Hạt cà phê xanh giàu glucid và lipid, glucid chiếm hơn 50%, phần lớn là các polysacaride. Thành phần hóa học của cà phê phụ thuộc vào chuẩn loại, độ chín, điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản. thành phần hóa học trong hạt cà phê có ảnh hưởng rất quan trọng trong quá trình đánh giá chất lượng nếm thử cảm quan. Sau đây là một số thành phần quan trọng trong cà phê.
2.3.1. Nước
Trong nhân cà phê đã sấy khô có khoảng 10 – 12% nước ở dạng liên kết. Sâu khi rang hàm lượng nước trong cà phê còn khoảng 2.7%. Hàm lượng nước trong cà phê ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cà phê. Nếu độ ẩm cao, vi sinh vật dễ phát triển và hương cà phê dễ bị tổn thất.
2.3.2. Chất khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5% , chủ yếu là kali, nitơ magie, photpho, clo. Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh… Những chất này ảnh
23
hưởng không tốt đến mùi cà phê. Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại.
2.3.3. Glucide
Chiếm khoảng ½ tổng số chất khô, đại bộ phận không tham gia vào thành phần nước uống mà chỉ cho màu và vị caramen. Đường có trong cà phê do trong quá trình thuỷ phân dưới tác dụng của axit hữu cơ và enzyme thuỷ phân hàm lượng saccharose có trong cà phê phụ thuộc vào mức độ chín, quả càng chín thì hàm lượng saccharose càng cao. Saccharose bị caramen hoá trong quá trình rang nên sẽ tạo hương vị cho nước cà phê. Hạt cà phê còn chứa nhiều polysaccharide nhưng phần lớn bị loại ra ngoài bã cà phê sau quá trình trích ly.
2.3.4. Protein
Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị của sản phẩm. Bằng phương pháp thuỷ phân, người ta thấy trong thành phần protein của cà phê có những axit amin sau: cysteine, alanine, phenylalanine, histidine, leucine, lysine, derine …. Các axit amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên kết.
Khi gia nhiệt, các mạch polypeptit bị phân cắt, các axít amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phê rang. Trong số các axit amin kể trên đáng chú ý nhất là những axít amin có chứa lưu huỳnh như cystein, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương đặc trưng của cà phê sau khi rang. Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hoá các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản .
Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành axit amin, còn phần lớn bị biến thành hợp chất không tan. Lần đầu tiên các nhà khoa học ở Brazil phát hiện ra protein trong hạt cà phê có thể giết chết sâu bọ, côn trùng ứng dụng làm thuốc trừ sâu.
24
2.3.5. Lipide
Hạt cà phê chứa lượng cà phê khá lớn (10-13%). Lipid trong cà phê gồm chủ yếu dầu và sáp. Trong đó sáp chiếm 7-8% tổng lượng lipid, còn dầu chiếm 90% gồm trigliceride và diterpene là dạng este của acid bão hòa, nhất là panmitic, behenic, arachidic. Các diterpene này rất nhạy với acid, nhiệt và ánh sáng. Hàm lượng diterpene giảm đi trong quá trình bảo quản cũng như quá trình rang có thể là do tạo thành các terpnene bay hơi, naphtalene và quinoline..
Trong quá trình chế biến, lipid bị biến đổi, song một phần axit béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bị biến đổi là dung môi tốt hoà tan các chất thơm. Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần lớn lưu lại trên bã.
2.3.6. Cacbonhydrate
Hàm lượng hydratcarbon trong cà phê khô khoảng 60%. Phần lớn là các polysaccharide hòa tan hoặc không hòa tan trong nước và một phần nhỏ là các đường saccharose, glucose...
Trong quá trình rang các hydratcarbon biến đổi nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu như hoàn toàn.
Các đường khử tham gia một số phản ứng tạo màu và mùi cho cà phê rang. Các polysaccharide không hòa tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê.
2.3.7. Các acid
Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic. Đây là những loại acid đặc trưng đối với cà phê. Trong quá trình rang các acid bị phân hủy 30 – 70%, sau khi rang có sự hình thành một số acid dễ bay hơi. Tất cả các acid này đều góp phần tạo vị chua của cà phê. Ngoài ra phát hiện chất gây kết tủa và vị đắng trong cà phê đã được quy cho các axit dicaffeoylquinic, chứ không phải là axit monocaffeoylquinic.
25
McCamey đã tìm thấy Quinic acid - một sản phẩm phát sinh từ các axit chlorogenic - một nhân tố chính gây vị đắng và đây là nguyên nhân chính khiến cà phê có vị đắng.
2.3.8. Alkaloid
Trong cà phê có các alkaloid như cafein, trigonulin, colin. Trong đó quan trọng và được nghiên cứu nhiều hơn cả là cafein và trigonulin.
Cafein
Cafein là một alkacoid chứa đạm, có công thức C8H10O2N4.H2O chiếm từ 1-3% phụ thuộc vào chủng loại, điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác. Hàm lượng cafein thấp hơn trong chè nhưng nó kích thích hệ thần kinh với thời gian dài hơn vì khi uống cà phê tốc độ lưu thông của máu không tăng lên nên cafein thải ra ngoài chậm, mặt khác khi pha cà phê trong nước, cafein được giải phóng hoàn toàn ở trạng thái tự do , không hình thành những chất có khả năng kết.
Trigonellin
Còn được gọi acid metyl betanicotic: C H NO7 7 2 là ankanoit không có hoạt tính sinh lý, ít tan trong rượu etylic, không tan trong clorofoc và ete, tan nhiều trong nước nóng, nhiệt độ nóng chảy là 2180C.
Tính chất chú ý nhất của trigonellin là dưới tác dụng của nhiệt độ cao nó bị thủy phân khoảng 75% tạo thành acid nicotic (tiền vitamin PP). Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy trong cà phê nhân không có acid nicotic nhưng nó được hình thành trong quá trình gia nhiệt trong đó sự nhiệt phân trigonellin giữ vị trí quan trọng.
26
Chương 3. KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÀ PHÊ QUẢ KHÔ 3.1. Sản xuất cà phê quả khô
Là một công nghệ giản đơn, chỉ có một công đoạn chính là làm khô quả cà phê tươi đến một mức độ nhất định.
Cà phê quả khô: Cà phê quả tươi sau khi được làm khô (phơi, sấy).
3.2. Kỹ thuật sản xuất (sơ đồ, quy trình)
Sơ đồ sản xuất cà phê quả khô
3.2.1. Mục đích, yêu cầu Mục đích: Mục đích:
Đưa quả cà phê tươi về độ ẩm an toàn cho bảo quản. Việc làm khô quả cà phê cũng làm vỏ quả khô cứng tạo thành lớp vỏ bảo vệ cho nhân cà phê, đồng thời cũng dễ vỡ và tách khỏi nhân khi có lực va đập vào.
Yêu cầu:
Nguyên liệu (cà phê quả tươi)
Yêu cầu đầu tiên đối với việc thu hái cà phê là hái đúng tầm chín. Để có cà phê chất lượng cao nhất thiết phải có quả chín đỏ hay vừa chín, không hái quả xanh. Không để quả chín nẫu hay khô trên cây. Nếu có lẫn những loại này thì cần bỏ ra phơi riêng.
27
Trong sản phẩm thu hoạch số quả chín hoặc vừa chín ít nhất là 95%, trừ đợt thu hoạch lần cuối tỷ lệ có thể thấp hơn.
Hái cà phê bằng cách dùng ngón tay bứt quả, không tuốt cành, không bứt cả chùm đối với cà phê chè. Phải bảo vệ cành, lá, nụ tránh ảnh hưởng tới vụ sau. Không để quả cà phê lẫn vào trong đất dễ bị nhiễm nấm bệnh.
Cà phê hái xong phải chế biến ngay. Nếu không kịp phải trải quả cà phê trên nền gạch cho thoáng mát, không quá dày 30 – 40 cm. Không ủ đống cà phê làm cho quả cà phê nóng và lên men. Không giữ cà phê hái về quá 24 giờ.
Bao bì đựng sản phẩm cà phê quả tươi và phương tiện vận chuyển phải sạch, không có mùi phân bón, mùi hoá chất…
Sản phẩm
Độ ẩm của quả cà phê đạt khoảng 12%. Phần bên ngoài quả gồm vỏ quả, thịt quả và lớp vỏ trấu khô trở nên cứng, giòn, có màu nâu đen.
3.2.2. Phương pháp làm khô 3.2.2.1. Phương pháp phơi
Cà phê cần được phơi khô ngay sau khi thu hoạch. Để chất lượng cà phê tốt, quá trình phơi phải đạt các yêu cầu:
Sân phơi: theo tiêu chuẩn quốc tế, diện tích sân phơi cho đủ lượng cà phê quả được tính theo công thức bằng (Tổng số gốc cà phê thu hoạch trong đợt) chia 20. Cấu trúc sân phơi phải đảm bảo: nền tráng xi măng, nền gạch hoặc trải bạt và có độ dốc từ 2 3 sao cho nước dễ thoát, không bị đọng.
Kỹ thuật phơi: quả cà phê được trải thành lớp dày 5 6 cm và đảo 4 5 lần mỗi ngày tùy theo độ nắng để cà phê khô đều. Trong quá trình phơi tránh gặp nước do mưa hoặc thấm ướt do sương.
Kết thúc quá trình phơi, quả cà phê khô thường có lớp vỏ bên ngoài cứng, màu nâu đen, độ ẩm <13% là đạt yêu cầu. Để xác định thời điểm kết thúc quá trình phơi, người nông dân thường dùng phương pháp cảm quan: lắc một nắm quả và nghe tiếng kêu rõ,
28
giòn, trong là cà phê đạt yêu cầu. Hiện nay trong chế biến cà phê, người ta thường dùng máy xác định độ ẩm nhanh để đảm bảo chính xác.
Hình 3.1. Sân phơi cà phê
Ưu và nhược điểm: Ưu điểm:
Không tốn công xay tươi, cà phê ít bị đen nếu lỡ có gặp mưa (nhưng cũng không chống chọi với thời tiết mưa kéo dài).
Nếu được phơi trên sân có khả năng rút nước tốt khả năng bị đen do gặp mưa là thấp hơn so với xay dập ra rồi phơi.
Nhược điểm:
Thời gian phơi kéo dài, rất tốn công bảo vệ và cày đảo
Càng kéo dài thời gian nằm trên sân thì càng có nguy cơ gặp mưa, mỗi lần nhiểm nước mưa lại phải tốn thêm vài ba ngày cho việc cày đảo phơi khô.
Nguy cơ thất thoát cao do bị trộm và nước mưa đẩy trôi tại những vùng dốc.
Khi gặp đợt được giá thì cũng chưa kịp khô để bán, chờ đến khi khô thì cà phê đã có tràn lan.
29
3.2.2.2. Phương pháp sấy
Để khắc phục những nhược điểm và phát huy ưu điểm của phương pháp phơi, chúng ta có thể dùng phương pháp sấy không bị phụ thuộc vào thời tiết, dùng nguyên liệu đốt chính là vỏ cà phê khô xay ra,củi hoặc than đá , giúp rút ngắn thời gian làm khô sản phẩm chủ động được độ ẩm để bảo quản, chất lượng sản phẩm tốt. Tuy nhiên, phải đầu tư máy và tốn chi phí sấy.
3.3. Thiết bị
3.3.1. Lò sấy tĩnh (phù hợp với phần lớn bà con nông dân)
Cấu tạo: giàn sấy được xây bằng gạch hoặc đắp bằng đất sét , khung hình vuông hoặc hình chữ nhật , bề mặt giàn sấy làm bằng tấm kim loại hoặc lưới kim loại . Nếu chất tải nhiệt là chất khí khói thì giàn sấy làm bằng tấm kim loại để tránh nhiễm mùi khói vào cà phê , nếu cấp nhiệt bằng không khí nóng sạch thì giàn sấy làm bằng lưới kim loại . Nhiên liệu thường dùng loại củi hoặc than.
Hình 3.2 Công nhân đảo cà phê trên lò sấy tĩnh
Ưu điểm: giá thành rẻ , sử đụng nguyên liệu đốt tại chỗ, ít tốn kém. Nên được sử dụng nhiều.
Nhược điểm của lò sấy tĩnh là phải đảo bằng tay, khoảng 2-3 tiếng phải đảo một lần, tuy nhiên chỉ sau 12-16 tiếng đồng hồ là cà phê đã khô đạt mức không thể hư hỏng hay đen được nữa.
30
Hình 3.3. Sử dụng vỏ cả phê để đốt lò
Cần lưu ý: vì là lò đốt trực tiếp cho nên chỉ dùng vỏ cà phê để sấy nguyên quả, không dùng vỏ cà phê để sấy cà phê nhân sẽ khiến cho cà phê nhân bị hôi khói, muốn sấy cà phê nhân bằng lò đốt trực tiếp thì phải đốt bằng than đá.
3.3.2. Máy sấy tĩnh vĩ ngang
Thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang hoạt động theo nguyên lý sấy đối lưu cưỡng bức. Thiết bị có kết cấu tương đối đơn giản, được ứng dụng rộng rãi để sấy hạt ngô và các hạt nông sản khác như thóc, đậu đỗ…
31
1. Buồng sấy 3. Quạt sấy 5. Lò đốt 7. Ghi lò
2. Sàn sấy 4. Buồng hòa khí 6. Quạt lò 8. Đồng hồ đo nhiệt sấy Hạt cà phê hoặc các hạt nông sản khác như thóc, đậu đỗ… được đổ trên sàn sấy 2, không khí từ lò đốt 5 được quạt 3 đẩy vào phía dưới buồng sấy 1, rồi xuyên qua lớp hạt làm hạt nóng lên, bay hơi ẩm và khô dần. Không khí nóng bị mất nhiệt, nhận ẩm, giảm nhiệt độ và thoát lên trên để ra ngoài. Nguồn nhiệt để sấy có được nhờ than đá hoặc phế thải nông nghiệp được đốt cháy trong lò đốt 5 cung cấp. Không khí nóng từ lò đốt có nhiệt độ cao nên được đi qua buồng hoà khí 4 để hoà trộn với không khí môi trường, tạo ra một hỗn hợp không khí nóng có nhiệt độ phù hợp để sấy các nông sản khác nhau. Nhiệt độ không khí nóng được thể hiện qua đồng hồ đo nhiệt độ 8 đặt trên kênh dẫn khí nóng vào buồng sấy. Nhiệt độ sấy được điều chỉnh theo yêu cầu công nghệ sấy của từng loại hạt nhờ điều chỉnh cửa ở buồng hoà khí.
Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp
Dễ thao tác phù hợp với trình độ lao động của các địa phương
Chi phí sấy thấp: Khoảng 50 - 80 đồng/kg sản phẩm ngũ cốc.
Nhược điểm:
Độ đồng đều về độ ẩm của sản phẩm không cao nếu trong quá trình sấy không đảo.
Khó cơ giới hoá
3.3.3. Máy Sấy Trống – Máy Sấy Thùng Quay (Drum Dryer)
Máy sấy thùng quay bào gồm các phần chính: Phần thân quay, bộ phận tiếp liệu, bộ phận điều khiển và thiết bị hỗ trợ…
Quá trình sấy:
Vấn đề sấy nguyên cả quả đối với máy sấy trống rất đơn giản, chỉ cần đổ cà phê vào và cho đốt lò rồi cho chạy máy sấy, thời gian sấy cũng tương đương với sấy tĩnh. Máy sấy quay có cấu tạo hợp lý, có thể thay đổi độ nghiêng và tần suất quay, nguyên liệu ẩm được đưa vào trong máy từ phía đầu thùng quay, máy bắt đầu quay tròn và các cánh bên trong làm nhiệm vụ đảo đều nguyên liệu, nguyên liệu tiếp xúc với khí nóng hoàn toàn và hơi ẩm được loại bỏ.
32
Trong suốt quá trình đảo và sấy như vậy, nguyên liệu được dịch chuyển từ phía đầu thùng quay tới phía cuối thùng và đạt độ khô cần thiết, hơi nước được theo ống thoát ra ngoài, cuối cùng nguyên liệu được thoát ra ngoài qua bộ phân phối liệu ra.
Hình 3.5. máy sấy trống
Ưu điểm:
Máy sấy quay được đặc trưng bởi công suất lớn với mức tiêu thụ năng lượng thấp.
Nó được thiết kế với cơ cấu hợp lý, hoạt động thân thiện với môi trường, ít tạo ô nhiễm.
Được cung cấp với giá cả cạnh tranh so với các máy cùng loại, đồng thời có hiệu suất cao hơn.
Máy sấy quay vận hành dễ dàng, hoạt động ổn định, tỷ lệ trục trặc thấp, có độ bền cao, sấy khô được nhiều loại vật liệu.
Sấy không cần người đảo . Sấy được cà phê quả, cà phê thóc, cà phê nhân. Chất lượng sấy rất đều, không phụ thuộc vào tay nghề đảo của công nhân
33
TÀI LIỆU THAM KHẢO\ Tài liệu Tiếng Việt
[1]. Nguyễn Thị Cúc, Hoàng Thị Trúc Quỳnh, Nguyễn Thị Ngọc Hợi, Công nghệ chế
biến chè, cà phê, ca cao, ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM, 2012.
Tài liệu Internet
[2]. http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%A0_ph%C3%AA, Tổng quan ngành cà phê.
[3]. http://118.107.69.217/vcf/Default.aspx?tabid=142&language=vi-VN, Lịch sử ngành cà phê.
[4]. http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/2616-thi-truong-ca-phe-viet-nam-mua-vu- 20112012.html, Thị trường cà phê Việt Nam.
[5]. http://www.vietrade.gov.vn/ca-phe/3289-th-trng-ca-phe-vit-nam-nm-2012-va-mt-s-