Quy trình công nghệ sản xuất cà phê bột

Cà phê loại thức uống màu đen có chứa chất caffein sử dụng rộng rãi Nó sản xuất từ hạt cà phê rang lên, từ cà phê Cà phê sử dụng lần vào kỉ thứ IX, khám phá từ vùng cao nguyên Ethiopia Từ đó, lan Ai Cập Yemen, tới kỉ thứ 15 đến Armenia, Persia, Thổ Nhĩ Kỳ phía bắc Châu Phi Từ giới Hồi giáo, cà phê đến Ý, sau phần cịn lại Châu Âu, Indonesia Mĩ Ngày nay, cà phê thức uống thơng dụng tồn cầu Khơng giống loại đồ uống khác, chức cà phê khơng phải giải khát, người dân Mỹ uống thức uống giải khát Nhiều người uống với mục đích tạo cảm giác hưng phấn Theo nghiên cứu công bố vào tháng năm 2005 nhà hoá học Mỹ Joe Vinson thuộc Đại học Scranton cà phê nguồn quan trọng cung cấp chất chống oxy hóa (antioxidant) cho thể, vai trò mà trước người ta thấy hoa rau xanh Những chất gián tiếp làm giảm nguy bị ung thư người Cà phê đóng vai trị quan trọng xã hội xuyên suốt lịch sử đại Không thế, cà phê loại đồ uống hàng ngày thân thuộc với người dân Việt Nam “Cà phê bột” loại cà phê tiện dụng sử dụng rộng rãi Cà phê bột thị trường có nhiều loại cấp độ khác Vậy có nhiều loại cà phê bột vậy? Bản chất khác xuất phát từ q trình hay cơng đoạn nào? Chính vậy, nhóm chúng em xin tìm hiểu đề tài “Quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê bột”

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

NHÓM 7

SVTH:

TP HỒ CHÍ MINH, 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

NHÓM 7

SVTH:

TP HỒ CHÍ MINH, 2021

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC v

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Tổng quan về nguyên liệu 2

1.1 Đặc trưng các chất có trong nhân cà phê 3

1.2 Quá trình biến đổi chất của hạt cà phê trong khi rang 3

1.3 Chỉ tiêu chất lượng cà phê 5

1.3.1 Cà phê rang (TCVN 5250:2015) 5

1.3.2 Cà phê bột (TCVN 5251:2015) 6

2 Quy trình sản xuất cà phê bột và thuyết minh quy trình 8

2.1 Quy trình sản xuất cà phê bột 8

2.2 Thuyết minh quy trình 8

2.2.1 Tiếp nhận làm sạch cà phê nhân 8

2.2.2 Rang cà phê nhân 9

2.2.2.1 Mục đích và yêu cầu 9

2.2.2.1.1 Mục đích 9

2.2.2.1.2 Yêu cầu 10

2.2.2.2 Mức độ rang 10

2.2.2.3 Quy trình rang 12

2.2.2.4 Các biến đổi và yếu tố ảnh hưởng trong quá trình rang cà phê 13

2.2.2.5 Máy móc thiết bị rang 18

2.2.2.4.1 Phương pháp rang gián đoạn 18

2.2.2.4.2 Phương pháp rang liên tục 20

2.2.3 Làm nguội cà phê rang 22

2.2.4 Phối trộn cà phê rang với các chất phụ gia 22

2.2.5 Ủ cà phê 23

2.2.6 Xay cà phê rang 24

2.2.7 Bao gói và bảo quản 26

2.2.7.1 Đóng bao chân không dùng hộp kim loại 27

2.2.7.2 Đóng bao dùng bao nhựa kết (laminates) nhiều lớp cứng 27

2.2.7.3 Đóng bao dùng bao bì mềm hay xốp 28

KẾT LUẬN 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

PHỤ LỤC 32

Phụ lục 1: TCVN 5250:2015 Cà phê rang 32

Phụ lục 2: TCVN 5251:2015 Cà phê bột 36

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Quy trình sản xuất cà phê bộtPowerPoint

nhânMục đích và yêu cầu của rang càphê nhân

Tổng hợp word

hưởng, phương pháp rang, máy móc thiết bị rang

Xây cà phê rang

Phối trộn cà phê rang với các chất phụ gia

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Cà phê nhân nguyên liệu 2

Hình 2 Cà phê nhân khi đem xay 4

Hình 3 Màu sắc hạt thay đổi trong quá trình rang 4

Hình 4 Đồ thị nhiệt của mẻ rang (tham khảo) 5

Hình 5 Quy trình sản xuất cà phê bột 8

Hình 6 Màu của hạt cà phê ở các mức độ rang khác nhau 11

Hình 7 Loại cà phê rang Torrefacto 12

Hình 8 Rang thủ công 17

Hình 9 Rang bằng máy 18

Hình 10 Sơ đồ máy rang trống có cánh khuấy 19

Hình 11 Hình 3d về máy rang trống quay nằm ngang gián đoạn 20

Hình 12 Sơ đồ máy rang trống nằm ngang gián đoạn 20

Hình 13 Máy rang trống quay nằm ngang liên tục 21

Hình 14 Sơ đồ máy rang trống liên tục 21

Hình 15 Thiết bị phối trộn 23

Hình 16 Thiết bị xay cà phê dạng trục 25

Hình 17 Máy đóng gói cà phê bột tự động dạng hộp kim loại 27

Hình 18 Các loại bao nhựa kết cứng nhiều lớp đóng gói cà phê 27

Hình 19 Máy đóng gói và phê bột tự động 29

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Các thành phần hóa học trong nhân cà phê 2

Bảng 2 Yêu cầu cảm quan đối với cà phê rang 5

Bảng 3 Yêu cầu lý – hóa đối với cà phê rang 6

Bảng 4 Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột 6

Bảng 5 Yêu cầu lý - hóa đối với cà phê bột 7

Bảng 6 Biến đổi màu sắc của cà phê theo nhiệt độ 15

Bảng 7 Màu sắc của nhân cà phê ở các mức độ rang 16

Không giống như các loại đồ uống khác, chức năng chính của cà phê khôngphải là giải khát, mặc dù người dân Mỹ uống nó như thức uống giải khát Nhiềungười uống nó với mục đích tạo cảm giác hưng phấn Theo một nghiên cứu đượccông bố vào tháng 8 năm 2005 của nhà hoá học Mỹ Joe Vinson thuộc Đại họcScranton thì cà phê là một nguồn quan trọng cung cấp các chất chống oxy 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 ngườidân Việt Nam “Cà phê bột” là loại cà phê rất tiện dụng và được sử dụng rộngrãi Cà phê bột trên thị trường hiện nay có nhiều loại và cấp độ khác nhau Vậytại sao có nhiều loại cà phê bột như vậy? Bản chất của sự khác nhau này xuấtphát từ quá trình hay công đoạn nào? Chính vì vậy, nhóm chúng em xin tìm hiểu

đề tài “Quy trình công nghệ sản xuất cà phê bột”

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.

Hình 1 Cà phê nhân nguyên liệu

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 Các thành phần hóa học trong nhân cà phêThành phần hóa học Tính bằng g/100g Tính bằng mg/100g

Lipid

Trong 10 – 13% Lipid của nhân cafe thì có đến 90% là chất dầu, còn lại là sáp Đây là thành phần tạo nên độ thơm và sệt của cafe, sau khi chế biến, lượng Lipid còn lại rất ít và bám trên bã cà phê Dùng bã này để dưỡng da rất tốt.

Protein

Protein trong cà phê tuy thấp nhưng lại có rất nhiều các loại axit amin tốt Khi rang, lượng Protein này sẽ bị cháy và tạo ra mùi thơm đặc trưng và mùi vị của cafe có rất nhiều đóng góp của thành phần này.

Các chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong nhân cafe chiếm từ 3 – 5% chủ yếu là các loại như Magie, Kali, Nito, Photpho, Clo, Sắt, lưu huỳnh,… Những loại cafe ngon thường có rất ít hàm lượng chất khoáng vì chúng ảnh hưởng không tốt cho mùi

vị cả cà phê.

Caffeine

Đây chính là đặc trưng khiến cafe khác biệt với những loại quả và hạt khác Caffeine chính là nguồn gốc của những lợi ích từ việc uống cà phê, giúp tinh thần thoải mái và tràn đầy năng lượng Lượng caffeine trong các loại cafe là khác nhau, trong đó Robusta có hàm lượng caffeine cao nhất.

Cafe nhân được đem rang và xay ra thành bột, người muốn sử dụng phải đem đi pha bằng máy, pha phin hoặc một số dụng cụ khác Đây là loại cafe được chế biến từ 100% hạt cà phê tự nhiên, không hề có bóng dáng của bất kỳ loại chất phụ gia nào khác như đậu, bắp hay ngũ cốc Ưu điểm của cà phê nguyên chất là giữ được những gì đặc trưng nhất của cà phê, những người sành uống và yêu thích loại hạt này sẽ thích dùng cafe nguyên chất rang mộc Loại này thường được biến tấu như nén thành viên, thành túi nhỏ,… để phù hợp với từng mục đích sử dụng Đây cũng là loại được bán nhiều nhất trên thị trường, và hầu như các công thức pha chế cafe điều dùng nguyên liệu là loại cafe bột này.

Hình 3 Màu sắc hạt thay đổi trong quá trình rang

Từ 150 – 180 độ C

Nếu giữ nhiệt ở mức 150 độ C, nhân cafe sẽ từ màu vàng nhạt chuyển sang nâu nhạt Lúc này cần gia nhiệt lên 180 độ C để cafe bốc mùi thơm hơn Quá trình teo nhỏ kết thúc, thay vào đó là việc trương nở thể tích do các thành phần bên trong bắt đầu.

Từ 180 – 200 độ C

Trong quá trình gia nhiệt từ 180 lên 200 độ C, hạt cà phê đã trương nở ra hết sức, mùi thơm bốc lên ngào ngạt, các thành phần bên trong đã có thể dễ dàng đem đi xay nhuyễn Tuy nhiên lúc này mà đem đi xay thì thành phẩm sẽ chưa đạt chất lượng tốt nhất và không có vị chua.

Lưu ý: Quá trình rang cà phê chính là quá trình gia nhiệt cho hạt Nhiệt độ bên

trên là nhiệt độ tích luỹ bên trong hạt cafe Tuỳ theo mục đích rang và phương pháp pha chế mà các thợ rang có thể chọn dừng quá trình rang ở nhiệt độ nào Hoặc nếu thực hiện rang trên máy rang có hiển thị đồ thị nhiệt theo thời gian, người thợ rang cũng có thể kết thúc quá trình rang theo thời gian tuỳ thuộc vào mục đích pha chế.

Hình 4

Đồ thị nhiệt của mẻ rang (tham khảo).

1.3 Chỉ tiêu chất lượng cà phê

1.3.1 Cà phê rang (TCVN 5250:2015)

‒ Yêu cầu cảm quan

Bảng 2 Yêu cầu cảm quan đối với cà phê rang

1 Màu sắc Màu nâu đặc trưng của sản phẩm, hạt rang chín

đều, không cháy

‒ Yêu cầu lý – hóa

Bảng 3 Yêu cầu lý – hóa đối với cà phê rang

1 Hạt tốt, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn 92

2 Hạt lỗi, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5,0

3 Mảnh vỡ, tính theo % khối lượng, không lớn 3,0

4 Độ ẩm, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5,0

5 Hàm lượng tro tổng số, tính theo % khối lượng,

‒ Yêu cầu cảm quan

Bảng 4 Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột

lạ

‒ Yêu cầu lý - hóa

Bảng 5 Yêu cầu lý - hóa đối với cà phê bột

1 Độ mịn, tính theo % khối lượng

– giữ lại trên rây cỡ lỗ 0,25 mm, không lớn hơn 15

2 Độ ẩm, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5,0

3 Hàm lượng cafein, tính theo % khối lượng, 1,0

không nhỏ hơn

4 Hàm lượng chất tan trong nước, tính theo %

5 Hàm lượng tro không tan trong axit clohydric

2 Quy trình sản xuất cà phê bột và thuyết minh quy trình

2.1 Quy trình sản xuất cà phê bột

Cà phê nhân

Phân loại, làm sạchTiếp nhận

Hình 5 Quy trình sản xuất cà phê bột 2.2 Thuyết minh quy trình

2.2.1 Tiếp nhận làm sạch cà phê nhân

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

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

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

bị thối đen, mốc, sâu mọt, … để thuận lợi cho các giai đoạn sản xuất tiếp theo, đồngthời bảo đảm chất lượng sản phẩm

Phương pháp thực hiện là phân loại theo kích thước, khối lượng riêng và màusắc, còn phương pháp làm sạch là dùng sàng, máy tách kim loại hoặc dùng nước đểkhử mùi cho hạt cà phê Áp dụng nguyên tắc khí động: Bản chất dựa vào tính chất vật

lý của nguyên liệu là trọng lượng Nguyên tắc: Một luồng không khí mạnh được tạo ra

do quạt ly tâm thổi từ dưới lên xuyên qua khối hạt cà phê ngay khi nó được cung cấpxuống từ máng cấp nguyên liệu trên Hạt nào nặng sẽ tiếp tục rơi xuống máng hứng,còn hạt và tạp chất nhẹ hơn sẽ được thổi bay đi ra ngoài

Mục đích phân loại để đạt được những hạt cà phê đồng đều về kích thước Phânloại dựa trên kích thước dựa trên sự khác nhau về kích thước của nguyên liệu và cáctạp chất để phân loại có thể dùng sàng chấn động, sàng tròn, sàng bắc ngang, … nhưngchủ yếu người ta thường làm sàng chấn động

2.2.2 Rang cà phê nhân

2.2.2.1 Mục đích và yêu cầu

2.2.2.1.1 Mục đích

Là quá trình gia nhiệt cho cà phê nhân để tạo nên những biến đổi sâu sắc tronghạt, hình thành nên những tính chất đặc trưng cho cà phê về màu sắc, mùi và vị thôngqua sự biến đổi về màu sắc, cấu trúc và thành phần hóa học của hạt Rang là một khâuquan trọng của chế biến cà phê vì nó quyết định đến chất lượng cà phê tách, do đó cầnphải có kỹ thuật rang đúng Quá trình này giúp giảm độ ẩm, tiêu diệt vi sinh vật, nấmmốc Nhờ vậy, hạt sẽ được bảo quản lâu hơn và nó trở nên giòn dễ xay, thuận lợi choquá trình tiếp theo

2.2.2.1.2 Yêu cầu

Tùy thuộc thị hiếu khách hàng mà khối cà phê được rang theo mức độ đặt raban đầu Tuy nhiên ở mức độ rang nào thì khối hạt cà phê cũng phải chín đồng đều,không có hạt khét cháy

2.2.2.2 Mức độ rang

Để xác định mức độ rang, người ta thường dùng phương pháp cảm quan (nhìnbằng mắt so sánh với mẫu chuẩn) hoặc dùng máy có tế bào quang điện (đo mức độ hấpthụ ánh sáng của cà phê rang) Có thể dùng bằng phân cấp theo độ màu của Agtron đểxác định mức độ rang càng tăng thì khả năng phản xạ ánh sáng của hạt cà phê cànggiảm, tương ứng với chỉ số độ màu giảm dần

Hiện nay có nhiều yêu cầu khác nhau về sản phẩm cà phê rang, vì vậy có nhiềuloại cà phê rang khác nhau như sau:

*Cà phê rang nhạt (light roast)

Loại này có màu từ 85 đến 75 và còn được 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 thườnggặp ở vùng Đông Nam Á Loại này pha có mùi vị chua dịu, khi rang hạt đạt màu nhưvậy thì hạt mất 3 đến 5% khối lượng khô Trong loại cà phê rang này hầu hết các hợpchất tạo ra mùi vị thơm ngon chưa có mặt đầy đủ và ở hàm lượng thấp Mùi vị cà phêchưa thật đậm đà, nhưng nếu có mùi vị lạ thì chúng chưa bị mất đi và rất dễ nhận thấy

khi nếm Vì vậy loại này thường dùng cho thử nếm đánh giá chất lượng các mẫu càphê.

*Cà phê rang vừa (medium roast)

Loại này có màu 60 và còn được gọi là cà phê rang kiểu Mỹ vì nó phổ biến ởnước này Sản phẩm có màu nâu vừa (trung gian giữa 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 ởhàm lượng cao nhất Khi rang đạt màu như vậy thì hạt mất 5 đến 8% khối lượng khô.Người ta cũng gọi đây là loại cà phê rang “nửa thành thị”

*Cà phê rang hơi đậm (medium to dark roast)

Loại này có màu 55 đến 45 và còn được gọi là rang kiểu Pháp nhạt Hạt cà phêrang có vết dầu lốm đốm tiết ra trên bề mặt hạt Nó thiếu đi một chút vị chua của loại

cà phê rang nhạt nhưng có được mùi vị đậm đà của cà phê rang đậm Với loại cà phêrang này hạt bị mất khoảng 8% khối lượng khô Nó cũng được gọi là rang thành thị.Người ta cho rằng cà phê rang kiểu này cho các đặc trưng mùi vị tốt nhất và nen ápdụng với các loại cà phê nhân sống chất lượng tốt

*Cà phê rang đậm kiểu Itallia hay kiểu Pháp (dark continental ở Italian roast)

Cà phê rang đậm kiểu Ý-Pháp có màu 45 đến 35 và có nhiều dầu tiết ra trên bềmặt hạt nhưng hạt chưa thật bóng láng và tách, còn rất ít vị chua, màu hạt nâu đậmnhưng chưa đen Loại cà phê này phổ biến ở Pháp và cũng giống với một loại cà phêViennese của Áo Hạt mất từ 8 đên 12% khối lượng chất khô

*Cà phê rang rất đậm/ rang cháy (Very dark roast/ espresso roast)

Loại này có màu 30 và chỉ áp dụng cho máy pha chế đặc biệt espresso cần rangrất đậm và xay rất mịn để có thể trích ly nhanh các chất tan có trong bột cà phê ra chỉtrong vài giây Hạt cà phê rang rất đậm làm cho dầu tiết ra rất nhiều trên bề mặt hạtrang và hạt trở nên bóng láng và có màu đen 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 khicho cà phê Arabica Nhiệt làm bay hương thơm của Arabica nhưng dường như lại cầnthiết 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 khoảng 14% khối lượng chất khô

Hình 6 Màu của hạt cà phê ở các mức độ rang khác nhau

*Loại cà phê rang “Torrefacto”

Loại cà phê rang Torrefacto có nguồn gốc từ Tây Ban Nha cách đây hơn 160năm Cà phê có bổ sung đường, đường được caramel hóa cho vào cà phê vừa mới rangxong để tạo độ đen bóng cho hạt Lượng đường cho vào khoảng 15% so với cà phê.Loại này phổ biến đặc biệt ở miền nhiệt đới Loại này gần giống với loại cà phê rang ởViệt Nam hiện nay

Hình 7 Loại cà phê rang Torrefacto

2.2.2.3 Quy trình rang

Quy trình rang thường được chia làm 3 giai đoạn gia nhiệt nhau sau:

‒ Giai đoạn 1: Đây là quá trình tăng nhiệt độ khối cà phê lên đến nhiệt độ rang,thời gian này càng ngắn càng tốt Trong giai đoạn này ẩm bề mặt hạt bay ra,quan sát thấy khói trắng bay ra (thực chất là hơi nước) kèm theo mùi hăng

‒ Giai đoạn 2: Là giai đoạn rang, nhiệt độ khối hạt dao động trong khoảng

200-240oC Trong giai đoạn này nước tự do trong hạt bay ra làm hạt bị nổ tạo ratiếng kêu lách tách, thể tích khối hạt tăng lên, màu xanh xám của hạt mất dần,hạt chuyển sang màu vàng rồi nâu nhạt Cuối giai đoạn 2 cường độ mùi tănglên, tiếng nổ lách tách rộ lên

‒ Giai đoạn 3: Là giai đoạn tạo hương thơm, cần khống chế không để nhiệt độkhối hạt vượt quá 240oC Trong giai đoạn này, các phản ứng tạo màu, mùi xảy

ra rất nhanh, mạnh Khói thoát ra chuyển từ màu trắng đến màu vàng sậm Ởgiai đoạn này, cần phải kiểm tra thường xuyên để xác định điểm dừng đượcchính xác

Sau khi hạt cà phê đạt cấp màu rang mong muốn, cắt nguồn nhiệt và nhanh chóng cho

cà phê ra thiết bị làm nguội

2.2.2.4 Các biến đổi và yếu tố ảnh hưởng trong quá trình rang cà phê

Các biến đổi chủ yếu trong quá trình rang:

‒ Biến đổi vật lý: thể tích hạt tăng lên, khối lượng hạt giảm dần, độ ẩm giảm, màusắc chuyển từ màu xanh xám sang màu vàng, nâu, rồi nâu sẫm Khi nhiệt độ hạttrên 220oC, hạt cà phê phồng lên và lớn gấp đôi kích thước ban đầu, hạt trở nêngiòn, dễ vỡ, bề mặt nhẵn bóng, bên trong xốp nhẹ hơn Nếu hạt được rang ởnhiệt độ thấp hoặc cao hơn thì sẽ không nở tốt

‒ Biến đổi hóa học:

 Carbonhydrate: là thành phần cao nhất trong ca phê, phần lớn là các loạipolysaccharide hòa tan hay không hòa tan trong nước, phần nhỏ là đường.Trong quá trình rang, các polysaccharide thay đổi nhiều chúng có thể phân hủythành các hợp chất khác nhau hoặc biến màu hầu như hoàn toàn các chấtđường Các polysaccharide không hòa tan trong nước chúng tạo nên thành tếbào ở hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê Còn các loại đường bịcaramen hóa ở nhiệt độ 170- 200 oC tham gia tạo màu và hương vị cho cà phê

 Nước: cà phê nhân sống có 10-13% nước ở dạng không liên kết Trong khi rangnước giảm còn 1- 2.5% sau đó tăng lên do một số chất hữu cơ bị cháy và phần

nước không bay hơi do liên kết với đường caramen hóa theo quy định của cácnước 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% vàhàm lượng hầu như không đổi, nếu tính theo tỉ lệ khối lượng thì hàm lượng chấtbéo tăng lên Cà phê Arabica có nhiều chất béo (hay gọi là dầu cà phê) so với càphê Robusta Các chất béo không tan vào nước vì thế chúng chỉ xuất hiện lượngnhỏ trong cà phê tách

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

 Protein: trong cà phê nhân có khoảng 11% protein tự nhiên, trong quá trình rangchúng bị phân hủy thành acid amin và một số được tái tạo lại và có mặt trong càphê rang Một số sản phẩm tạo ra từ sự phân hủy protein kết hợp vớicarbonhydrate và axit chlorogenic tạo thành hợp chất màu nâu và quan trọng làphản ứng Maillard tạo mùi giữa acid amin và đường đơn

 Hợp chất alkaloid: là hợp chất có chứa nitơ, trong nhóm này có caffeine,trigonelline và nicotin acid Hàm lượng Caffeine chiếm từ 0,8- 2,5% và hàmlượng caffeine hầu như không đổi trong quá trình rang Đáng kể nhất là niacinhay nicotin acid, trong cơ thể con người tác dụng như vitamin PP Lượng niacintrong một tách đáp ứng 1 phần 10 nhu cầu niacin của người lớn trong ngày

 Chất khoáng: chủng loại, khu vực trồng cà phê, cấu tạo đất và phân bón tácđộng đến tỷ lệ khoáng chất Trong cà phê nhân có khoảng 4% khoáng chất và90% lượng khoáng này có trong nước cà phê Kali chiếm tỷ lệ cao nhất, sau đó

là Canxi, Magie, Phospho Trong cà phê, hàm lượng kim loại nặng hoặc cácchất tàn dư khác rất thấp

 Chất thơm: cà phê rang là một trong những loại thực phẩm có hàm lượng chấtthơm phong phú nhất Những chất thơm này không có trong cà phê nhân màchúng chỉ hình thành khi rang, xay Bằng phương pháp sắc ký, người ta pháthiện ra hơn 800 hợp phần thơm khác nhau Các chất cho hương và vị này cộnglại tạo nên hương vị có một không hai của cà phê, vì thực tế hầu như các loại

sản phẩm thực vật ít nhiều đều có hợp chất của cà phê, trừ chất caffeine vì thếhiện nay người ta vẫn chưa tạo nên hương vị cà phê nhân tạo.

Trong quá trình rang còn sinh ra chất khí, chủ yếu là CO2 do oxy hóacarbonhydrate Khoảng 50% lượng khí này nằm lại hạt gây áp suất làm hạt phồng lên.Giữ CO2 trong hạt rất quan trọng cho việc duy trì chất lượng cà phê rang trong quátrình bảo quản (vừa duy trì hương thơm vừa không làm ôi dầu trong hạt) Chất lượngsản phẩm cà phê rang xay phụ thuộc vào nguyên liệu, quá trình rang (phương pháprang, thiết bị rang, kỹ thuật rang, ), quá trình phối trộn,

Khi rang cà phê, thường xảy ra các phản ứng chủ yếu sau:

‒ Phản ứng caramel: Xảy ra khi đường đạt nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ nóngchảy của đường Glucoza là 145- 150 oC, của Fructoza là 95- 100 oC, củaSaccharoza là 160- 180 oC, của Lactoza là 223- 252oC, tạo nên hợp chất cómàu và vị

‒ Phản ứng Melanoidin (Maillard, Ozamin): Xảy ra giữa đường khử và acid amindưới tác dụng của nhiệt độ tạo nên sản phẩm có màu và mùi đặc trưng

Ngoài ra, còn xảy ra những phản ứng khác như phản ứng cracking các hợp chất caophân tử (glucid, protein, ), sự vô cơ hóa các hợp chất chứa cacbon, tạo hình dáng

và màu sắc cho sản phẩm

Trong quá trình rang, nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chấtlượng sản phẩm, sự biến đổi màu sắc khi rang cà phê phụ thuộc vào nhiệt độ trong quátrình rang, hạt cà phê biến đổi về màu sắc từ xanh đến nâu đen, đồng thời hình thànhcác hợp chất thơm đặc trưng Các kết quả nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ rang bắt đầukhoảng 200oC, nhiệt độ tối ưu là 210 - 230oC Khi đó thời gian rang sẽ phụ thuộc vàonhiệt độ rang thường từ vài phút (với phương pháp rang liên tục) đế vài chục phútphương pháp rang gián đoạn) và các yếu tố khác Sự biến đổi nhiệt độ trong quá trìnhrang như sau:

Bảng 6 Biến đổi màu sắc của cà phê theo nhiệt độ Nhiệt độ rang ( o C) Biến đổi màu của cà phê

120-130 Màu vàng - Màu hạt dẻ

Khoảng 300 Màu đen dạng bồ hóng và vỡ vụn

Bảng 7 Màu sắc của nhân cà phê ở các mức độ rang

Độ ẩm nguyên liệu: trong quá trình rang, độ ẩm của hạt đóng một vai trò quan

trọng Trong điều kiện bình thường, hạt cà phê nhân có độ ẩm từ 10- 12% Độ ẩm sẽdao động tự do với độ ẩm tương đối của không khí xung quanh Độ ẩm tương đối đểbảo quản hạt cà phê nhân trong một thời gian dài và để làm chậm quá trình lão hóa của

cà phê nhân Điều này cũng làm giảm khả năng cho người rang phải thay đổi quy trìnhrang để bù đắp cho những sai lệch có thể có trong cà phê nhân Cà phê có độ ẩm caothường yêu cầu rằng quá trình xay bao gồm giai đoạn làm khô sơ bộ trước khi bắt đầurang

Mật độ cấu trúc tế bào: hạt cà phê mật độ cao có cấu trúc tế bào dày đặc hơn và

nhiều tế bào hơn so với hạt mật độ thấp Hạt có mật độ cao có khả năng chịu nhiệt tốthơn, điều này sẽ đặc biệt đáng chú ý trong giai đoạn đầu của quá trình rang Sau khilàm bay hơi ẩm tự do, màu của hạt cà phê bắt đầu thay đổi từ màu xanh lục đến vàngrồi đến nâu nhạt Trong suốt quá trình này thay đổi, hạt đậu bắt đầu nở ra với đậu có