1.3.3.1. Mục ựắch và yêu cầu
a) Mục ựắch: Cà phê sau khi xát tươi bằng máy Gosdon và máy ựĩa, lớp nhớt vẫn còn bám xung quanh vỏ thóc. đặc tắnh của lớp nhớt này là không tan trong nước, thành phần chủ yếu của lớp nhớt là pectin chiếm khoảng 5-6% theo trọng lượng nguyên liệu tươi, nó dắnh chặt vào vỏ trấu làm trở ngại cho việc phơi sấy khô và bảo quản cà phê. Mặt khác trong lớp nhớt còn chứa một lượng ựường khá lớn là môi trường phát triển thuận lợi cho các loại nấm, vi khuẩn,Ầựặc biệt là các loại nấm mốc và vi sinh vật có hại gây trạng thái lên men. Tuy nhiên cũng có một số nhà nghiên cứu cho rằng ngâm ủ làm cho men hoạt ựộng tăng chất thơm cho cà phê sau quá trình biến hoá về hoá học, tăng thêm hương vị của cà phê. Ngược lại có một số nhà nghiên cứu cho rằng ngâm ủ không có ảnh hưởng gì ựến hương vị và phẩm chất của cà phê. Hiện nay vấn ựề này vẫn tiếp tục tranh luận.
b) Yêu cầu: Sau khi tách lớp nhớt cà phê cần giữ ựược nguyên hạt và chất lượng của hạt không bị biến ựổi xấu.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 21
1.3.3.2. Các phương pháp tách vỏ nhớt
Có nhiều phương pháp tách vỏ nhớt. Hiện nay có 4 phương pháp: phương pháp sinh hoá, phương pháp hóa học, phương pháp cơ học và phương pháp cơ hoá học.
a) Phương pháp sinh hoá. Phương pháp này còn gọi là phương pháp lên men. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc dùng các enzim có trong bản thân nguyên liệu hoặc trong một số vi sinh vật ựược cấy vào làm tác nhân phân giải lớp nhớt thành những chất hoà tan trong nước. Trong sản xuất, quá trình ngâm ủ (lên men) yêu cầu phải ựặt khối nguyên liệu vào những ựiều kiện nhất ựịnh ựể ựẩy mạnh quá trình phân giải lớp nhớt mà không kéo theo quá trình lên men phụ như lên men lactic, axetic, butiric v.v.. làm hại cho chất lượng sản phẩm.
- Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men
Cho ựến nay người ta vẫn chưa hoàn toàn nhất trắ về quá trình chuyển hoá các chất nhớt bao quanh hạt cà phê. Có nhiều nghiên cứu ựể giải thắch hiện tượng tan rữa của chất nhớt nhưng chưa thật thống nhất với nhau. Nhưng qua nhiều thắ nghiệm ựã chứng minh rằng quá trình phân giải lớp nhớt là do các enzim pectosinaza, pectinaza và pectaza. Enzyme này có trong lớp nhớt của hạt cà phê. Nhiều thắ nghiệm ựã tiến hành bằng cách cô lập tất cả các tác nhân bên ngoài thì quá trình phân giải lớp nhớt vẫn tiến hành tốt (hình 1.7).
Hình 1.7. Vị trắ tác ựộng của các enzyme
Vị trắ enzyme pectinaza ảnh hưởng công phá.
Mặt khác trong quá trình ngâm ủ, pectin cũng bị thuỷ phân cho ta những sản phẩm sau:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 22 C43H62O37 + H2O C6H10O7 + CH3COOH + C6H12O6 +C5H10O6 + CH3OH
(pectin) (a.galacturtonic) (a.axetic) (galacto) (arabino) (rượu mêtilic)
Ngoài ra cũng còn nhiều luận ựiểm về quá trình lên men. Có người cho rằng tất cả các loại vi sinh vật có khả năng công phá các chất hữu cơ ựều có thể phân giải ựược lớp nhớt của cà phê nhưng phẩm chất của cà phê thì lại chịu ảnh hưởng nhất ựịnh tuỳ theo từng loại vi sinh vật tác dụng. Vì vậy không thể lấy bất kì loài vi sinh vật nào cũng ựược mà phải có sự chọn lọc vi sinh vật thắch hợp.
Lại cũng có luận ựiểm cho rằng hiện tượng chuyển hoá các chất trong lớp nhớt hoàn toàn không có sự can thiệp nào của vi sinh vật mà chỉ do ảnh hưởng của enzim. Nhân tố chắnh là pectinaza có sẵn trong các tế bào của vỏ và nhớt gây nên hiện tượng thuỷ phân các chất pectin.
Và rất nhiều luận ựiểm khác về quá trình lên men. Tuy nhiên qua nhiều nghiên cứu của các nước cũng như qua thực tế của nước ta, chúng ta có thể rút ra một kết luận sơ bộ như sau:
- Các loại enzyme pectosinaza, pectinaza, pectaza ựóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men phân huỷ lớp vỏ nhớt, nhưng nếu có vi sinh vật hoạt ựộng thêm vào thì nó có thể làm tăng vận tốc phân huỷ và do sự hoạt ựộng của vi sinh vật mà làm tăng sự tiếp xúc giữa các enzyme và thành tế bào của nguyên liệu, sự hoạt ựộng của các vi sinh vật thể hiện là sự axit hoá môi trường.
- Có thể thêm các loại enzyme khác vào ựể làm tăng tốc ựộ lên enzyme, rút ngắn thời gian, song cần lấy enzyme nguyên chất có trong vỏ cà phê hơn ựể khỏi ảnh hưởng ựến hương vị của cà phê sau này.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 23 - Sự tăng các vi sinh vật chỉ ựóng vai trò phụ cho việc phân huỷ lớp nhớt nhưng nó có thể làm cho hương vị cà phê khác ựi. Cần chú ý làm cho sự phát triển của các vi khuẩn lactic nhiều hơn vì nó có thể bảo vệ cho toàn khối hạt cà phê khỏi bị ảnh hưởng của những vi khuẩn khác như Coli và các nấm mốc v.v...
- Nhiệt ựộ ảnh hưởng tới tốc ựộ phân huỷ của lớp nhớt nhưng không ảnh hưởng tới tốc ựộ axit hoá.
- Sự lên men ướt (yếm khắ) với nước tinh khiết sẽ cho ta cà phê có hương vị thơm ngon và có màu sắc thành phẩm tốt hơn là lên men khô (hiếu khắ).
- Những yếu tố ảnh hưởng ựến quá trình lên men:
độ chắn của quả: yếu tố này rất quan trọng vì nếu quả còn xanh lượng protopectin (pectin không hoà tan) tinh bột nhiều gây khó khăn và kéo dài thời gian phân huỷ của lớp vỏ nhớt.
Thành phần của nước: trong nước không ựược chứa lẫn một chất nào có tắnh chất làm tê liệt sự hoạt ựộng của vi sinh vật, không chứa các chất bài tiết của vi sinh vật phân giải NH3 hoặc men thối sẽ có thể làm cho quá trình lên men chậm lại hoặc ựình trệ tuỳ theo nồng ựộ của các chất nói trên. Ngoài ra nhiệt ựộ và ựộ pH của nước cũng ảnh hưởng ựến quá trình lên men, nếu nhiệt ựộ thấp và pH cao thì sẽ kéo dài thời gian lên men.
Khối lượng ựống ủ: cũng như các sản phẩm lên men khác, cần phải có ựủ một khối lượng nhất ựịnh ựể cho quá trình lên men tiến hành tốt, không bị bên ngoài cản trở. Khối lượng ựống ủ có ảnh hưởng ựến sự tạo thành nhiệt ựộ ựống ủ, khối lượng lớn thì sự tạo thành nhiệt ựộ nhiều và nhanh, giữ ựược nhiệt cần thiết cho quá trình lên men mà không ảnh hưởng bởi một môi trường bên ngoài.
Nhiệt ựộ: mỗi loại men có một nhiệt ựộ thắch hợp. đối với cà phê thì nhiệt ựộ thắch hợp khoảng 35-420C.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 24 Thời gian lên men: Nếu thời gian ngắn thì quá trình phân giải lớp nhớt chưa hoàn toàn, nếu thời gian lên men kéo dài quá thì ảnh hưởng ựến màu sắc, hương vị của thành phẩm. Thời gian kết thúc sự lên men khoảng 10-12 giờ ựối với cà phê Arabica và 16-18 giờ ựối với cà phê Robusta và Chari.
Khoảng cách về thời gian thu hoạch và xát tươi: nên xát tươi: nên xát tươi sớm sau khi thu hoạch (tối ựa 36 giờ) ựể tránh sự lên men ựầu tiên có thể xảy ra ngay trong quá trình còn là quả nguyên.
b) Phương pháp hoá học
Người ta cũng có thể dùng các loại hoá chất khác nhau ựể làm tan chất nhờn quanh hạt cà phê. Có thể dùng Na2CO3 hoặc dùng NH3 hay NaOH ựể tách lớp nhớt. Phương pháp này người ta ắt dùng vì có thể làm ảnh hưởng xấu ựến chất lượng và bề mặt cảm quan của hạt cà phê.
c) Phương pháp cơ học
Phương pháp này dựa trên cơ sở ma sát giữa thiết bị và nguyên liệu kết hợp với phun áp lực nước vào khối hạt. Người ta có thể dùng các loại máy vừa xay vừa xát vừa ựánh tan nhớt, hoặc dùng máy ựánh nhớt riêng sau khi xay xát lớp vỏ quả bên ngoài. Hiện nay trong nước ta dùng máy xát tươi liên hoàn Roaeng là phổ biến hơn cả, vừa thuận tiện là ựánh sạch nhớt luôn trong quá trình xay xát vừa rút ngắn ựược thời gian chế biến và còn có thể kéo dài ựược khoảng thời gian thu hoạch và chế biến không gây tổn hại gì mấy.
d) Phương pháp cơ hoá học
đây là phương pháp ghép giữa cơ sở thiết bị và thêm hoá chất trong quá trình xay xát. Phương pháp này chưa ựược áp dụng rộng rãi vì cũng ựang trong thời kỳ nghiên cứu chưa có kết luận rõ ràng.
1.3.3.3. đánh và rửa lớp vỏ nhớt
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 25 đánh và rửa nhớt nhằm mục ựắch loại bỏ những phẩm vật tạo thành trong quá trình lên men và những mảnh vỏ thịt còn sót lại, dắnh vào vỏ thóc. Khâu ựánh và rửa nhớt ựóng một vai trò quan trọng vì những phẩm vật kể trên còn bám vào cà phê thóc thì không những ảnh hưởng ựến màu sắc, mùi vị của cà phê thành phẩm mà còn kéo dài thời gian sấy nữa. Việc ựánh và rửa nhớt có thể dùng cơ khắ hay thủ công, nhưng dù là phương pháp nào cũng phải ựạt yêu cầu là sạch nhớt và không làm ảnh hưởng ựến hình thức bên ngoài cũng như chất lượng của hạt.
b) Những yếu tố ảnh hưởng ựến quá trình ựánh và rửa nhớt
- Quá trình lên men: lên men tốt hay xấu ựều ảnh hưởng ựến quá trình ựánh và rửa nhớt. Lên men tốt, nhớt ựược phân huỷ hoàn toàn thì quá trình ựánh và rửa nhớt sẽ dễ dàng và nhanh chóng, hoặc ngược lại.
- Quá trình khuấy: nếu dùng phương pháp cơ giới thì yêu cầu chắnh là tốc ựộ khuấy. Cần ựiều chỉnh tốc ựộ vừa phải tuỳ theo kết quả lên men. Nếu tốc ựộ quá nhỏ thì làm cho lớp nhớt không tách ựược hoàn toàn; nếu tốc ựộ lớn quá thì sự va ựập giữa máy và nguyên liệu sẽ lớn gây lên dập nát hoặc làm bong vỏ trấu ra khỏi nhân cà phê, hoặc vỏ trấu bị xé rách làm cho nhân mất lớp bảo vệ ựặc biệt là khi phơi nhân tiếp xúc trực tiếp với nắng làm biến ựổi màu.
- Tỷ lệ nước: nếu tỉ lệ nước/nguyên liệu thì sẽ kéo dài thời gian ựánh và rửa nhớt. Nếu tỉ nước/nguyên liệu nhỏ sẽ làm tăng công suất của thiết bị. Thông thường có thể dùng tỉ lệ ựánh và rửa khoảng 0,9-1,1.
c) Thiết bị rửa cà phê thóc ướt:
- Rửa bằng thủ công: bể rửa cũng chắnh là bể ựã ngâm ủ và lên men, cho thêm nước và bể theo tỉ lệ trên, dùng trang bằng gỗ ựể ựảo mạnh khối cà phê, thay nước luôn rửa cho cà phê ựến khi thật sạch.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 26 - Rửa bằng máng lộ thiên: nguyên tắc là cà phê thóc chảy xuôi theo máng, người thao tác ựi ngược dòng chảy dùng các dụng cụ trang, cào bằng gỗ ựể ựánh và rửa. Nước rửa cần thay luôn. Rửa bằng máng có thể kết phân loại theo trọng lượng riêng luôn.
- Rửa bằng cơ giới: người ta có thể dụng máy rửa nằm ngang (hình 1.8a và máy rửa thẳng ựứng hình 1.8b). Năng suất máy khoảng 2-3 tấn/h tuỳ theo cấu tạo của máy. Thông thường máy ựứng hoạt ựộng gián ựoạn còn máy nằm ngang thì vừa có thể gián ựoạn, cũng có thể dùng liên tục ựược.
Hình 1.8. Máy rửa nhớt
a) Nằm ngang; b) Thẳng ựứng
1.3.4. Làm ráo cà phê thóc 1.3.4.1. Mục ựắch làm ráo nước 1.3.4.1. Mục ựắch làm ráo nước
Sau khi ựã rửa hết nhớt lượng nước còn trong hạt và lượng nước bám ngoài vỏ chiếm khoảng 52-60%. Thực nghiệm cho thấy rằng phần nước bám xung quanh vào khoảng 8-10%. Nếu ựể nguyên lượng nước này mang cà phê ựi sấy thì có ảnh hưởng không tốt ựến màu sắc của nhân, vì khi nhiệt ựộ cao, lượng nước này sẽ gần sôi làm cho nhân gần như bị luộc dẫn ựến nhân cà phê sẽ có màu xanh thẫm, tốn nhiều thời gian sấy và tốn thêm nhiên liệu. Nếu ựể nguyên lượng nước này mang phơi thì kéo dài thời gian phơi và men mốc sẽ có ựủ thời gian phát triển ngay trên sân. Vì vậy trước khi phơi sấy cần làm giảm lượng nước bề mặt của nó.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 27
1.3.4.2. Các phương pháp làm ráo nước
để làm ráo nước, hiện nay người ta thường dùng 3 phương pháp: phương pháp ly tâm, phương pháp dùng tháp gió và phương pháp thủ công.
a) Phương pháp ly tâm
Dựa trên tắnh chất lực ly tâm lớn làm cho nước bắn ra xung quanh. Có thể dùng ly tâm gián ựoạn và ly tâm liên tục.
- Ly tâm gián ựoạn: có nhiều loại cỡ khác nhau, máy gồm một hình trụ có trục quay 1000-1200 vòng/phút (hình 1.9). Máy hoạt ựộng theo nguyên tắc quay nhanh tạo thành lực ly tâm văng nước ra ngoài lưới, cà phê ựược giữ lại trong lưới, khi cà phê ựã róc hết nước người ta dừng máy lại và tháo cà phê ra ngoài.
Hình 1.9. Sơ ựồ nguyên lý cấu tạo của máy ly tâm gián ựoạn.
- Ly tâm liên tục: máy gồm hai bộ phận chắnh bộ phận múc cà phê lên ựổ vào máy và bộ phận ly tâm róc nước (hình 1.10). Ưu ựiểm của máy này là làm việc liên tục, năng suất cao, cà phê ựược róc nước triệt ựể nhưng có nhược ựiểm là cà phê dễ bị vỡ và tróc vỏ trấu.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 28
Hình 1.10. Sơ ựồ nguyên lý cấu tạo máy ly tâm liên tục
b) Phương pháp dùng tháp gió
đó là một thùng cao, ựáy và thành ựều có lỗ. Thùng có thể cho quạt gió thổi vào ngược chiều với cà phê rơi. Kết quả là làm giảm lượng nước khoảng 5%. Phương pháp này ắt dùng và coi như là nơi dự trữ chứa cà phê cho vào lò sấy cho thuận tiện.
c) Phương pháp thủ công
Người ta rải cà phê thóc ướt lên những sàn lưới, dùng quạt gió thổi không khắ từ dưới lên trên với vận tốc 10-15m/s và thổi từ 6-9 giờ cà phê có thể róc nước khoảng 90% số nước bám quanh hạt.
Cũng có thể làm ráo nước ngay trên sân phơi bằng cách ựể róc nước tự nhiên hoặc bốc hơi từ từ.
d) Làm ráo nước bằng cách sấy sơ bộ:
Hiện nay trên thế giới ở một số nước sản xuất nhiều cà phê với quy mô hiện ựại người ta thường sấy sơ bộ bằng không khắ nóng, nhiệt ựộ không khắ nóng vào khoảng 500C bên trên có quạt hút không khắ ẩm.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 29
1.3.5. Phơi sấy cà phê thóc 1.3.5.1. Mục ựắch phơi sấy 1.3.5.1. Mục ựắch phơi sấy
Mục ựắch của quá trình phơi cũng như quá trình sấy là hạ thuỷ phần của hạt cà phê xuống 10-12% ựể bảo quản và thực hiện các quá trình tiếp theo. Phơi và sấy có ảnh hưởng rất lớn ựến màu sắc phẩm chất của cà phê nên ựòi hỏi phải ựảm bảo ựúng kỹ thuật. Mức ựộ phơi sấy phải cân ựối với môi trường xung quanh nhất là nơi bảo quản vì tất cả mọi trường hợp hút ẩm sẽ dẫn ựến sự biến ựổi trạng thái của nhân cà phê thường thì phơi sấy, bảo quản tốt nhất là ựộ ẩm của hạt ựạt ựến ựộ ẩm cân bằng. Thông thường là phơi sấy sơ bộ trước rồi mới ựem sấy khô chắnh thức sau. Quá trình phơi sấy sơ bộ là ựể loại bỏ bớt một phần nước bề mặt ựồng thời vỏ cà phê còn sót lại cũng ựược kéo ựi dễ dàng. Cà phê ựã phơi sấy sơ bộ khi ựưa vào sấy chắnh thức ựược rút ngắn thời gian và chất lượng ựảm bảo hơn