Tiểu luận cafe đóng lon

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU Cà phê đã xuất hiện từ rất lâu trên thế giới, mặc dù nguồn gốc thực sự của nó vẫn chƣa rõ ràng. Ngƣời Oromo, tổ tiên của những ngƣời Ethiopia ngày nay đƣợc tin rằng là những ngƣời đầu tiên khám phá ra tác dụng tích cực của cà phê. Câu chuyện vào năm 850 của Kaldi, một ngƣời chăn dê Ethiopia, nhận thấy những con dê của mình trở nên phấn khích sau khi ăn một loại hạt, là sự phát hiện tình cờ ra cà phê. Ngƣời ta đã biết ngâm cà phê trong nƣớc nóng để uống giúp chống lại đƣợc cơn buồn ngủ vào ban đêm. Cà phê chỉ đƣợc thƣởng thức nhƣ một văn hóa thức uống vào thế kỷ 15, khi những những ngƣời Arab đã biết rang, nghiền cà phê rồi pha trong nƣớc nóng. Đến thế kỷ 16, cà phê lan đến Trung Đông, Ba Tƣ, Bắc Phi, rồi sang Ý, châu Âu và châu Mỹ, trở thành một loại thức uống phổ biến trên toàn thế giới nhƣ ngày nay. Cà phê hòa tan sử dụng ngay đƣợc nghiên cứu từ những năm 1901 bởi Satori Kato, một nhà khoa học Nhật Bản. Một ƣu điểm của nó chính lạ sự nhanh chóng trong quá trình chuẩn bị. Cà phê hòa tan cũng có thể đƣợc chuẩn bị với một ít đá để uống lạnh, phù hợp với vùng khí hậu ấm và nóng. Sản phẩm cà phê hòa tan đầu tiên đƣợc thƣơng mại hóa vào năm 1938 với thƣơng hiệu Nescafe của tập đoàn Nestlé. Nestlé ngày nay đã trở thành một trong những tập đoàn thực phẩm hàng đầu thế giới, nổi tiếng với các sản phẩm: trà hòa tan, cà phê hòa tan, bột dinh dƣỡng, bột nêm và nƣớc chấm… Cà phê đóng lo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

MỤC LỤC

Đề mục Trang

Trang bìa i

Mục lục ii

Danh sách hình vẽ iii

Danh sách bảng biểu iv

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU 2

2.1 Cà phê nhân 2

2.2 Nước 5

2.3 Đường 6

2.4 Hương liệu 6

2.5 Chất bảo quản 7

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 8

3.1 Làm sạch 8

3.2 Rang 9

3.3 Xay 11

3.4 Trích ly 12

3.5 Lọc 16

3.6 Phối trộn 17

3.7 Rót lon 18

3.8 Tiệt trùng 19

CHƯƠNG 4: SẢN PHẨM 21

4.1 Chỉ tiêu chất lượng 21

4.2 Thành tựu công nghệ 23

Tài liệu tham khảo 26

ii

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 3.1 Quy trình sản xuất cà phê đóng lon 8

Hình 3.2: Thiết bị rang dạng chén quay 10

Hình 3.3: Máy nghiền trục có răng 12

Hình 3.4: Thiết bị trích ly bộ lọc nhiều bậc gián đoạn 15

Hình 3.5: Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc khung bản 16

Hình 3.6: Thiết bị khuấy trộn bằng thép không gỉ 18

Hình 3.7: Thiết bị rót lon liên tục, tự động 19

Hình 3.8: Thiết bị tiệt trùng hydrolock 20

Hình 4.1 Nguyên lý hoạt động của thiết bị GEA-Niro 23

3

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thành phần hóa học cà phê nhân 4

Bảng 2.2: Chỉ tiêu chất lượng nước uống và chế biến thực phẩm 5

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn đường sử dụng 6

Bảng 2.4: Một số hương liệu trên thị trường cho sản phẩm cà phê

7

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Cà phê đã xuất hiện từ rất lâu trên thế giới, mặc dù nguồn gốc thực sựcủa nó vẫn chưa rõ ràng Người Oromo, tổ tiên của những người Ethiopiangày nay được tin rằng là những người đầu tiên khám phá ra tác dụng tích cựccủa cà phê Câu chuyện vào năm 850 của Kaldi, một người chăn dê Ethiopia,nhận thấy những con dê của mình trở nên phấn khích sau khi ăn một loại hạt,

là sự phát hiện tình cờ ra cà phê Người ta đã biết ngâm cà phê trong nướcnóng để uống giúp chống lại được cơn buồn ngủ vào ban đêm Cà phê chỉđược thưởng thức như một văn hóa thức uống vào thế kỷ 15, khinhững những người Arab đã biết rang, nghiền cà phê rồi pha trong nướcnóng Đến thế kỷ 16, cà phê lan đến Trung Đông, Ba Tư, Bắc Phi, rồi sang

Ý, châu Âu và châu Mỹ, trở thành một loại thức uống phổ biến trên toànthế giới như ngày nay

Cà phê hòa tan sử dụng ngay được nghiên cứu từ những năm 1901bởi Satori Kato, một nhà khoa học Nhật Bản Một ưu điểm của nó chính lạ sựnhanh chóng trong quá trình chuẩn bị Cà phê hòa tan cũng có thể đượcchuẩn bị với một ít đá để uống lạnh, phù hợp với vùng khí hậu ấm vànóng Sản phẩm cà phê hòa tan đầu tiên được thương mại hóa vào năm 1938với thương hiệu Nescafe của tập đoàn Nestlé Nestlé ngày nay đã trởthành một trong những tập đoàn thực phẩm hàng đầu thế giới, nổi tiếng vớicác sản phẩm: trà hòa tan, cà phê hòa tan, bột dinh dưỡng, bột nêm và nướcchấm…

Cà phê đóng lon là một sáng tạo của người Nhật Bản Công ty cà phêUCC Ueshima nổi tiếng ở Nhật Bản giới thiệu sản phẩm cà phê sữa đónglon đầu tiên vào năm 1969 Cho đến khi có sự xuất hiện của cà phê đónglon, người thưởng thức cà phê không có nhiều lựa chọn để uống cà phê khi

đi ra ngoài, hoặc khi đứng đợi tàu… Ông Ueshima, một trong những ngườisáng lập của UCC, đã có suy nghĩ tạo ra một sản phẩm cà phê có thể uốngbất cứ lúc nào, bất cứ ở đâu Và giải pháp ông đưa ra đó là đóng lon cà phê

5

2.1 Cà phê nhân

2.1.1 Phân loại

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU

Tênkhoahọccủacàphê:

•

Lớp:

M a g n o l i o p s i d a

•

Bộ:

R u b i a l

• Nguồn gốc ở cao nguyên Jimma, thuộc nướcEthiopia, vùng nhiệt đới ở phía đông Châu Phi.Gồm các chủng như : Typica, Bourbon, Moka,Caturra, Catuai, Catimor… Đây là cà phê đượctrồng lâu đời nhất và tiêu thụ nhiều nhất trên thếgiới vì thơm ngon, dịu (chiếm 70% sản lượng càphê trên thế giới) Hàm lượng caffeine trong hạttrung bình 1,3%.

• Cây thuộc dạng bụi, thân cao 3-4m, cành đốixứng, mềm rủ xuống Lá mọc đối xứng, hình trứngdài, dầu nhọn, rìa lá quăn, màu xanh đậm Quả càphê thuôc loại quả thịt, hình trứng, khi chín cómàu đỏ tươi ( chủng Caturra amrello cho quảmàu vàng ) Hạt cà phê hình tròn dẹt, có màuxanh xám, hoặc xám xanh, xanh lụa, xanh cốm,tùy theo giống và điều kiện bảo quản và chế biến.Cây cà phê Arabica tự thụ phấn

• Cây cà phê chè ưa nơi mát và hơi lạnh, thíchhợp 18 – 250C, thích hợp nhất là từ 10 – 200C Càphê thường trồng ở miền núi có độ cao từ 600 -2500m Các nước trồng cà phê chè có hương vịthơm ngon như : Kenya,

Tazania, Ethiopia, Colombia…thường trồng ởnơi có độ cao 800m trở

lê

n.

 Cà phê vối ( cà phê Canephora, cà phê Robusta) :

• Nguồn gốc: khu vực sông Công-gô, miền vùng thấp xích đạo và nhiệtđới Tây Châu Phi Cà phê vối có hàm lượng caffeine trung bình trong hạt1,5 - 3 % (cao nhất trong 3 loại cà

phê)

• Cây có một hoặc nhiều thân, thân cao khỏang 8-12m Lá có hình trứnghoặc hình lưỡi mác , mũi nhon, phiên lá gợn sóng Quả hình trònhoặc hình trứng,núm quả nhỏ Trên có nhiều gân dọc, quả chín cómàu đỏ hoặc hồng Kích thước hạt nhỏ hơn hạt cà phê Arabica Hạt códạng hình tròn, dày, mù xanh bạc, xanh lụa hoặc xanh nâu tùy chủngloại và cách chế biến

• Cà phê vối không tự thụ phấn được, điều này dẫn tới sự đa dạng ởvườn cà phê vối trồng bằng hạt Cà phê vối thích nơi nóng ẩm, nhiệt

độ thích hợp nhất là 24-260C

 Cà phê mít ( cà phê Excelsa hay cà phê Chari)

• Nguồn gốc ở xứ Ubangui-Chari, xứ Biển Hồ Sát, sa mạc Sahara,thường gọi cà phê Chari Hàm lượng caffeine trong hạt 1,02-

• Hàm lượng caffeine trong cà phê nhân Robusta thường trong khoảng2% (chất khô ) cao hơn hàm lượng caffeine trong cà phê nhân Aribica( khoảng 1.2 % chất khô ).

• Giá thành cà phê Robusta thấp hơn cà phê Aribica.

Bảng 2.1: Thành phần hóa học cà phê nhân

Thành phần (% chất khô) Arabica Robusta

2.1.2 Chỉ tiêu chất lượng cà phê nhân

 Các chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân: do sự đa dạng về sản phẩmtheo thị hiếu của người sử dụng, hiện nay tiêu chuẩn cà phê nguyên liệu

để sản xuất cà phê sữa đóng lon phù thuộc vào từng nhà sản xuất cụ thể

Để đánh giá chất lượng cà phê nhân , người ta thường dựa vào các chỉ tiêusau đây:

• Hàm lượng tạp chất và tỷ lệ lẫn các loại cà phê khác nhau

• Các tính chất cảm quan về màu sắc và thể chất của hạt cà phê

 Tiêu chuẩn chọn cà phê nhân:

Đây là tiêu chuẩn của công ty đầu tư xuất nhập khẩu Daklak - IneximDaklak cho cà phê nhân sống chất lượng cao:

• Độ ẩm: 12,5% max

• Đen, vỡ: 0% - 3% max

• Tạp chất: 0% - 0,5% max

• Cỡ hạt đồng đều theo tiêu chuẩn TCVN 4807: 2001

• Màu sắc, mùi vị tự nhiên

• Không mốc, không lên men, không mùi vị lạ…

• Theo tiêu chuẩn TCVN 4193:2001: 90 lỗi max/300gr

2.2 Nước

Nước là nguyên liệu chính thứ hai trong sản xuất cà phê đóng lon,vừa tham gia vào quy trình sản xuất vừa tồn tại trong sản phẩm Vì thế thànhphần hóa học và chất lượng nước ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sảnphẩm

Bảng 2.2: Chỉ tiêu chất lượng nước uống và chế biến thực phẩm

Đường sử dụng trong sản xuất cà phê đóng lon là đường tinh luyện

RE (99,8% là đường saccharose)

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn đường sử dụng

Ngoại hình Tinh thể tương đối đồng đều, không vón cục

Mùi vị Tinh thể hay dung dịch đều có vị ngọt, không mùi vị lạ.

Màu sắc Tất cả tinh thể đều trắng óng ánh

Yêu cầu của hương liệu :

• Phải nằm trong danh mục những chất phụ gia được bộ Y tế cho phép

sử dụng trong trong thực phẩm

• Phải hòa tan tốt

• Phải có độ tinh khiết cao, không chứa các tạp chất như: thủy

ngân, asen, chì, urani…

Bảng 2.4: Một số hương liệu trên thị trường cho sản phẩm cà phê

Coffee 592025T Mùi thơm và bốc theo kiểu cà phê “Đông Đức”,

hơi nồng rượu rhum và có hậu vị mạnh

Coffee 374816FE Hương cà phê “Chồn” đặc biệt Hậu vị mùi cà phêMoka thơm nồng xen lẫn vị cà phê lên men.Coffee 55402C Mùi thơm cà phê Moka truyền thống với hậu vị

thơm dai

Coffee 504104P Hương thơm cà phê rang chín kết hợp với vị cà

phê ủ men, kiểu “Santos”ở Brazil

Coffee 71223LD Hương cà phê Moka đặc trưng, mùi thơm cà phê

rang vừa chín với hương thơm nồng nàn

Coffee D4161 Mùi cà phê nhẹ, làm nền ổn định và khử mùi

không mong muốn khi rang

2.5 Chất bảo quản

Trong quá trình bảo quản cà phê đóng lon, cần sử dụng thêmmột lượng chất bảo quản nhằm ngăn chặn sự lên men và nấm mốc phát triển.Chất bảo quản phải đảm bảo sự tinh khiết và lượng sử dụng không vượt quámức tối đa qui định tiêu chuẩn Chất bảo quản thường sử dụng trong sảnxuất cà phê đóng lon là acid benzoic và sodium benzoate Theo qui định của

Bộ y tế năm 1998 (QĐ 867/BYT) thì liều lượng acid benzoic và sodiumbenzoate tối đa sử dụng trong sản xuất là 1000mg/kg sản phẩm

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT

• Ngoài ra còn loại bỏ các hạt cà phê kích thước, tỷ trọng

 Các biến đổi của nguyên liệu :

Chủ yếu là các biến đổi về vật lý: hàm lượng tạp chất giảm, nguyênliệu sẽ đồng điều hơn về kích thước và tỷ trọng

 Thiết bị : các bước của quá trình sử dụng các thiết bị khác nhau

• Phân loại dựa trên sự khác biệt về kích thước: bước này dùngsàng thực hiện, thông thường thực hiện trên hai sàng nối tiếp, hạt cà phê

có đủ kích thước sẽ được giữ lại sàng, tạp chất sẽ bị loại bỏ

• Làm sạch bằng khí động: thực hiện sau khi sàng Tại đây, các tạp chất

có khối lượng nhỏ sẽ bị khí lôi cuốn đi

• Tách kim loại: sử dụng thiết bị tách từ để tách kim loại có từtính

+ Nhiệt độ thấp, thời gian dài

+ Nhiệt độ cao, thời gian ngắn

+ Nhiệt độ cao, thời gian dài

Ngoài ra ta có thể phân loại dựa vào màu sắc, trạng thái bề mặt của hạt

cà phê sau khi rang

 Mục đích :

• Khai thác: rang là một quá trình quan trọng và quyết định chất lượngcủa dịch cà phê sau này Dưới tác dụng của nhiệt độ các phản ứnghoá học xảy ra tạo màu sắc và hương vị cho sản phẩm

• Chuẩn bị: tạo ra các biến đổi cơ lý hạt cà phê làm cho nghiền càphê về sau được thực hiện dễ dàng hơn Sau rang hạt cà phê có độ bền

cơ học giảm, độ giòn tăng lên

 Các biến đổi của nguyên liệu :

• Vật lý:

+ Nhiệt độ của hạt cà phê tăng do tác nhân nhiệt cung cấp

+ Các hạt cà phê trương nỡ làm giảm khối lượng, tỉ trọng.

+ Có sự thay đổi màu sắc của hạt cà phê do có một số phản ứng tạo màu xảy ra: Maillard, caramel…

+ Thay đồi về cấu trúc, biến đổi cơ lý của hạt: giòn hơn, cứng hơn,…+ Hàm lượng ẩm sẽ giảm do có sự bốc hơi nước

• Hoá lý: xảy ra hiện tượng bóc hơi nước, các chất dễ bay hơi

• Hoá học: những biến đổi này rất quan trọng vì sẽ tạo hương, màu cho

cà phê: các phản ứng Maillard, caramel, thuỷ phân trigoelline, oxihoá lipid, thủy phân phenolic, nhiệt phân…

• Hoá sinh và vi sinh: vi sinh vật, enzyme có trong hạt sẽ bị tiêu diệt, vôhoạt ở nhiệt độ cao

 Thiết bị :

Sử dụng thiết bị rang cà phê dạng chén quay: thiết bị gồm một thùngquay được gắn với một trục động cơ Tác nhân rang là không khí nóng có thểtuần hoàn và không tuần hoàn Ta cũng có thể gia nhiệt trực tiếp bằng vỏthùng

Hình 3.2: Thiết bị rang dạng chén quay

 Thông số công nghệ :

• Nhiệt độ của không khí sử dụng khi rang là: 180-2600C Ta phải giảmtốc độ gia nhiệt khi nhiệt độ đạt 1700C Vì nhiệt lượng toả ra rất lớn từphản ứng nhiệt phân trong hạt khi hạt đạt tới nhiệt độ này.

• Độ ẩm trong hạt sau khi rang phải đạt: 1-2%

• Thông thường, thời gian rang cà phê không vượt quá 1h

Cà phê sau quá trình rang có nhiệt độ cao làm cho các hợp chấttạo hương mới sinh ra tiếp tục bay hơi làm thất thoát hương Vì vậy để tránhtổn thất hương, cần làm nguội nhanh sản phẩm

 Thiết bị : sử dụng thiết bị nghiền trục

Bộ phận chính của thiết bị là các cặp trục nghiền có đường kínhbằng nhau, bằng thép không rỉ quay ngược chiều nhau Lõi của hai trụcđược gắn với cơ cấu lò xo để tránh quá tải Sau quá trình nghiền, bột cà phêđược đi qua rây phân loại Thành phần có kích thước không đạt yêu cầu

sẽ hoàn lưu nghiền lại

Hình 3.3: Máy nghiền trục có răng.

 Các biến đổi của nguyên liệu :

• Vật lý và hoá lý: quá trình trích ly có bản chất là một quá trình hoá lý,trong đó xảy ra hiện tượng khuếch tán của vật chất:

+ Sự khuếch tán của nước từ ngoài vào hạt

+ Sự khuếch tán của các chất hoà tan từ nguyên liệu vào dung môi.+ Pha rắn (các hạt bột cà phê): hạt bột cà phê sẽ hút ẩm, sẽ trở nêndai, mềm và nén được

+ Pha lỏng (dịch trích cà phê): tỷ trọng và độ nhớt của dịch trích

cà phê sẽ tăng lên do nồng độ chất khô trong dịch trích tăng lên theothời gian

+ Sự bay hơi nước làm cuốn theo các hợp chất dễ bay hơi (đặc biệt

là các hợp chất tạo hương)

• Hoá học:

+ Nồng độ trích ly trong dịch trích sẽ dần tăng lên theo thời gian.Nồng độ chất khô trong dịch trích cuối cùng có thể đạt đến 20-25%(w/w)

+ Ở nhiệt độ cao sẽ làm tổn thất các cấu tử hương, đồng thời diễnra

các phản ứng tạo màu

+ Thuỷ phân hợp chất cao phân tử như: cellulose và hemicellulose.Tất cả những thành phần trong cà phê rang đều được trích ly, ngoạitrừ cellulose, lignin và 1 số polysaccharide mạch dài Nhiệt độ nước sử dụngcàng cao thì mức độ trích ly các chất càng lớn Mức độ của sự trích ly thayđổi từ 100% cho acid aliphatic và quinic, 85 – 100% cho alkaloid và acidunchanged chlorogenic, 40 – 100% cho những hợp chất dễ bay hơi, 15 –20% cho “protein” và 20 – 25% cho melanoidine và giảm xuống 1 – 5%cho dầu cà phê

 Các yếu tố ảnh hưởng :

• Sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha: đây chính là động lực củaquá trình Khi chênh lệch nồng độ lớn thì hiệu quả trích ly càng cao,thời gian giảm, lượng dung môi giảm

• Tính chất vật liệu (độ xốp, tính thấm nước)

• Thời gian trích ly: thời gian càng dài thì trích ly càng triệt để Nhưngnếu cà phê tiếp xúc với nước nóng quá lâu thì sẽ có những biến đổikhông tốt đến mùi vị sản phẩm

• Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa bột cà phê và nước: diện tích tiếp xúccàng lớn thì quá trình trích ly càng triệt để nhưng nếu bột cà phê quámịn thì sẽ khó khăn cho quá trình lắng, lọc dịch cà phê

• Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, tốc độ khuếch tán tăng, độ nhớt giảm, cácphần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng hơn Nhưng nhiệt độ quá cao

sẽ dẫn tới những phản ứng bất lợi cho hương vị, màu sắc của cà phê nênviệc tăng nhiệt độ phải có giới hạn.

 Thiết bị :

Thiết bị trích ly gián đoạn, ngược chiều, nhiều bậc Đây là phươngpháp phổ biến nhất Hệ thống gồm khoảng 5-8 bình nối tiếp nhau, giữa cácbình có thiết bị gia nhiệt để giữ nhiệt độ của nước theo yêu cầu

Cà phê bột được đổ đầy vào các bình (1), (2), (3), (5), nước nóngđược bơm lần lượt vào các bình từ (1), (2), (3), và dịch trích ly được lấy ra ởbình (5) Khi vật liệu trong bình (1) đã được trích ly triệt để, bình này đượctách ra khỏi hệ thống để tháo bã, rửa và nạp cà phê mới Bình (6) đã đượcnạp cà phê bột mới được nối vào sau bình (5) Lúc này, nước được đưa vàobình (2), dung dịch được lấy ra ở bình (6)

Hình 3.4: Thiết bị trích ly bộ lọc nhiều bậc gián đoạn

 Thông số công nghệ : (sử dụng tại nhà máy cà phê Biên Hòa)