. Phơi sấy càphê thĩc
Chươn g4 SÁN XUẤT CÀPHÊ BỘT
4.5. CÁC BIẾN ĐỔI XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH RANG CÀPHÊ
Rang là cơng đoạn xử lý nhiệt cho hạt cà phê tại nhiệt độ cao từ 1900
C đến 2400
C nhằm đạt được các biến đổi mong muốn về màu sắc và hương vị. Trong thời kỳ đầu của cơng đoạn rang nhiệt độ rang lớn h ơn 1000
C. Nhiệt độ làm bốc
hơi nước cĩ trong hạt từ 12% xuống khoảng cịn 2%. Khi nhiệt độ đạt đến 1500 C một lượng khí sản sinh ra ( cacbondioxit, cacbonmonooxit, hơi nư ớc…). Hạt cà phê trở nên giịn, trương nở 40%-100% thể tích dể xay xát thành bột. Trong khoảng nhiệt độ 180-2000
C hạt bắt đầu được rang nứt và mùi hương tạo ra. Thơng thường cà phê rang ở nhiệt độ 180-2400
trong vịng 15-25 phút thì tổn thất về khối lượng khi rang là 16-18%.
Uống cà phê là một sở thích hầu như phải cĩ của người châu Âu từ lâu đời. Đối với các nước châu Á sở thích n ày chưa thể hiện rõ. Nĩi đến uống cà phê thì phải nĩi đến khẩu vị của từng dân tộc, từng vùng. Ở các nước Châu Âu cĩ nơi thích uống cà phê rang với bơ, cĩ nơi thích uống cà phê rang nhạt, ngược lại cũng cĩ nơi thích uống cà phê rang hơi đậm một tý. Cho nên việc rang cà phê để phục vụ cho nhu cầu của thị hiếu khách hàng là một việc cần nghiên cứu và biết sở thích của từng loại khách hàng.
Những biến đổi xảy ra trong quá trình rang diển ra như sau:
mất nước cơng đoạn rang sản sinh ra các chất khí chủ yếu là khí cacbondioxit và sự phát triển của hương vị mà chúng sẽ hịa tan trong khi pha chế.
Các chất bay hơi bị mất mát một số
Các chất đường trong hạt cà phê bị caramen hĩa một phần.
Protein bị phân hủy một phần hay toàn phần do nhiệt, hàm lượng caffine cũng bị biến đổi.
Trong quá trình rang, trigoneline sẽ mất đi một lượng lớn tạo thành các sản phẩm gồm Nicotinic, Nicotiamide và các chất thơm bay hơi như là Pyridine và pyrol.
Rang quyết định chất lượng của cà phê bột. Rang hơi cháy thì tỷ lệ thành phẩm tăng nhưng hương vị bị giảm.
Trong quá trình rang màu sắc biến đổi như sau:
Màu nhạt
Màu quế
Nâu trung bình
Nâu hơi đậm
Nâu đậm đến mức dầu ra mặt ngoài
Đen thành than
Tùy theo sở thích người uống mà rang. Nếu rang nhạt thì ít thơm, nước nhạt, uống sẽ hăng mùi gỗ, nếu rang cháy thì cà phê sẽ bị đắng, cĩ mùi khét nhưng nước đậm hơn.
Biến đổi chính về vật lý
Sự biến đổi về bề mặt của hạt: bề mặt dần tr ơn, nhẵn, sau đĩ xuất hiện các vết nứt, cuối cùng thì dầu khuyếch tán ra bề mặt tạo ra trạng thái bĩng, ướt ở bề mặt của hạt cà phê.
Sự thay đổi thể tích hạt:
Tỷ trọng: cà phê nhân: 1.25, cà phê rang 0.7 Độ tăng thể tích: 40-60%(Robusta<Arabica)
Khối lượng giảm: do tách vỏ lụa va tổn thất chất khơ (khoảng 20% do thủy phần hầu như được bốc hơi gần hết)
Hàm lượng ẩm giảm
Sự thay đổi cấu trúc: cấu trúc hạt trịn, dể vỡ. Sự thay đổi nhiệt độ:
Sự tăng nhiệt độ do nhận nhiệt từ tác nhân Sự tăng nhiệt độ nội bộ.
Các biến đổi chính về hĩa học
Sự tổn hao chất khơ:
Mức độ tổn hao chất khơ phụ thuộc vào mức độ rang.
Các chất tổn thất: nước, khí( 87% CO2, 7.3% CO, 5.3% các oxide nito) Nước: nước ban đầu + nước sinh ra
Khí CO2: chưa rõ nguồn gốc, CO2 từ robusta cao hơn arabica. Sau khi
rang, cà phê cịn giữ 2-5ml CO2/g (0.4-1%w/w).
Mức độ rang Tổn hao chất khơ( %db)
Rang sáng 1-5
Rang vừa 5-8
Rang rất tối >12 Sự biến đổi hàm lượng chất hoà tan:
Tỷ lệ thơng thường: 30%db Phụ thuộc vào mức độ rang
Phụ thuộc vào phương thức và thiết bị rang: nhanh-chậm, tầng sơi > thùng quay.
Trong cùng mức độ rang, hàm lượng chất hoà tan của robusta cao hơn arabica.
Thành phần Cafe nhân(%) Cafe rang(%)
Cellulose 36 37 Lignin 5.6 5.8 Chất béo 11.4 11.9 Tro 3.8 4.0 Đường 7.3 0.3 Acid clorogenic 7.6 3.5 Protein 11.6 3.1
Glucid mạch ngắn bao gồm các thành phần (sucrose, fructose, stachyose, arabinosse, galactose, ribose, rhamnose ).
Hàm lượng các đường bị giảm rất nhiều. Trong giai đoạn đầu của quá trình rang, cĩ sự tăng nhẹ hàm lượng một số đường sau đĩ thì giảm.
Cà phê Cà phê
nhân Rang sáng Rang vừa Rang tối Rang rất tối Arabica Tổn thất 8.46 0.25 97.1% 0.07 99.1% 100% 100% Robusta Tổn thất 7.13 0.24 96.6% 0.07 99% 100% 100%
Hydratcarbon: hàm lượng hydratcarbon trong cà phê khơ khoảng 60%. Phần lớn là là các polysaccharide hồ tan hoặc khơng hịa tan trong nước và một phần
nhỏ là là các đường saccharose, glucose … Trong quá trình rang các hydratcarbon thay đ ổi nhiều, chúng cĩ thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu nh ư hồn tồn như các ch ất đường đã nĩi ở trên. Các đường khử tham gia một số phản ứng tạo màu và mùi cho cà phê rang. Các polysaccharide khơng hịa tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào ở hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê.
Polysaccharide trong cà phê rang.
Phân đoạn Cà phê nhân Rang sáng Rang vừa Rang tối
Nước lạnh\nĩng 1.8 1.7 3.5 4.0
Holocellulose 32.0 25.2 19.3 16.6
Auschluss 4.8 2.5 4.2 6.4
Tổng 38.6 29.4 27 27
Các chất béo: trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 13%. Trong quá trình rang các hợp chất béo mất đi khoảng 1 – 2%. Các chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê là triglyceride và diterpene, là dạng ester của acid bão hịa, nhất là palmitic, behenic, arachidic. Các diterpene này rất nhạy với acid, nhiệt và ánh sáng. Hàm lư ợng diterpene giảm đi trong quá trình tồn trữ cũng như trong quá trình rang cĩ thể là do tạo thành các terpene bay hơi, naphtalene và quinoline.
Các acid: đại diện quan trọng nhất của nhĩm acid là các loại acid chlorogenic. Đây là nh ững loại acid đặc tr ưng đối với cà phê. Trong quá trình rang chúng bị phân hủy từ 30 – 70%. Sau khi rang cĩ sự hình thành một số acid dễ bay hơi. Tất cả các acid này đều gĩp phần tạo vị chua của cà phê.
Các loại protein: trong cà phê nhân cĩ khoảng 30%. Chúng khơng cịn cĩ mặt trong cà phê rang, do rang ở nhiệt độ cao nên một phần bị phân hủy, phần cịn lại kết hợp với hydratcarbon và acid chlorogenic tạo thành những chất màu nâu.
Các loại alkaloid: trong quá trình rang hàm lượng caffein hầu như khơng thay đổi. Trigonelline giảm khoảng 75%, tạo thành các sản phẩm gồm acid nicotinic (niacin), nicotinam ide và các chất thơm bay hơi như pyrine và pyrol.
Trong đĩ đáng kể nhất là niacin, trong cơ th ể con người chất này cĩ tác dụng như một loại vitamin.
Các chất thơm: Trong thành phấn của các hợp chất th ơm cĩ khoảng 50% aldehyde, 20% ketone, 8% ester, 7% h eterocylic, 2% dimethylsulfide, một lượng ít hơn là các sulfide hữu cơ khác, cịn cĩ một phần nhỏ nitrile, alcohol hoặc các hydrocarbon đã bão hịa và chưa bão hồ cĩ trọng lượng phân tử thấp nh ư isoprene.
Hợp chất nhiều nhưng một số chất ảnh hưởng đến mùicà phê rang như sau dựa theo giá trị ng ưỡng mùi gồm cĩ: phenol, guaicol, quinol, catechol, pyrogallol, furfuryl alcohol, 2 – futoic acid, furfuryl – 2 – methaethinol, 5 – methylfurfuran– 2 – methyl, methyl sulphide, methoxy pyrazine, pyridine, …
Bảng Thành phần hố học cĩ trong cà phê rang và cà phê nhân
Thành phần hố học Trước khi rang (% trọng lượng hạt)
Sau khi rang (% trọng lượng hạt)
Nước 11,35 1,73
Hợp chất hịa tan phi nitơ 18,11 32,39
Đường 1,39 1,23 Albumen 11,87 13,27 Raw fibrin 26,16 26,31 Caffein 1,29 1,29 Ether 12,34 13,12 Tannic acid 4,42 4,69 Tro 4,05 4,69
Phản ứng maillard: hợp chất đ ường aldose + acid amin glycosylamin. .
Sự phân huỷ Strecker: sự tạo thành các hợp chất Pyrazine và Oxazole: acid amin + -dicarbonyl aldehyde Pyranzine + Oxazole.
Sự phân hủy trigonelline: -Dicarbonyl
Tetramethylpyrazine Amino acid - Aminoketone