Tài liệu Cafe nop in

Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Muïc luïc PHẦN I: TỔNG QUAN CAØ PHEÂ................................................................................................... 3 ÑÒNH NGHÓA PHAÂN LOAÏI QUAÛ CAØ PHEÂ CAÁU TAÏO THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC CAØ PHEÂ NHAÂN THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC CAÙC CHÆ TIEÂU CHAÁT LÖÔÏNG SÔ LÖÔÏC NHU CAÀU SÖÛ DUÏNG CAØ PHEÂ TREÂN THEÁ GIÔÙI VAØ TAÏI VIEÄT NAM CAFFEINE............................................................................................. 12 ÑÒNH NGHÓA CAFFEINE TÍNH CHAÁT HOÙA HOÏC, VAÄT LYÙ VAØ HOÙA LYÙ CUÛA CAFFEINE ÑAËC TÍNH SINH LYÙ CUÛA CAFFEINE ÑÒNH NGHÓA SÖÏ KHÖÛ CAFFEINE CAÙC PHÖÔNG PHAÙP KHÖÛ CAFFEINE PHAÀN II: QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT BOÄT CAØ PHEÂ TAÙCH CAFFEINE SÔ ÑOÀ QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ........................................................20 QTCN I : PHÖÔNG PHAÙP SWISS WATER QTCN II : PHÖÔNG PHAÙP SÖÛ DUÏNG CO2 SIEÂU TÔÙI HAÏN THUYEÁT MINH QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ...........................................22 QTCN I : PHÖÔNG PHAÙP SWISS WATER QTCN II : PHÖÔNG PHAÙP SÖÛ DUÏNG CO2 SIEÂU TÔÙI HAÏN SO SAÙNH HAI QUY TRÌNH...................................................................37 1 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine PHAÀN III: SAÛN PHAÅM MOÄT SOÁ TIEÂU CHUAÅN VEÀ CAØ PHEÂ KHÖÛ CAFFEINE.............................39 MOÄT SOÁ SAÛN PHAÅM COÙ MAËT TREÂN THÒ TRÖÔØNG...............................40 PHAÀN IV: THAØNH TÖÏU COÂNG NGHEÄ GIÔÙI THIEÄU PHÖÔNG PHAÙP.................................................................42 THOÂNG SOÁ COÂNG NGHEÄ.....................................................................42 KEÁT QUAÛ.............................................................................................. 42 CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG..................................................................43 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO...................................................................................46 2 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine PHẦN I: TỔNG QUAN CAØ PHEÂ ÑÒNH NGHÓA PHAÂN LOAÏI QUAÛ CAØ PHEÂ CAÁU TAÏO THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC CAØ PHEÂ NHAÂN THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC CAÙC CHÆ TIEÂU CHAÁT LÖÔÏNG SÔ LÖÔÏC NHU CAÀU SÖÛ DUÏNG CAØ PHEÂ TREÂN THEÁ GIÔÙI VAØ TAÏI VIEÄT NAM CAFFEINE ÑÒNH NGHÓA CAFFEINE TÍNH CHAÁT HOÙA HOÏC, VAÄT LYÙ VAØ HOÙA LYÙ CUÛA CAFFEINE ÑAËC TÍNH SINH LYÙ CUÛA CAFFEINE ÑÒNH NGHÓA SÖÏ KHÖÛ CAFFEINE CAÙC PHÖÔNG PHAÙP KHÖÛ CAFFEINE 3 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine I. CAØ PHEÂ: 1. ĐỊNH NGHĨA: Caây caø pheâ thuộc lớp Magnoliopsida, bộ Rubiales, họ Rubiacae, giống Coffea, gồm coù 4 loaøi : Coffea arabica, Coffea canephora, Coffea liberica vaø Coffea stenophylla. 2. PHAÂN LOAÏI: Trong noâng nghieäp, caây caø pheâ ñöôïc chia laøm 3 loaøi nhö sau:  a. Caø pheâ cheø (caø pheâ Arabica) : Nguoàn goác ôû cao nguyeân Jimma, thuoäc nöôùc Ethiopia, vuøng nhieät ñôùi ôû phía ñoâng Chaâu Phi. Goàm caùc chuûng nhö : Typica, Bourbon, Moka, Caturra, Catuai, Catimor… Ñaây laø caø pheâ ñöôïc troàng laâu ñôøi nhaát vaø tieâu thuï nhieàu nhaát treân theá giôùi vì thôm ngon, dòu (chieám 70% saûn löôïng caø pheâ treân theá giôùi). Haøm löôïng caffeine trong haït trung bình 1,3%. Caây thuoäc daïng buïi, thaân cao 3 - 4m, caønh ñoái xöùng, meàm, ruû xuoáng. Laù moïc ñoái xöùng, hình tröùng daøi, ñaàu nhoïn, rìa laù quaên, xanh ñaäm. Quaû caø pheâ thuoäc loaïi quaû thòt, hình tröùng, khi chín coù maøu ñoû töôi (chuûng Caturra amarello coù quaû maøu vaøng), chieàu daøi 10 - 18mm, roäng 8 - 12mm. Haït caø pheâ hình troøn deït, coù maøu xanh xaùm, xanh luïc, xanh coám tuøy theo gioáng vaø ñieàu kieän baûo quaûn, cheá bieán. Caây caø pheâ cheø coù ñaëc tính töï thuï phaán neân coù ñoä thuaàn chuûng cao hôn caùc loaïi caø pheâ khaùc. Caây caø pheâ cheø öa nôi maùt vaø hôi laïnh. Phaïm vi thích hôïp 18 – 25 oC, thích hôïp nhaát laø töø 10 – 20oC. Do yeâu caàu nhö vaäy neân caø pheâ thöôøng troàng ôû mieàn nuùi coù ñoä cao töø 600 - 2500m. Caùc nöôùc troàng caø pheâ cheø coù höông vò thôm ngon nhö : Kenya, Tazania, Ethiopia, Colombia…thöôøng troàng ôû nôi coù ñoä cao 800m trôû leân.  b. Caø pheâ voái (caø pheâ Robusta) : Nguoàn goác ôû khu vöïc soâng Coâng-goâ, mieàn vuøng thaáp xích ñaïo vaø nhieät ñôùi Taây Chaâu Phi, coù raát nhieàu chuûng loaïi khaùc nhau veà kích thöôùc laù, ñoä gôïn soùng cuûa phieán laù, maøu saéc laù vaø quaû, hình daïng quaû…Song chuûng loaïi ñöôïc troàng phoå bieán nhaát ôû caùc nöôùc treân theá giôùi laø Robusta. Caø pheâ voái coù haøm löôïng caffeine trung bình trong haït 1,5 - 3 % (cao nhaát trong 3 loaïi caø pheâ). Caây coù moät hoaëc nhieàu thaân, caây cao 8 - 12m, caønh daøi ruû xuoáng. Laù hình tröùng hoaëc hình löôõi maùc, muõi nhoïn, phieán laù gôïn soùng maïnh. Quaû hình tröùng, nuùm quaû nhoû, treân quaû thöôøng coù nhieàu gaân doïc, quaû chín coù maøu ñoû hoaëc hoàng. Kích thöôùc haït thöôøng nhoû hôn caø pheâ cheø, haït coù daïng hình troøn, daøy, maøu xanh baïc, xanh luïc hoaëc xanh naâu tuøy chuûng loaïi vaø caùch cheá bieán. Tæ leä nhaân treân quaû cao hôn caø pheâ cheø. 4 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Caø pheâ voái khoâng töï thuï phaán ñöôïc, ñieàu naøy daãn tôùi söï ña daïng ôû vöôøn caø pheâ voái troàng baèng haït. Caø pheâ voái thích nôi noùng aåm, nhieät ñoä thích hôïp nhaát laø 24-26oC.  c. Caø pheâ mít (caø pheâ Excelsa hay caø pheâ Chari) : Nguoàn goác ôû xöù Ubangui-Chari, xöù Bieån Hoà Saùt, sa maïc Sahara, thöôøng goïi caø pheâ Chari. Haøm löôïng caffeine trong haït 1,02-1,15%. Caây cao 6 - 15m, laù to, hình tröùng hoaëc hình löôõi maùc. Quaû hình tröùng, hôi deït, nuùm quaû loài. Quaû to khi chín coù maøu ñoû saãm, haït maøu xanh ngaû vaøng, voû luïa baùm chaët vaøo haït khoù laøm troùc heát. Caø pheâ mít ít thôm, coù vò chua, chaát löôïng nöôùc uoáng ít ñöôïc öa chuoäng. 3. QUAÛ CAØ PHEÂ: a. CAÁU TAÏO:  Lôùp voû quaû: laø lôùp voû ngoaøi cuøng, meàm moûng coù maøu xanh hoaëc ñoû. Voû caø pheâ cheø thöôïng meàm hôn so vôùi voû caø pheâ voái vaø caø pheâ mít.  Lôùp voû thòt: naèm döôùi lôùp voû quaû. Voû thòt caø pheâ cheø meàm, chöùa nhieàu chaát ngoït deã xay xaùt hôn. Voû thòt caø pheâ mít cöùng vaø daøy hôn so vôùi caø pheâ cheø.  Lôùp voû thoùc: cöùng, nhieàu xô, bao boïc xung quanh nhaân. Voû thoùc cuûa caø pheâ cheø moûng hôn vaø deã daäp hôn voû thoùc cuûa Hình 1. Caáu taïo quaû caø pheâ. caø pheâ mít vaø caø pheâ voái.  Lôùp voû luïa: laø lôùp voû naèm saùt nhaân caø pheâ, coù maøu saéc vaø ñaëc tính khaùc nhau tuøy thuoäc loaïi caø pheâ. Voû luïc cuûa caø pheâ cheø coù maøu traéng baïc, raát moûng vaø deã bong ral khoûi haït trong quaù trình cheá bieán. Voû luïa caø pheâ voái maøu vaøng naâu nhaït. Voû luïa caø pheâ mít maøu vaøng nhaït.  Nhaân caø pheâ: naèm trong cuøng. Lôùp teá baøo phaàn ngoaøi cuûa nhaân cöùng, teá baøo nhoû, trong chöùa daàu. Phía trong coù nhöõng teá baøo lôùn vaø meàm hôn. Moät quaû caø pheâ thöôøng coù 1,2 hoaëc 3 nhaân, thoâng thöôøng coù 2 nhaân. 5 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine b. THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC: Baûng 1: Thaønh phaàn cuûa quaû caø pheâ (%khoái löôïng quaû töôi) Thaønh phaàn Caø pheâ cheø(%) Caø pheâ voái (%) Voû quaû 43-45 41-42 Lôùp nhôùt 20-23 21-22 Voû traáu 6-7.5 6-8 Nhaân vaø voû luïa 26-30 26-29 Ñeå saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine, ta söû duïng nguyeân lieäu laø caø pheâ nhaân. 4. CAØ PHEÂ NHAÂN: a. THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC: Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caø pheâ nhaân phuï thuoäc vaøo chuûng loaïi, ñoä chín, ñieàu kieän canh taùc, phöông phaùp cheá bieán vaø baûo quaûn.  Nöôùc: Trong nhaân caø pheâ ñaõ saáy khoâ coøn khoaûng 10-12% nöôùc ôû daïng lieân keát. Sau khi rang, haøm löôïng nöôùc trong caø pheâ coøn khoaûng 2,7%. Haøm löôïng nöôùc trong caø pheâ aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán chaát löôïng caø pheâ. Neáu ñoä aåm cao, vi sinh vaät deã phaùt trieån vaø höông caø pheâ deã bò toån thaát.  Chaát khoaùng: Haøm löôïng chaát khoaùng trong caø pheâ khoaûng 3-5%, chuû yeáu laø K, Mg, P, Cl, ngoaøi ra coøn coù Al, Fe, Cu, I, S… Nhöõng chaát naøy aûnh höôûng khoâng toát ñeán muøi caø pheâ rang. Caø pheâ coù löôïng khoaùng caøng thaáp thì caøng toát.  Carbohydrates: Carbohydrates cuûa caø pheâ nhaân ñöôïc chia thaønh nhoùm caùc polysaccharides vaø nhoùm caùc loaïi ñöôøng thaáp phaân töû .  Nhoùm polysaccharides: Chieám 40%-50% toång löôïng chaát khoâ trong caø pheâ, coøn ñöôïc goïi laø glycans, bao goàm heteroglycans vaø homoglycans. Vieäc phaân tích thaønh phaàn vaø haøm löôïng caùc chaát naøy khaù phöùc taïp vì ñoøi hoûi nhöõng phöông phaùp phaân ñoaïn vaø ñònh tính baèng kyõ thuaät phaân tích hieän ñaïi (caùc phöông phaùp saéc kyù). 6 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine  Nhoùm ñöôøng thaáp phaân töû: Goàm tri-, di- vaø monosaccharides, trong ñoù saccharose laø thaønh phaàn chuû yeáu. Caùc loaøi Arabica thöôøng coù haøm löôïng saccharose trung bình cao hôn caùc loaøi Robusta. Ngoaøi ra, ngöôøi ta coøn tìm thaáy trong dòch chieát caø pheâ nhaân caùc loaïi ñöôøng ñôn, goàm ñöôøng khöû (glucose, fructose) vaø moät löôïng veát caùc ñöôøng khaùc nhö stachyose, raffinose, arabinose, mannose… Tính chaát vaø haøm löôïng cuûa nhoùm ñöôøng thaáp phaân töû ñoùng vai troø raát quan troïng trong vieäc hình thaønh vaø phaùt trieån höông vò caø pheâ trong quaù trình cheá bieán.  Protein toång Haøm löôïng protein trong caø pheâ khoâng cao nhöng coù vai troø quan troïng trong vieäc hình thaønh höông vò cho saûn phaåm. Trong ñoù, caùc acid amin sau khi protein bò phaân huûy coù chöùa löu huyønh nhö cystine, methionine laø quan troïng nhaát, chuùng taïo neân höông thôm maïnh cho caø pheâ rang. Ñaêëc bieät, methionine vaø proline coù taùc duïng laøm giaûm toác ñoä oxy hoùa caùc chaát thôm, giuùp giöõ ñöôïc muøi thôm cuûa caø pheâ trong quaù trình baûo quaûn.  Lipid Haøm löôïng lipid trong caø pheâ khaù lôùn (10 -13%) goàm coù daàu vaø saùp. Trong quaù trình cheá bieán, moät phaàn acid beùo tham gia phaûn öùng döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao taïo neân höông thôm cho saûn phaåm. Löôïng lipid coøn laïi khoâng bò bieán ñoåi chính laø dung moâi toát ñeå hoøa tan caùc chaát thôm.  Caùc alkaloid Trong caø pheâ coù caùc alkaloid nhö caffeine, trigonelline, betain, colin. Trong ñoù, quan troïng nhaát laø caffeine vaø trigonellin.  Caffeine: Haøm löôïng khoaûng 1-3% phuï thuoäc vaøo chuûng loaïi, ñieàu kieän khí haäu, ñieàu kieän canh taùc.  Trigonelline: Trigonelline laø alkaloid khoâng coù hoaït tính sinh lyù, ít tan trong röôïu etylic, khoâng tan trong chloroform vaø eter, tan nhieàu trong nöôùc noùng. Tính chaát quyù cuûa trigonellin laø döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao, noù bò nhieät phaân taïo thaønh acid nicotinic (tieàn vitamin PP). CH3 N COO 7 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Hình 2: Coâng thöùc caáu taïo trigonelline  Chaát thôm Hieän nay ngöôøi ta ñaõ tìm ra coù tôùi hôn 800 chaát thôm hôïp laïi thaønh muøi thôm cuûa caø pheâ. Haøm löôïng chaát thôm trong haït caø pheâ töông ñoái nhoû bao goàm caùc acid, aldehit, cetone, röôïu, phenol, ester… Caùc chaát naøy ñöôïc hình thaønh vaø tích luõy trong quaù trình phaùt trieån cuûa quaû caø pheâ hay ñöôïc taïo thaønh trong quaù trình cheá bieán, nhaát laø trong quaù trình rang. Ngoaøi ra, trong nhaân caø pheâ coøn coù moät löôïng ñaùng keå vitamin. Trong caø pheâ chuû yeáu laø vitamin nhoùm B nhö B1, B2, B6, B12 vaø caùc loaïi acid höõu cô laø tieàn thaân cuûa caùc loaïi vitamin. Baûng 2: Thaønh phaàn hoùa hoïc caø pheâ nhaân. Thaønh phaàn (% chaát khoâ) Arabica Robusta Khoaùng 3.0 ÷ 2 4.0 ÷ 4.5 Caffeine 0.9 ÷ 1.2 1.6 ÷ 2.4 Trigonelline 1.0 ÷1.2 0.6 ÷ 0.75 Lipids 12.0 ÷ 18.0 9.0 ÷ 13.0 Acid chlorogenic toång 5.5 ÷ 8.0 7.0 ÷ 10 Aliphatic acid 1.5 ÷2.0 1.5 ÷2.0 Oligosaccharides 6.0 ÷ 8.0 5.0 ÷ 7.0 Polysaccharides toång 50.0 ÷ 55.0 37.0 ÷ 47.0 Amino acid 2.0 2.0 Protein 11.0 ÷ 13.0 11.0 ÷ 13.0 b. CAÙC CHÆ TIEÂU CHAÁT LÖÔÏNG:  Chæ tieâu hoùa lyù: Baûng 3. Caùc chæ tieâu hoùa lyù cuûa caø pheâ nhaân (Robusta haïng 1 theo TCVN 4193:2001). Thaønh phaàn Tieâu chuaån Ñoä aåm ≤13 % Tro 4-4.5 % chaát khoâ Chaát khoâ hoøa tan 18-25 % chaát khoâ Caffeine 1.5-3 % chaát khoâ Caø pheâ Arabica laãn vaøo ≤ 3% Toång soá loãi toái ña cho pheùp 60/300g 8 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine  Caùc chæ tieâu caûm quan: (TCVN 4193:2001) Coù maøu saéc vaø muøi vò töï nhieân cuûa caø pheâ nhaân soáng, khoâng laãn muøi vò laï.  Caùc chæ tieâu vi sinh: Vì caø pheâ nhaân thu ñöôïc sau quaù trình leân men caø pheâ vaø saáy, theâm vaøo ñoù trong haït caø pheâ coøn coù chöùa moät soá hôïp chaát öùc cheá vi sinh vaät neân caùc chæ tieâu veà vi sinh cuûa caø pheâ nhaân thöôøng ñaït ôû möùc cho pheùp. 5. SÔ LÖÔÏC NHU CAÀU TIEÂU THUÏ CAØ PHEÂ TREÂN THEÁ GIÔÙI VAØ TAÏI VIEÄT NAM: a. TÌNH HÌNH TIEÂU THUÏ CAØ PHEÂ TREÂN THEÁ GIÔÙI: Tình traïng tieâu thuï caø pheâ treân theá giôùi gaàn ñaây ñang thay ñoåi. Tieâu thuï ôû caùc nöôùc saûn xuaát caø pheâ taêng leân, trong khi tieâu thuï cuûa caùc nöôùc nhaäp khaåu truyeàn thoáng giaûm ñi. - Naêm 2003 toaøn theá giôùi tieâu thuï 113 trieäu bao, trong ñoù caùc nöôùc nhaäp khaåu tieâu thuï 85.2 trieäu bao, caùc nöôùc saûn xuaát tieâu thuï noäi ñòa 27.6 trieäu bao. - Naêm 2004 toaøn theá giôùi tieâu thuï 112.4 trieäu bao, trong ñoù caùc nöôùc nhaäp khaåu tieâu thuï 84.3 trieäu bao (giaûm 1.05%), caùc nöôùc saûn xuaát tieâu thuï noäi ñòa 28.1 trieäu bao (taêng 1.78%). - Brazil laø nöôùc saûn xuaát caø pheâ lôùn nhaát theá giôùi nhöng laø nöôùc tieâu thuï caø pheâ lôùn thöù ba theá giôùi, khoaûng 13.75 trieäu bao trong nieân vuï 2003. - Ethiopia, queâ höông cuûa caø pheâ coù truyeàn thoáng uoáng caø pheâ, trong naêm 2004 hoï töï tieâu thuï khoaûng 42% löôïng caø pheâ trong nöôùc saûn xuaát ra. - Caùc nöôùc saûn xuaát khaùc tieâu thuï caø pheâ nhieàu laø: Indonesia, Colombia, Mexico vaø AÁn Ñoä. - Vieät Nam ñang khuyeán caùo ngöôøi daân taêng cöôøng uoáng caø pheâ vaø soá löôïng caùc nhaø rang xay caø pheâ cung caáp cho thò tröôøng noäi ñòa ngaøy caøng nhieàu. Möùc tieâu thuï caø pheâ naêm 2003 treân theá giôùi chia theo khu vöïc nhö sau: - Chaâu AÂu : 36.5 trieäu bao, taêng tröôûng 1% so vôùi naêm 2002 - Baéc Myõ vaø trung Myõ : 25.9 trieäu bao, taêng tröôûng 2% naêm, hôi cao hôn Chaâu Aâu. - Ñoâng Nam AÙ: 15.5 trieäu bao, taêng tröôûng khaù nhanh (7% naêm). - Ñoâng AÂu: laø thò tröôøng nhoû, tieâu thuï 8.6 trieäu bao, tæ leä taêng tröôûng 5% naêm. Theo thoáng keâ cuûa Toå Chöùc Caø Pheâ Theá Giôùi ICO, so saùnh hai giai ñoaïn 2000-2003 vaø 1990-1993 thaáy möùc tieâu thuï caø pheâ bình quaân ñaàu ngöôøi ôû nhieàu nöôùc Chaâu AÂu (AÙo, Ñan Maïch, Phaàn Lan, Phaùp , Ñöùc, Haø Lan, Na Uy, Thuïy Ñieån, Thuïy Só, 9 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Vöông Quoác Anh) vaø Myõ ñeàu giaûm ñaùng keå. Chæ vaøi nöôùc nhö YÙ, Bæ/Luxembourg vaø Nhaät Baûn coù möùc tieâu thuï caø pheâ bình quaân ñaàu ngöôøi taêng. Baûng 4: Thay ñoåi möùc tieâu thuï caø pheâ bình quaân ñaàu ngöôøi giai ñoaïn 20002003 so vôùi giai ñoaïn 1990-1993 ôû 14 quoác gia nhaäp khaåu. Quoác gia nhaäp khaåu %thay ñoåi möùc Quoác gia nhaäp %thay ñoåi tieâu thuï ñaàu ngöôøi khaåu möùc tieâu thuï ñaàu ngöôøi AÙo -341.73 Nhaät Baûn 19.67 Bæ/Luxembourg 53.5 Haø Lan -32.59 Ñan Maïch -15.31 Na Uy -10.97 Phaàn Lan -10.33 Thuïy Ñieån -27.89 Phaùp -4.92 Thuïy Syõ -16.06 YÙ 14.63 Anh -10.51 Ñöùc -12.52 Myõ -8.35 Nguoàn : ICO, Annual Review 2003/04 B. TÌNH HÌNH TIEÂU THUÏ CAØ PHEÂ TAÏI VIEÄT NAM: Saûn xuaát caø pheâ taïi Vieät Nam ñöôïc baét ñaàu töø nhöõng naêm ñaàu theá kæ 20 ñeán nay ñaõ ñöôïc 100 naêm nhöng ngaønh caø pheâ chæ môùi thöïc söï phaùt trieån caû veà môû roäng dieän tích vaø naâng cao naêng suaát, saûn löôïng trong voøng 25 naêm laïi ñaây. Trong khoaûng 1/4 theá kæ, ngaønh caø pheâ Vieät Nam ñaõ taêng saûn löôïng caø pheâ leân 100 laàn vaø ñöùng vaøo haøng thöù hai trong caùc nöôùc saûn xuaát caø pheâ treân theá giôùi, haøng naêm cung caáp cho thò tröôøng 12-14 trieäu bao caø pheâ Robusta. Thaùng 6/2004, caùc chuyeân gia cuûa ngaân haøng theá giôùi ñaõ ñaùnh giaù cao ngaønh caø pheâ Vieät Nam: “Chæ trong voøng 10 naêm ñaõ phaùt trieån leân vò trí thöù 2 theá giôùi trong khi ñeå laøm ñöôïc vieäc ñoù Colombia ñaõ phaûi traûi qua chaëng ñöôøng 75 naêm”. Coù theå thaáy roõ ñieàu ñoù qua caùc soá lieäu veà tình hình phaùt trieån cuûa ngaønh caø pheâ Vieät Nam 10 naêm gaàn ñaây: 10 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine 11 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Hình 3: Caùc bieåu ñoà bieåu dieãn söï taêng tröôûng veà dieän tích, naêng suaát vaø saûn löôïng caø pheâ 10 naêm gaàn ñaây. Nguoàn : VICOFA . II. CAFFEINE: 1.ÑÒNH NGHÓA CAFFEINE: Caffeine laø moät loaïi Alkaloid ñöôïc tìm thaáy trong quaû vaø haït caø pheâ. Caffeine coù theå ñöôïc xem laø moät trong nhöõng thaønh phaàn goùp phaàn baûo veä haït caø pheâ khoûi saâu beänh. Noù ñöôïc xem nhö laø moät chaát choáng naám, moät loaïi ñoäc toá thöïc vaät coù choïn loïc vaø laø moät hôïp chaát gaây voâ sinh ôû moät soá loaïi coân truøng. Baûng 5. Haøm löôïng caffeine trong caø pheâ: Caø pheâ Arabica Robusta Haït caø pheâ saáy khoâ 0.58-1.7% 1.16-3.27% (trung bình 1.16) (trung bình 2.15) 1% 2% Haït caø pheâ rang Thöùc uoáng töø caø pheâ 29-176 mg/150ml (trung bình 74) Söï hình thaønh caffeine trong quaù trình chín cuûa quaû caø pheâ laø do hoaït ñoäng cuûa enzyme methyltransferase vaø 7-methyl-N9-nucleoside hydrolase. Thöïc ra khi quaû chöa chín ñaõ coù söï hình thaønh caffeine: xuaát phaùt töø 7-methylxanthosine chuyeån sang 7-methylxanthine, theobromine vaø caffeine. 12 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine 2. TÍNH CHAÁT HOÙA HOÏC, VAÄT LYÙ VAØ HOÙA LYÙ CUÛA CAFFEINE: Coâng thöùc phaân töû : C8H10N4O2. Teân hoùa hoïc: 1,3,7_trimethylxanthine. Caffeine coù baûn chaát hoùa hoïc laø moät alkaloid, thuoäc nhoùm caùc hôïp chaát coù voøng purine. Caffeine toàn taïi ôû daïng tinh theå traéng ngaäm nöôùc, noùng chaûy ôû 136 0C, thaêng hoa ôû 1780C. Tinh theå caffeine coù 2 daïng α vaø β, ôû 1400C coù söï chuyeån töø daïng tinh theå α sang β. Caffeine coù ñoä tan trung bình trong nöôùc vaø tuøy thuoäc nhieät ñoä. Hình 4: Coâng thöùc caáu taïo cuûa caffeine Baûng 6: Ñoä tan cuûa caffeine trong nöôùc ôû caùc nhieät ñoä khaùc nhau. Nhieät ñoä(0C) Ñoä tan (g/100g Nhieät ñoä(0C) nöôùc) Ñoä tan (g/100g nöôùc) 0 0.60 40 4.64 15 1.00 50 6.75 20 1.46 60 9.70 25 2.13 70 13.50 30 2.80 80 19.23 Ñoái vôùi caùc dung moâi höõu cô, caffeine coù ñoä tan trung bình ôû nhieät ñoä thaáp. Caùc dung moâi chöùa chlor ñöôïc duøng khaù phoå bieán ñeå hoøa tan caffeine, ngoaøi ra caffeine coøn tan ñöôïc trong CO2 sieâu tôùi haïn. 13 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Baûng 7: Ñoä tan cuûa caffein trong moät soá dung moâi höõu cô. Dung moâi Nhieät ñoä (0C) Ñoä tan (g/100g) Ethanol 95% 25 1.32 Ethyl acetate 18 1.88 Methanol 25 1.14 Acetone 30.5 2.32 Benzene 18 0.91 Carbon tetrachloride 18 0.09 Chloroform 17 12.9 Ether 18 0.12 (methylen 33 9.00 Dichloromethane chloride) 3. ÑAËC TÍNH SINH LYÙ CUÛA CAFFEINE:  Heä thaàn kinh vaø tuyeán noäi tieát:  Taùc duïng chính cuûa caffeine laø kích thích heä thaàn kinh trung öông.  Baèng chöùng laø khi haáp thuï moät löôïng methylxanthine ôû möùc trung bình (10µM) coù theå aûnh höôûng ñeán söï daãn truyeàn thaàn kinh, taïi ñoù caffeine öùc cheá hoaït ñoäng cuûa adenosine (chaát daãn truyeàn xung ñoäng thaàn kinh) baèng caùch caïnh tranh vôùi adenosine trong vieäc keát hôïp vôùi caùc ñaàu tieáp nhaän adenosine, qua ñoù laøm thay ñoåi noàng ñoä moät soá chaát trong noäi baøo.  Caffeine laøm taêng söï baøi tieát huyeát thanh cuûa naõo vaø voû tieåu naõo.  Caffeine lieàu cao coù theå gaây ra moät hieäu öùng gioáng nhö stress.  Ôû ngöôøi cai nghieän caffeine thöôøng thaáy nhöùc ñaàu döõ doäi do söï co maïch maùu naõo  Heä tuaàn hoaøn:  Caffeine vaø moät soá methylxanthine khaùc coù theå aûnh höôûng ñeán chöùc naêng tim maïch baèng caùch laøm thay ñoåi söï co boùp cuûa tim vaø maïch maùu. Baèng chöùng laø ôû möùc haáp thu 250mg caffeine laøm giaõn caùc cô meàm cuûa maïch maùu vaø laøm taêng nhòp tim.  Vôùi nhöõng ngöôøi khoâng coù thoùi quen duøng caø pheâ thì caffeine coù theå laøm taêng aùp löïc maùu vaø thöôøng trôû laïi bình thöôøng sau 3-4h. 14 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine  Heä tieâu hoùa:  Caffeine laøm taêng tieát acid daï daøy, do ñoù khoâng toát cho nhöõng ngöôøi bò vieâm loeùt daï daøy. Ngoaøi ra, caffeine coù theå gaây ra moät soá trieäu chöùng nhö: khoù tieâu, ôï noùng, ñau buïng, hoaëc taùo boùn.  Heä baøi tieát:  loïc cuûa thaän.  Caffeine giuùp lôïi tieåu vì laøm taêng löu löôïng maùu qua thaän vaø toác ñoä Caffeine laøm taêng söï giaûi phoùng caùc thaän toá töø thaän. 4. ÑÒNH NGHÓA SÖÏ KHÖÛ CAFFEINE: Khöû caffeine (decaffeination) : Laø thuaät ngöõ chæ kyõ thuaät taùch caffeine töø caø pheâ nhaèm muïc ñích saûn xuaát loaïi caø pheâ “khoâng” caffeine (haøm löôïng caffeine tuaân theo caùc tieâu chuaån cuï theå) nhöng vaãn giöõ ñöôïc höông vò ñaëc tröng cuûa caø pheâ.[28] Ngaøy nay, caùc saûn phaåm caø pheâ nhaân, caø pheâ rang xay vaø caø pheâ hoøa tan khoâng caffeine ñaõ trôû neân raát phoå bieán. 5. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP KHÖÛ CAFFEINE: Hieän nay coù 3 phöông phaùp khöû caffeine ñöôïc söû duïng ôû quy moâ coâng nghieäp: - Phöông phaùp duøng dung moâi höõu cô - Phöông phaùp duøng CO2 sieâu tôùi haïn - Phöông phaùp duøng nöôùc vaø dòch trích khoâng chöùa caffeine .  Phöông phaùp duøng dung moâi höõu cô: Ñaây laø quy trình laâu ñôøi nhaát trong coâng ngheä khöû caffeine, döïa treân nguyeân taéc duøng caùc dung moâi höõu cô coù ñoä choïn loïc vôùi caffeine ñeå trích ly, loaïi caffeine khoûi haït caø pheâ nhaân. Caùc quy trình khöû caffeine baèng dung moâi höõu cô khaùc nhau chuû yeáu ôû caùch loaïi dung moâi khoûi haït vaø caùch thu hoài dung moâi ñeå taùi söû duïng, nhöng thöôøng luoân bao goàm caùc böôùc cô baûn sau: - Xöû lyù haït vôùi hôi nöôùc vaø nöôùc noùng, - Trích ly caffeine baèng dung moâi, - Taùch dung moâi chöùa caffeine khoûi haït, - Saáy, baûo quaûn haït. 15 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Baûng : Caùc dung moâi ñöôïc choïn ñeå taùch caffeine, ñöôïc ñeà caäp trong caùc baèng saùng cheá cuûa Myõ. Ehtyl acetate Ethylene chloride Alcohols Acid beùo Aliphatic hydrocarbons Isopropylchloride Benzene Ketones CO2 (daïng loûng vaø sieâu tôùi haïn) Methylene chloride Carbon tetrachloride Caùc acid khoaùng Chloroform Hoãn hôïp hydrocarbon coù halogen Daàu caø pheâ Daàu paraffin Dichlorobenzene Sulphur hexafluoride Dichlorobenzol Tetrachloroethylene Dichloroethylene Toluene Dimethylsulphoxide Trichloroethylene Esters Caùc hydrocarbon coù flour Phöông phaùp Swiss Water Process:  Ñaây laø phöông phaùp loaïi caffeine baèng nöôùc phoå bieán nhaát hieän nay, coøn ñöôïc goïi laø quy trình than hoaït tính do phöông phaùp naøy söû duïng than hoaït tính ñeå taïo ra dòch trích caân baèng (equilibrium extract). Phöông phaùp naøy ñöôïc phaùt minh bôûi coâng ty Kraft General Food (Thuïy Syõ) töø ñaàu nhöõng naêm 1930, sau ñoù ñöôïc caûi tieán daàn vaø ñeán naêm 1989 coâng ty Swiss Water Decaffeinated Coffee Company ñöôïc thaønh laäp (taïi Vancouver, British Columbia, Canada ), trôû thaønh coâng ty duy nhaát treân theá giôùi saûn xuaát caø pheâ ít caffeine theo phöông phaùp naøy. Nguyeân taéc cuûa phöông phaùp: - Ngaâm haït caø pheâ nhaân trong nöôùc noùng ñeå trích ly toaøn boä caùc chaát khoâ hoøa tan (bao goàm caû caffeine), meû caø pheâ nhaân ñaàu tieân naøy seõ bò loaïi boû. - Loaïi caffeine trong dòch trích vöøa thu ñöôïc nhaèm thu ñöôïc moät “dòch trích caân baèng” (so vôùi haït) caùc thaønh phaàn hoøa tan khaùc ngoaøi caffeine (nhieàu taøi lieäu goïi ñaây laø “nöôùc mang höông vò”_" flavor-charged water”), - Duøng dòch trích caân baèng thu ñöôïc treân ñeå trích ly caffeine trong meû haït môùi. Do coù söï caân baèng noàng ñoä caùc chaát hoøa tan khoâng phaûi caffeine giöõa haït vaø dòch trích neân chæ coù caffeine khueách taùn töø haït vaøo dung dòch. Quaù trình xaûy ra lieân tuïc, dòch trích ñöôïc taùch caffeine (baèng than hoaït tính) vaø ñöôïc hoài löu 16 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine lieân tuïc cho ñeán khi taùch gaàn heát caffeine ra khoûi haït (loaïi 99.9% caffeine theo tieâu chuaån cuûa Myõ, Canada vaø Chaâu AÂu). Hình 5: Nguyeân lyù cuûa phöông phaùp Swiss Water Process : 1-Ngaâm haït trong nöôùc noùng; 2- Taùch haït khoûi dòch ngaâm; 3-Xöû lyù dòch ngaâm vôùi than hoaït tính.  Phöông phaùp duøng CO2 sieâu tôùi haïn: 17 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine Hình 6: Moâ hình heä thoáng khöû caffeine baèng CO2 sieâu tôùi haïn . Phöông phaùp naøy taän duïng nguyeân taéc : ôû aùp suaát vaø nhieät ñoä cao (treân “ñieåm tôùi haïn”), CO2 tieán tôùi coù traïng thaùi trung gian giöõa khí vaø loûng (traïng thaùi sieâu tôùi haïn) vaø coù theå ñöôïc söû duïng laøm dung moâi. Do phaân töû CO 2 vaø phaân töû caffeine ñeàu nhoû, CO2 sieâu tôùi haïn trôû thaønh dung moâi ñaëc hieäu ñoái vôùi caffeine . ÔÛû ñaây, chuùng em xin trình baøy 2 phöông phaùp ñieån hình laø: phöông phaùp Swiss water vaø phöông phaùp duøng CO2 sieâu tôùi haïn. 18 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine PHAÀN II: QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT BOÄT CAØ PHEÂ TAÙCH CAFFEINE SÔ ÑOÀ QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ QTCN I : PHÖÔNG PHAÙP SWISS WATER QTCN II : PHÖÔNG PHAÙP SÖÛ DUÏNG CO2 SIEÂU TÔÙI HAÏN GIAÛI THÍCH QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ QTCN I : PHÖÔNG PHAÙP SWISS WATER QTCN II : PHÖÔNG PHAÙP SÖÛ DUÏNG CO2 SIEÂU TÔÙI HAÏN SO SAÙNH ÖU NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA HAI QUY TRÌNH 19 Tieåu luaän moân CNCB Thöïc phaåm Saûn xuaát boät caø pheâ taùch caffeine I. SÔ ÑOÀ QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ: 1. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ 1: PHÖÔNG PHAÙP SWISS WATER. 20