TIỂU LUẬN tìm hiểu quy trình sản xuất và thiết bị tìm hiểu quy trình sản xuất và phân tích thiết bị phân loại nghiền có trong quy trình sản xuất cà phê rang xay

NHIỆM VỤ- Tên đề tài: Tìm hiểu quy trình sản xuất và thiết bị - Đề tài cụ thể của nhóm: Tìm hiểu quy trình sản xuất và phân tích thiết bị phân loạinghiền có trong quy trình sản xuất cà p

NHIỆM VỤ

- Tên đề tài: Tìm hiểu quy trình sản xuất và thiết bị

- Đề tài cụ thể của nhóm: Tìm hiểu quy trình sản xuất và phân tích thiết bị phân loạinghiền có trong quy trình sản xuất cà phê rang xay

- Nhóm SVTH - MSSV: Nguyễn Thị Thu Hà - 107180068

La Ngọc Hân -107180069Trần Thị Cấm Hằng - 107180070

Hồ Thị Hiền - 107180071

- Nội dung phần thiết minh gồm có 5 chương cụ thể:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thuyết minh quy trình sản xuất

Chương 3: Phân tích các quá trình của quy trình (dựa trên cơ sở khoa học và dựa trênmục đích công nghệ)

Chương 4: Tìm hiểu các máy và thiết bị của quá trình chính (đề tài)

Chương 5: Nhận xét

- Ngày giao nhiệm vụ: /09/2021

- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: /10/2021

NHIỆM VỤ i

MỤC LỤC ii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Nguyên liệu 2

1.1.1 Nguồn gốc cà phê 2

1.1.1.1 Nguồn gốc cà phê trênthế giới 2

1.1.1.2 Nguồn gốc cây cà phê tại Việt Nam 2

1.1.2 Phân loại 3

1.1.2.1 Cà phê chè (coffee arabica) 3

1.1.2.2 Cà phê vối (coffee robusta) 3

1.1.2.3 Cà phê mít (coffee chari) 4

1.1.3 Vai trò của cây cà phê 4

1.1.4 Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê 5

1.1.4.1 Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê 5

1.1.4.2 Cấu tạo hóa học của quả cà phê [4] 5

1.1.4.3 Thành phần khối lượng của quả cà phê 6

1.1.4.4 Thành phần hóa học của quả cà phê 6

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê 8

1.1.5.1 Giống cà phê 8

1.1.5.2 Đất trồng 8

1.1.5.3 Độ cao và độ dốc 8

1.1.5.4 Điều kiện canh tác và chăm sóc 8

1.1.5.5 Sâu bệnh hại 8

1.1.5.6 Kỹ thuật thu hái 8

1.1.5.7 Quá trình vận chuyển và bảo quản 9

1.1.6 Cà phê nhân 9

1.2 Sản phẩm 11

1.2.1 Tác dụng của cà phê 11

1.2.2 Phân loại 11

1.2.2.1 Dựa vào cách rang 12

1.2.2.2 Dựa vào chủng loại hạt 12

CHƯƠNG 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT 13

2.1 Quy trình công nghệ 13

2.2 Thuyết minh quy trình 14

2.2.1 Xử lý và làm sạch 14

2.2.2 Phân loại 14

2.2.5 Phối trộn 17

2.2.6 Nghiền 17

2.2.7 Phân loại 17

2.2.8 Đóng gói 18

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CÁC QUÁ TRÌNH CỦA QUY TRÌNH 19

3.1 Xử lý và làm sạch 19

3.1.1 Cơ sở khoa học 19

3.1.2 Mục đích công nghệ 19

3.2 Phân loại 19

3.2.1 Cơ sở khoa học 19

3.2.2 Mục đích công nghệ 19

3.3 Rang 19

3.3.1 Cơ sở khoa học 19

3.3.2 Mục đích công nghệ 19

3.4 Làm nguội 20

3.4.1 Mục đích khoa học 20

3.4.2 Mục đích công nghệ 20

3.5 Phối trộn 20

3.5.1 Mục đích khoa học 20

3.5.2 Mục đích công nghệ 20

3.6 Nghiền 20

3.6.1 Mục đích khoa học 20

3.6.2 Mục đích công nghệ 20

3.7 Sàng phân loại 20

3.7.1 Mục đích khoa học 20

3.8 Đóng gói 21

3.8.1 Mục đích khoa học 21

3.8.2 Mục đích công nghệ 21

CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA QUÁ TRÌNH CHÍNH 22

4.1 Thiết bị ứng dụng trong đề tài 22

4.1.1 Thiết bị phân loại hạt cà phê nhân theo kích thước 22

4.1.1.1 Sàng phẳng có máy chuyển động rung 22

4.1.1.2 Sàng thùng quay 24

4.1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất máy sàng phẳng 26

4.1.2 Phân loại bột cà phê rang xay theo kích thước 26

4.1.3 Thiết bị nghiền cà phê rang xay 27

4.1.3.1 Máy nghiền nhiều cặp trục 27

4.1.3.2 Máy nghiền răng 28

4.1.3.3 Máy nghiền đĩa 29

4.2.1.1 Sàng phân loại kiểu zig- zag (sàng Pakis) 30

4.2.I.2 Sàng khay (sànggiật) 31

4.2.3 Máy nghiền bột 34

CHƯƠNG 5: NHẬN XÉT 35

KẾT LUẬN: 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

MỞ ĐẦU

Thực phấm là một phần thiết yếu trong cuộc sống của con người chúng ta Trongthời đại khoa học - công nghệ ngày càng tiến bộ, ngành Công Nghệ Thực Phấm luônđược chú trọng đầu tư phát triển Với lợi thế đang là một trong những ngành trọng điểmhiện nay, các công ty, xí nghiệp đòi hỏi nguồn nhân lực phải có chuyên môn và sự tiến

bộ về khoa học kỹ thuật Vì vậy sinh viên ngành Công nghệ thực phấm đòi hỏi phảitrang bị cho mình những kiến thức đầy đủ và chuyên sâu về quy trình công nghệ, máymóc vận hành, của các loại sản phấm thực phấm

Với học phần “ Cơ sở kỹ thuật thực phấm” của thầy Trần Thế Truyền, nhóm emđược phân công bài tập tìm hiểu về quá trình phân loại và nghiền Trên cơ sở tìm hiểuqua bài giảng và các kiến thức bên ngoài, nhóm đã chọn tìm hiểu các quy trình sản xuất

cà phê rang xay Đây là một sản phấm khá phổ biến và đang được ưa chuộng trên thịtrường Việt Nam hiện nay

Qua đây, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học BáchKhoa

Đà Nằng đã đưa môn học Cơ sở kỹ thuật thực phấm vào chương trình giảng dạy Đặcbiệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn - thầy Trần Thế Truyền đãtruyền đạt những kiến thức quý báu cho nhóm em trong suốt thời gian học tập vừa qua.Trong thời gian học môn này chúng em đã có thêm cho mình nhiều kiến thức về các quátrình trình trong quy trình sản xuất thực phấm Cảm ơn thầy đã hướng dẫn và chỉnh sửatận tình trong quá trình nhóm thực hiện bài tập Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiềuhạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn nhiều bỡ ngỡ Mặc dù nhóm em đã cố gắng hếtsức nhưng chắc chắn bài báo cáo khó có thể tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chỗ cònchưa chính xác, kính mong thầy xem xét và góp ý để bài báo cáo của nhóm em đượchoàn thiện hơn

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Nguyên liệu

1.1.1 Nguồn gốc cà phê

1.1.1.1 Nguồn gốc cà phê trên thế giới

Truyền thuyết kể về nguồn gốc của

cây cà phê xuất hiện từ 1500 năm trước

Các truyền thuyết đều xoay quanh sự

kiện phát hiện ra cây cà phê và tác dụng

của hoạt chất kích thích trong cà phê

Vào năm 1671, một nhà tu hành

người Xyri đã ghi lại tayầi thoại về sự Hình 1 1

phát hiện ra cây cà phê qua động thái lạ

lùng của một bầy gia súc Những người chăn bò ở Kaffa thuộc Abessinien than phiềnrằng bầy gia súc của họ suốt đêm tỉnh như sáo, hầu như chúng không cần ngủ Các nhà

tu hành đã tìm thấy ở khu vực chăn thả những bụi cây màu xanh thẫm, có quả màu xanh,vàng và đỏ Các nhà tu hành đã hãm nước từ loại quả đó và uống thử, quả nhiên họkhông hề buồn ngủ

Các công trình nghiên cứu cho rằng: cây cà phê đã được trồng từ hồi xa xưa và quêhương của cây cà phê chà là vùng cao nguyên Abessinia ở Ethiopia

Nhưng cũng có nghiên cứu cho rằng: cây cà phê chè mọc hoang dại được biếtđến đầu tiên vào khoảng thế kỉ XIII-XIV ở cao nguyên Ethiopia và ở vùng biên giớigiáp cao nguyên Boma ở Sudan

Từ khoảng thế kỷ XV, cây cà phê được trồng đầu tiên tại các khu vườn miền namYenmen Từ khoảng thế kỷ XVII, cây cà phê được trồng rộng rãi trên khắp thế giới.Năm 1889 đã tìm thấy cây cà phê vối mọc hoang dã ở nhiều vùng thuộc Công Gô

và mọc rải rác ở một số vùng khác thuộc Tây Phi gần xích đạo [1]

1.1.1.2 Nguồn gốc cây cà phê tại Việt Nam

Ở Việt Nam, cây cà phê xuất hiện đầu tiên vào năm 1857 ở Quảng Trị và Bố Trạch(Quảng Bình) sau đó lan sang Hà Nam và Nghệ An Tuy nhiên, cây cà phê chỉ phát triểntốt trong điều kiện khí hậu ở Đăk Lăk, Gia Lai, Lâm Đồng, Kon Tum Giống cà phêđược trồng chủ yếu ở đây là cà phê vối

Đồn điền cà phê đầu tiên được lập ở ViệtNam là do người Pháp khởi sự ở gần Kẻ Sở,Bắc Kỳ vào năm 1888.

Giống cà phê chè được trồng ở ven sông.Sau việc canh tác cà phê lan xuống vùng Phủ

Tum và Di Linh [2]

1.1.2 Phân loại

Hiện nay trên thế giới có tới trên 100 loại cà phê khác nhau Tuy nhiên, số loại càphê có giá trị kinh tế cao thì không nhiều Có 3 giống cà phê được trồng chủ yếu trênthế giới cũng như Việt Nam bao gồm:

1.1.2.1 Cà phê chè (coffee arabica)

- Cây cao 3-5m, lá mỏng và nhỏ, độc thân hoặc nhiều than, hoa mọc thành từngchum gồm 5 cánh màu trắng có hương thơm, thời gian ra hoa từ tháng 2-4

- Quả hình trứng hoặc hình tròn, chín màu đỏ tươi, kích thước: dài 17-18mm,đường kính 10-15mm

- Hạt vỏ có màu bạc, ít bám vào nhân, kích thước: dài 5-10mm, rộng: 4-7mm, dày

Hình 1 2 Đồn điền cà phê Việt Nam

cuối thế kỉ 19

Đặc tính:

2-4mm, kích thước thay đổi tùy theo từng loại và điều kiện môi trường.

- Tỷ lệ thành phấm so với nguyên liệu là 14-20% Hàm lượng cafein: 1.3-1.7%

1.1.2.2 Cà phê vối (coffee robusta)

Xuất xứ ở Công Gô, ít thơm, thường dùng để pha trộn với cà phê chè hoặc chếbiến cà phê hòa tan và bánh kẹo cà phê Thời gian thu hoạch từ tháng 12 năm trước -tháng 4 năm sau.

Đặc tính:

- Dễ trồng, chịu được điều kiện vùng

đất

xấu, chịu hạn tốt, cho năng suất cao hơn cà

phê chè nhưng không chịu được lạnh và gió

mạnh

- Cây cao từ 3-8m, vỏ cây mốc trắng

hoặc trắng ngà, hoa màu trắng mọc thành

cụm có 5-7 cánh Hình 1 3 Quả cà phê vối (coffee robusta)

- Quả hình tròn hoặc hình trứng, khi chín có màu đỏ hoặc hồng, trên quả có đườngvân dọc, vỏ quả mỏng

- Hạt hình bầu dục hay tròn, vỏ lụa trắng dễ bong Hạt dài 5-8mm, có màu xanh bạc,

xanh lục hoặc xanh nâu tùy theo chủng và cách chế biến

- Hàm lượng cafein: 2-3.6%

ì.1.2.3 Cà phê mít (coffee chari)

Thời gian thu hoạch từ tháng 5 đến tháng 8

- Cây cao 8-10m, nếu đất tốt có thể cao 20m, lá to, quả mọng, năng suất cao, cókhả

năng sinh trưởng ở vùng đất xấu, chịu hạn tốt, chịu ấm tốt nhưng hương vị thơm kém

và có vị đắng mạnh

- Hoa màu trắng có 5 canh, quả hình

trứng hơi ép ngang, quả chín có màu đỏ,

to và dày

- Hình dạng cà phê mít giống cà phê

chè, màu vàng xanh hay màu vàng rạ, vỏ

lụa dính vào nhân, khó bong

- Tỷ lệ thành phấm so với cà phê tươi

10-15% Hàm lượng cafein 0.8-1.2% [3]

1.1.3 Vai trò của cây cà phê

Cà phê là một cây công nghiệp quan trọng đối với nhiều quốc gia trên thế giới, chohiệu quả kinh tế cao

Hình 1 4 Quả cây cà phê mít

Cà phê vừa là yếu tố đảm bảo nguồn thu nhập ngoại tệ cho nhiều nước sản xuấtnông nghiệp vừa là nguồn thu ngân sách nhà nước hấp dẫn.

Ngành trồng cà phê đòi hỏi rất nhiều lao động nên góp phần vào việc phát triển vànâng cao mức sống của người dân.

Là động lực phát triển kinh tế, thông qua kinh doanh cà phê mà nhiều cá nhân tổchức thu được lợi nhuận cao

Đảm bảo được cơ cấu lao động hợp lý

Do đó, việc phát triển mạnh cây cà phê ở vùng trung du và miền núi là biện pháphiệu quả, phân bố đồng đều nguồn lao động trong phạm vi cả nước, phân bố xí nghiệpsản xuất cà phê đồng đều và rút ngắn chênh lệch giàu nghèo giữa các vùng [1]

1.1.4 Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê

ì.1.4.1 Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê

Quả cà phê có dạng hình trứng hoặc hình tròn, cấu tạo giải phẫu bao gồm: lớp vỏquả, lớp vỏ thịt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, trong cùng là nhân [8]

- Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài cùng, mềm, có màu đỏ, đỏ sấm hoặc màu vàng tùy

Nhân (bean)

L p v l a (silverskin) ớp vỏ lụa (silverskin) ỏ lụa (silverskin) ụa (silverskin)

L p v tr u ớp vỏ lụa (silverskin) ỏ lụa (silverskin) ấu (parchment layqr)

L p nh t (greasy) ớp vỏ lụa (silverskin) ớp vỏ lụa (silverskin)

L p th t quà (pulp) ớp vỏ lụa (silverskin) ịt quà (pulp)

L p v quà (skin) ớp vỏ lụa (silverskin) ỏ lụa (silverskin)

Hình 1.7Cấu tạo giảiphẫu quả cà

phêhình thành từ nucellus có màu trắng bạc sau khi phơi khô, lớp vỏ này mỏng và mềm

- Nhân: lớp trong cùng của quả cà phê, phía ngoài của lớp nhân là lớp tế bào rấtcứng có những tế bào nhỏ chứa chất dầu, phần bên trong có những tế bào lớn, mềm hơn.Một quả cà phê thường có 2 nhân, trong nhân còn có phôi mầm [9]

ì.1.4.2 Cấu tạo hóa học của quả cà phê [4]

- Lớp vỏ quả: có màu đỏ do chất antoxian và các vết alkaloid, trong vỏ quả chứa21.5 - 30 % chất khô bao gồm: tanin, cafein, enzyme

- Lớp thịt quả: là tế bào chứa nhiều đường và pectine, còn có enzyme pectinasephân giải pectine trong quá trình lên men

- Vỏ trấu: chứa chủ yếu là cellulose, cafein 0,4% do khuếch tán từ vỏ trong lúc

Nhân: nước chiếm 10 12%, protein chiếm 9 11%, lipid chiếm 5 10%, tinh bộtchiếm 10-13%, ngoài ra còn có một số chất thơm, khoáng, alkaloid Thành phầnhóa học của nhân quyết định chất lượng của cà phê rang xay [7]

theo từng chuấn

- Lớp thịt quả: nằm dưới lớp vỏ quả có

cấu trúc mềm, chứa nhiều chất ngọt, mọng

nước và có độ nhớt cao

- Lớp vỏ trấu: là lớp vỏ cứng bao bọc

nhân, cấu tạo chủ yếu là cellulose

- Lớp vỏ lụa: nằm dưới lớp vỏ trấu,

được

ì.1.4.3 Thành phần khối lượng của quả cà phê

Bảng 1.1 Thành phần khối lượng của quả cà phê

ì.1.4.4 Thành phần hóa học của quả cà phê

> Thành phần hóa học của lớp vỏ quảBảng 1.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả

-> Thành phần hóa học của nhân cà phê

Bảng 1.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Bảng 1.6 Các cấu tử thơm của nhân cà phê

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê

1.1.5.1 Giống cà phê

Giống là yếu tố quan trọng, quyết định hàng đầu chất lượng cũng như hương vịcủa cà phê Mỗi loại cà phê thì sẽ cho một hương vị khác nhau

- Cà phê chè (Arabica): Nước pha êm dịu, thơm, chua ngọt và thể chất nhẹ

- Cà phê vối (Robusta): Hơi đắng chát, ít chua ngọt nhưng thể chất đậm đà

ì.1.5.2 Đất trồng

Cây cà phê sẽ phát triển tốt nhất và cho chất lượng cũng như số lượng cà phê caonhất khi được trồng trên tầng đất mặt sâu, tơi xốp, thoát nước tốt Đất bazan trên cácvùng địa hình của Tây Nguyên là phù hợp cho cây cà phê nhất [8]

1.1.5.4 Điều kiện canh tác và chăm sóc

> Khí hậu: Cà phê là cây nhiệt đới nên đòi hỏi nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa khácao và tùy từng chủng: Cà phê chè ưa mát, nhiệt độ tối ưu 20 - 22oC, ánh sáng tán xạnên thường được trồng ở miền núi cao 600 - 2500m Cà phê vối ưa nóng ấm, nhiệt độ

24 - 26 oC, thích ánh sáng trực xạ yếu, thường được trồng ở các Cao Nguyên thấp vàBình Nguyên

> Lượng mưa: Đối với cà phê vối cần từ 1300 - 2500mm Đối với cà phê chè,lượng mưa phù hợp là từ 1300 - 1900m

> Điều kiện tưới nước: Vùng trồng cà phê có thời kỳ khô hạn kéo dài từ 5 - 6 thángthì nước tưới là một tiêu chuấn rất quan trọng và cần thiết [8]

1.1.5.5 Sâu bệnh hại

Có thể chia sâu bệnh làm hư hại cà phê thành 2 loại:

> Sâu hại cà phê: Sâu, rệp làm cho cây không phát triển, làm rễ bị thối rữa, cành bịđục rỗng Rệp sáp bao phủ đen trên các chùm quả là cho cà phê khô dần rồi rụng nhiều.Mọt đục quả sẽ đục vào trong quả làm quả cà phê mất đi một phần nhân, hoặc cũng cótrường hợp là mất hết cả hai phần nhân nếu độ mọt trong vườn nhiều

> Bệnh hại cà phê: Bệnh thán thư làm cháy lá, khô cành, khô quả, thối cuống quả

1.1.5.6 Kỹ thuật thu hái

Việc thu hái cà phê đúng thời gian là rất cần thiết Vì quả xanh non chưa tích lũyđược đầy đủ chất khô và các tiền tố hương vị cà phê Hầu hết các hạt xanh non sẽchuyển

thành hạt đen nếu sấy ở nhiệt độ cao hoặc do ủ quả làm khối quả bốc nóng Tỷ lệ nhânkhô thu hồi từ quả xanh cũng sẽ bị hao hụt rất nhiều so với quả chín Hương vị cà phêthu được từ các quả xanh non cũng rất thấp so với quả chín đúng thời vụ kỹ thuật [9]

ì.1.5.7 Quá trình vận chuyển và bảo quản

Trong quá trình vận chuyển, cần tránh làm rách bao và rơi vãi sản phấm Việc làmrơi vãi hay dập quả sẽ làm giảm một lượng lớn cà phê sau chế biến

Sau thu hái, không lưu giữ quả tươi để chế biến ướt quá 12 giờ với cà phê chè hoặc

24 giờ với cà phê vối Không nên lưu giữ quả để chế biến khô quá 24 giờ đặc biệt trongđiều kiện nhiệt độ cao Việc lưu giữ quả tươi lâu làm khối quả bốc nóng và tạo nguy cơhại chất lượng nhân, làm nhiều hạt bị mốc, bị biến màu đồng thời làm hao hụt khốilượng

nhân [8]

1.1.6 Cà phê nhân

Nguyên liệu trong sản xuất cà phê rang xay là hạt cà phê hay còn gọi là cà phênhân Quả cà phê sau khi được thu hái sẽ qua các quá trình sơ chế bóc tách lớp vỏ vàthịt quả, rửa sạch, sấy khô, xát lớp vỏ thóc và đánh bóng tách lớp vỏ lụa để thu hạt càphê khô thương phấm được gọi là cà phê nhân Có hai phương pháp chính để sơ chế càphê là phương pháp khô và phương pháp ướt

- Sơ chế theo phương pháp khô: cà phê được thu hái theo kiểu tuốt cành, gồm quảchín, chưa chín và cả quả quá chín Cà phê sau khi thu hái xong sẽ được đem đi phơihay sấy khô, xát vỏ thóc và đánh bóng Quá trình sơ chế cà phê theo phương pháp khô

là phương pháp đơn giản nhất, thích hợp với cà phê vối (Robusta) Tuy nhiên, do chấtlượng của khối quả thu hái là không đồng đều, dẫn đến sản phấm chế biến theo phươngpháp này thường có chất lượng không cao và không ổn định

- Sơ chế theo phương pháp ướt: cà phê phải được thu háí theo kiểu nhặt quả, đảmbảo độ chín đồng đều, không được lẫn các hạt xanh hoặc quá chín Sau khi thu hái xong,nguyên liệu được đem vào bể phân loại càng sớm càng tốt để hạn chế tổn thất về khốilượng Bể phân loại sẽ hoạt độog theo phương pháp thủy động Tiếp theo, cà phê đượcđưa sang thiết bị tách nhớt Có thể thực hiện quá trình lên men để giúp việc tách lớp vỏnhớt bên ngoài được dễ dàng hớn Sau đó, bán thành phấm được đưa qua hệ thống rửa

và tiến hành sấy khô để có được cà phê thóc Cuối cùng, cà phê thóc sẽ được xát vỏ,đánh bóng, phân loại và bao gói thành hạt cà phê thương phấm

Quá trình sơ chế theo phương pháp ướt sẽ giúp sản phấm cà phê có chất lượng caohơn so với phương pháp khô Đặc biệt là nó hỗ trợ cho quá trình tạo hương trong quátrình rang cũng như giảm bớt vị đắng của cà phê Nhược điểm của phương pháp ướt làđòi hỏi có nhiều thiết bị và phải có nguồn nước sạch Ngoài ra, cần phải quan tâm đếnvấn đề xử lý mối trường vì phương pháp này làm phát sinh nhiều nưởc thải Phươngpháp này thích hợp để sản xuất cà phê chất lượng cao như cà phê chè (Arabica).

Bảng 1.7 Trình bày một số thành phần hóa học cơ bản có trong cà phê

Chlorogenic acids

Bên cạnh các thành phần trên, trong cà phê nhân còn có một số thành phần khác

như acid hữu cơ, nicotinic acid, pectin, lignin

- Các chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân: do sự đa dạng về sản phấm theo thị hiếucủa người sử dụng, hiện nay tiêu chuấn cà phê nguyên liệu để sản xuất cà phê rang xayphụ thuộc vào từng nhà sản xuất cụ thể Để đánh giá chất lượng cà phê nhân, người tathường dựa vào các chỉ tiêu sau đây:

+ Độ ấm: thường nhỏ hơn 13%(w/w)

+ Kích thước hạt: dựa vào số lượng hạt qua các lỗ sàng có kích thước theo bộ tiêu chuấncủa 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 sắc không đặc trưng, sâu bọ, hạt non,các tổn thương do quá trình chế biến )

+ 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

Hiện nay, đối với cà phê nhân của Việt Nam, các nhà sản xuất cà phê nhân dựavào bộ tiêu chuấn TCVN 4193: 2005 để đánh giá chất lượng Bộ tiêu chuấn này có nộidung gần như tương tự với các tiêu chuấn đánh giá của Hiệp hội Cà phê Thế giới (ICO)[9]

1.2 Sản phẩm

1.2.1 Tác dụng của cà phê

Các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học đã chứng minh rằng, trong cà phê

có chứa các chất cafein (khoảng 0.8 - 2%) có những tác dụng sau:

- Kích thích hệ thần kinh trung ương, vỏ đại não, làm cho hệ thần kinh minh mẫn,hưng phấn, tăng cường sự tập trung trong các hoạt động trí tuệ, tăng tốc độ tư duy

- Cafein kích thích cơ năng, tăng sức mạnh, giúp giảm mệt mỏi

- Cafein trong cà phê kích thích sự đốt cháy chất béo, hạn chế sự thèm ăn

- Tác dụng cafein làm những người bị hen thở dễ dàng hơn và giảm nguy cơ bịlên

cơn hen Nếu uống 2-3 ly cà phê mỗi ngày, nguy cơ bị các cơn hen tấn công giảm được28%

- Cafein rất có ích trong việc chế ngự các phản ứng dị ứng của cơ thể người

- Cafein đấy nhanh tác dụng của các chất giảm đau bằng cách giúp cho chúngđược

hấp thụ nhanh chóng

- Cafein có tác dụng giảm đau cho cơ bắp của các vận động viên trong những bàitập nặng tốt hơn uống aspirin

- Cafein trong cà phê giảm được nguy cơ tổn thương gan do các đồ uống “nặng”

và các hiện tượng béo phì gây ra, giảm mắc bệnh xơ gan

- Những ai uống nhiều cafein (nhưng không lạm dụng) thường mắc ít bệnh tiểuđường loại II hơn những người uống ít hoặc không uống

- Uống cà phê còn cung cấp cho chúng ta một nguồn năng lượng, các vitamin vàkhoáng chất nhất định

Tuy nhiên, nếu dùng cà phê như một thói quen khó bỏ, thì sẽ giống như một chấtgây nghiện Nếu dùng liều lượng cao, sẽ gây nhức đầu, mất ngủ, run chân tay, Ngoài

ra nếu dùng lâu dài sẽ gây táo bón và phụ nữ có thai có thể sinh con nhẹ cân, thậm chísảy thai

Tuy cà phê không gây nghiện trầm trọng, nhưng chữa nghiện cà phê cũng khóchịu, làm người ta lo âu, trầm cảm một thời gian Đối với một số người cà phê là chấtgây ngủ, càng uống nhiều càng buồn ngủ [1]

1.2.2 Phân loại

Cà phê rang xay là loại cà phê hình thành thông qua phương pháp chế biến ranglên làm biến đổi các tính chất hóa lý của hạt cà phê thành các sản phấm cà phê rang vàthường là được xay ra để phục vụ Quá trình rang là quá trình tạo ra hương vị đặc trưng

của cà phê bằng cách làm cho hạt cà phê xanh thay đổi mùi vị.

Hạt cà phê chưa rang có chứa hàm lượng axit, protein, đường và caffein cao hơnnếu không muốn nói là cao hơn so với hạt đã rang, nhưng không có hương vị của hạt càphê rang do các phản ứng hóa học khác xảy ra trong quá trình rang.

Cà phê rang xay nguyên chất được hiểu đơn giản là cà phê được chế biến từ 100%hạt không pha lẫn thành tố khác như đậu rang cơm cháy rang hay bắp rang hay các phụphấm khác[10]

ì.2.2.1 Dựa vào cách rang

Mặc dù là cà phê rang xay được xay từ nguyên hạt, nhưng để cho ra hạt rang thànhphầm thì hạt cà phê nhân sau khi thu hoạch, sơ chế sẽ qua quá trình rang Tùy vào nhucầu của người dùng mà trong quá trình rang người ta sẽ cho ra 2 loại hạt ra như sau:

> Rang mộc: rang mộc tức là trong quá trình rang người ta không cho bất cứ lạihương liệu, bơ, hay gia vị nào nhằm tăng hương vị cho cà phê Quá trình rang chỉ sửdụng nhiệt độ để làm chín hạt, tùy vào loại cà phê và mục đích pha chế mà có các mứcrang (blonde, medium, dark)

> Có hương liệu, bơ: Trong quá trình rang sẽ cho thêm các loại hương liệu nhưquế,

cacao, cà phê, hoặc trộn bơ nhằm tăng mùi hương Với loại này người dùng không thểthưởng thức trọn vị mộc của cà phê vì bị mùi hương ác đi Ngoài ra sẽ rất nguy hiểmnếu nguồn gốc hương liệu không rõ ràng, thành phần vượt quá an toàn cho phép

ì.2.2.2 Dựa vào chủng loại hạt

Hiện nay tại Việt Nam có 3 loại cà phê rang xay phổ biến sau:

• Arabica: đặc điểm hạt dài thon, thơm, có vị thanh chua

• Robusta: hạt tròn, màu đậm, vị đậm đắng

• Culi: là loại hạt 1 nhân, một dạng đột biến của Arabica và Robusta[ 11]

CHƯƠNG 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT

2.1 Quy trình công nghệ

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất cà phê rang xay [4]

2.2 Thuyết minh quy trình

2.2.1 Xử lý và làm sạch [12]

> Mục đích

- Tách các tạp chất như: Lá, vỏ cà phê, đá cát, kim loại ra khỏi nguyên liệu

- Ngoài ra còn phân loại cà phê theo kích thước và tỉ trọng

+ Cuối cùng là khâu lựa chọn các hạt theo kích cỡ sàng 14 hoặc 16 nhằm mangđến những sản phấm cà phê với kích thước đồng đều nhau

Chủ yếu là các biến đổi vật lý: Hàm lượng tạp chất giảm, nguyên liệu sẽ đồngđều hơn về kích thước và tỉ trọng

2.2.2 Phân loại [4]

> Mục đích

Tạo sự đồng đều về kích thước, khối lượng riêng và màu sắc hạt để nâng cao chấtlượng sản phấm và tạo thuận lợi cho quá trình bảo quản cũng như các quá trình gia côngtiếp theo (như quá trình rang, xay)

Loại bỏ những hạt kém phấm chất như hạt bị sâu mọt, mốc, thối, cháy ảnhhưởng đến chất lượng cà phê sau này

a) Phân loại theo kích thước

Sử dụng sàng để phân loại, thường dùng sàng lỗ dài để phân loại cà phê tròn (càphê bi) và sàng lỗ tròn để phân loại cà phê dẹt (cà phê sẻ) Cà phê sau khi phân loạitheo kích thước ta thu được 3 loại hạt: 70% hạt > 6,3mm, 20% hạt > 5,6 mm, 10% hạt

> 5 mm Ngoài ra, ta còn có thể thu được một ít cà phê tấm nhưng với khối lượng khôngđáng kể

b) Phân loại theo tỷ trọng

Dựa trên nguyên tắc hạt cà phê cho rơi tự do trong dòng khí chuyển động ngượcchiều Hạt nhẹ sẽ bay theo gió, hạt nặng sẽ rơi xuống máng hứng Thiết bị được sử dụngphổ biến nhất là thiết bị phân loại kiểu đứng Catador.

c) Phân loại theo màu sắc

- Tùy thuộc vào giống cà phê, người ta đánh giá chất lượng dựa vào màu sắc đặctrung của nó:

• Cà phê chè: Màu xanh xám tự nhiên

• Cà phê vối: Màu xanh hơi đậm hoặc màu xanh hơi vàng

• Cà phê mít: Màu hơi vàng hoặc nâu

- Tiến hành phân loại theo màu sắc sau khi phân loại theo kích thước và tỷ trọng.Bao gồm các phương pháp sau:

• Phân loại kiểu băng tải

• Phân loại kiểu khí đấy

• Phân loại kiểu điện trường

Tuy nhiên, ở đây phương pháp thông dụng thường dùng nhất là dùng máyOpsotex

Có 2 phương pháp rang là phương pháp gián đoạn và phương pháp liên tục

- Với phương pháp rang gián đoạn: sử dụng thiết bị rang dạng hình trụ hoặc hìnhcầu

- Với phương pháp rang liên tục: sử dụng thiết bị rang dạng trống quay hoặc dạngchảo

Ở nhà máy, để rang cà phê sẽ chọn phương pháp rang gián đoạn với thiết bị rangdạng trống quay nằm ngang Các giai đoạn của quá trình rang:

+ Giai đoạn 1: Làm nóng cà phê đến nhiệt độ rang, khói trắng và có mùi hăngngái bắt đầu bốc lên, chủ yếu là hơi nước và hơi dung môi, thể tích hạt không biến đổinhiều Nhiệt độ < 50oC

+ Giai đoạn 2: Thể tích hạt tăng lên đột ngột, hạt biến thành dạng xốp do tích khí,khí có màu xanh lam thoát ra mạnh và có mùi đặc trưng của cà phê, nghe thấy tiếng nổđều, bề mặt hạt chuyển sang màu nâu đen nhưng chưa bóng Nhiệt độ tăng lên 150oC.+ Giai đoạn 3: Thể tích hạt không tăng, lượng khí sinh ra ít, tiếng nổ giảm, hạtchuyển sang đen bóng, hàm lượng chất thơm giảm, vị đắng tăng lên Nhiệt độ tăng lênđến 220oC.

Kết thúc quá trình rang, thể tích hạt cà phê tăng từ 50 - 80% thậm chí 100% Haohụt khối lượng khoảng 14 - 23% tùy thuộc vào mức độ và phương pháp rang Độ ấmbiến đổi từ 10 - 12% (<13%) trong cà phê nhân xuống 2-2,5% trong cà phê rang [4]

- Vật lý :

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

• Các hạt của cà phê trương nở làm giảm khối lượng, tỉ trọng

• Có sự thay đổi màu sắc của hạt cà phê do có một số phản ứng tạo màu xảyra: Maillard, Caramel

• Thay đổi về cấu trúc, biến đổi cơ lý của hạt: giòn hơn, cứng hơn,

• Hàm lượng mầm sẽ giảm do có sự bốc hơi nước

- Hóa sinh và vi sinh :

• Vi sinh vật, enzyme trong hạt sẽ bị tiêu diệt, vô hoạt ở nhiệt độ cao

Nhiệt độ của hạt cà phê nên nằm trong giới hạn 180-240oC

Thời gian rang được xác định theo mức độ rang mong muốn và nhiệt độ thực hiện quátrình rang Thông thường, thời gian rang cà phê không vượt quá 1h

2.2.4 Làm nguội [4]

> Mục đích

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

Hạn chế sự bay hơi các chất nhạy cảm bởi nhiệt, làm tăng phấm chất của cà phêrang.

Rải cà phê ra sàng hoặc băng tải kết hợp với quạt thổi không khí hoặc quạt hútchân không để tránh tổn thất chất thơm Tuy nhiên ở đây ta sử dụng cách phun mộtlượng ấm nhỏ để làm nguội cà phê rang

Tổn thất một số chất thơm sau khi rang

- Vật lý:

+ Giảm kích thước của hạt

+ Hơi, khí CO2 thoát ra làm giảm khối lượng và tăng khối lượng riêng

3.1 Xử lý và làm sạch [17]

3.1.1 Cơ sở khoa học

Là quá trình vật lý

3.1.2 Mục đích công nghệ

- Chuấn bị: loại bỏ tạp chất, cặn bấn trong cà phê để chuấn bị cho các công đoạn sau

- Hoàn thiện: chuấn hóa sản phấm, nâng cao chất lượng sản phấm

3.2.1 Cơ sở khoa học

Là quá trình vật lý, phân riêng nguyên liệu, bán sản phấm dựa vào sự khác nhau

về các tính chất đặc trưng của sản phấm: kích thước, khối lượng riêng, màu sắc, độ chín

3.2.2 Mục đích công nghệ

- Chuấn bị: dựa trên sự khác nhau về tính chất vật lý để tạo sự đồng nhất, thuận lợicho

việc lựa chọn chế độ rang(thời gian, nhiệt độ )

- Hoàn thiện: nâng cao độ chín đồng đều của sản phấm

amino acids, đường, phenolic acids, chất béo đều góp phần tạo mùi

Caramelization tạo mùi fruity-caramelly, mùi của hạt (nutty), và các hương khác

Maillard tạo ra vị, floral, chocolaty và mùi rang

+ Giảm độ ngọt và tăng vị đắng: nhờ quá trình nâu hóa đường;

+ Tăng 1 phần tính acid: nhờ quá trình nâu hóa đường sucrose cũng tạo aceticacid;