Tìm hiểu về các phương pháp sản xuất cà phê rang xay dạng hạt

Tìm hiểu về các phương pháp sản xuất cà phê rang xay dạng hạt Tìm hiểu về các phương pháp sản xuất cà phê rang xay dạng hạt Tìm hiểu về các phương pháp sản xuất cà phê rang xay dạng hạt Tìm hiểu về các phương pháp sản xuất cà phê rang xay dạng hạt Tìm hiểu về các phương pháp sản xuất cà phê rang xay dạng hạt

KHOA HOÁ

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 1

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

CÀ PHÊ RANG XAY DẠNG HẠT

GVHD: ThS ĐOÀN THỊ HOÀI NAM SVTH: LÊ VŨ KIỀU TRINH MSSV: 107170280

NHÓM HP: 17.48B

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2020

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 3

1.1 Đặc tính thực vật của cà phê -3

1.2 Cấu tạo giải phẫu và thành phần hoá học của quả cà phê -4

1.2.1 Cấu tạo giải phẫu quả cà phê [4] -4

1.2.2 Thành phần hoá học của quả cà phê [3, 4] -5

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ RANG XAY 8

2.1 Các phương pháp sản xuất cà phê nhân – Ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp [6] -8

2.1.1 Phương pháp phơi khô tự nhiên (Dry Processed/ Natural/ Sun Dried) -8

2.1.2 Phương pháp chế biến ướt (Full-washed/ Washed/ Wet) -9

2.1.3 Phương pháp chế biến bán ướt (Semi-washed/ Honey/ Pulped Natural) -9

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay [3, 7] -11

2.2.1 Quy trình công nghệ -11

2.2.2 Thuyết minh quy trình -12

2.2.2.1 Xử lí và làm sạch -12

2.2.2.2 Phân loại -12

2.2.2.3 Rang cà phê nhân -12

2.2.2.3.1 Mục đích và yêu cầu -12

2.2.2.3.2 Các biến đổi và yếu tố ảnh hưởng -14

2.2.2.3.3 Máy móc thiết bị rang -16

2.2.2.4 Làm nguội cà phê rang -18

2.2.2.5 Phối trộn cà phê rang -18

2.2.2.6 Ủ cà phê rang -19

2.2.2.7 Xay cà phê rang -19

2.2.2.8 Bao gói và bảo quản cà phê rang xay -21

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1: Quả và lá của ba loài cà phê thông dụng 4

Hình 1.2: Cấu tạo giải phẫu quả cà phê 5

Hình 2.1 : Phơi cà phê 9

Hình 2.2: Cà phê được rửa ra khỏi bồn lên men 10

Hình 2.3: Các loại hạt cà phân nhân sau khi chế biến bằng phương pháp bán ướt 11

Hình 2.4: Rang cà phê bằng chảo 17

Hình 2.5: Máy rang cà phê loại 5kg 17

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo của máy rang cà phê Hot Air 18

Hình 2.7: Máy rang cà phê Hot Air công nghiệp 19

Hình 2.8: Một số thiết bị phối trộn cà phê 20

Hình 2.9: Một số loại máy xay cà phê 22

Hình 2.10: Một số loại bao bì bảo quản cà phê rang xay 22

Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống sản xuất cà phê rang xay dạng hạt của một nhà máy 23

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của lớp vỏ quả 6

Bảng 1.2: Thành phần hoá học của lớp vỏ thịt 7

Bảng 1.3: Thành phần hoá học của lớp vỏ trấu 7

Bảng 1.4: Thành phần hoá học của nhân cà phê 8

Bảng 1.5: Các cấu tử thơm của nhân cà phê 8

Bảng 2.1: Sự biến đổi màu sắc của cà phê theo nhiệt độ rang 16

LỜI NÓI ĐẦU

Cà phê (gốc từ café trong tiếng Pháp) là một loại thức uống màu nâu cánh giánvới hương thơm phương phức rất mê hoặc đã được phát hiện từ rất sớm, và ngày nay

nó trở thành một sản phẩm hàng hoá quan trọng có mặt khắp mọi nơi trong cuộc sống

từ vùng quê đến thành thị Cà phê không thể thiếu trong sinh hoạt hằng ngày của nhiềungười, đi đâu ta cũng thấy mọi người nhắc đến hai chữ cà phê, từ bàn luận công việc,bạn bè tán gẫu, giải trí cùng gia đình, tiếp đón khách,… Không giống các loại đồ uốngkhác, chức năng chính của cà phê không phải là giải khát, mặc dù người dân Mỹ uống

nó như thức uống giải khát Chức năng chính của cà phê là tạo cảm giác hưng phấn vớingười sử dụng do có chứa hàm lượng cafein Theo một nghiên cứu được công bố vàotháng 8 năm 2005 của nhà hoá học Mỹ, Joe A Vinson, thuộc đại học Scranton thì càphê là một nguồn quan trọng cung cấp các chất chống oxi hoá (antioxidant) cho cơ thể,

mà vai trò trước đây người ta chỉ thấy ở hoa quả và rau xanh Những chất này cũnggián tiếp làm giảm nguy cơ bị ung thư ở người

Người ta tin rằng tỉnh Kaffa của Ethiopia chính là vùng đất khởi nguyên của cây

cà phê Từ thế kỉ thứ 9 người ta đã nói đến loại cây này ở đây Vào thế kỉ thứ 14 nhữngngười buôn nô lệ đã mang cà phê từ Ethiopia sang vùng Ả Rập Nhưng tới tận giữa thế

kỉ thứ 15 người ta mới biết rang hạt cà phê lên và sử dụng nó làm đồ uống Vùng ẢRập chính là nơi trồng cà phê độc quyền Trung tâm giao dịch cà phê là thành phốcảng Mocha, hay còn được gọi là Mokka, tức là thành phố Al Mukha thuộcYemen ngày nay.[ CITATION Ben01 \l 1066 ]k Hiện nay, cà phê được trồng tại hơn 70quốc gia trên thế giới, chủ yếu là các khu vực nằm gần đường xích đạo thuộc châu Mỹ,Đông Nam Á, Ấn Độ và châu Phi

Ở Việt Nam cà phê là một thức uống được ưa chuộng với hai dạng thường thấy là

cà phê pha phin và cà phê hoà tan Cà phê hoà tan được biết đến với sự tiện lợi của nó,chỉ cần chế với nước sôi và khuấy đều là có thể thưởng thức Nhưng thông dụng nhấtvẫn là cà phê pha phin Sau khi chín, quả cà phê sẽ được hái, chế biến và phơi khô Hạt

cà phê khô sẽ được rang trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau, tùy thuộc vào nhucầu thị hiếu Hạt cà phê sau khi rang sẽ được đem đi xay và ủ với nước sôi để tạo ra càphê dưới dạng thức uống

Trong bài này, em sẽ trình bày về các phương pháp sản xuất cà phê nhân cũngnhư quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay, để biết có được một ly cà phê thơmngon là thành quả cả một quá trình từ lúc gieo trồng, ra hoa kết trái rồi rang xay, chếbiến

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

1.1 Đặc tính thực vật của cà phê

Cà phê (Coffea) là tên một chi thực vật thuộc họ Rubiaceae, và bao gồm 103 loài

từ châu Mỹ Latinh, châu Phi và châu Á Chỉ có hai loài thuộc chi Coffea được trồng

rộng rãi và có ý nghĩa kinh tế: loài thứ nhất có tên thông thường trong tiếng Việt là Cà phê chè (tên khoa học: Coffea Arabica), loài thứ hai là Cà phê vối (tên khoa học:Coffea Canephora hay Coffea Robusta), một số loài khác được trồng trên các bề mặtnhỏ Hai loài này chiếm lần lượt 65% và 35% sản lượng cà phê thế giới.[ CITATIONAle19 \l 1066 ] Trong hai loại cà phê kể trên, cà phê chè thường được đánh giá caohơn về các tính chất hương vị, và thường được dùng để sản xuất cà phê rang xay Còn

cà phê vối thường dùng để sản xuất cà phê hoà tan hoặc phối trộn với cà phê chè đểsản xuất cà phê rang xay

 Cà phê chè (Coffea Arabica L.)

Xuất xứ ở cao nguyên Ethiopia có đặc điểm lá cây nhỏ, lá mỏng và nhỏ, hoa màutrắng có hương thơm, có khả năng chịu lạnh (ở nhiệt độ 15-20 ℃ ), nhân hình tròn(cà phê bi), nhỏ, có hương và mùi thơm hơn các loại cà phê khác Hàm lượng cafeinkhoảng 1,3-1,7% Ở Việt Nam hiện nay trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc nơi có điềukiện thời tiết lạnh, thời gian thu hoạch từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau.Tuy nhiên loại này cũng có các chủng sau:

- Coffea Arabica – L var Mokka Cramer: Có năng suất thấp nhưng chất lượng

rất cao

- Coffea Arabica – L var Caturra KMC: Có khả năng chống chịu hạn tốt, có

năng suất cao nhưng chất lượng thấp

- Coffea Arabica – L. var Typica L: Có khả năng chống chịu hạn khá tốt, cónăng suất cao hơn nhưng chấp lượng lại thấp hơn.[ CITATION Ngu10 \l 1066 ]

 Cà phê vối (Coffea Canephora P.)

Xuất xứ ở Công Gô có đặc điểm là dễ trồng, chịu được điều kiện vùng đất xấu,chịu hạn tốt hơn, cho năng suất cao hơn giống cà phê chè nhưng không chịu được lạnh

và gió mạnh Nhân hình trứng (cà phê sẻ), to Hàm lượng cafein khoảng 2,0-3,6%.Loại này phù hợp cho sản xuất cà phê hoà tan, thời gian thu hoạch từ tháng 12 nămtrước tới tháng 4 năm sau Tuy nhiên, loại này cũng có 2 chủng sau:

- Coffea Canephora – P var Robusta: Có khả năng trồng được ở mọi độ cao

nhưng khả năng chịu hạn kém Chất lượng cà phê tốt

- Coffea Canephora – P var Koiulou: Khả năng chịu hạn tốt hơn, lá to hơn, quả

và nhân nhỏ hơn chủng trên.[ CITATION Ngu10 \l 1066 ]

Ngoài 2 loại cà phê chính trên chúng ta còn có cà phê mít (tên khoa học: CoffeaLiberica) với đặc điểm là cây cao tới 8-10m, lá to, quả mọng, năng suất cao, có khảnăng sinh trưởng ở vùng đất xấu, chịu hạn tốt, chịu ẩm tốt nhưng hương thơm kém và

có vị đắng mạnh Hàm lượng cafein khoảng 0,8-1,2% Thời gian thu hoạch từ tháng 5đến tháng 8 hàng năm.[ CITATION Ngu10 \l 1066 ]

Hình 1.1: Quả và lá của ba loài cà phê thông dụng

1.2 Cấu tạo giải phẫu và thành phần hoá học của quả cà phê

1.2.1 Cấu tạo giải phẫu quả cà phê[ CITATION Trị09 \l 1066 ]

Quả cà phê gồm các phần sau: Lớp vỏ quả, lớp vỏ thịt (lớp nhầy), lớp vỏ trấu, lớp

vỏ lụa và nhân quả

Hình 1.2: Cấu tạo giải phẫu quả cà phê

- Lớp vỏ quả (Skin): Là lớp vỏ ngoài cùng, có màu đỏ, đỏ sẫm hoặc vàng tuỳ

chủng, mềm, cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít

- Lớp vỏ thịt (Mucilage): nằm dưới lớp vỏ quả, mềm Vỏ thịt cà phê vối và cà

phê chè mềm, ngọt, mỏng, dễ bong tróc khi xay xát hơn cà phê mít

- Vỏ trấu (Parchment): là một lớp vỏ cứng bao bọc nhân, cấu tạo chủ yếu là

cellulose Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn, dễ vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít Hạt càphê sau khi loại các chất nhầy và phơi khô gọi là cà phê thóc

- Lớp vỏ lụa (Silver Skin) : Đây là một lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân cà phê,

chúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè cómàu trắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phêvối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê

- Nhân cà phê: gồm nội nhũ (edosperm) và phôi (embryo) Nội nhũ là lớp tế bào

phần ngoài, có những tế bào nhỏ trong đó chứa những chất dầu, chịu trách nhiệm tíchluỹ chất dinh dưỡng cho quá trình nảy mầm của phôi Trong lớp nội nhũ là phôi, cónhững tế bào lớn và mềm hơn

1.2.2 Thành phần hoá học của quả cà phê[ CITATION Ngu10 \l 1066 \m Trị09]

- Thành phần hoá học của lớp vỏ quả

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của lớp vỏ quả

Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%)

Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%)

Độ pH của lớp vỏ thịt tuỳ thuộc vào độ chín của quả, thường pH = 5,6-5,7 nhưng

có khi pH = 6,4 Trong lớp vỏ thịt đặc biệt có men pectaza phân giải pectin trong quátrình lên men

- Thành phần hoá học của lớp vỏ trấu

Bảng 1.3: Thành phần hoá học của lớp vỏ trấu

Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%)

- Thành phần hoá học của nhân cà phê

Bảng 1.4: Thành phần hoá học của nhân cà phê

Tinh bột 5,0 – 23,0 Axit clorogenic 2,0 – 8,0

Đường 5,0 – 10,0 Axit cafetanic 8,0 – 9,0

Dextrin 0,85 Pentosan 5,0

Trong nhân cà phê có chứa khoảng 30 – 40 cấu tử thơm, thành phần và tính chấtcủa các cấu tử chính như sau:

Bảng 1.5: Các cấu tử thơm của nhân cà phê

Cấu tử Tỉ lệ (%) Khối lượng phân tử Điểm sôi (

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ RANG XAY

2.1 Các phương pháp sản xuất cà phê nhân – Ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp[ CITATION Trư15 \l 1066 ]

Sau khi được thu hoạch, mỗi quả cà phê sẽ mang trong mình sứ mệnh riêng, conđường riêng để đến với người tiêu dùng Để khai thác trọn vẹn hương vị của từng loại

cà phê, từng điều kiện sinh trưởng,… người ta chế biến cà phê nguyên bản theo cácphương pháp khác nhau Mỗi phương pháp chế biến đều là quy trình sản xuất chuyênbiệt để làm nên chuẩn mực hương vị của từng loại cà phê Nguyên tắc trong chế biến

cà phê là tách vỏ ra khỏi quả chín rồi làm giảm độ ẩm của hạt cà phê xuống còn 12% Nghe thì đơn giản vậy thôi, nhưng thật ra quy trình chế biến lại rất phức tạp.Hiện nay, có 3 phương pháp chế biến cà phê chính đang được sử dụng:

10-2.1.1 Phương pháp phơi khô tự nhiên (Dry Processed/ Natural/ Sun Dried)

Đây là phương pháp chế biến lâu đời nhất, dễ thực hiện nhất và phù hợp với cácvùng ít nước Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở Brazil, Ethiopia, Yemen,Costa Rica, ở Việt Nam thường sử dụng phương pháp chế biến khô cho cà phêRobusta Nguyên quả cà phê chín được để nguyên toàn bộ lớp vỏ, sau đó trực tiếp phơidưới ánh nắng tự nhiên, được phơi dưới nền đất hoặc trên sàn lưới Thời gian phơi tốithiểu 7 ngày (nếu đủ nắng) đến 9 ngày khi đó quả khô sẽ đạt độ ẩm 12% Ngoài ra,một số nơi còn sử dụng máy xát vỏ trước khi phơi nên thời gian phơi giảm đáng kểxuống còn 4 ngày, với cách này chúng ta giảm được thời gian phơi và nhân công

Hình 2.1 : Phơi cà phê

- Ưu điểm: Phương pháp này sẽ đảm bảo vị mật ngọt tự nhiên của trái cà phê, ít

chua và giữ hương vị tốt Phương pháp này phù hợp với môi trường vì hầu như rất ít

sử dụng nước, phơi nắng tự nhiên, và ít tốn kém đầu tư máy móc thiết bị, nhân công

- Nhược điểm: Quả lâu khô, dễ bị lên men, mốc, có mùi đất (nếu phơi sân ẩm).

Hầu hết Robusta ở Việt Nam sử dụng phương pháp chế biến khô, đối với Arabica cầnhạn chế phương pháp này

2.1.2 Phương pháp chế biến ướt (Full-washed/ Washed/ Wet)

Cà phê sau khi thu hoạch được phân loại trái chín và chưa chín bằng tay hoặcbằng thiết bị máy móc Quả chín được mang đi xát vỏ thịt bằng máy chuyên dụng Sau

đó hạt cà phê được mang đi ủ để loại bỏ chất nhầy bên ngoài lớp vỏ trấu Thời gian ủ

từ 24 – 36 giờ tuỳ theo hương vị cà phê mà người ta muốn sản xuất, thời gian ủ cànglâu vị chua của cà phê càng đậm Xong công đoạn lên men cà phê được mang ra rửasạch lớp nhớt còn bám quanh hạt Sau đó cà phê thóc được mang đến sân phơi hoặcsấy khô để đạt độ ẩm 12% Hầu hết cà phê Arabica trên thế giới được chế biến theocách này, đây là lí do cà phê Arabica nguyên chất có vị chua thanh đặc trưng

Hình 2.2: Cà phê được rửa ra khỏi bồn lên men

- Ưu điểm: Phương pháp này giúp đảm bảo phẩm chất nội tại của hạt cà phê cho

ra sản phẩm cà phê nhân có màu sắc, chất lượng đồng nhất, có giá trị thương mại cao

- Nhược điểm: Để chế biến ướt đạt hiệu quả cần theo dõi sát sao suốt quá trìnhlên men, tránh việc hình thành các hương vị không mong muốn do lên men quá mức.Đồng thời quá trình này khá tốn kém (so với phương pháp chế biến khô chỉ cần phơidưới ánh mặt trời) đòi hỏi chi phí cao, sử dụng nhiều máy móc, lượng nước xả thảilớn

2.1.3 Phương pháp chế biến bán ướt (Semi-washed/ Honey/ Pulped Natural)

Phương pháp chế biến bán ướt hay còn gọi là phương pháp mật ong Phươngpháp này xuất xứ từ Costa Rica và thường được các nước vùng Trung Mỹ sử dụng

Đây là cách chế biến nửa khô nửa ướt, nguyên tắc cơ bản là chỉ chọn những trái cà phê

đã chín khi thu hái Khi đó, hàm lượng đường trong quả sẽ đạt mức cao nhất và đạtchất lượng tốt nhất để chế biến theo phương pháp này Vỏ trái cà phê được tách hoàntoàn, nếu trong chế biến ướt, sau khi xát vỏ quả, cà phê được ngâm ủ trong bồn lênmen từ 24 – 36 giờ thì trong phương pháp mật ong cà phê không cần lên men hoàntoàn, hoặc chỉ lên men ngắn dưới 12 giờ để giữ lại 1 phần chất nhầy (phần thịt quả).Sau đó, đưa hạt cà phê lên giàn phơi bằng nắng tự nhiên, tùy thuộc vào điều kiện thờitiết và thời gian phơi mà chất lượng cùng hương vị của cà phê lại khác nhau Do lớpcơm của trái cà phê chín có độ nhớt và sệt, nên người ta gọi đây là phương pháp chếbiến mật ong, chứ không phải cà phê tẩm mật ong

Dường như để làm cho mọi thứ trở nên phức tạp hơn, có vẻ như các nhà sản xuất

cà phê Trung Mỹ đã chuẩn hóa quy trình chế biến mật ong với sự khác biệt màu sắc(và chất vị) dựa trên lượng chất nhầy được giữ lại và thời gian phơi sấy:

 Yellow Honey: Trong kỹ thuật mật ong vàng, một phần chất nhầy được loại bỏbằng thiết bị cơ khí Cà phê có thể được ủ và làm khô trong khoảng 8 đến 10ngày, lớp chất nhầy sau khi khô sẽ bết lại với màu vàng đặc trưng – như mậtong Hương vị lúc này gần giống với cà phê chế biến ướt, và tùy thuộc vàogiống cà phê, tính acid có thể được tăng cường

 Red Honey: Tương tự như trên, nhưng khi sản xuất cà phê mật ong đỏ, khoảng

50 đến 75% (tương đối là nhiều hơn) chất nhầy được giữ lại cho quá trình sấykhô, phải mất 12 đến 15 ngày để sấy khô khối hạt với sự đảo trộn thườngxuyên

 Black Honey: Chế biến mật ong đen được làm khô với 100% chất nhầy Do độ

dính cao của khối hạt cà phê sau khi xát vỏ, nên cà phê phải được xoay và trộnthường xuyên để tránh bết thành các khối Đây là quá trình khó khăn nhất, đòihỏi rất nhiều thời gian và công sức Phải mất khoảng 30 ngày để làm khô hoàntoàn cà phê