Tài liệu Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM.........................2 1. 1. Tổng quan về nguyên liệu ..................................................................................2 1. 1. 1. Nguồn gốc phát triển của cây cà phê ............................................................2 1. 1. 1. 1. Nguồn gốc theo truyền thuyết ...............................................................2 1. 1. 1. 2. Nguồn gốc theo khoa học nghiên cứu ...................................................2 1. 1 .1. 3. Nguồn gốc cà phê ở Việt Nam ..............................................................2 1. 1. 2. Các giống loại cà phê ....................................................................................3 1. 1. 2. 1. Cà phê chè (coffee arabica) ...................................................................3 1. 1. 2. 2. Cà phê vối (coffee canephora) ..............................................................4 1. 1. 2. 3. Cà phê mít (coffee chari) .......................................................................5 1. 1. 3. Vai trò và tác dụng của cây cà phê ...............................................................6 1. 1. 3. 1. Vai trò của cà phê ..................................................................................6 1. 1. 3. 2. Tác dụng của cà phê ..............................................................................6 1. 1. 4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cafe ở trên thế giới: ......................................7 1. 1. 4. 1. Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới. ................................................7 1. 1. 4. 2. Tình hình tiêu thụ cà phê trên thế giới: .................................................8 1. 1. 5. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu cà phê ở nước ta. ........................9 1.1.6. Cấu tạo giải phẩu và thành phần hóa học của cà phê ...................................10 1. 2. Tổng quan về sản phẩm. .................................................................................16 1. 2. 1. Chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt. ............................................16 1. 2. 2. Chế biến cà phê hòa tan. .............................................................................16 CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ..............................................................17 2. 1. Thu hoạch, vận chuyển, bảo quản cà phê ......................................................17 2. 1. 1. Thu hoạch cà phê ........................................................................................17 2. 1. 1. 1. Thời vụ thu hoạch ................................................................................17 2. 1. 1. 2. Phương pháp thu hái ............................................................................17 2. 1. 2. Vận chuyển: ................................................................................................18 2. 1. 3. Bảo quản .....................................................................................................19 2. 2. Quy trình chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt: .............................20 2. 2. 1. Quy trình chế biến: .....................................................................................20 2. 2. 2. Thuyết minh quy trình ................................................................................20 2. 2. 2. 1. Phân loại quả và tách tạp chất .............................................................20 2. 2. 2. 2. Bóc vỏ quả ...........................................................................................20 2. 2. 2. 3. Bóc vỏ thịt ...........................................................................................20 2. 2. 2. 4. Rửa lớp nhớt ........................................................................................23 2. 2. 2. 5. Làm ráo và làm khô cà phê thóc .........................................................23 2. 2. 2. 6. Tách tạp chất .......................................................................................24 2. 2. 2. 7. Bóc lớp vỏ trấu và vỏ lụa ....................................................................25 2. 2. 2. 8. Phân loại cà phê nhân ..........................................................................25 2. 2. 2. 9. Đấu trộn và bao gói cà phê nhân .........................................................26 2. 3. Quy trình công nghệ chế biến cà phê hòa tan: ..............................................26 2. 3. 1. Quy trình công nghệ: .................................................................................27 2. 3. 2. Thuyết minh quy trình ................................................................................27 2. 3. 2. 1. Làm sạch..............................................................................................27 2. 3. 2. 2. Phối trộn ..............................................................................................27 2. 3. 2. 3. Rang .....................................................................................................27 2. 3. 2. 4. Xay ......................................................................................................30 2. 3. 2. 5. Trích ly ................................................................................................30 2. 3. 2. 6. Lọc .......................................................................................................31 2. 3. 2. 7. Cô đặc ..................................................................................................31 2. 3. 2. 8. Sấy .......................................................................................................32 2. 2. 2. 9. Nghiền, rây ..........................................................................................33 2. 3. 2. 10. Phối trộn ............................................................................................33 2. 3. 2. 11. Đóng gói ............................................................................................34 CHƯƠNG III: THIẾT BỊ - CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG .........36 3. 1. Thiết bị chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt ..................................36 3. 1. 1. Thiết bị phân loại ........................................................................................36 3. 1. 1. 1. Sàng rung .............................................................................................36 3. 1. 1. 2. Bể xi phông .........................................................................................37 3. 1. 2. Thiết bị bóc vỏ ............................................................................................38 3. 1. 2. 1. Máy xát kiểu Gosdon ..........................................................................38 3. 1. 2. 2. Máy xát đĩa Hamburg ..........................................................................38 3. 1. 2. 3. Máy xát liên hoàn Raoeng ...................................................................39 3. 1. 3. Thiết bị đánh nhớt .......................................................................................40 3. 1. 4. Máy sấy .......................................................................................................41 3. 1. 4. 1. Máy sấy tĩnh ........................................................................................41 3. 1. 4. 2. Máy sấy tháp .......................................................................................42 3. 1. 4. 3. Máy sấy thùng quay ............................................................................42 3. 1. 5. Tách tạp chất ..............................................................................................44 3. 1. 5.1. Sàng tách tạp chất .................................................................................44 3. 1. 6. Máy bóc vỏ trấu cà phê ...............................................................................45 3. 1. 7. Máy bóc vỏ lụa - đánh bóng khô ................................................................46 3. 1. 8. Thiết bị phân loại ........................................................................................47 3. 1. 8. 1. Sàng phân loại theo kích thước ...........................................................47 3. 1. 8. 2. Sàng phân loại theo trọng lượng riêng ................................................48 3. 1. 8. 3. Máy phân loại theo màu sắc ................................................................48 3. 1. 9. Thiết bị đấu trộn..........................................................................................49 3. 1. 10. Thiết bị bao gói .........................................................................................50 3. 2. Thiết bị sản xuất cà phê hòa tan .....................................................................51 3. 2. 1. Thiết bị rang ................................................................................................51 3. 2. 1. 1. Thiết bị rang gián đoạn hình cầu .........................................................51 3. 2. 1. 2. Thiết bị rang liên tục dạng trống .........................................................52 3. 2. 2. Hệ thống trích ly gián đoạn ........................................................................53 3. 2 .3. Hệ thống trích ly liên tục ............................................................................53 3. 2. 3. 1. Hệ thống tháp trích ly .........................................................................53 3. 2. 3. 2. Thiết bị trích ly liên tục dạng trục vít ..................................................54 3. 2. 4. Hệ thống lọc ................................................................................................54 3. 2. 4. 1. Máy lọc khung bản ..............................................................................54 3. 2. 4. 2. Máy lọc túi...........................................................................................55 3. 2. 5. Hệ thống cô đặc ..........................................................................................56 3. 2. 5. 1. Hệ thống cô đặc một nồi .....................................................................56 3. 2. 5. 2. Hệ thống thiết bị cô đặc chân không nhiều nồi xuôi chiều liên tục ....57 3. 2. 6. Sấy khô dịch hòa tan ...................................................................................57 3. 2. 6. 1. Phương pháp sấy phun ........................................................................57 3. 2. 6. 2. Phương pháp sấy thăng hoa .................................................................58 3. 2. 7. Thiết bị nghiền rây .....................................................................................59 3. 2. 7. 1. Máy nghiền răng ..................................................................................59 3. 2. 7. 2. Máy nghiền đĩa ....................................................................................60 3. 2. 8. Thiết bị phối trộn ........................................................................................60 3. 2. 9. Thiết bị đóng gói .........................................................................................61 CHƯƠNG 4: TIÊU CHUẨN VIỆT NAM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ................................................................................................62 4. 1. Đánh giá chỉ tiêu cà phê nhân .........................................................................62 4. 1. 1. Thuật ngữ và định nghĩa .............................................................................62 4. 1. 1. 1. Nhân lỗi (defective bean) ....................................................................62 4. 1. 1. 2. Tạp chất (foreign matter) .....................................................................62 4. 1. 2. Yêu cầu kỹ thuật .........................................................................................62 4. 1. 2. 1. Phân hạng chất lượng cà phê nhân ......................................................62 4. 1. 2. 1. Màu sắc................................................................................................62 4. 1.2. 2. Mùi ......................................................................................................62 4. 1. 2. 3. Độ ẩm .................................................................................................63 4. 1. 2. 4. Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại ....................................................................63 4. 1. 2. 5. Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê ...............63 4. 1. 2. 6. Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn ..............64 4. 1. 2. 7. Tỷ lệ lỗi khống chế cho một số loại khuyết tật ...................................64 4. 1. 3. Phương pháp thử .........................................................................................65 4. 1. 3. 1. Lấy mẫu ...............................................................................................65 4. 1. 3. 2. Xác định ngoại quan ............................................................................65 4. 1. 3. 3. Xác định độ ẩm....................................................................................65 4. 1. 3. 4. Xác định tỷ lệ lẫn cà phê khác loại......................................................65 4. 1. 3. 5. Xác định tỷ lệ lỗi .................................................................................65 4. 1. 3. 6. Xác định tỷ lệ khối lượng trên sàng lỗ tròn .........................................66 4. 1. 4. Bao gói, ghi nhãn, bảo quản và vận chuyển ...............................................66 4. 1. 4. 1 Bao gói .................................................................................................66 4. 1. 4. 2. Ghi nhãn ..............................................................................................66 4. 1. 4. 3. Bảo quản ..............................................................................................67 4. 1. 4. 4. Vận chuyển ..........................................................................................67 4. 2. Đánh giá chỉ tiêu cà phê hòa tan .....................................................................67 4. 2. 1. Thuật ngữ và định nghĩa .............................................................................67 4. 2. 2. Yêu cầu kỹ thuật .........................................................................................67 4. 2. 2. 1. Yêu cầu về nguyên liệu . .....................................................................67 4. 2. 2. 2. Yêu cầu đối với sản phẩm ...................................................................68 4. 2. 3. Phương pháp thử .........................................................................................69 4. 2. 3. 1 Lấy mẫu ................................................................................................69 4. 2. 3. 2 Chuẩn bị mẫu thử cà phê hoàn tan nguyên chất ...................................69 4. 2. 3. 3 Xác định độ ẩm.....................................................................................69 4. 2. 3. 4. Xác định hàm lượng tro tổng số ..........................................................69 4. 2. 3. 5. Xác định hàm lượng caffein ................................................................69 4. 2. 3. 6. Xác định hàm lượng glucoza và xyloza tổng số .................................70 4. 2. 3 . 7. Xác định độ hòa tan ............................................................................70 4. 2. 3. 8. Xác định độ tan trong nước nóng ........................................................70 4. 2. 3. 9. Xác định độ tan trong nước lạnh .........................................................70 4. 2. 3. 10. Bao gói, ghi nhãn,vận chuyển và bảo quản .......................................70 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1. 1 Sản lượng cà phê Việt Nam niên vụ 2010 đến 2014 ......................................9 Bảng 1. 2 Sản lượng và khối lượng cà phê xuất khẩu ở nước ta qua các năm. .............10 Bảng 1. 3 Các thành phần trong quả cà phê [11]...........................................................14 Bảng 1. 4 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả [11]. .....................................................14 Bảng 1. 5 Thành phần hóa học của lớp vỏ thịt [11]. .....................................................14 Bảng 1. 6 Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu [11]. ....................................................15 Bảng 1. 7 Thành phần hóa học của nhân cà phê [11]. ...................................................15 Bảng 1. 8 Cấu tử thơm của cà phê nhân [11]. ...............................................................15 Bảng 2. 1 sự biên đổi màu sắc của hạt cà phê theo nhiệt độ rang .................................29 Bảng 4. 2. Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê. ........................63 Bảng 4. 3. Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Robusta) ......63 Bảng 4. 4. Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Arabica) .......63 Bảng 4. 5. Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn. ......................64 Bảng 4. 6. Cỡ sàng và kích thước lỗ sàng. ....................................................................64 Bảng 4. 7. Tỷ lệ lỗi khống chế cho một số loại khuyết tật. ...........................................64 Bảng 4. 8. Yêu cầu cảm quan cà phê hòa tan ................................................................68 Bảng 4. 9. Yêu cầu hóa lí đối với cà phê nguyên chất ..................................................68 Bảng 4. 10. Yêu cầu hóa lí đối với cà phê hòa tan nguyên chất khử cafein..................68 Bảng 4. 11. Mức giới han ô nhiễm cảu một vài kim loại nặng trong cà phê ................69 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1. 1. Minh họa người dân thu hái cà phê ................................................................3 Hình 1. 2. Cây cà phê chè (coffee arabica)......................................................................4 Hình 1. 3. Mô tả lá, hoa, quả cà phê chè .........................................................................4 Hình 1. 4. Cà phê vối (coffee canephora) ........................................................................4 Hình 1. 5. Cây cà phê mít (coffee chari) .........................................................................5 Hình 1. 6. Các nước sản xuất nhiều cà phê .....................................................................7 Hình 1. 7 Sản lượng cà phê trên toàn thế giới .................................................................8 Hình 1. 8 Các nước tiêu thụ nhiều cà phê .......................................................................9 Hình 1. 9. Cấu tạo giải phẩu quả cà phê ........................................................................10 Hình 2. 1. Hái chọn ........................................................................................................18 Hình 2. 2. Hái xô ...........................................................................................................18 Hình 2. 4. Nông dân đang bảo quản cà phê ...................................................................19 Hình 2. 5. Bảo quản cà phê trong nước .........................................................................20 Hình 2. 6 Quy trình sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt .................................21 Hình 2. 7 Quy trình sản xuất cà phê hòa tan .................................................................28 Hình 3. 1. Sơ đồ máy sàng rung ....................................................................................36 Hình 3. 2. Hệ thống cấu tạo bể xiphông ........................................................................37 Hình 3. 2. Sơ đồ máy bóc vỏ kiểu đĩa ...........................................................................39 Hình 3. 3. Sơ đồ máy xát kiểu Raoeng ..........................................................................39 Hình 3. 4. Sơ đồ máy đánh nhớt cà phê.........................................................................40 Hình 3. 5. Sơ đồ máy sấy tĩnh .......................................................................................41 Hình 3. 6. Sơ đồ máy sấy tháp .......................................................................................42 Hình 3. 7. Sơ đồ máy sấy thùng quay ............................................................................43 Hình 3. 8. Sàng tách tạp chất .........................................................................................44 Hình 3. 9. Sơ đồ máy tách đá ........................................................................................45 Hình 3. 10. Sơ đồ máy tách sắt ......................................................................................45 Hình 3. 11. Sơ đồ máy bóc vỏ trấu cà phê.....................................................................46 Hình 3. 13. Sơ đồ sàng phân lọa theo kích thước ..........................................................47 Hình 3. 14. Sơ đồ sàng phân loại theo trọng lượng .......................................................48 Hình 3. 15. Sơ đồ máy phân loại màu sắc kiểu băng tải ...............................................49 Hình 3. 16. Sơ đồ máy phân loại màu sắc kiểu khí đẩy ................................................49 Hình 3. 17. Sơ đồ máy trộn 2 chiều EYH......................................................................50 Hình 3. 18. Máy trộn 2 chiều EYH ...............................................................................50 Hình 3. 19. Cân đóng bao hạt một phễu PM01 .............................................................51 Hình 3. 20. Sơ đồ cân đóng bao hạt một phễu PM01 ....................................................51 Hình 3. 21. Sơ đồ thiết bị rang cà phê hình cầu ............................................................52 Hình 3. 22. Sơ đồ máy rang liên tục dạng trống............................................................52 Hình 3. 23. Sơ đồ hệ thống trích ly gián đoạn ...............................................................53 Hình 3. 24. Sơ đồ hệ thống trích ly liên tục kiểu tháp ...................................................54 Hình 3. 25. Sơ đồ thiết bị trích ly liên tục kiểu trục vít .................................................54 Hình 3. 28. Sơ đồ hệ thống cô đặc một nồi ...................................................................57 Hình 3. 29. Sơ đồ hệ thống thiết bị cô đặc nhiều nồi ....................................................57 Hình 3. 31. Sơ đồ máy sấy lạnh đông ............................................................................59 Hình 3. 32. Sơ đồ máy nghiền răng ...............................................................................59 Hình 3. 33. Sơ đồ máy nghiền đĩa .................................................................................60 Hình 3. 34. Máy phối trộn .............................................................................................61 Hình 3. 35. Máy đóng gói ..............................................................................................61 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan LỜI MỞ ĐẦU SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 1 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1. 1. Tổng quan về nguyên liệu 1. 1. 1. Nguồn gốc phát triển của cây cà phê 1. 1. 1. 1. Nguồn gốc theo truyền thuyết Theo truyền thuyết, cách đây khoảng 1500 năm cây cà phê đã ra đời. Có rất nhiều truyền thuyết về cây cà phê và chúng đều xoay quanh sự kiện phát hiện ra cây cà phê. Câu chuyện đầu tiên kể về nhà tu hành tên Faustus Naironus Benesius ở Kaffa đã ghi lại sự phát hiện ra cây cà phê qua những biểu hiện lạ lùng của bầy gia súc: chúng suốt đêm tỉnh như sáo, hầu như không cần ngủ. Ở các khu vực chăn thả, các nhà tu hành đã tìm thấy những bụi cây màu xanh thẫm, có quả màu xanh, vàng và đỏ. Họ đã ép nước từ loại quả đó và uống thử, bất ngờ vì họ có thể trò chuyện thâu đêm mà không hề buồn ngủ. Câu chuyện thứ hai kể về nhà tiên tri Mohammed bị ốm rất nặng nhưng được tiên cô Gabriel cho uống một loại nước màu đen đậm đặc, khói bốc lên nghi ngút. Sau khi uống, sức khỏe nhà tiên tri đã hồi phục rất nhanh, ông trở nên minh mẫn, sáng lạng, khỏe mạnh. Câu chuyện thứ ba kể về thầy tu Omar bị vu oan và bị tống vào vùng núi. Ở đây, ông cùng đồng bọn bị kiệt sức, vì đói khát họ đã tìm thấy một loại cây bụi với những quả chín màu đỏ ối mà họ chưa từng nhìn thấy. Họ hái những quả chín để ăn và bất ngờ vì họ tỉnh táo, khỏe mạnh hẳn lên [1]. 1. 1. 1. 2. Nguồn gốc theo khoa học nghiên cứu Cây cà phê được trồng từ hồi xa xưa và được phát hiện đầu tiên tại vùng cao nguyên Abessinia ở Ethiopia. Một nghiên cứu khác lại cho rằng: cà phê được biết đến đầu tiên vào khoảng thế kỷ thứ 13-14 ở cao nguyên Ethiopia và ở vùng biên giới giáp cao nguyên Boma ở Sudan. Vào khoảng thế kỷ 15, các thương nhân Yemen đã mang cà phê về quê và trồng tại các khu vực miền Nam Yemen. Từ giữa thế kỷ 17, cây cà phê chè đã lan rộng trên khắp thế giới từ Ceynon sang Java và tới Nam Mỹ [1]. 1. 1 .1. 3. Nguồn gốc cà phê ở Việt Nam SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 2 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan Cây cà phê đầu tiên được người Pháp mang đến vào năm 1857, được thử nghiệm tại các nhà thờ Công giáo ở các tỉnh phía Bắc, sau đó lan sang một số tỉnh miền trung như Quảng Trị và Quảng Bình và cuối cùng, cà phê đã được đưa đến các tỉnh phía Nam như Tây Nguyên và Đông Nam Bộ [2]. Tuy nhiên do khí hậu và thổ nhưỡng không phù hợp nên cây cà phê ở miền Bắc dần mai mọt, còn vùng Trung Bộ phát triển mạnh đặc biệt là Đăk Lăk được xem là thủ phủ cà phê với khoảng 60% sản lượng cà phê ở nước ta. Ngoài ra còn một số nơi khác như Gia Lai, Lâm Đồng, Kon Tum... Hình 1. 1. Minh họa người dân thu hái cà phê 1. 1. 2. Các giống loại cà phê Cà phê là một loại cây có khả năng thích nghi cao với môi trường, vì thế mà nó có rất nhiều loại trên thế giới nhưng có rất ít loại cà phê có giá trị kinh tế cao. Hiện nay, các nước trên thế giới cũng như ở nước Việt Nam chủ yếu trồng 3 loại cà phê là: cà phê chè (coffee arabica L.), cà phê vối (coffee canephora Pierre), cà phê mít (coffee chari). 1. 1. 2. 1. Cà phê chè (coffee arabica) Là loại cà phê được trồng và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới, chiếm 9/10 tổng sản lượng cà phê. Xuất xứ: từ vùng nhiệt đới Ethiopia, Đông Phi. Đặc điểm: - Cây có tán lớn, màu xanh đậm, lá cây hình oval. Cây cao 3÷5 m, có khi 7÷10 m, độc thân hoặc nhiều thân, cành nhỏ mảnh khảnh ít phân nhánh, tán nhỏ, vỏ mốc trắng, gỗ vàng ngà. - Hoa mọc thành từng chùm gồm 5 cánh màu trắng, thời gian ra hoa ở nước ta từ tháng 2 đến tháng 4. - Quả hình trứng hay hình tròn, khi chín có màu đỏ tươi, kích thước quả: dài 17÷18 mm, đường kính tiết diện 10÷15 mm, 50÷700 quả/kg, thời gian từ lúc có quả đến lúc chín 6÷7 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 9 đến tháng 2. SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 3 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan - Hạt có vỏ lụa màu bạc, ít bám vào nhân, kích thước: dài 5÷10 mm, rộng 4÷7 mm, dày 2÷4 mm, kích thước này thay đổi theo từng loại và theo điều kiện môi trường, khối lượng 500÷700 hạt/100g. Hình 1. 2. Cây cà phê chè (coffee arabica) Hương vị: Hình 1. 3. Mô tả lá, hoa, quả cà phê chè - Rất phong phú, đắng nhẹ, hơi chua, thanh, có hương hoa quả .[4] - Hàm lượng cafein khoảng 1.3% [3]. 1. 1. 2. 2. Cà phê vối (coffee canephora) Xuất xứ: được phát hiện lần đầu tiên ở Congo – Bỉ (thuộc châu Phi) vào những năm 1800. Coffea canephora còn là một loại cây bản địa của các khu rừng nhiệt đới xung quanh Hồ Victoria ở Uganda [5]. Hình 1. 4. Cà phê vối (coffee canephora) Đặc điểm: - Dễ trồng, chịu được điều kiện vùng đất xấu, chịu hạn tốt hơn, cho năng suất cao hơn giống cà phê chè nhưng không có khả năng chịu đựng các điều kiện hạn hán kéo dài, chịu lạnh kém (nhiệt độ tối thích từ 18 – 36ºC). - Phát triển dạng cây bụi, nhưng có kích thước lớn hơn, cây cao từ 3 ÷ 8 m, vỏ cây mốc trắng, gỗ vàng hoặc trắng ngà, hoa màu trắng mọc thành cụm có 5 ÷ 7 cánh, mùa hoa từ tháng 4 đến tháng 6. Đặc biệt là hoa không ra lại vị trí cũ vào vụ sau. SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 4 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan - Quả hình tròn hoặc hình trứng, khi chín có màu đỏ hoặc hồng, trên quả thường có đường gân dọc, vỏ quả mỏng so với cà phê chè, thời gian từ khi có quả đến lúc chín 10 ÷ 12 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 1 đến tháng 4. - Hạt hình bầu dục hay tròn, vỏ lụa trắng dễ bong, khoảng 600 ÷ 900 hạt/100g, hạt dài 5 ÷ 8 mm, hạt có màu xanh bạc, xanh lục hoặc xanh nâu tùy theo chủng loại và cách chế biến [3]. Hương vị: - Ít hương thơm, chất vị đậm, chát và đắng, đặc biệt độ chua – acidity cao hơn coffee arabica [5]. - Hàm lượng cafein khoảng 2,0-3,6% [1]. 1. 1. 2. 3. Cà phê mít (coffee chari) Xuất xứ: ở xứ Ubangui Chari thuộc Biển Hồ gần sa mạc Xahara và gia nhập vào Việt Nam 1905 [6]. Đặc điểm: - Có khả năng sinh trưởng ở vùng đất xấu, chịu hạn tốt, chịu ẩm tốt và chống chịu sâu bệnh rất tốt. Hình 1. 5. Cây cà phê mít (coffee chari) - Cây cao từ 6 ÷ 15 m, nếu đất tốt có thể cao đến 20 m. - Lá to hình trứng hoặc hình lưỡi mác, gân lá nổi lên ở mặt dưới, cành lớn tán rộng [7]. - Hoa màu trắng có 5 cánh, quả hình trứng hơi ép ngang, quả chín có màu đỏ, to và dày, khối lượng 500 ÷ 700 quả/kg. Đặc biệt hoa ra lại tại vị trí cũ vào mùa kế tiếp. - Hình dạng hạt cà phê mít giống như hạt cà phê chè, màu vàng xanh hay màu vàng rạ, vỏ lụa dính sát vào nhân, khó bong, khoảng 700 ÷ 1000 hạt/100g [3]. - Thời gian thu hoạch từ tháng 2 tới tháng 8 hàng năm [1]. Hương vị: - Hương thơm kém và có vị đắng mạnh. SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 5 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan - Hàm lượng cafein khoảng 0,8-1,2% [1]. 1. 1. 3. Vai trò và tác dụng của cây cà phê 1. 1. 3. 1. Vai trò của cà phê Cà phê là một cây công nghiệp quan trọng đối với nhiều quốc gia trên thế giới, chúng cho hiệu quả kinh tế cao. Giá trị xuất khẩu của cà phê ở Việt Nam mỗi năm khoảng 10,5 tỷ USD. Cà phê là một cây trồng có tầm quan trọng đối với cơ cấu kinh tế xã hội, ngành trồng cà phê đòi hỏi rất nhiều lao động nên góp phần vào việc thúc đẩy phát triển kinh tế, xã hội và nâng cao mức sống của người nông dân. Đồng thời đảm bảo sự phân bố lao động hợp lí giữa các vùng ở nước ta. Ở các nước sản xuất và tiêu thụ cà phê đã tạo ra tới 30 triệu việc làm cho người dân, giúp giải quyết một số lượng lớn công việc ở các vùng nông thôn, đảm bảo an sinh xã hội, giúp rút ngắn khoảng cách giữa các vùng. Ngoài ra trồng cà phê còn có ý nghĩa trong cải tạo hệ sinh thái, tạo cơ sở cho một số ngành công nghiệp phát triển. Ngoài việc sử dụng làm thức uống hàng ngày thì cà phê được chế biến thành các sản phẩm khác như: rượu, bánh kẹo và làm nước giải khát có hương vị cà phê. Trong công nghệ dược phẩm cafein được sử dụng làm thuốc điều trị bệnh. 1. 1. 3. 2. Tác dụng của cà phê Trong hạt cà phê khi phân tích có đầy đủ các hợp chất như: protein, lipit, đường, tinh bột, xenlulô... đặc biệt là cafein (khoảng 0,8-2%) có những tác dụng sau: - Kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn, gây hưng phấn, tăng cường sự tập trung trong các hoạt động về trí tuệ, làm tăng tốc độ tư duy. - Kích thích cơ năng, làm tăng sức mạnh khiến người ta có thể nhảy cao hơn, xa hơn, chạy nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng cafein kích thích sự đốt cháy chất béo chứ không phải chất đường trong bắp thịt để sinh năng lượng. Các nghiên cứu khác chứng minh cafein làm giảm sự mệt mỏi [1]. - Cafein rất có ích trong việc chế ngự các phản ứng dị ứng của những người hay bị triệu chứng này. Vì nó có tác dụng làm giảm sự giải phóng histamin vào trong máu, vốn là nguyên nhân gây dị ứng. - Cafein đẩy nhanh tác dụng của các chất làm giảm cơn đau bằng cách giúp cho chúng được hấp thụ nhanh chóng. Tại Mỹ, một công trình nghiên cứu của các nhà khoa SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 6 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan học ĐH Georgia cho biết rằng cafein có tác dụng làm giảm đau cho cơ bắp của các vận động viên trong những bài tập nặng tốt hơn uống aspirin. Một công trình nghiên cứu trên 160.000 cả nam lẫn nữ đăng trên tạp chí Annals of Internal Medicine xuất bản tại Mỹ cho rằng những ai uống nhiều cafein (tất nhiên không lạm dụng) thường mắc ít bệnh tiểu đường loại II hơn những người uống ít hoặc không uống. Một công trình nghiên cứu tại Nhật năm 2005 có cùng kết luận này [1]. Ngoài những lợi ích mà cà phê mang lại thì ta phải thừa nhận rằng cà phê là một chất gây nghiện loại nhẹ. Nếu dùng với liều lượng cao, nó gây nhức đầu, mất ngủ, run chân tay... Ngoài ra, nếu dùng lâu dài cafein gây táo bón và phụ nữ có thai có thể sinh con nhẹ cân, thậm chí sảy thai. Việc chữa nghiện cà phê cũ làm người ta khó chịu, lo âu, trầm cảm một thời gian. Đối với một số người thì cà phê lại là chất gây ngủ, càng uống nhiều, càng buồn ngủ. 1. 1. 4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cafe ở trên thế giới: Cà phê được trồng và sản xuất ở nhiều nước trên thế giới, chủ yếu các nước vùng nhiệt đới: Việt Nam, Indonesia, Ấn Độ, Braxin....Hằng năm lượng cà phê nhân được sản xuất trên toàn thế giới đạt 4,5 đến 5 triệu tấn [1]. Cà phê là một trong những mặt hàng nông sản quan trọng bậc nhất trên thế giới, chúng đứng thứ hai trong số các mặt hàng giao thương nhiều nhất trên thế giới chỉ sau dầu mỏ. Dữ liệu từ FAO chỉ ra rằng tổng sản lượng cà phê xuất khẩu hằng năm trong 5 năm qua là 7 triệu tấn với giá trị trung bình là 21 tỷ đô [9]. Hình 1. 6. Các nước sản xuất nhiều cà phê 1. 1. 4. 1. Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới. Hiện nay, cà phê được trồng ở hơn 70 quốc gia trên thế giới, tập trung nhiều ở châu Á, châu Mỹ và châu Phi. Khu vực Nam Mỹ - Sự sụt giảm trong sản xuất cà phê arabica trong niên vụ 2019-2020, sản xuất ở Nam Mỹ có thể giảm 3,2% xuống còn 78,08 triệu bao. SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 7 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan - Sản lượng từ Colombia ước tính tăng 1% lên 14 triệu bao, cao hơn một chút so với sản lượng trong hai năm qua. Sản lượng từ khu vực châu Á,châu Đại Dương sẽ tăng 1,9% lên 49,58 triệu bao. - Sản lượng cà phê Việt Nam dự đoán duy trì ổn định ở mức 31,2 triệu bao trong năm tới. - Sản lượng của Indonesia giảm 13,2% trong niên vụ 2018 - 2019 nhưng dự kiến sẽ phục hồi 16,8% lên 11 triệu bao trong năm 2019 - 2020. - Ấn Độ có thể tiếp tục trải qua một mùa sản xuất tồi tệ nữa vào năm tới do thời tiết không thuận lợi, đạt 5,31 triệu bao, thấp hơn 0,3% so với năm nay và sẽ là năm thứ ba giảm liên tiếp. Vụ thu hoạch ở Trung Mỹ và Mexico dự đoán tăng 0,9% lên 21,54 triệu bao. - Sản lượng từ Honduras sẽ giảm 0,4% xuống còn 7,3 triệu bao trong khi sản lượng của Mexico có thể tăng 1,1% lên 4,4 triệu bao. - Sau khi sụt giảm 134.000 bao trong năm 2020 do thời tiết không thuận lợi, sản lượng từ Costa Rica ước tính tăng 8,6% lên 1,55 triệu bao trong niên vụ mới. Sản lượng cà phê của châu Phi dự kiến giảm 0,6% xuống còn 18,2 triệu bao. - Với mức tăng trưởng 1,2% lên 7,55 triệu bao ở Ethiopia và tăng 1% lên 4,75 triệu bao ở Uganda. Hình 1. 7 Sản lượng cà phê trên toàn thế giới 1. 1. 4. 2. Tình hình tiêu thụ cà phê trên thế giới: Cà phê ngày càng ngày càng trở nên một loại thức uống phổ biến và được ưa chuộng trên thế giới đã dẫn đến nhu cầu về cà phê nguyên liệu ngày càng tăng. Hằng năm lượng cà phê tiêu thụ trên thế giới khoảng 100 đến 110 triệu bao tương đương với 6 triệu tấn [3]. Có thể chia các nước tiêu thụ cà phê thành bốn nhóm: SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 8 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan - Nhóm các nước Tây Bắc Âu và Nam Âu: tiêu biểu là Phần Lan, năm 2017 mỗi người Phần Lan tiêu thụ 10.35 kg cà phê, khoảng 5 tách mỗi ngày. Đây cũng là nước có mức tiêu thụ cà phê theo bình quân đầu người cao nhất thế giới. - Nhóm các nước Bắc Mỹ: Trong đó thị trường Mỹ là lớn nhất với nhu cầu hàng năm khoảng 4 kg/người/năm. - Nhóm các nước Châu Á - Thái Bình Dương: Trong đó hai thị trường tiêu biểu là Hàn Quốc và Nhật Bản. - Nhóm các nước Đông Âu và Nga: Đây là những thị trường mới nổi rất tiềm năng với sản phẩm cà phê. Hình 1. 8 Các nước tiêu thụ nhiều cà phê 1. 1. 5. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khẩu cà phê ở nước ta. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, năm 2012 diện tích trồng cà phê đạt mức 616.000 ha tăng 8% so với năm 2011 (571.000 ha) với sản lượng như sau: Chỉ số Mùa vụ Mùa vụ Mùa vụ 2012/2013 Mùa vụ 2013/2014 2010/2011 2011/2012 ước tính dự báo Sản lượng 1200 1560 1450 1497 1374 2,44 2,25 2,32 2,1 (nghìn tấn) Năng suất 2,18 (tấn/ha) Bảng 1. 1 Sản lượng cà phê Việt Nam niên vụ 2010 đến 2014 Mặc dù Việt Nam là nước sản xuất cà phê lớn thứ 2 trên thế giới (sau Brazil) nhưng lượng tiêu thụ cà phê ở nước ta chỉ đạt 0,92kg/người/năm thấp hơn nhiều so với các nước trên thế giới. Một tín hiệu đáng mừng là mức tiêu thụ cà phê nội địa tăng đều qua các năm. Trong niên vụ 2010/2011 sức tiêu thụ cà phê nội địa đạt 1,3 triệu bao, tương đương với 80.000 tấn cà phê. Dự báo niên vụ 2011/2012 tăng lên 1,5 triệu bao úng với 90000 tấn . Trong vài năm trở lại đây, ngành cà phê đã có những bước phát triển vượt bậc về cả diện tích, năng suất, sản lượng. Cà phê nổi lên là một mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, khối lượng xuất khẩu cà phê ngày càng tăng nhanh đã đưa nước ta trở thành SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 9 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan nhà xuất khẩu cà phê lớn thứ 2 thế giới sau Brazil và là quốc gia dẫn đầu về xuất khẩu cà phê Robusta. Giá trị xuất khẩu cà phê chiếm khoản 10% tổng kim ngạch xuất khẩu của nước ta . Theo Tổng cục Hải quan, năm 2017 lượng cà phê xuất khẩu đạt 1,4 triệu tấn, trị giá 3,2 tỷ USD, giảm 19% về lượng và giảm 2,7% về trị giá so với năm 2016 [9]. Xuất khẩu cà phê của Việt Nam năm 2018 được dự báo sẽ tăng 7,1% và tiêu thụ cà phê thế giới niên vụ 2017 - 2018 dự báo cũng sẽ tăng 1,3% so với niên vụ trước [10]. Năm 1990 1995 2000 2002 2005 2012 Sản lượng 92,0 218,0 698,2 699,5 752,1 961,0 Khối lượng cà 89,6 phê xuất khẩu 248,1 733,9 722,0 855,0 1229,0 Bảng 1. 2 Sản lượng và khối lượng cà phê xuất khẩu ở nước ta qua các năm. 1.1.6. Cấu tạo giải phẩu và thành phần hóa học của cà phê Quả cà phê có dạng hình trứng hoặc tròn, cấu tạo giải phẩu như sau: Hình 1. 9. Cấu tạo giải phẩu quả cà phê Lớp vỏ quả là lớp ngoài cùng được hình thành bởi một lớp tế bào nhu mô nhỏ. Màu sắc của vỏ quả khi bắt đầu hình thành có màu xanh lá do có sự hiện diện lạp thể sau đó biến mất khi quả chín. Màu sắc khi chín phụ thuộc vào từng giống cà phê phổ biến nhất là đỏ hoặc vàng. Vỏ quả cà phê chè mềm hơn cà phê cà phê vối và cà phê mít. Trong vỏ quả có vết của akaloid, tannin, các loại enzim và khoảng 30%-31.5% chất khô. Màu đỏ quả đến từ các sắc tố anthocyanin, trong khi màu vàng được quy bởi luteolin. Lớp vỏ thịt (vỏ nhớt): dưới lớp vỏ quả, trong quả cà phê chưa chín, đây là các mô cứng gắn liền với vỏ quả, khi quả trưởng thành, các enzyme pectolytic sẽ phá vỡ các SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 10 Công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt và cà phê hòa tan chuỗi pectic tạo thành các hợp chất đường và pectin làm nên một cấu trúc mềm, mọng nước có độ nhớt cao nên thường được gọi là chất nhầy. Vỏ thịt cà phê chè mềm, dễ xay xát còn vỏ thịt cà phê mít thì cứng và dày. Vỏ thịt chứa nhiều đường và pectin. Lớp nhớt nằm sát nhân, khó tách ra, thành phần chính của lớp nhớt là pectin, các loại đường khử và không đường, cellulose. Lớp vỏ trấu (vỏ cứng): bao bọc quanh nhân, có màu trắng ngà, cứng, nhiều chất xơ. Vỏ trấu cà phê chè mỏng, dễ đập vỡ hơn vỏ trấu của cà phê vối và mít. Thành phần chính của vỏ trấu là cellulose, ngoài ra còn có hemicellulose và đường... là lớp ngoài cùng của phần hạt, tiếp xúc trực tiếp với phần vỏ quả. Parchment được hình thành từ ba đến bảy lớp tế bào xơ cứng (tế bào sợi đóng vai trò chính trong thực vật) nên còn được gọi là vỏ trấu . Các tế bào cấu thành vỏ trấu sẽ cứng dần trong quá trình trưởng thành của quả cà phê, do đó hạn chế kích thước cuối cùng của hạt nhân cà phê, trong ca phê Arabica, trọng lượng trung bình của vỏ trấu với độ ẩm khoảng 11% nằm trong khoảng 3,8% tổng trọng lượng quả cà phê. Lớp vỏ lụa: bọc sát nhân rất mỏng và mềm, có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy mỗi loại cà phê: Vỏ lụa cà phê chè màu trắng bạc, dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến. Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng bám sát vào nhân. Nhân: phần trong cùng và là quan trọng nhất của quả cà phê, chịu trách nhiệm trích lũy chất dinh dưỡng cho quá trình nẩy mầm của phôi. Một quả cà phê thông thường có 2 nhân (cá biệt có 1 hoặc 3 nhân). Thành phần hóa học của nhân là vô cùng quan trọng vì đây được xem là tiền thân của các hương vị và mùi thơm sau này trong cà phê rang. Các hợp chất hóa học được tìm thấy trong nội nhũ có thể kể đến bao gồm: Các hợp chất tan trong nước như caffeine, trigonelline, axit nicotinic (niacin), ít nhất 18 đồng phân axit chlorogenic, cacbohydrat, protein, các khoáng chất và axit carboxylic… Trong lớp nhân cà phê sẽ là phôi (tức Embryo hay là nội nhũ) bao gồm một trục phôi (hypocotyl) và hai lá mầm dài từ 3-4 mm. khi hạt bắt đầu nảy mầm trục phôi sẽ kéo dài và đẩy hạt lên trên mặt đất. Các lá mầm ban đầu ở dưới lòng đất ngay sau đo các lá mầm mới sẽ hình thành. Cấu tạo thành phần hóa học của cà phê. Nhóm chất cơ bản sau đây đều có mặt ở tất cả các giống loài cà phê, tuy nhiên tùy theo giống cà phê và phụ thuộc vào điều kiện canh tác mà các thành phần hóa học trong cà phê có thể thay đổi. SVTH: GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan 11