4- Phối trộn phụ gia
2.2.5.1 Nhu cầu khử caffein trên thế giĩ
Ngày nay, mối quan tâm về sức khỏe và những loại thực phẩm cĩ liên quan đến sức khỏe ngày càng gia tăng. Do đĩ, khi các tác dụng sinh lý của caffeine trong cà phê được biết đến rộng rãi thì ngày càng cĩ nhiều ngqời chuyến sang dùng các loại đồ uống cĩ ít hoặc khơng cĩ caffeine. Tại Mỹ và Tây Âu, khoảng 8-10% lượng cà phê nhân nhập khẩu hàng năm được xử lý để loại caffein
Cà phê
Làm sạch Tách caffcin Pha lỏng
Pha răn
Quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê bột tách caffein bằng phưong pháp swiss water
Pha lỏn g
Tách caffein
Sấy
Hình 2.28. Quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê bột decaffeine
2.2.5.2Thuvết minh quv trình i- Làm sạch .
❖ Mục đích
Mục đích chính của quá trình làm sạch là chuấn bị cho quá trình tách caffeine. Tạp chất xuất hiện trong đống hạt cà phê nhân bao gồm: cát, đá, gồ vụn, cao su, mảnh kim loại, vở trấu, vải sợi từ các bao vận chuyên.
❖ Các biến đổi trong quá trình làm sạch
♦> Phương pháp thực hiện
> Nguyên tắc:
Dùng sàng rung, dịng khí thối và thiết bị tách từ đế tách các tạp chất và kim loại. Dịng hạt cà phê nguyên liệu đi qua sàng rung 2 lớp, lĩp trên sẽ giữ lại những tạp chất cĩ kích thước lớn. Những hạt qua sàng sẽ đqợc tiếp tục tách bụi cát nhỏ qua lưới sàng. Khi dịng nguyên liệu đi đến đầu máy sàng thì quạt giĩ đặt ở đây sẽ thối bay các tạp chất nhẹ như vỏ trấu, bụi... sau đĩ dịng nguyên liệu sẽ đi qua thiết bị tách từ đe tách các tạp chất kim loại. Cuối cùng dịng nguyên liệu sẽ đi qua thiết bị phân riêng theo tỉ trọng. Dịng hạt sẽ chuyên động trên một bề mặt cĩ đục lồ. Do tác động rung và chuyên động của dịng khơng khí từ dươí lên sẽ tách được những tạp chất cĩ tỉ trọng tương đương với tỉ trọng cà phê.
Diz] án mơn hízlc GVHD:Huỳnh Quang PhMc
Hình 2.29. Thiêt bị làm sạch cà phê nhân
A - Dịng hạt cà phê nhập liệu.
B - Dịng tạp chất thơ. c - Dịng tạp chất cĩ kích thước nhỏ.
D - Dịng khí hút tạp chất cĩ khối lượng riêng nhỏ (bụi bẩn, vỏ, ...).
ĐŨI tài : Cà Phê Trang 11
0E - Dịng thu hồi mạt sắt. F - Dịng tạp chất cĩ khối lượng riêng lớn (đá vụn, thủy tinh).
G - Dịng hạt cà phê đã được làm sạch 4- Qúa trình tách caffein:
❖ Mục đích: Mục đích của quá trình tách caffeine là chế biến.
❖ Các biến đổi trong quá trình tách caffein:
Vật lý:
Độ âm khối hạt tăng lên. Trong quá trình này cĩ sự khuyến tán của caffeine từ trong hạt đi vào dung dịch trích ly. Ngồi ra, cịn cĩ sự thay đổi thành phần của một số cấu tử hương và một số chất khơ hịa tan trong nước bên trong hạt cà phê phụ thuộc vào nồng độ của các chất này trong dịch trích chuẩn bị.
❖ Phương pháp thực hiện :
■ Chuẩn bị dịch trích: Khối hạt cà phê sẽ được ngâm trong nqớc nĩng đê
trích ly cho đến khi cân bằng các chất khơ hịa tan kê cả caffeine, sau đĩ mẻ cà phê này sẽ được loại bỏ. Tiếp đến, lượng caffeine trong dịch trích cân bằng vừa thu được sẽ được tách ra hồn tồn bang chloroform. Như vậy, dịch trích sau khi chuẩn bị sẽ chứa một lượng cân bằng các chất khơ hịa tan trong nước
Diz] án mơn hízlc GVHD:Huỳnh Quang PhMc
mà khơng chứa caffeine.
Phần dịch trích này được chia làm 3 phần:
- Phần thứ nhất dùng đế bão hịa chất khơ cho than hoạt tính, phần này sẽ
được loại bỏ.
- Phần thứ hai được dùng làm dịch trích căn bằng.
- Phần thứ ba được dùng đê tái sinh cột than hoạt tính.
Chuẩn bị than hoạt tính: Ngâm than hoạt tính trong dịch trích trên ta thu được than hoạt tính “bão hịa” các chất khơ hịa tan trong hạt cà phê mà khơng chứa caffeine
.Tách caffeine: Hạt cà phê được chứa trong thiết bị trích ly. Dịch trích đã chuân bị sẽ được bơm vào thiết bị theo chiều từ dưới lên. Lưu lượng hay thời gian lưu của dịch trích sẽ được tính tốn sao cho trích ly caffeine triệt đế nhất.
■ Tái sử dụng dịch trích: Sau quá trình trích ly, một phần nhỏ chất khơ
trong dịch trích bám lên bề mặt hạt và nồng độ chất khơ hịa tan của dịch trích tăng lên, do đĩ đê tái sử dụng dịch trích ta thực hiện như sau: Dùng nước sạch đế rủa các chất khơ bám trên bề mặt hạt. Lượng dịch trích cĩ chứa caffeine sẽ được dẫn qua cột cĩ chứa than hoạt tính (như đã chuẩn bị ở trên) để tách caffeine ra khỏi dịch trích. Lượng nước rửa sẽ được tính tốn và thêm vào dịch trích trên đã tách cafffeine đê đưa nồng độ chất khơ trở về như ban đầu.
❖Thơng số cơng nghệ
- Nồng độ chất khơ hịa tan của dịch trích trước quá trình tách caffeine: 15%.
- Nồng độ chất khơ hịa tan của dịch trích sau quá trình tách caffeine: 30
- Thời gian trích ly: 8h. Hiệu suất trích ly: 99,9%.
- Độ ẩm hạt sau khi tách caffeine: 53%.
- Nhiệt độ trích ly: ở nhiệt độ phịng.
♦> Các yếu tố ảnh hưởng :
> Nhiệt độ của quá trình trích ly: nhiệt độ cao sẽ làm tăng cả tốc độ hịa tan
của chất tan trong dung mơi và tốc độ khuếch tán vào dung mơi.Nhiệt độ của hầu hết các quá trình được giới hạn thấp hơn 100°c vì lý do kinh tế, sự trích ly các cấu tử khơng mong muốn ở nhiệt độ cao và sự tổn thất bởi nhiệt của các thành phần hịa tan
> Diện tích bề mặt tiếp xúc với dung mơi: Tốc độ di chuyên của các chất tỉ lệ
với diện tích bề mặt của hạt.
> Độ nhớt của dung mơi: Độ nhớt phải đủ nhỏ đê dung mơi cĩ thể thấm vào
từng phần của hạt.
> Tốc độ chảy của dung mơi: Tốc độ chảy càng cao sẽ làm giảm nồng độ
của lớp chất tan bao quanh hạt do đĩ sẽ làm tăng tốc độ trích ly. 4- Quá trình sấy
Diz] án mơn hízlc❖ Mục đíchMục đích chính của quá trình sấy trong trường hợp này là chuẩn bị cho quá GVHD:Huỳnh Quang PhMc
trình rang. Biến đổi chính trong quá trình sấy là giảm ấm. Ngồi ra, quá trình này cịn cĩ mục đích phụ là bảo quán vì ức chế được vi sinh vật và chế biến vì hình thành một số hợp chất hương.
♦> Các biến đơi
> Vật lý: Xảy ra sự khuếch tán ấm từ bên trong hạt ra bề mặt hạt. Hạt sẽ bị
co nhẹ thê tích, giảm khối lượng do nước bay hơi, độ giịn và độ xốp tăng.
> Hĩa lý: Nước từ bề mặt hạt vật liệu sẽ bốc hơi ra mơi trường xung quanh.
> Hĩa học: Tốc độ phản ứng hĩa học tăng lên do nhiệt độ vật liệu tăng như:
Phản ứng
Maillard và phản ứng oxy hố một số họp chat polyphenol gây nên hiện tượng sẫm màu cho hạt cà phê. Phản ứng oxy hố chất béo gây nên mùi ơi khét cho hạt cà phê. Hĩa sinh và sinh học: Sự tăng nhiệt độ ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật tạp nhiễm và ức chế hệ enzyme trong hạt.
♦> Phương pháp thực hiện :
Trong cơng nghiệp thường sử dụng thiết bị sấy thùng quay. Hạt sau khi sấy được đưa xuống băng tải chuyển đến thiết bị rang.
Bộ truyền độngBệđỡ11 .Quạt hút12,13 . Xycolon thu hồiỐng khĩi thảiCửa tháo liệu Cơ cấu bít kínBánh răng dẫn động cho thùngBuồngChú thích: 1 .Thùng sây tháo liệu khơCửa dẫn dịng nhập liệuLị đốt
Hình 2.30. Thiêt bị sấy thùng quay 7. Quạt thổi 8. Bệ đờ ❖ Thơng sổ cơng nghệ T ố c đ ộ d ị n
g k h í : l - 3 m / s . N h i ệ
t đ ộ : 6 0 - 7 0 ° C T h ờ i
g i a n : l h . Đ ộ ẩ m v à o
: 5 3 % . Đ ộ ẩ m r a :
1 0 - 1 2 % . ❖ Các yếu tố ảnh hưởng - Tốc độ dịng khí: Tốc độ dịng khí càng cao thì thời gian sấy càng ngắn nhưng tốn nhiều chi phí năng lượng cho quạt và nồi hơi.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ
càng cao thì sấy càng nhanh nhqng thqờng thấp hơn 100°c vì tốn nhiều chi phí năng lượng.
Kích thước hạt: Hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt truyền nhiệt càng lớn, quá trình sấy diễn ra nhanh hơn
.Qúa trình rang
❖ Mục đích : Rang là một quá
trình cung cấp nhiệt liên tục trong một khoảng thời gian vừa đủ để khơng làm cháy hạt mà chỉ làm nĩng đều đặn hạt nhằm mục đích là chế biến vì gĩp phần tạo ra màu sắc, mùi thơm và hương vị đặc trưng cho hạt cà phê.
♦> Các biến đổi
■ Vật lý: Nhiệt độ của
khối cà phê tăng lên kèm theo quá trình thốt ẩm làm giảm tỉ trọng khối hạt. Độ xốp của hạt cà phê tăng lên, sự tăng thê tích làm cho hạt cà phê cĩ thê bị nứt vỡ.
■ Hố học: Hầu hết
đường sucrose bị biến mất ở giai đoạn đầu của quá trình rang và lượng đường khử cũng giảm ở cuối quá trình rang. Các phản ứng Maillard, phản ứng tách nước và phản ứng polymer hĩa hình thành nên hợp chất cao phân tử cĩ thê tan hoặc
khơng tan trong nước. Sự hình thành CO2 (2-5g CO2 / 1 kg cà phê rang) và các họp chất dễ bay hơi cũng như sự mất nước làm giảm hàm lượng chất khơ. Đối với trường hợp rang sáng màu (light- roast) (ở Mỹ và Bắc Âu) thì hàm lượng chất khơ mất từ 2- 5%, cịn đối với trường hợp rang sẫm màu (dark- roast) (ở Nam Au) thì sự mất mát này lên đến 8- 11%.
Một so protein bị biến tính và bị phân hủy bởi nhiệt độ. Hưong vị của cà phê rang cĩ lẽ một phần được tạo ra do sự phân hủy và tương tác giữa các amino acid cĩ nguồn gốc từ các protein này. Theo phân tích, ở loại cà phê Robusta Columbia và Angola thì cĩ sự giảm hàm lượng của arginine, cysteine, lysine, serine, threonine và sự tăng hàm lượng của phenylalanine, proline và valine. Tuy
Acid Santos Colombians
nhiên, các hợp chất hương như pyrazine, oxazole và thiazole cĩ lẽ cũng là sản phẩm của sự phân hủy protein. Các acid chlorogenic mà tồn tại ở dạng phức kali- caffeine-chlorogenate sẽ bị giảm tùy theo mức độ của quá trình rang.
Bảng 2.3 Sự biến đối của acid chlorogenic trong suốt quá trình rang (% chất khơ ).
Green Light
roast Medium Dark
roast Green Light roast Medium roast Dark roast Chlorogenic acid 5.56 2.90 1.96 1.11 3.77 2.74 2.16 0.93 Neochlorogenic acid 0.88 1.54 1.02 0.63 0.66 1.54 1.16 0.49 Isochlorogenic acid 0.41 0.24 Trong đĩ: Green : hạt cà phê nhân chưa rang. Light roast: hạt cà phê rang sáng màu.
Medium roast: hạt cà phê rang với màu trung bình.
Dark roast: hạt cà phê rang sẫm màu.
Các hợp chat
linoleic và palmitic cùng với các glyceride của acid stearic và oleic tăng lên từ 7-16% hàm lqợng chất béo của hạt cà phê.
Loại cà phê
Chưa qua rang Đã qua rang
Dầu Acid béo tự
do
Dầu Acid béo tự do
Santos 12.77 0.78 16.05 2.70
Robusta(Indonesia
) 9.07 1.00 11.27 1.99
■ Hố lý: Sự bay hơi nước
từ bề mặt hạt ra mơi trường. Một lượng nhỏ caffeine cịn sĩt bị thăng hoa. Biến đơi hố sinh và sinh học: Đình chỉ hoạt động của các vi sinh vật và enzyme cĩ trong hạt. ♦> Phương thức thực hiện : Phương pháp rang: thiết bị rang dạng thùng quay với thành đục lỗ.
- Nguyên tắc hoạt động:
Bảng2.4 Hàm lượng của dầu trong hạt cà phê chưa rang và đã rang (% chất khơ ).
Thiết bị dạng thùng quay nằm ngang cĩ thành đục lỗ, hạt sau khi rang sẽ đươc làm nguội ngay bằng bộ phận làm nguội được lắp với thiết bị. Khơng khí nĩng sau quá trình rang sẽ được thu hồi xử lý đê tái sử dụng.
❖Phụ gia trong quá trình rang
Ngồi 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 luơn sử dụng các chất phụ gia trong quá trình rang tẩm đê giúp quá trình chế biến cũng như chất lượng cà phê được nâng cao. Các phụ gia sừ dụng phụ thuộc nhiều yếu tổ: chất lượng nguyên liệu, tỉ lệ phối trộn các loại cà phê và các chất độn sử dụng, khẩu vị của người tiêu dùng, yêu cầu của sản phẩm, cấp sản phẩm, mục đích sử dụng cà phê (cà phê bán cho giới bình dân, đê tiêu dùng trong gia đình, đê 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
khơng thế 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 phấm cà phê loại thượng hạng các nhà chế biến sử dụng loại rượu Rhum Pháp chất lượng cao đế tạo hương vị đặc biệt.
-Cách sử dụng: tẩm vào cà
D[z] án mơn hizlc GVHD:Huỳnh Quang PhMc
ĐŨI tài: Cà Phê Trang
Tác dụng: làm nguội nhanh cà phê, khử đi một số tạp chất mùi và tạo hương vị hài hịa cho cà phê.Cơ chế phản ứng: tham gia phản ứng quinonamin... Các cấu tử hương cĩ 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 cĩ trong cà phê rang xay tạo thành este.
■ Muối ăn: sử dụng đê tạo vị đậm đà, hài hịa cho nước cà phê, ngồi ra cịn tạo ra
lớp bao
bên ngồi cà phê trong quá trình rang tẩm. Loại muối sử dụng cần sạch, khơng cĩ tạp chất và mùi lạ, cho vào cà phê rang khi cịn nĩng. Một số ngqời khi pha chế cũng sử dụng thêm muơi đê tạo khâu vị ưa thích.
■ Bơ, magarin, dầu mỡ: bơ được cho vào khi rang với rất nhiều cơng dụng. Bơ tạo
mùi vị
đặc biệt cho cà phê và tạo bề mặt cảm quan cho hạt cà phê trở nên bĩng đẹp. Đồng thời lqợng 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 cĩ tác dụng bảo vệ ngăn khơng cho các chất thơm dễ bay hơi trong bản thân hạt cà phê thốt ra ngồi cũng như ngăn chặn sự hút ẩm và hấp thụ các mùi lạ, khắc phục nhược điêm lớn này của cà phê.
Trên thị trường hiện nay cĩ rất nhiều loại bơ với đủ mọi chủng loại của nhiều hãng sản xuất khác nhau: từ các loại bơ thqờng 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 luơn 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 phấm, đặc biệt là khi pha chế tạo mùi mạnh hấp dần ngoỊỜi dùng.
Trên thị trường hiện nay cĩ rất nhiều chủng loại của các hãng sản xuất hương của nước ngồi xuất khẩu mà người bán gọi là: tinh cà phê Pháp, tinh cà phê Đơng Đức, tinh cà phê Tây Đức, tinh cà phê Moka (Singapore)... Liều lượng sử dụng khoảng 0.1 - 0.5%, dùng đê tẩm vào cà phê hạt sau khi rang hoặc dùng khi pha chế. Một số cơ sở cịn dùng bột vanille đế 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): cĩ tên trên thị trường là sữa đục, là loại
Đ[z] án mơn hizlc GVHD:Huỳnh Quang PhMc
ĐI?) tài: Cà Phê Trang
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.