Tài liệu Tìm hiểu quy trình sản xuất cà phê rang xay

Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh PHẦN I: LỜI NÓI ĐẦU Cà phê là một đặc sản của các nước vùng nhiệt đới, là sản phẩm được buôn bán nhiều trên thế giới, đối với nước ta cà phê cũng chiếm một phần quan trọng trong các mặt hàng xuất khẩu có giá trị. Hơn nữa, do mặt hàng cà phê đã, đang và sẽ tăng cường phát triển nhiều là một đặc sản quý giá của vùng nhiệt đới. Việc tiêu thụ cà phê trên thế giới cũng ngày càng tăng, nhất là ở Châu Âu, tập quán uống cà phê đã gắn liền với phong tục xã hội và mức sinh hoạt vật chất. Mặt hàng cà phê trong những năm qua đã mang lại lợi ích to lớn đóng góp một tầm quan trọng trong sự nghiệp xây dựng đất nước. Nước ta có điều kiện thiên nhiên tốt để phát triển loại cây cao cấp này, nhiều vùng đất đỏ rất thích hợp để trồng cà phê như các cao nguyên: Gia Lai, Kon Tum, Daklak, Di Linh…. Do tập quán uống cà phê có từ lâu đời nên đối với nhiều người cà phê trở thành thức uống thường nhật, điều này có lẽ do hương vị đặc biệt của cà phê và tác dụng chủ yếu của nó. Cà phê là một loại thức uống kích thích thần kinh, gây hoạt động minh mẫn cho trí óc và thông qua sự kích động hệ thần kinh, tăng cường sự hoạt động của các bộ máy khác trong cơ thể như trợ tim, xúc tiến sự tuần hoàn của máu, nâng cao sinh lực chống mệt mỏi cho cơ thể người. Trong cà phê hoạt chất chủ yếu là cafein, hàm lượng của nó trong cà phê từ 1-3%, cafein là một chất độc vì vậy uống nhiều cà phê sẽ sinh ra táo bón, uống quá nhiều làm thần kinh quá kích thích bị gây rối loạn sau đó có thể dẫn tới suy nhược. Tuy nhiên, cà phê vẫn là thức uống hấp dẫn đối với nhiều người và nhiều lứa tuổi trên thế giới bởi lẽ một tách cà phê ngon thì có đầy đủ hương vị đặc biệt khiến người ta thích thú một cách khó tả. Với những phương tiện và điều kiện trang thiết bị hiện nay người ta có thể tách được nhiều chất thơm Lớp: DH09TP trang 1 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh có trong cà phê rang. Vì thế, cà phê là đồ uống ưa chuộng và được đánh giá cao.Trên thế giới hiện nay có rất nhiều nước trồng cà phê, trong đó 4 nước có diện tích trồng cà phê lớn nhất là Brazil có khoảng 3 triệu ha sản lượng đạt 2.874.310 tấn năm 2010 chiếm khoảng 25% sản lượng cà phê trên thế giới (trên thế giới 8.359.376 tấn). Ở Việt Nam trong những năm gần đây đã tăng nhanh diện tích canh tác và sản lượng thu hoạch cà phê. Diện tích trồng cà phê của Việt Nam năm 2010 là 506,4 nghìn ha, sản lượng đạt 1.105.700 tấn(nguồn). Inđônêxia có diện tích trên dưới 1 triệu ha, sản lượng 801.000 tấn. năm 2010. Colombia hiện có trên 1 triệu ha, sản lượng hàng năm khoảng 514.128 tấn năm 2010.( http://en.wikipedia.org/wiki/Coffee) Mặc dù giá cả cà phê trên thị trường gần đây đã có nhiều biến động nhưng thu nhập cao và nhanh chóng nên đã thu hút nhiều cơ quan tư nhân và hộ nông dân đầu tư vào ngành sản xuất cà phê. Ngoài ra, để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, vùng Tây Nguyên rộng lớn đất đai khí hậu thích hợp cho việc phát triển cà phê. Trong những năm gần nhất nước ta sẽ có hàng vạn tấn cà phê xuất khẩu hàng năm vì đó là một mặt hàng mà cả thế giới đều ưa thích. Cùng với việc phát triển trồng cà phê thì kỹ thuật chế biến đòi hỏi ngày càng cao. Khâu chế biến có ảnh hưởng lớn đến phẩm chất cà phê và tác động mạnh đến sản xuất cà phê. Hiện nay, chúng ta có nhiều cơ sở chế biến cà phê nhân sống xuất khẩu và chế biến cà phê bột, cà phê hòa tan, song qui mô còn nhỏ chưa tập trung. Nhưng với kế hoạch phát triển cà phê trong những năm tới, công tác chế biến nhất định sẽ đạt được những đỉnh cao của kỹ thuật chế biến hiện đại trên thế giới. Nhưng thực tế nước ta có rất ít nhà máy chế biến cà phê đạt chất lượng cao mà chủ yếu là các phân xưởng sản xuất nhỏ của tư nhân với thiết bị lạc hậu, thô sơ, năng suất thấp, chất lượng không cao. Lớp: DH09TP trang 2 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Mặt hàng xuất khẩu là cà phê nhân của chúng ta còn kém chất lượng, bị ép giá làm giảm một phần thu nhập. Hơn nữa, do cà phê nhân kém chất lượng nên các sản phẩm của những quá trình chế biến tiếp theo từ cà phê nhân của chúng ta chất lượng cũng không cao. Cho nên yêu cầu cần thiết là phải xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê có tính quy mô lớn là cần thiết. Lớp: DH09TP trang 3 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1. Đặc tính thực vật của cà phê: Các loại cà phê đều thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, chỉ có 10 loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt. Trên thế giới hiện nay người ta thường trồng các giống sau: 1.1 Cà phê Robusta: (http://zitcafe.com/tin-tuc/25dacdiemcacloaicafeovietnam.html) Loại cây trông này rất thích hợp với khí hậu, thổ nhưỡng tại vùng Tây Nguyên Việt Nam - nhất là vùng đất bazan (Gia lai, Đắclắc) - hằng năm đạt 9095% tổng sản lượng cà phê Việt Nam, mùi thơm nồng, không chua, độ cafein cao, thích hợp với khẩu vị người Việt, nhưng quá đậm đặc với người nước ngoài. Trồng cà phê Robusta phải thâm canh mới đạt được năng suất cao vì trái đậu trên cành một lần, phải tạo cành mới (cành thứ cấp 1,2,3…). để đạt được yếu tố này, người nông dân phải có vốn, một kiến thức cơ bản. Thường thì mới năm thứ hai-thời kỳ kiến thiết cơ bản-người trồng đã thu hoạch, không hãm ngọn sớm nên đến năm thứ 1 kinh doanh (năm thứ 3 của cây trồng) cây đã yếu, có hình tán dù, thiếu cành thứ cấp. Hình 1: hạt cà phê Robusta coffee Cà phê Robusta hay còn gọi là cà phê vối thuộc loài thực vật Coffea Canephora Pierre ex A. Froehner. Đây là giống cà phê thích nghi tốt với khí hậu và thổ nhưỡng trên vùng đất đỏ bazan – Tây Nguyên trù phú với độ cao từ 800 Lớp: DH09TP trang 4 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh 1000m so với mặt nước biển. Là loại cà phê phổ biến nhất ở Việt Nam chiếm hơn 90% sản lượng hằng năm. Đặc điểm: Hạt cà phê Robusta hình bàn cầu tròn và thường là 2 hạt trong 1 trái. Trãi qua quá trình chế biến trên dây chuyền thiết bị hiện đại với công nghệ cao tạo cho loại cà phê Robusta có mùi thơm dịu, vị đắng gắt, nước có màu nâu sánh, không chua, hàm lượng cafein vừa đủ đã tạo nên một loại cà phê đặc sắc phù hợp với khẩu vị của người dân Việt Nam 1.2 Cà phê Arabica: (http://zitcafe.com/tin-tuc/25dacdiemcacloaicafeovietnam.html) Loại này có hai loại đang trồng tại Việt Nam: Moka và Catimor a) Moka: mùi thơm quyến rũ, ngào ngạt, vị nhẹ, nhưng sản lượng rất thấp, giá trong nước không cao vì không xuất khẩu được, trong khi giá xuất rất cao-gấp 2-3 lần Robusta – vì trồng không đủ chi phí nên người nông dân ít trồng loại café này. b) Catimor: Mùi thơm nồng nàn, hơi có vị chua, giá xuất gấp hai lần Robusta – nhưng không thích hợp với khí hậu vùng đất Tây Nguyên vì trái chín trong mùa mưa và không tập trung – nên chi phí hái rất cao - hiện nay tại Quảng Trị đang trồng thí nghiệm, đại trà loại cây này và có triển vọng rất tốt. Cà phê Arabica còn được biết đến với cái tên dân gian gọi là cà phê chè. Ơ nước ta chủ yếu gồm 2 giống chính là mokka và catimor thuộc loài thực vật Coffea L. Cà phê Arabica chiếm một diện tích rất ít khoảng 1% diện tích trồng cà phê. Loại cà phê này chỉ cho chất lượng tốt khi được trồng ở độ cao trên 1000m so với mặt nước biển. Vì hiệu quả kinh tế cao và chất lượng tốt nên hiện nay diện tích trồng đang được nhà nước khuyến khích trồng. Đặc điểm: Arabica khi pha cho nước có màu nâu nhạt sánh, mùi vị đắng rất đa dạng từ đắng dịu hương thơm nhẹ nhàng quyến rũ đến vị đắng lẫn hương thơm nồng nàng, đặc biệt có vị hơi chua rất lôi cuốn và thích hợp với khẩu vị của các qúy bà. 1.3 Cà phê Cherry: (http://zitcafe.com/tin-tuc/25dacdiemcacloaicafeovietnam.html) Không phổ biến lắm vì vị rất chua - chịu hạn tốt. Công chăm sóc đơn giản, chi phí rất thấp - nhưng thị trường xuất khẩu không chuộng kể cả trong nước nên ít người trồng loại này - một cây café mít 15-20 tuổi, nếu tốt có thể thu hoạch từ 100kg -200kg café tươi nếu nằm gần chuồng bò hoặc nơi sinh hoạt gia đình … Lớp: DH09TP trang 5 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Cherry hay còn gọi là cà phê mít gồm có 2 giống chính là Liberica và Exelsa. Loại này không được phổ biến lắm, nhưng đây là loại có khả năng chống chịu sâu bệnh rất tốt và năng suất rất cao. Được trồng ở những vùng đất khô đầy gió và nắng của vùng cao nguyên. Đặc điểm: Cherry mang một đặc điểm và hương vị rất khác lạ của một loài cây trưởng thành dưới nắng và gió của Cao Nguyên. Hạt cà phê vàng, sáng bóng rất đẹp. Khi pha tạo ra mùi thơm thoang thoảng, đặc biệt là vị chua của cherry tạo ra một cảm giác thật sảng khoái. 1.4. Thành phần hóa học của cà phê. 1.4.1. Cấu tạo thành phần của cà phê. Hình 2: cấu tạo hạt cà phê Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn. Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc. Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít. Lớp: DH09TP trang 6 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Phía ngoài nhân cà phê còn một vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa, chúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê. Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rất mỏng và 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 nhạt bám sát vào nhân cà phê. Trong cùng là nhân cà phê, lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu. Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn. Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thường thì chỉ 2 nhân. Bảng 1: Tỷ lệ các thành phần của quả. http://cnx.org/content/m30284/latest/ Thành phần Arabica (%) Robusta (%) Vỏ quả 43 - 45 42 Vỏ nhớt 20 - 23 23 Vỏ trấu 6- 8 6-8 Nhân và vỏ lụa 26 -30 29 1.4.2.Thành phần hóa học cơ bản trong cà phê nhân Bảng 2: thành phần hoá học cơ bản trong cà phê nhân (1) Thành phần Ẩm Caffeine Trigonelline Glucid mạch ngắn Polysaccharide Protein và acid amin Lipid Chlorogenic acid tổng Khoáng Hàm lượng Cà phê Arabica Cà phê Robusta 12 – 13% 12 – 13% 1,2(% chất khô) 2,3(% chất khô) 1,1(% chất khô) Vết 5 – 8(% chất khô) 49,3 – 56,3 (% chất khô) 37,5 – 47,7(% chất khô) 10 – 15 (% chất khô) 10 – 15 (% chất khô) 6 – 9 (% chất khô) 4 – 4,5 (% chất khô) 1.4.3. Thành phần hóa học của nhân Cấu tạo của cà phê nhân chịu ảnh hưởng bởi chủng cà phê, độ chín của Lớp: DH09TP trang 7 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh quả, điều kiện canh tác, điều kiện chế biến và bảo quản nhưng thực tế chưa có nghiên cứu nào thiết lập mối quan hệ đó với thành phần hóa học của nhân cà phê. Cà phê nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, chất khoáng, lipit, protit, gluxit. Ngoài ra, còn có nhũng chất mà ta thường gặp trong thực vật là những axit hữu cơ chủ yếu là axit clorogenic và các chất ancaloit. Trên thế giới cũng như trong nước ta đã có nhiều nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của nhân cà phê. Một số các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng cà phê. + Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê Đất trồng cà phê có ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị và màu sắc của cà phê. Nếu cà phê trồng trên đất bazan thì cây tốt, khỏe, sản lượng cao, phẩm chất cà phê tốt, hương vị đậm đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cà phê trồng trên các loại đất khác. + Ảnh hưởng của chế độ chăm sóc kỹ thuật: Chế độ chăm sóc kỹ thuật trong thời gian trồng cà phê rất quan trọng, người trồng cà phê góp phần quyết định chất lượng cà phê. Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có: - Tủ gốc cây cà phê. - Đánh nhánh tạo hình cây. - Phân bón đúng kỳ và đúng số lượng cần thiết. - Số lượng và cây bóng mát cần thiết cho từng loại cà phê. - Phòng trừ sâu bệnh hại cà phê. Chăm sóc cây tốt sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến sản lượng cà phê + Ảnh hưởng của nhân cà phê đến chất lượng cà phê: http://www.scribd.com/doc/111367850/B%E1%BA%A3o-qu%E1%BA%A3nsau-thu-ho%E1%BA%A1ch-ca-phe Lớp: DH09TP trang 8 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Hydratcarbon: 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 chất đường đã nói trên. Các đường khử tham gia một số phản ứng tạo màu và mùi cho cà phê rang. Các plysaccharide không hoà tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê. Các chất béo: Trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 13%. Trongquá trình rang các hợp chất béo mất đi 1 – 2%. Các chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê là 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 diterpenegiảm đi trong quá trình bảo quản cũng như quá trình rang có thể là do tạo thành các terpnene bay hơi, naphtalene và quinoline. Các acid: Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic. Đây lànhững loại acid đặc trưng đối với cà phê. Trong quá trình rang chúng 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. Các loại protein: Hầu như không có mặt trong cà phê rang, do rang ở nhệt độ cao nênmột phần bị phân hủy, phần còn lại kết hợp với hydratcarbon và các acid chlorogenic tạo thành những chất màu nâu. Bằng phương pháp thủy phân, người tathấy trong thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine, alanine, phenylalanine,histidine, leucine, lysine, …. Các acid amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thườngở dạng liên kết. Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide bị phân cắt, các acid amin đượcgiải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phêrang. Trong số các acid amin kể trên đáng chú ý nhất là những acid amin có chứa lưu huỳnh như cystein, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưngcủa cà phê sau khi rang. Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độoxi hóa 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 acid amin, còn phần lớn bị biếnthành hợp chất không tan. Các loại alkaloid: Trong quá trình rang, hàm lượng caffein hầu như không thay đổi. Trigoneline giảm khoảng 75%, tạo thành các sản phẩm gồm acid nicotinic Lớp: DH09TP trang 9 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh (niacin), nicitinamide và các chất thơm bay hơi như pyrine và pyrol. Trong đó đáng chú ý nhất là niacin,trong cơ thể con người có tác dụng như một loại vitamine. Các chất thơm: Trong thành phần của các hợp chất thơm có khoảng 50% aldehyde,20% ketone, 8% ester, 7% heterocylic, 2% dimethylsulfide, một lượng ít hơn là cácsulfide hữu cơ khác, còn có một lượng nhỏ nitrile, alcohol hoặc các hydrocarbon đã bão hòa và chưa bão hòa có trọng lượng phân tử thấp như isoprene. Các chất khoán : 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 hưởng không tốt đến mùi vị cà phê. Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại. Lớp: DH09TP trang 10 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh CHƢƠNG 2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ RANG XAY 2. Quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay. 2.1. Quy trình công nghệ Lớp: DH09TP trang 11 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh Hình 3: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay 2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ. 2.2.1. Nguyên liệu. Cà phê nhân là nguyên liệu chính cho quá trình sản xuất cà phê rang Lớp: DH09TP trang 12 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh xay. Tiêu chuẩn cà phê nhân nguyên liệu:  Độ ẩm thường nhỏ hơn 13%  Kích thước hạt: dựa vào các hạt qua lõ sàng có kích thước qua bộ tiêu chuẩn ISO về kích thước lỗ sàng.  Tỷ trọng và khối lượng của 100 hạt  Số lượng lỗi có trên 100 hạt( các lỗi như màu cắc không đặc trưng, sâu bọ, hạt non, các tổn thương do quá trình chế biến...)  Hàm lượng tạp chất và tỷ lệ lẫn các loaija cà phê khác nhau.  Các tính chất cảm quan về màu sắc và thể chất của hạt cà phê Hiện nay, đối với cà phê nhân của Việt Nam, các nhà sản xuất cà phê dựa vào bộ tiêu chuẩn TCVN 4193:2001 để đánh giá chất lượng. Bộ tiêu chuẩn này có nội dung gần như tương tự với các tiêu chuẩn đánh giá của Hiệp hội Cà phê Thế giới(ICO.) Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại:( TCVN 4193:2001) Bảng 1. Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê. Loại cà Hạng đặc biệt và phê hạng 1 Cà phê Hạng 2 Không được lẫn R Được lẫn R: và C Được lẫn C: chè Hạng 3 và hạng 4 1% Được lẫn R: 5% Được lẫn C: 1% 0,5% Cà phê vối Ghi chú: Được lẫn C: 0,5% Được lẫn C: 1% Được lẫn C: 5% Được lẫn A: Được lẫn A: 5% Được lẫn C: 5% 3% A: cà phê chè (Arabica) R: cà phê vối(Robusta) Lớp: DH09TP trang 13 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh C: cà phê mít(Chari) Loại khuyết tật và số lỗi của mỗi loại khuyết tật Bảng 2. Trị số lỗi quy định cho mỗi loại khuyết tật Loại khuyết tật 1 nhân đen Trị số lỗi(lỗi) 1 1 nhân nâu đậm 0,2 1 quả cà phê khô 1 1 nhân còn vỏ trấu 0,5 1 nhân bị lên men(*) 1 1 nhân bị mốc(*) 1 1 nhân nửa đen 0,5 1 nhân xanh non 0,2 1 nhân khô trên cây 0,5 1 nhân trắng xốp 0,2 1 nhân rỗng ruột(tai) 0,2 1 nhân bị sâu đục 1 lỗ 0,1 1 nhân bị sâu đục 2 lỗ trở lên 0,2 1 nhân bị lốm đốm 0,1 1 nhân vỡ(kích thước từ ½ - ¾ nhân) 0,1 1 mảnh vỡ( kích thước nhỏ hơn ½ nhân) 0,2 1 mảnh vỏquả khô lớn( ¾ vỏ) 1 1 mảnh vỏ quả khô trung bình(từ ½ - ¾ vỏ) 0,5 1 mảnh vỏ quả khô nhỏ(< ½ vỏ) 0,2 1 nhân còn dính tối đa 30% vỏ lụa(đối với nhân chế biến ướt) 0,05 1 vỏ trấu lớn( ½ vỏ) 0,2 1 vỏ trấu nhỏ(< ½ vỏ) 0,1 Lớp: DH09TP trang 14 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh 1 mẩu cành cây to( dài 2 – 4 cm) 3 1 mẩu cành cây trung bình( từ 1 – 2 cm) 2 1 mẩu cành cây nhỏ( ngắn hơn 1 cm) 1 1 cục đất, đá to( trên sàng N0 20) 3 1 cục đất, đá loại trung bình ( dưới sàng N020 và trên sàng N012) 1 cành cây hoặc cục đất, đá loại nhỏ(dưới sàng N0 12) 2 1 Tạp chất khác( ngoài các loại tạp chất trên): - Dưới 0,5g 1 - Từ 0,5g – 1g 2 - Trên 1g, cứ thêm mỗi gam tạp chất 3 (*) Mức khống chế cho mỗi mẫu 300g: không quá 3 lỗi 2.2.2. Xử lý và làm sạch. + Mục đích: trong quá trình sản xuất cà phê nhân được bảo quản một thời gian lâu nên cà phê nhân dễ bị hấp phụ mùi lạ đặc biệt là mùi mốc nên phải xử lý trước khi chế biến. + Phương pháp xử lý: có thể xử lý bằng nước hoặc bằng dung môi hữu cơ. - Xử lý bằng nước: cà phê nhân sau khi bảo quản (chất lượng còn tốt) ngâm cà phê trong nước 5 phút lúc này nước sẽ ngấm vào hạt hòa tan mùi mốc, sau đó vớt ra để ráo, đây là trường hợp đối với mốc nhẹ. - Xử lý bằng dung môi hữu cơ: xử lý trong trường hợp bị mốc nặng dùng rượu có nồng độ 20% thể tích. Thường thì cà phê sau khi xử lý, làm sạch được đưa lên băng chuyền nghiêng có gờ, đục lỗ lưới có đường kính 3 mm để làm ráo nguyên liệu trước khi đưa lên sàng để tách tạp chất và phân loại. 2.2.3. Phân loại. + Mục đích: Tạo cho khối hạt có kích thước đồng đều, tạo điều kiện cho quá trình rang được thuận lợi. Lớp: DH09TP trang 15 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh + Phương pháp: thường dùng hệ thống sàng để tiến hành phân loại, dựa vào sự khác nhau về kích thước giữa các cấu tử trong hỗn hợp cà phê. Quá trình phân loại nguyên liệu ta được 2 phần: phần lọt sàng gồm các phần tử hạt gãy, vỡ , phần không lọt sàng là các hạt nguyên. Khối hạt cà phê sau phân loại được tách đem rang riêng. Nguyên lý phân loại và kích thƣớc lỗ sàng: Tổng số lỗi tối đa cho phép trong 300g mẫu cà phê nhân và tỷ lệ phần trăm lượng tối thiểu của cà phê nhân trên sàng lỗ tròn được quy định trong bảng sau đây: Bảng 3: Tổng số lỗi tối đa cho phép trong 300g mẫu và tỷ lệ phần trăm lƣợng tối thiểu của cà phê nhân trên sàng lỗ tròn. Tổng số lỗi tối đa cho phép trong 300g mẫu cà phê nhân Tỷ lệ phần trăm lượng tối thiểu của cà phê nhân trên sàng lỗ tròn Đối với cà phê chè Đối với cà phê vối Cỡ sàng* Đối với cà Đối với cà phê chè phê vối Tỷ lệ (%) Hạng đặc biệt Hạng 1 15 30 N018/N016 N018/N016 90/10 30 60 60 90 Hạng 3 120 150 N016/N013 N012 ½ /N012 N012/N010 90/10 Hạng 2 N016/N014 N012 ½ /N012 N012/N010 Hạng 4 150 250 - - Hạng 5 Không quy định Không quy định - Hạng chất lượng Lớp: DH09TP 90/10 90/10 Không quy định Không quy định trang 16 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh (*) Chỉ sàng lỗ tròn với kích thước theo phụ lục A, TCVN 4807: 2001( ISO 4150: 1991) Bảng 4: phụ lục A Cỡ sàng N010 N012 N012 ½ N014 N015 N016 N017 N018 N019 N020 Kích thước lỗ sàng(mm) 4 4,75 5 5,6 6 6,3 6,7 7,1 7,5 8 Chú thích – sàng N0 12 ½ tương ứng N0 13 mà ISO ban hành trước đây. 2.2.4. Rang. Mục đích công nghệ: chế biến và chuẩn bị - Chế biến: trong quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay, rang là công đoạn quan trong nhất và mang tính chất quyết định đến chất lượng cà phê thành phẩm. trong quá trình rang cà phê , dưới tác động của nhiệt độ, các phản ứng hoá học sẽ diễn ra và tạo thành hương vị, màu sắc đặc trưng của cà phê thành phẩm. - Chuẩn bị: quá trình rang cà phê tạo ra các biến đổi tính chất cơ lý của hạt cà phê, làm cho quá trình nghiền cà phê trở nên dễ dàng hơn. Thông thường thì sau quá trình rang, hạt cà phê có độ bền cơ học giảm, độ giòn sẽ tăng lên. Khi đó, dưới tác dụng của lực cơ học trong quá tình nghiền, hạt cà phê dễ dàng vỡ ra. Phƣơng pháp rang cà phê: rang là quá trình gia nhiệt cho cà phê,sử dụng tác nhân truyền nhiệt là không khí nóng có nhiệt độ 180 – 2600C. trong quá trình rang, hạt được đảo trộn liên tục nên trong thiết bị rang có cả ba phương thức truyền nhiệt: bức xạ, dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt. Dưạ vào thời gian và nhiệt độ, quá trình rang cà phê coá thể được phân loại theo ba chế độ sau: Lớp: DH09TP trang 17 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh - Nhiệt độ thấp thời gian dài( Low temperrature, long time – LTLT: 2200C, 9 – 12 phút) - Nhiệt độ cao thời gian ngắn( High temperrature, short time – HTST: 2600C, 2,5 – 3 phút) - Nhiệt độ cao, thời gian dài(High temperrature, long time – HTLT) Dựa vào sự biến đổi về màu sắc và trạng thái bề mặt, quá trình rang cà phê được phân loại theo các mức độ rang khác nhau. Mức độ rang ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm cà phê rang xay( màu sắc, hương vị…) và mức độ biến đổi các hợp chất hoá học trong nguyên liệu. Tuỳ thuộc theo thị hiếu của người tiêu dùng mà nhà sản xuất sẽ lựa chọn mức độ rang thích hợp. Để đánh giá mức độ rang, thường sử dụng các thiết bị đo màu sắc hạt. Thiết bị đo thông dụng nhất là máy đo màu Agtron. Theo thang đo màu Agtron, màu cà phê càng sẫm thì độ Agtron càng thấp. Bảng 5: mô tả mức độ rang cà phê nhân Mức độ rang Rang sáng – rang sơ Rang nhẹ vừa Rang trung bình Rang hơi đậm – rang hơi kỹ Rang đậm – rang kỹ Rang rất đậm rất kỹ Mô tả cảm quan Màu nâu sáng đến màu vàng.hương vị nhẹ, độ acid thấp. Bề mặt hạt cà phê khô Màu nâu sáng vừa. Độ acid rõ và hương vị tăng nhẹ. Bề mặt hạt cà phê khô. Màu nâu vừa. độ acid và hương vị tăng, hầu hết các hạt cà phê vẫn khô. Màu nâu tối. bề mạt có sự hiện diện của nhưng hạt dầu nhỏ. Độ acid giảm nhẹ và hương vị mạnh nhất. độ rang này thích hợp cho cà phê expresso Màu đen hoặc nâu đen. Hạt cà phê có những đốm dầu hay cả hạt đều có dầu. hương vị giảm trong khi độ béo tăng mạnh Hạt màu đen với bề mặt phủ đầy dầu. hương vị giảm rất mạnh, độ béo củng giảm. đây là kiểu rang của cà phê expresso ở Mỹ. Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình rang: Vật lý: - Trong quá trình rang, nhiệt độ của hạt cà phê tăng là do nhiệt lượng cung cấp từ tác nhân gia nhiệt và nhiệt lượng do các phản ứng hoá học bên trong hạt sinh ra. Trong giai đoạn đầu của quá trình rang, nhiệt lượng do Lớp: DH09TP trang 18 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh - - - các phản ứng nhiệt phân là không đáng kể. Sau đó, nhiệt lượng sinh ra từ các phản ứng nhiệt phân sẽ tăng do cường độ các phản ứng tăng lên. Nhiệt lượng này tăng mạnh khi nhiệt độ của hạt cà phê dao động trong vùng 1700C đến 2500C . Để hạn chế hiện tượng tăng nhiệt này trong quá trình rang, khi rang đến nhiệt độ trong vùng nói trên, các nhà sản xuất cần giảm lượng nhiệt cung cấp từ bên ngoài bằng cách giảm lưu lượng tác nhân rang. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, nước và một số chất có phân tử lượng thấp sẽ bay hơi, do đó làm trương nở và giảm khối lượng hạt cà phê, tỷ trong hạt củng giảm đi. Các biến đổi này phụ thuộc vào giống, chất lượng cà phê nhân nguyên liệu, mức độ rang và phương thức rang. Thể tích hạt sau khi rang có thể tăng lên 40 – 60%. Cà phê Robusta trương nở ích hơn cà phê Arbica khi có cùng mức độ rang. Cùng một giống cà phê, độ trương nở và mức độ giảm khối lượng hạt càng nhiều khi mức độ rang càng “đậm”, hay khi sử dụng phương thức rang nhiệt độ cao và thời gian ngắn. khối lượng hạt giảm còn do trong quá trình rang, lớp vỏ lụa bị tách ra. Cà phê nhân được đánh bóng càng tốt trong quá trình chế biến sau thu hoạch thì mức độ giảm khối lượng do lớp vỏ lụa bị tách ra sẽ càng ít. Hạt cà phê nhân có khối lượng riêng khoảng 1,25 – 1,3 g/ml, sau khi rang có thể còn xấp xỉ 0,7 g/ml. Hoá lý: Biến đổi hoá lý quan trọng nhất trong quá trình rang là hiện tượng bay hơi ẩm và các hợp chất dễ bay hơi. Quá trình này làm cho cấu trúc bên trong hạt trở nên giòn xốp. Hoá học: Biến đổi hoá học là biến đổi quan trọng nhất trong quá trình rang. Những biến đổi hoá học sẽ tạo ra các đặc trưng về hương vị cho cà phê thành phẩm. các biến đổi hoá học chính diễn ra trong quá trình rang gồm có: Độ ẩm của hạt cà phê trước khi rang khoảng 12 – 13%. Độ ẩm của cà phê sau khi rang thường khoảng 1 – 2%, tuỳ thuộc mức độ rang. Sự tổn thất chất khô: hàm lượng chất khô trong quá trình rang sẽ bị giảm do các phản ứng phân huỷ. Khi cà phê rang càng đậm, lượng chất khô sẽ bị giảm càng nhiều. Sự thay đổi hàm lượng chất khô hoà tan: trong quá trình rang, hàm lượng chất khô hoà tan thường tăng lên. Thông thường hàm lượng chất khô hoà tan của cà phê Arabica sau khi rang xấp xỉ 30%( chất khô), còn lượng chất khô hoà tan của cà phê Robusta thì có thể cao hơn 3 – 4%( xét Lớp: DH09TP trang 19 Đồ án công nghệ GVHD: Ths.Phạ m Thị Hữu Hạ nh trường hợp 2 loại cà phê có cùng mức độ rang). Để đạt cùng mọt mức độ rang, nếu thời gian càng ngắn thì hàm lượng chất khô hoà tan trong cà phê thành phẩm sẽ càng cao. - Các phản ứng hoá học xảy ra dưới tác dụng của nhiệt độ cao có thể kể đến là phản ứng caramel, phản ứng Maillard, phản ứng Strecker, phản ứng phân huỷ các hợp chất phenolic, phản ứng nhiệt phân. Các phản ứng này tạo cho sản phẩm có mùi đặc trưng của cà phê rang, màu nâu sẫm, vị đắng và hình thành cấc hợp chất khí làm nở hạt. thành phần của khí này bao gồm CO2( 87%), CO( 73%), các oxide của Nitơ( 5,3%) và một số các thành phần tao hương khác. Trong các khí tạo ra đáng kể nhất là CO2. Khí CO2 tạo thành sẽ được giữ lại một phần bên trong hạt cà phê với hàm lượng 2 – 5 ml/g. hiện tượng lưu giữ CO2 trong hạt cà phê sau rang gây ra hiện tượng trương phồng bao bì khi bao gói cà phê nếu lượng khí này không được tách khi bao gói. Hoá sinh và vi sinh: Do nhiệt độ khá cao nên sau quá trình rang, các enzyme và vi sinh vật có trong khối hạt ban đầu sẽ bị vo hoạt noàn toàn. Trong quá trình rang cà phê, người ta nhân thấy có một số biến đổi cảm quan: - Đầu tiên, bề mặt hạt cà phê dần trơn và nhẵn. Sau đó, bề mặt hạt sẽ khô và bắt đầu xuất hiện các vêt nứt. Cuối cùng, bề mặt hạt sẽ dần bóng lên do dầu từ bên trong nhân cà phê thoát ra bề mặt. Trong quá trình rang, có hai thời điểm quan trọng, đó là khi bề mặt hạt cà phê bắt đầu xuất hiện các vết nứt thứ nhất và vết nứt thứ hai. Đây là các đặc điểm quan trọng để đánh giá mức độ rang của cà phê. - Màu sắc của hạt cà phê sẽ biến đổi dần từ màu xanh xám sang màu vàng nhạt, vàng đậm, nâu cánh gián, nâu đen và cuối cùng có mau đen đậm. đây chính là mức độ phân cấp mức độ rang cà phê. 2.2.5. Làm nguội cà phê rang Mục đích công nghệ: hoàn thiện Cà phê sau quá trình rang có nhệt độ cao làm cho các hợp chất tạo hương mới sinh ra tiếp tục tiếp tục bay hơi làm thất thoát hương. Vì vậy để chánh tổn thất hương, cần làm nguội nhanh sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu: Lớp: DH09TP trang 20