tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất cà phê bột

LỜI MỞ ĐẦU Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên, từ cây cà phê.. Mục đích và yêu cầu Là q

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN

ĐỀ TÀI

TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2011

GVHD : ThS – ĐỖ VIẾT PHƯƠNG LỚP : ĐHTP6LT

NHÓM : 07 SVTH : HỒ THỊ TÌNH 10328821

ĐỖ THỊ NGỌC THẢO 10314041 NGUYỄN THỊ KIM TRÀ 10347801 TRẦN THỊ PHI THẮNG 10318081 NGUYỄN THỊ THẢO QUYÊN 10323501

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Tổng Quan Về Nguyên Liệu 2

2 Quy Trình Sản Xuất Cà Phê Bột Và Thuyết Minh Quy Trình 4

2.1 Quy Trình Sản Xuất Cà Phê Bột 4

2.2 Thuyết minh qui trình 5

2.2.1 Tiếp nhận và làm sạch cà phê nhân 5

2.2.2 Rang cà phê nhân 5

2.2.2.1.Mục đích và yêu cầu 5

2.2.2.2.Các biến đổi và yếu tố ảnh hưởng 7

2.2.2.3.Phương pháp rang 10

2.2.2.4 Máy móc thiết bị rang 10

2.2.3 Làm nguội cà phê rang 12

2.2.4 Phối trộn cà phê rang với các chất phụ gia 12

2.2.5 Ủ cà phê 14

2.2.6 Xay cà phê rang 14

2.2.7 Bao gói và bảo quản 15

2.2.7.1 Đóng bao chân không dung hộp kim loại 15

2.2.7.2 Đóng bao dung bao nhựa kết (laminates) nhiều lớp cứng 16

2.2.7.3 Đóng bao dùng bao mềm hay bao xốp 16

2.2.7.4 Thiết bị đóng gói 17

NHẬN XÉT CỦA NHÓM PHẢN BIỆN 18

Mục Trang

Bảng 1.1: bảng thành phần hóa học của cà phê nhân 3

Bảng 2.1: bảng Biến đổi màu sắc theo nhiệt độ 8

Hình 1.1: hình cà phê nhân 2

Hình 2.1 Quy trình sản xuất cà phê bột 4

Hình 2.2: hình rang bằng thủ công 10

Hình 2.3: sơ đồ cấu tạo máy rang cà phê 11

Hình 2.4: hình máy rang cà phê 11

Hình 2.5: hình thiết bị phối trộn 13

Hình 2.6: hình máy xay cà phê 15

Hình 2.7: hình máy đóng gói 17

Hình 2.8: hình đóng gói stick 17

LỜI MỞ ĐẦU

Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng

rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên, từ cây cà phê Cà phê được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỉ thứ 9, khi nó được khám phá ra từ vùng cao nguyên Ethiopia Từ đó, nó lan ra Ai Cập và Yemen, và tới thế kỉ thứ 15 thì đến Armenia, Persia, Thổ Nhĩ Kỳ và phía bắc Châu Phi Từ thế giới Hồi giáo, cà phê đến Ý, sau đó là phần còn lại của Châu Âu, Indonesia và Mĩ Ngày nay, cà phê là một trong những thức uống thông dụng toàn cầu

Không giống như các loại đồ uống khác, chức năng chính của cà phê không phải là giải khát, mặc dù người dân Mỹ uống nó như thức uống giải khát Nhiều người uống

nó với mục đích tạo cảm giác hưng phấn Theo một nghiên cứu được công bố vào tháng 8 năm 2005 của nhà hoá học Mỹ Joe Vinson thuộc Đại học Scranton thì cà phê là

một nguồn quan trọng cung cấp các chất chống ôxi hóa (antioxidant) cho cơ thể, vai trò

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

Cà phê đóng một vai trò quan trọng trong xã hội xuyên suốt lịch sử hiện đại Không những thế, cà phê là một loại đồ uống hàng ngày rất thân thuộc với người dân việt nam “cà phê bột” là loại cà phê rất tiện dụng và được sử dụng rộng rãi Chính vì thế

mà công nghệ sản xuất cà phê bột ngày càng phát triển cùng với công nghệ máy móc hiện đại và tiên tiến

Nhóm 07 Trang 1

1 Tổng Quan Về Nguyên Liệu

Cà phê nhân ở dạng thương phẩm

gồm có: nước, khoáng, lipid, gluxit

Ngoài ra còn có những chất khác mà ta

thường gặp trong thực vật là những

acid hữu cơ chủ yếu như acid

clorogenic và các 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

Ngoài ra trong nhân cà phê còn có một

lượng đáng kể vitamin, các chất bay hơi và các cấu tử gây mùi thơm Hiện nay người ta

đã tìm ra hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơm của cà phê Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B như B1, B2, B6, B12 và các loại acid hữu cơ là tiền các loại vitamin

Bảng 1.1: thành phần hóa học của cà phê nhân

Hình 1.1: cà phê nhân

9 - 160,8 - 2

2 - 8

1 - 32

8 - 915

5 - 230,85

5 - 10

10 - 202042,5 - 4,5

85 - 100

130 - 150

3 - 104

1 - 45Veát

Nhóm 07 Trang 3

2 Quy Trình Sản Xuất Cà Phê Bột Và Thuyết Minh Quy Trình

2.1 Quy Trình Sản Xuất Cà Phê Bột

2.2 Thuyết minh qui trình

Cà phê bột là sản phẩm được sản xuất từ cà phê nhân theo qui trình công nghệ như hình 1.1 Sản phẩm có các đặc tính sau:

+ Màu nước đen tuyền

+ Hương thơm đặc trưng của cà phê

+ Vị đắng mạnh hậu ngọt

2.2.1 Tiếp nhận và làm sạch cà phê nhân:

Tiếp nhận cà phê nhân để đưa vào sản xuất nhằm đảm bảo đủ về số lượng Việc tiếp nhận có thể được thực hiện bằng tay hay bằng các thiết bị chuyên dùng như gầu tải, vít tải, bằng dòng khí…

Cà phê nhân có thể là cà phê nhân xô hoặc cà phê nhân đã qua phân loại, làm sạch Nếu là cà phê nhân đã qua phân loại, làm sạch thì có thể đưa đi rang ngay, còn nếu là cà phê nhân xô thì phải qua phân loại và làm sạch

Phân loại nhằm tạo ra độ đồng đều về kích thước, khối lượng riêng, màu sắc Làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất nhẹ như cành cây, lá cây,…tạp chất nặng như cát, đá, kim loại… khử mùi tạp, loại bỏ những hạt kém phẩm chất như hạt

bị thối đen, mốc, sâu mọt… để thuận lợi cho các giai đoạn sản xuất tiếp theo, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm Phương pháp thực hiện là phân loại theo kích thước, khối lượng riêng và màu sắc, còn phương pháp làm sạch là dùng sàng, máy tách kim loại hoặc dùng nước để khử mùi cho hạt cà phê

2.2.2 Rang cà phê nhân

2.2.2.1 Mục đích và yêu cầu

Là quá trình gia nhiệt cho cà phê nhân để tạo nên những biến đổi màu sắc trong hạt, hình thành nên những tính chất đặc trưng cho cà phê về màu sắc, mùi và vị thông qua sự biến đổi về màu sắc, cấu trúc và thành phần của hạt Giảm độ ẩm, tiêu diệt vi sinh vật, nấm mốc bảo quản, hạt giòn dễ xay Hiện nay có nhiều yêu cầu khác nhau về sản phẩm cà phê rang, vì vậy có nhiều loại cà phê rang khác nhau như sau:

a Cà phê rang nhạt

Nhóm 07 Trang 5

Loại này còn gọi là cà phê rang quế vì sản phẩm có màu nâu vàng giống màu phía trong của vỏ bóc ra từ cây quế, một loại cây thường gặp ở vùng Đông Nam Á Loại này pha có mùi vị chua dịu, khi rang hạt đạt màu như vậy thì hạt mất 3 đến 5% khối lượng khô.trong loại cà phê rang này hầu hết các hợp chất tọ ra mùi vị thơm ngon chưa có mặt đầy đủ và ở hàm lượng thấp Mùi vị cà phê chưa thật đậm đà, nhưng nếu

có mùi vị lạ thì chúng chưa bị mất đi và rất dễ nhân thấy khi nếm Vì vậy loại này thường dùng cho thử nếm đánh giá chất lượng các mẫu cà phê

b Cà phê rang vừa

Loại này còn gọi là cà phê rang kiểu Mỹ vì nó phổ biến ở nước này Sản phẩm

có màu nâu vừa?( trung gian giũa màu socola đậm và socola sữa) Bề mặt hạt khô chưa

có dầu tiết ra bề mặt hạt Khi pha cho mùi vị đậm đà và chua nhẹ Trong loại cà phê này hầu hết các hợp chất tạo ra mùi vị thơm ngon đã có đầy đủ và ở hàm lượng cao nhất Khi rang đạt màu như vậy thì hạt mất 5 đến 8% khối lượng khô

c Cà phê rang hơi đậm

Loại này gọi là rang kiểu pháp nhạt Hạt cà phê rang có vết dầu lốm đốm tiết ra trên bề mặt hạt Hạt bị mất đi 8% khối lượng khô

d Cà phê rang đậm kiểu itallia hay kiểu pháp

Cà phê rang có nhiều dầu tiết ra trên bề mặt hạt nhưng hạt chưa thật bóng láng

và còn rất ít vị chua, màu hạt nâu đậm nhưng chưa đen Phổ biến ở pháp Hạt mất từ 8 đên 12% chất khô

e Cà phê rang rất đậm/ rang cháy

Loại này chỉ áp dụng cho máy pha chế đặc biệt espresso cần rang rất đậm và xay rất min để có thể trích ly nhanh các chât tan có trong bột cà phê ra chỉ trong vài giâ Hạt cà phê rang rất đậm làm cho dầu tiết ra rất nhiều trên bề mặt hạt rang và hạt trở nên bóng láng và có màu đên thật sự, nếu tiếp tục rang thì dầu mất hết và hạt giống như than Kiểu rang này thường sử dụng cho cà phê robusta mà hiếm khi cho cà phê arabica Nhiệt làm bay hương thơm của arabica nhưng dường như lại cần thiết để tăng

mùi vị của robusta Tất cả vị chua ngon bị mất và mùi vị đậm đà bị mất do“ than hóa Khối lượng hạt mất 14%.

f Loại cà phê rang“ torrefacto”

Có nguồn gốc từ Tây Ban Nha cách đây hơn 160 năm Cà phê có bổ sung đường để tạo độ đen bong cho hạt lượng đường cho vào 15% Loại này phổ biến đặc biệt ở miền nhiệt đới Loại này gần giống với loại cà phê rang ở Việt Nam hiện nay

2.2.2.2 Các biến đổi và yếu tố ảnh hưởng

Trong quá trình rang xảy ra các phản ứng sau:

- Phản ứng caramel: xảy ra ở nhiệt độ nóng chảy của đường, nhiệt độ nóng chảy của đường glucoza là 145-1500C, của fructoza là 95-1000C, saccaroza 160-1800C… tạo nên các hợp chất màu và vị

- Phản ứng melanoidin: xảy ra giữa đường khử và axit amin dưới tác dụng của nhiệt

độ (>00C) tạo nên các sản phẩm có màu và mùi đặc trưng

Đường khử + axit amin → sản phẩm có màu và mùi

=> Ngoài ra còn có các phản ứng khác như phản ứng cracking các hợp chất cao phân tử( gluxit, protein…) sự vô cơ các hợp chất chứa cacbon tạo hình dáng và màu sắc cho sản phẩm

Sự biến đổi màu sắc của cà phê phụ thuộc vào nhiệt độ trong quá trình rang, và nhiệt

độ này tăng dần trong khối hạt rang:

Bảng 2.1: Biến đổi màu sắc theo nhiệt độ

Nhóm 07 Trang 7

Nhiệt độ rang (0C) Biến đổi màu của cà phê

Khoảng 300 Màu đen dạng bồ hóng và vỡ vụn

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất quyết định đến chất lượng của sản phẩm Các kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ rang phải bắt đầu ở khoảng 2000C nhiệt độ rang tối ưu là 210-1300C Thời gian rang phụ thuộc vào nhiệt độ rang vài phút đối với rang liên tục và vài chục phút với rang gián đoạn và các yếu tố khác.

 quá trình rang qua 3 giai đoạn:

+ giai đoạn 1: nhiệt độ khối hạt tăng lên 1200C, hàm ẩm giảm 13% xuống 2% Quá trình bay hơi nước làm thất thoát các chất dễ bay hơi, khí thoát ra có mùi hăng màu trắng đục, thể tích hạt tăng đáng kể, bề mặt hạt chai Khi hạt đạt đến nhiệt độ rang thì trong hạt xảy ra phản ứng caramel hóa sinh ra 1 lượng lớn khí CO2 tích tụ trong hạt Đồng thời có một phần chất chứa cacbon bị vô cơ hóa tạo muội than Quá trình này dầu cà phê trong túi dầu thoát lên bề mặt hạt tạo cho hạt bóng, các phản ứng hình thành chất thơm

+ Gia đoạn 2: nhiệt độ tăng lên 1500C thể tích hạt cà phê tăng đột ngột 49%-100%, hạt biến thành dạng xốp, khí thoát ra mạnh có mùi đặc trưng của hạt cà phê Khí có màu xanh lam, bề mặt hạt trở nên rất bóng Trong quá trình này có một lượng cafein bị thất thoát do thăng hoa

+ Giai đoạn 3: thể tích hạt không tăng nữa, khí thoát ra ít, hạt đen bóng, vị đáng tăng lên

Như vậy trong quá trình rang thể tích hạt tăng từ 50-100%, hao hụt trọng lượng 14-23 còn độ ẩm từ 10-12% giảm còn 2-2.5% trong cà phê rang.

Trong quá trình rang mỗi hợp chất trong cà phê có thể tăng thêm hoặc giảm đi và hình thành những hợp chất mới, mùi vị của cà phê là kết quả của quá trình này

+ Hydratcacbon: là thành phần cao nhất trong ca phê, phần lớn là các loại polysaccarit hòa tan hay không hòa tan trong nước,phần nhỏ là đường Trong quá trình rang các polysaccarit thay đổi nhiều chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến màu hầu như hoàn toàn các chất đường Các polysaccarit không hòa tan trong nước chúng tạo nên thành tế bào ở hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê

+ Nước: trong khi rang nước giảm còn 2-2.5% sau đó tăng lên, theo qui định của các nước tiêu thụ cà phê hàm lượng nước trong cà phê không được vượt quá 5%

+ Các chất béo: trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm từ 10-13% Hàm lượng chất béo hầu như không đổi hoặc tăng lên

+ Các axit hữu cơ: những đại diện quan trọng nhất của nhóm là các loại axit chlorogen Đây là những loại axit đặc trưng đối với cà phê trong quá trình rang chúng sẽ bị phân hủy từ 30-70%

+ Protein: trong cà phê nhân có khoảng 11% protein tự nhiên, dưới tác đọng của nhiệt

độ cao trong quá trình rang, chúng bị phân hủy và một số được tái tạo lại và có mặt trong cà phê rang Một số sản phẩm tạo ra từ sự phân hủy protein kết hợp với hydrocacbon và axit chlorogen tạo thành hợp chất mầu nâu

+ Hợp chất alcaloit: là hợp chất có chứa nitơ Trong cà phê khi rang cafein hầu như không đổi nhưng trigonellin giảm 75% Có một số chất mới hình thành niacin và nicotin acid lợi ích với con người

+ Chất khoáng: cà phên nhân có khoảng 4% khoáng và 90% trong số này có ở trong nước cà phê chủ yếu là kali

Nhóm 07 Trang 9

+ Chất thơm: cà phê rang là một trong những loại thực phẩm có hàm lượng chất thơm phong phú nhất Những chất thơm này không có trong cà phê nhân mà chúng chỉ hình thành khi rang,xay.

2.2.2.4 Máy móc thiết bị rang

Ở các cơ sở sản xuất nhỏ, người ta tiến hành rang trong những thiết bị rang hình cầu hoặc hình trụ, lượng cà phê cho vào < 2/5 thể tích thiết bị, trên thân thiết bị có bố trí cửa để nạp và tháo nguyên liệu và các lổ để thoát ẩm Ở các cơ sở sản xuất lớn hơn, người ta thường sử dụng loại thiết bị rang kiểu đứng có sơ đồ cấu tạo như sau:

Hình 2.3: sơ đồ cấu tạo máy rang cà phê

Hình 2.4: máy rang cà phê

Nhóm 07 Trang 11

hạ thấp nhiệt độ của hạt Trong quá trình làm nguội, cà-phê được đảo đều trong khay cùng với lực hút mạnh của quạt chung quanh lớp lưới của khay làm cà-phê nguội nhanh đều Khói và tạp chất, vỏ lụa theo ống dẫn quạt hút thổi vào một bộ phận lắng tạp Thời gian rang mỗi mẻ từ 18 đến 20 phút; nguyên liệu đốt 1,2 - 1,5 kg /giờ ( 6kg/

mẻ )

2.2.3 Làm nguội cà phê rang

Cà phê sau khi rang xong được đem đi làm nguội nhanh nhằm tản nhiệt cho hạt, tránh các biến đổi không có lợi xảy ra và giải phóng khí CO2 sinh ra trong quá trình rang tạo thuận lợi cho quá trình bao gói này

Làm nguội bằng cách rải cà phê ra sàng kết hợp với quạt thổi không khí hoặc tốt nhất

là hút chân không để tránh tổn thất chất thơm

2.2.4 Phối trộn cà phê rang với các chất phụ gia

Sau khi làm nguội , cà phê được đưa đi phối trộn theo đơn đặt hàng giữa các chủng, hạng cà phê với nhau theo tỉ lệ nhất định hoặc với các nguyên liệu phụ và các chất phụ gia theo thị hiếu người tiêu dùng

Hoàn thiện : phối trộn nhiều loại cà phê khác nhau về nguồn gốc:

 Tạo nên hương vị mới do sự phối hợp hương vị của nhiều loại cà phệ

 Hạ giá thành sản phẩm bằng cách tận dụng những loại cà phê chất lượng thấp (đối với những loại cà phê chất lượng cao thì không có giai đoạn này)

 Giảm sự phụ thuộc của sản xuất vào sản lượng của từng mùa vụ

Thiết bị phối trộn

Hình 2.5: thiết bị phối trộn Máy trộn thùng quay : Thùng chứa vật liệu được truyền động quay qua các trục được gắn với thùng Khi thùng quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu trong thùng

sẽ nâng lên và rơi xuống tạo sự đảo trộn trong khối vật liệu Các loại cà phê khác nhau

sẽ phối trộn lại với nhau theo một công thức nào đó ( do nhà sản xuất đặt) tạo nên hương vị đặt trưng riêng cho sản phẩm

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cà phê mà thông tin trên bao bì không đúng với thực chất của cà phê đựng bên trong Ví dụ người ta có thể ghi tren bao bì “ Hỗn hợp cà phê Arabica và Robusta” nhưng thực chất bên trong là 100% cà phê vối Robusta, hoặc ghi “ Cà phê nguyên chất 100%”, nhưng thực chất bên trong có một tỉ

lệ rất cao tới 30% khối lượng các loại phụ gia và chất độn như đậu tương và ngô Hoặc

có thông tin trên bao bì “ hàm lương Ochatoxn dưới 5 phần tỷ” nhưng thực chất loại cà phê này chưa bao giờ được lấy mẫu phân tích để xác định hàm lượng độc tố tuy vậy, người tiêu dùng ít quan tâm đến những gì ghi trên bao bì mà chủ yếu quan tâm đến việc loại cà phê đó có phù hợp với khẩu vị của mình hay không Nhiều người không thích cà phê nguyên chất bằng cà phê có đấu trộn ngô hoặc đậu… và chính khẩu vị của người uống cà phê là động lực, nguồn gốc chính của sự phối trộn

Nhóm 07 Trang 13