CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
2.2.2.1Quy trình công nghệ sản xuất cà phê bột
Sản phẩm cà phê bột là loại sản phẩm từ cà phê nhân được rang cháy và phối trộn phụ gia.
Hình 2.11 Một số sản phẩm cà phê bột trên thị trường hiện nay Làm sạch ủ Phối trộn Rang Đóng gói Nghiền Phun hương Làm nguội Phối trộn phụ gia Cà phê nhân Tạp chất Phụ gia
Hình 2.12 Quy trình công nghệ sản xuất cà phê bột
2.2.2.2 Thuyết minh quy trình
• làm sạch và phân loại
Mục đích công nghệ: chuẩn bị
Cà phê nhân nguyên liệu khi được đưa đến nhà máy sản xuất có thể lẫn các loại tạp chất. Lượng tạp chất này tùy thuộc vào chất lượng của nguyên liệu cà phê. Thành phần tạp chất thường là lá, vỏ, cà phê còn sót lại, đá, cát, có thể có lẫn cả kim loại trong quá trình đóng gói, vận chuyển. Các loại tạp chất này có thể ảnh hưởng xấu đến tính chất cảm quan của sản phẩm. Riêng kim loại, đá, cát có thể làm hỏng thiết bị trong quá trình nghiền sau này. Do đó, mục đích chính của quá trình làm sạch là loại các tạp chất này ra khỏi nguyên liệu cà phê nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Bên cạnh đó, để đảm bảo sự đồng đều của cà phê trong quá trình rang, quá trình phân loại sẽ giúp loại bỏ các hạt cà phê không đảm bảo về kích thước ( quá nhỏ hoặc quá to, hạt cà phê bị vỡ nát) và tỷ trọng( hạt lép, hạt cà phê được chế biến từ các quả quá chín…).
Các biến đổi của nguyên liệu
Trong quá trình làm sạch, biến đổi quan trọng nhất là hàm lượng tạp chất sẽ giảm, nguyên liệu cà phê sẽ đồng đều hơn về kích thước và tỷ trọng. Các biến đổi khác không đáng kể. Phương pháp thực hiện
Quá trình làm sạch được thực hiện qua ba bước liên tục: phân loại dựa trên kích thước, dựa trên tỷ trọng và tách kim loại.
- Quá trình phân loại dựa trên sự khác biệt về kích thước được thực hiện bằng sàng. Thông thường quá trình phân loại được thực hiện trên hai sàn nối tiếp nhau. Cà phê được cho vào sàng thứ nhất, phần tạp chất có kích thước lớn được giữ lại trên sàng, phần đi qua sàng sẽ được tiếp tục đến sàn thứ hai. Tại đây, các tạp chất có kích thước nhỏ hơn lỗ sàng sẽ đi qua
sàng, hạt cà phê có kích thước theo yêu cầu sẽ được giữ lại trên sàng. Kích thước lỗ sàng của hai sàng này phụ thuộc vào từng loại cà phê nguyên liệu.
- Cà phê sau khi sàng xong được chuyển sang công đoạn tiếp theo là làm sạch bằng khí động. Tại đây, các tạp chất có khối lượng nhẹ hơn hạt cà phê sẽ được tách ra khỏi dòng khí lôi cuốn đi.
- Cà phê sau khi được làm sạch bằng khí động sẽ được đưa sang thiết bị tách từ để tách kim loại. Quá trình tách kim loại sẽ tách các kim loại có từ tính ra khỏi cà phê.
• Phối trộn
Mục đích công nghệ: chuẩn bị
Nhằm đa dạng hóa sản phẩm và đáp ứng nhu cầu của người sử dụng, người ta thường trộn một số loại cà phê với nhau trong sản xuất cà phê rang xay. Thông thường là trộn cà phê Arabica và Rubusta với nhau. Tỉ lệ phối trộn tùy theo từng nhà sản xuất và loại sản phẩm sẽ phục vụ cho đối tượng nào.
Các biến đổi của nguyên liệu: trong quá trình phối trộn, không có biến đổi quan trọng nào diễn ra .
Phương pháp thực hiện: quá trình phối trộn thường được thực hiên trong thiết bị trộn dạng thùng quay.
• Rang
Mục đích công nghệ: chế biến và chuẩn bị
Chế biến: trong quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay, rang là công đoạn quan trọng nhất và mang tính chất quyết định đến chất lượng của cà phê thành phẩm. Trong quá trình rang cà phê, dưới tác động của nhiệt độ, các phản ứng hóa học sẽ diễn ra và tạo thành hương vị, màu sắc đặc trưng của cà phê thành phẩm.
Chuẩn bị: quá trình rang cà phê tạo ra các biến đổi tính chất cơ lý của hạt cà phê, làm cho quá trình nghiền cà phê tiếp theo được dễ dàng hơn. Thông thường sau quá trình rang, hạt cà phê có độ bền cơ học giảm, độ giòn sẽ tăng lên. Khi đó, dưới tác dụng của lực cơ học trong quá trình nghiền, hạt cà phê dễ dàng bị vỡ ra.
Nguyên tắc :
Sử dụng nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian nhất định để tạo ra sự biến đổi nhất định của hạt cà phê.phương thức truyền nhiệt :bức xạ,đối lưu ,dẫn nhiệt
Rang cà phê là làm biến đổi hóa học một cách sâu sắc nhất. thông thường rang 180-2600C thời gian rang 20-25 phút .Những thiết bị hiện đại thì thời gian rang giảm nhiểu. Sau khi rang cà phê phải được làm nguội nhanh.
Kỹ thuật rang :
Thường rang 1800C và tăng dần nhiệt độ 200-2600C.Tuy nhiên nếu rang nhiệt độ quá cao thì mùi thơm bị tổn thất nhiều. Trong quá trình rang màu sắc bị biến đổi như sau :
Màu nhạt màu quế nâu trung bình nâu hơi đậm nâu cánh giánnâu đậm đân mức dầu ra mặt ngoài đen thành than.
Xử lý trước khi rang : là giai đoạn làm sạch bụi đá , tạp chất . Có thể dùng các loại sàng rung , sàng hút . sau đó có thể dùng thiết bị trộn để cho khối hạt được đều trước khi vào rang .
Nhận xét quá trình rang :
- Ở chừng khoảng 1000C màu xanh của cà phê chuyển sang vàng - 120-1300C hạt có màu nâu càng đậm
- 1500C hạt bắt đầu có mùi cháy
- 1800C các khí cháy xuất hiện dưới hình thức các làng khói trắng xanh,có CO và CO2 thoát ra ,màu chuyển thành màu nâu ,dung tích tăng lên. Ở nhiệt độ cao hơn thì hương thơm xuất hiện nhiều hơn và khói bốc ra nhiều hơn ,màu sẫm hơn dầu tiết ra mặt ngoài ,thể tích hạt càng lớn. Ở 2700C khối lượng giảm đi trầm trọng ,hạt đen sẫm thể tích không tăng nũa.Ở 3000C hạt đen tuyền dễ nát vụn ,hương thơm mất hẳn , ở giai đoạn cuối cùng của quá trình này cà phê biến thành than . Thường người ta cố định nhiệt độ rang từ 1800C – 2600C . Nếu trên nhiệt độ này sẽ không tốt .
Dựa vào thời gian và nhiệt độ , quá trình rang cà phê có thể được phân loại theo 3 cơ chế sau :
- Nhiệt độ thấp , thời gian dài ( Low temperature, long time - LTLT : 2200C ; 9 – 12 phút )
- Nhiệt độ cao , thời gian ngắn ( High temperature, short time - HTST : 2600C ; 2,5 – 3 phút )
- Nhiệt độ cao thời gian dài ( High temperature, long time – HTLT ). Các biến đổi trong quá trình rang ( đã trình bày trong phần 3.2 chương I) Phương pháp rang và thiết bị
-Phương pháp rang thủ công: trong phương pháp này, người ta rang cà phê bằng các chảo rang thông thường , năng suất từ vài kg đến vài chục kg/mẻ. Phương pháp này đòi hỏi người thực hiện phải có nhiều kinh nghiệm vì tất cả các thông số trong quá trình rang đều được kiểm soát dựa trên kinh nghiệm
-Phương pháp rang thùng quay gián đoạn : đây là phương pháp rang được áp dụng cho các cơ sở sản xuất trung bình. Cấu tạo thiết bị gồm một thùng quay được gắn vào một trục động cơ. Tác nhân rang thường dùng là không khí nóng. Không khí nóng có thể được tuần hoàn hoặc không tuần hoàn. Ngoài ra có một số thiết bị rang thùng quay gia nhiệt gián tiếp bằng cách gia nhiệt từ bên ngoài vỏ thùng để nhiệt truyền vào trong khối cà phê. Phương pháp này ít được sự dụng vì khó kiểm soát được các thông số công nghệ.
-Phương pháp rang thùng quay liên tục: cấu tạo tương tự thiết bị rang thùng quay gián đoạn. Tuy nhiên, bên trong thùng quay có cơ cấu vít tải để đảm bảo cho cà phê di chuyển trong thùng quay từ đầu vào đến đầu ra.
-Phương pháp rang tầng sôi: thiết bị rang tầng sôi hiện nay là thiết bị rang cà phê cho chất lượng của sản phẩm đồng đều nhất. Tuy nhiên, vốn đầu tư trang thiết bị khá cao.
•Làm nguội
Mục đích công nghệ : hoàn thiện
Cà phê sau quá trình rang có nhiệt độ cao làm cho các hợp chất tạo hương mới sinh ra tiếp tục bay hơi làm thất thoát hương. Vì vậy để tránh tổn thất hương, cần làm nguội nhanh sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu
Trong quá trình làm nguội, các hợp chất hương tạo thành vẫn tiếp tục bay hơi. Mặt khác, do nhiệt độ cao nên các phản ứng hóa học trong hạt cũng tiếp tục diễn ra, nhất là phản ứng Caramel và phản ứng Maillard. Do đó, màu hạt trở nên sẫm hơn. Làm nguội càng nhanh thì sự thất thoát hương và biến đổi màu sản phẩm càng giảm
Thiết bị và thông số công nghệ
Quá trình làm nguội có thể thực hiện trong thiết bị rang kiểu đứng, dùng không khí để làm nguội. Ở một số cơ sở sản xuất người ta có thể phun ẩm hoặc phun rượu để làm nguội nhằm mục đích tạo ra độ ẩm bảo quản(<13%) vì khi rang độ ẩm chỉ còn 1 – 2%. Ngoài ra việc phun rượu còn có tác dụng là tạo ra phản ứng ester hóa có mùi thơm. Có một số nơi dùng dung dịch đường tỷ lệ 2% để phun vào cà phê đã rang nhằm mục đích làm nguội và bọc hạt cà phê một
Hình 2.13 Thiết bị rang cà phê dạng chén
màng mỏng bên ngoài để khỏi mất hương thơm. Quá trình làm nguội sẽ kết thúc khi nhiệt độ khối hạt bằng nhiệt độ môi trường.
• Phối trộn phụ gia
Ngoài việc pha trộn các loại cà phê với nhau theo tỉ lệ thích hợp và sử dụng các nguyên liệu phụ thì các nhà rang cà phê luôn sử dụng các chất phụ gia trong quá trình rang tẩm để giúp quá trình chế biến cũng nhƣ chất lượng cà phê đƣợc nâng cao. Các phụ gia sử dụng phụ thuộc nhiều yếu tố: chất lượng nguyên liệu, tỉ lệ phối trộn các loại cà phê và các chất độn sử dụng, khẩu vị của ngƣời tiêu dùng, yêu cầu của sản phẩm, cấp sản phẩm, mục đích sử dụng cà phê (cà phê bán cho giới bình dân, để tiêu dùng trong gia đình, để uống cà phê đen, cà phê sữa hay mục đích khác…) Các nhà rang tẩm cà phê thường sử dụng các loại phụ gia sau đây:
Rượu: là loại phụ gia không thể thiếu. Các loại rượu thường dùng: rượu trắng, các loại rượu Rhum từ loại thường đến loại hảo hạng tuỳ thuộc loại sản phẩm. Đối với các sản phẩm cà phê loại thượng hạng các nhà chế biến sử dụng loại rượu Rhum Pháp chất lượng cao để tạo hương vị đặc biệt.
- Cách sử dụng: tẩm vào cà phê sau khi rang.
- Tác dụng: làm nguội nhanh cà phê, khử đi một số tạp chất mùi và tạo hương vị hài hòa cho cà phê.
- Cơ chế phản ứng: tham gia phản ứng quinonamin… Các cấu tử hương có trong rượu và tạo thành do các phản ứng tương tác với nhau tạo nên hương vị cho cà phê. Rượu cũng phản ứng với lượng acid có trong cà phê rang xay tạo thành este.
Muối ăn: sử dụng để tạo vị đậm đà, hài hòa cho nước cà phê, ngoài ra còn tạo ra lớp bao bên ngoài cà phê trong quá trình rang tẩm. Loại muối sử dụng cần sạch, không có tạp chất và mùi lạ, cho vào cà phê rang khi còn nóng. Một số người khi pha chế cũng sử dụng thêm muối để tạo khẩu vị ưa thích.
Bơ, magarin, dầu mỡ: bơ được cho vào khi rang với rất nhiều công dụng. Bơ tạo mùi vị đặc biệt cho cà phê và tạo bề mặt cảm quan cho hạt cà phê trở nên bóng đẹp. Đồng thời lượng bơ cho vào tạo một lớp màng mỏng bao bọc quanh hạt cà phê, phủ lấp những khe hở trên bề mặt hạt (hình thành do sự giãn nở thể tích của hạt khi rang), lớp màng bao này có tác dụng bảo vệ ngăn không cho các chất thơm dễ bay hơi trong bản thân hạt cà phê thoát ra ngoài cũng như ngăn chặn sự hút ẩm và hấp thụ các mùi lạ, khắc phục nhược điểm lớn này của cà phê.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại bơ với đủ mọi chủng loại của nhiều hãng sản xuất khác nhau: từ các loại bơ thường bán theo kí như bơ Tường An đến các loại bơ thùng của Úc, Na Uy,
Pháp, Đức… đến các loại bơ cao cấp như Fretel (Pháp). Tuỳ theo sản phẩm mà các nhà chế biến sẽ lựa chọn loại bơ thích hợp. Trong dân gian một số nhà rang xay nhỏ hoặc trong các hộ gia đình sử dụng mỡ động vật hay mỡ gà tạo hương vị đặc biệt.
Chất tạo hương (Essence of coffee/ Coffee Aroma):trong quá trình chế biến, rang xay cà phê rất dễ bị mất mùi nên các nhà rang xay luôn phải dùng thêm các chất hương hỗ trợ. Các chất hương này được biết ở dạng lỏng, màu nâu như màu cà phê, rất sánh mà thị trường gọi là tinh cà phê. Tinh cà phê được sử dụng để tăng thêm mùi cà phê cho sản phẩm, đặc biệt là khi pha chế tạo mùi mạnh hấp dẫn người dùng.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều chủng loại của các hãng sản xuất hương của nước ngoài xuất khẩu mà người bán gọi là: tinh cà phê Pháp, tinh cà phê Đông Đức, tinh cà phê Tây Đức, tinh cà phê Moka (Singapore)… Liều lượng sử dụng khoảng 0,1 – 0,5%, dùng để tẩm vào cà phê hạt sau khi rang hoặc dùng khi pha chế. Một số cơ sở còn dùng bột vanille để tạo thêm mùi thơm cho cà phê. Loại này thường được trộn vào cà phê rang trước khi xay.
Bột sữa béo (milk flavour/ milk emulsion):có tên trên thị trường là sữa đục, là loại sữa béo dùng trong sản xuất bánh kẹo xuất khẩu. Một số nhà rang tẩm cũng sử dụng để tăng vị béo và nước pha sánh, hấp dẫn hơn. Liều lượng sử dụng khoảng 0,1 – 0,3%, được cho vào khi tẩm cà phê.
Đường: hiện nay các nhà rang cà phê sử dụng loại đường cát hoặc dạng đường đã được caramel hóa ở dạng lỏng. Đường sử dụng nhằm mục đích điều vị và tạo màu cho cà phê, nhất là khi sản xuất loại cà phê cánh gián. Nếu sử dụng nhiều caramel sẽ tạo màu đậm và độ sánh cho nước cà phê. Đừơng hòa tan với nước hoặc caramel được tưới trực tiếp vào hạt cà phê đang nóng sẽ tạo màng bao bên ngoài có tác dụng bảo quản tránh cho các chất dầu, các chất hương của cà phê bay hơi.
Trong quá trình rang công nghiệp, người ta thêm vào một lượng nhỏ mật đường (sugar molasses) hoặc các sản phẩm khác nhau để tạo một lớp vỏ cho hạt cà phê. Lớp vỏ này được chấp nhận để làm cho hạt cà phê có màu đẹp hơn, bóng hơn, ngăn ngừa sự bay mùi và cũng để tăng khối lượng. Lớp vỏ này đồng thời cũng che dấu các hạt đã bị hư hoặc kém chất lượng.
Cao atiso: có tác dụng như caramel
Một số chất tạo vị khác: bột ngọt, bột la hán quả… sử dụng khi tẩm hoặc pha chế, tuỳ theo vùng.
Một số phụ gia khác: theo bí quyết của một số nhà rang tẩm thì khi rang tẩm cà phê họ còn sử dụng một số phụ gia sau:
- Nước mắm: phải là loại nước mắm có độ đạm cao, hàm lượng đạm và các acid amin trong nước mắm tạo cho cà phê hương vị đặc biệt, ngoài ra còn giữ cho cà phê một mùi thơm dai và bền ngay cả khi nước pha nguội.
- Hạt cau, rễ cau khô, hạt cam, hạt bưởi: được dùng để tạo cảm giác và tăng vị chát se lưỡi. Khi dùng sẽ trung hòa vị đắng của TGA nhưng các loại này ít đƣợc sử dụng vì không phổ biến.
- Trứng gà: thường dùng lòng đỏ trứng để tưới vào cà phê lúc nhiệt độ cà phê còn đang rất nóng… Như vậy các nhà chế biến có thể sử dụng đủ các loại phụ liệu, phụ gia để nâng cao chất lượng cà