớt LVDV-1 Độ chính xác phép đo momen:

1% thang đo

Brookfield, Mỹ

20 Tủ sấy đối lƣu Nhiệt độ sấy: 0-3000C Trung quốc 21 Tủ sấy tiệt trùng UM400 Nhiệt độ: 30-2200C Đức

23 Lò nung CWF-13/5 Nhiệt độ nung tối đa: 13000C Carbolite, England 24 Tủ h t khí độc Inox-mica, mát đa granit Việt Nam 25 Tủ h t khí độc ADC-4B1 Tốc độ dòng không khí:

0.5m/giây

ESCO, Singapore

26 Máy đo pH cầm tay HI 991002 Tự động bù trừ nhiệt độ trong khoảng: -5 đến 1050C

Romania EU

27 Bộ lọc chân không Phễu lọc thủy tinh, bình chứa thủy tinh, nút cao su, kẹp, giấy lọc

Japan, Germany

28 Máy lắc ngang 3006 Tần số lắc: 20-300 vòng/phút Gel, Germany

29 B t đo pH cầm tay Khoảng đo pH: 0-14 HM, Digital

30 Thiết bị nghiền búa (nghiền hàm) BB 200

Độ mịn < 5mm

2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng để xác định các tính chất và chất lƣợng tinh bột biến tính và sản phẩm ứng dụng gồm có:

2.3.1. Phƣơng pháp tổng thể

Dùng phƣơng pháp thực nghiệm kết hợp giữa qui hoạch cổ điển và qui hoạch thực nghiệm để tìm ra các thông số tối ƣu của quá trình biến tính tinh bột bắp và thử nghiệm SX cà phê hòa tan [15].

2.3.2. Phƣơng pháp hóa học và hóa sinh

 Xác định chỉ số “DE” của tinh bột biến tính bằng phƣơng pháp Fericyanua theo dƣợc điển Mỹ (USP) [18], [45].

 Xác định độ ẩm của tinh bột biến tính và cà phê bột hòa tan (bằng phƣơng pháp sấy đến khối lƣợng không đổi) (theo TCVN 7035-2002) [38].

 Xác định hàm lƣợng tro toàn phần tinh bột biến tính (theo TCVN 5253-1990) [36].

 Xác định hàm lƣợng glucid tinh bột biến tính (định lƣợng đƣờng tổng) [18].

2.3.3. Phƣơng pháp hóa lý

 Xác định độ nhớt của hồ tinh bột đƣợc xác định trên thiết bị LVDV-E

 Xác định độ hòa tan của tinh bột biến tính theo phƣơng pháp của Manfred Richter [13].

2.3.4. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan cà phê bột

Xây dựng phép thử cảm quan phải dựa trên khả năng nhận biết cảm giác và phân biệt các cƣờng độ cảm giác của các giác quan biểu thị qua ngƣ ng cảm giác. Khả năng này rất khác nhau ở những ngƣời thử do đó các thành viên tham gia vào đội cảm quan phải đƣợc hƣớng d n, và làm việc trong lĩnh vực này huấn luyện tránh ảnh hƣởng đến phép đo cảm quan [2], [14].

Trong nghiên cứu này sử dụng phƣơng pháp mô tả cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 đây là tiêu chuẩn hiện đang đƣợc áp dụng việc kiểm định chất lƣợng các sản phẩm thực phẩm ở nƣớc ta. Để đánh giá hai m u cà phê đƣợc sản xuất từ việc ứng dụng hai m u maltodextrin khác nhau. Quy trình thứ nhất ứng dụng maltodextrin sản xuất từ tinh bột bắp biến tính là sản phẩm của đề tài và quy trình sản xuất cà phê hòa tan của công ty TNHH Đại Phát bổ sung maltodextrin (ĐC).

Sử dụng phƣơng pháp này để đánh giá tổng quát mức chất lƣợng của cà phê bột hòa tan so với tiêu chuẩn trên chỉ tiêu cảm quan: mùi - trạng thái. Tình trạng chất lƣợng của mỗi chỉ tiêu đƣợc đánh giá bằng điểm, giá trị điểm tăng dần theo mức độ chất lƣợng.

Trong đề tài nghiên cứu chỉ đánh giá hai chỉ tiêu cảm quan về mùi và trạng thái của cà phê hòa tan thành phẩm sau khi ứng dụng maltodextrin đƣợc sản xuất từ các quy trình trên để đánh giá ứng dụng của maltodextrin làm chất mang trong công nghệ chế biến cà phê hòa tan tại Công ty TNHH Đại Phát. Với mục đích nghiên cứu của đề tài là đánh giá đƣợc ứng dụng maltodextrin làm chất mang trong công nghệ sản xuất cà