Đề tài Công nghệ sản xuất cà phê hòa tan

MUÏC LUÏC GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ CAØ PHEÂ 4 Phaân loaïi 4 Caø pheâ cheø (Arabica) 4 Caø pheâ voái (Robusta) 4 Caø pheâ mít (liberica) 5 Nhöõng yeáu toá aûnh höôûng ñeán chaát löôïng caø pheâ 5 Caáu taïo quaû caø pheâ 6 Thaønh phaàn hoùa hoïc caø pheâ nhaân (arabica) 7 Tieâu chuaån caø pheâ nhaân 8 QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT CAØ PHEÂ HOØA TAN Laøm saïch 12 Muïc ñích 12 Caùc bieán ñoåi 12 Phöông phaùp thöïc hieän 12 Thieát bò 12 Phoái troän 13 Muïc ñích 13 Caùc bieán ñoåi 13 Phöông phaùp thöïc hieän 13 Maùy troän thuøng quay 14 Rang 14 Muïc ñích 14 Caùc bieán ñoåi 14 Phöông phaùp thöïc hieän 14 Thieát bò rang lieân tuïc hieäu Burn Thermalo 15 Xay 16 Muïc ñích 16 Caùc bieán ñoåi 16 Phöông phaùp thöïc hieän 16 Thieát bò xay 16 Trích ly 17 Muïc ñích 18 Caùc bieán ñoåi 18 Phöông phaùp thöïc hieän 18 Thieát bò trích ly boä loïc 18 Xöû lyù dòch chieát 20 Muïc ñích 20 Caùc bieán ñoåi 20 Phöông phaùp thöïc hieän 20 Thieát bò 20 Coâ ñaëc 21 Muïc ñích 21 Caùc bieán ñoåi 21 7.1) coâ ñaëc boác hôi (qui trình I) 22 A. Caùc bieán ñoåi 22 B. Phöông phaùp thöïc hieän 22 C. Thieát bò 22 7.2) coâ ñaëc keát tinh (qui trình II) 23 Saáy 25 8.1) saáy phun 25 Muïc ñích 25 Caùc bieán ñoåi 25 Phöông phaùp thöïc hieän 25 Thieát bò 27 8.2) saáy thaêng hoa 29 A. Baûn chaát: 29 B. Muïc ñích 29 C. Caùc bieán ñoåi 30 D. Phöông phaùp thöïc hieän 30 E. Thoâng soá coâng ngheä 32 Taïo haït (Agglomeration) 32 Muïc ñích 32 Caùc bieán ñoåi 32 Phöông phaùp thöïc hieän 33 Thieát bò 33 E. Thieát bò 33 Bao goùi 33 Muïc ñích 33 Caùc bieán ñoåi 33 Phöông phaùp thöïc hieän 34 Vaät lieäu bao bì 34 Thieát bò 34 SO SAÙNH 2 QUY TRÌNH 34 SAÛN PHAÅM CAØ PHEÂ HOØA TAN 35 1. Nhöõng thay ñoåi cuûa höông caø pheâ trong quaù trình cheá bieán 35 2. Caùc chaát taïo neân höông vò caø pheâ 36 3. Chaát löôïng cuûa caø pheâ hoaø tan 39 TIEÂU CHUAÅN CHAÁT LÖÔÏNG CUÛA CAØ PHEÂ HOØA TAN 41 THAØNH TÖÏU 42 PHUÏ LUÏC 43 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 47 I. GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ CAØ PHEÂ 1. PHAÂN LOAÏI Caây caø pheâ coù nhieàu chuûng loaïi nhöng phoå bieán laø 2 loaïi caø pheâ Arabica vaø Robusta. Tröôùc ñaây, Robusta ñöôïc troàng chuû yeáu ôû Chaâu Phi, nhöng baây giôø haàu heát nhöõng nöôùc saûn xuaát caø pheâ ñeàu troàng Robusta do nhu caàu ngaøy caøng lôùn cuûa coâng nghieäp saûn xuaát caø pheâ hoøa tan. Ngaønh coâng nghieäp naøy söû duïng caø pheâ Robusta nhieàu hôn bôûi vì noù cho hieäu quaû trích ly cao hôn vaø giaù thaønh laïi thaáp hôn Arabica. Ñaëc ñieåm cuûa Arabica laø hieäu quaû trích ly thaáp hôn, nhöng giaù thaønh laïi cao hôn do ñöôïc öa thích hôn vaø nhu caàu lôùn hôn. Soá löôïng chuûng loaïi vaø muøi thôm cuûa caø pheâ tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän troàng, phöông phaùp thu hoaïch vaø caùch xöû lyù sau thu hoaïch traùi caø pheâ, bao goàm caû caùch loaïi boû thòt quaû. Nhöõng loaïi cô baûn ñöôïc ñeà caäp treân ñaây ñaïi dieän cho khoaûng 50 loaïi caø pheâ thöôøng ñöôïc söû duïng hieän nay. Nhöõng loaïi naøy ñöôïc chia thaønh 3 nhoùm: “Brazils” ñaëc tröng cho caø pheâ ñöôïc troàng ôû Brazil, Milds bao goàm taát caû nhöõng loaïi Arabica khaùc vaø cuoái cuøng laø Robusta. a. Caø pheâ cheø (ARABICA) Nguoàn goác: cao nguyeân Jimma (Ethiopia) Goàm nhieàu chuûng nhö: Tipica, Bourbon, Moka, Catuai, Catimor,… Chieám 70% saûn löôïng caø pheâ theá giôùi. Ñaây laø caø pheâ ñöôïc troàng laâu ñôøi nhaát vaø tieâu thuï nhieàu nhaát treân theá giôùi vị thơm ngon, dịu, haøm lượng caffeine trong haït trung bình 1,3%. Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc: Caây thuoäc daïng buïi, thaân cao 3 – 4m, caønh ñoái xöùng, meàm ruõ xuoáng. Laù moïc ñoái xöùng, hình tröùng daøi, ñaàu nhoïn, rìa laù quaên, maøu xanh ñaäm. Quaû caø pheâ thuoäc daïng quaû thòt, hình tröùng, khi chín coù maøu ñoû töôi (chuûng Caturra amrello cho quaû maøu vaøng). Haït caø pheâ hình troøn deït, coù maøu xanh xaùm, hoaëc xaùm xanh, xanh luïc, xanh coám, tuøy theo gioáng vaø ñieàu kieän baûo quaûn vaø cheá bieán. Caø pheâ Arabica coù ñaëc tính töï thuï phaán neân coù ñoä thuaàn chuûng cao hôn caùc loaïi caø pheâ khaùc. Caây öa maùt vaø hôi laïnh, phaïm vi thích hôïp 18 – 25oC, thích hôïp nhaát laø töø 10 – 20oC. Caùc nöôùc troàng caø pheâ coù chaát löôïng toát nhö: Brazil, Kenya, Tanzania, Etiopia, Columbia… Caùc chuûng caø pheâ Arabica ôû moät soá nöôùc noåi tieáng veà caø pheâ Arabica: Arabica culta, Nacional (Brazil), Java (Indonesia), Arabigo (Trung Myõ), Tipica roja (Columbia),… b. Caø pheâ voái (ROBUSTA) Nguoàn goác: löu vöïc soâng Coâng-goâ, mieàn nuùi vuøng xích ñaïo vaø nhieät ñôùi Taây Phi. Chieám 30% toång löôïng caø pheâ. Teân thöông maïi “Robusta” nhaèm chæ chung cho caø pheâ canephora. Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc: caây coù moät hoaëc nhieàu thaân, thaân cao khoaûng 8 – 12m. Laù coù hình tröùng hoaëc hình löôõi maùc, muõi nhoïn, phieán laù gôïn soùng maïnh. Quaû hình troøn hoaëc hình tröùng, nuùm quaû nhoû, treân quaû thöôøng coù nhieàu gaân doïc, quaû chín ñoû hoaëc hoàng. Kích thöôùc haït nhoû hôn caø pheâ Arabica, haït coù daïng hình troøn, daøy, maøu xanh baïc, xanh luïc hoaëc xanh naâu tuøy chuûng loaïi vaø caùch cheá bieán. Tyû leä khoái löôïng nhaân treân quaû töôi cao hôn caø pheâ Arabica. Caø pheâ Robusta khoâng töï thuï phaán ñöôïc, ñieàu naøy daãn tôùi söï ña daïng ôû vöôøn caø pheâ voái troàng baèng haït. Caây thích nôi noùng aåm, nhieät ñoä thích hôïp nhaát laø 24-26oC. Haøm löôïng caffeine trong haït chieám 1.97 – 3.06% (cao nhaát trong 3 loaïi caø pheâ). Caø pheâ Robusta ñöôïc troàng nhieàu ôû vuøng trung haûi Ivory, Taây Phi, Cameroon, Uganda, Angola vaø caùc nöôùc chaâu AÙ. c. Caø pheâ mít (LIBERICA) Nguoàn goác ôû xöù Ubangui-Chari, xöù Bieån Hoà Saùt, sa maïc Sahara, thöôøng goïi caø pheâ sari. Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc: Caây cao 6 - 15m, laù to, hình tröùng hoaëc hình löôõi maùc. Quaû hình tröùng, hôi deït, nuùm quaû loài. Quaû to khi chín coù maøu ñoû saãm, haït maøu xanh ngaû vaøng, voû luïa baùm chaët vaøo haït khoù laøm troùc heát. Caø pheâ mít ít thôm, coù vò chua chaát löôïng nöôùc uoáng ít ñöôïc öa chuoäng. Haøm löôïng caffeine trong haït 1,02-1,15%. 2. NHÖÕNG YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN CHAÁT LÖÔÏNG CAØ PHEÂ Aûnh höôûng cuûa loaïi ñaát troàng caø pheâ: Ñaát troàng caø pheâ coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán muøi vò vaø maøu saéc cuûa caø pheâ. Ví duï: caø pheâ troàng treân ñaát bazan thì caây toát, khoeû, saûn löôïng cao, phaåm chaát caø pheâ toát coøn coù höông vò ñaäm ñaø, haäu vò thôm ngon hôn laø caø pheâ troàng treân caùc loaïi ñaát khaùc. Aûnh höôûng cuûa cheá ñoä chaêm soùc: cheá ñoä chaêm soùc kĩ thuaät trong thôøi gian troàng caø pheâ raát quan troïng. Ngöôøi troàng caø pheâ quyeát ñònh ñeân chaát löôïng caø pheâ. Caùc cheá ñoä chaêm soùc caø pheâ goàm coù: Tuû goác caây caø pheâ Ñaùnh nhaùnh taïo hình caây Phaân boùn ñuùng kyø, ñuùng soá löôïng caàn thieát Soá löôïng vaø loaïi caây boùng maùt caàn thieát cho töøng loaïi caø pheâ Phoøng tröø saâu beänh haïi caø pheâ Chaêm soùc caây toá seõ aûnh höôûng lôùn ñeán saûn löôïng caø pheâ, ñoä chaéc maåy cuûa haït caø pheâ, chaát dinh dưỡng trong caây ñaày ñuû. Aûnh höôûng cuûa ñoä cao: ñoä cao vuøng ñaát troàng cuõng aûnh höôûng ñeán chaát löôïng caø pheâ, chaúng haïn caø pheâ troàng ôû ñoä cao 2000m trôû leân coù höông vị ñaëc bieät vaø xeáp haïng cao hôn caø pheâ troàng ôû thaáp. Chuûng loaïi caø pheâ: caø pheâ Robusta coù hieäu suaát trích ly cao phuø hôïp ñeå saûn xuaát caø pheâ hoaø tan nhöng höông vò cuûa caø pheâ Arabica laïi ñöôïc öa chuoäng nhieàu hôn. 3. CAÁU TAÏO QUAÛ CAØ PHEÂ Lôùp voû quaû: laø lôùp voû ngoaøi cuøng, meàm moûng, coù maøu xanh hoaëc ñoû. Lôùp voû thòt: naèm döôùi lôùp voû quaû. Voû thòt caø pheâ cheø meàm, chöùa nhieàu chaát noït deã xay xaùt hôn. Lôùp voû thoùc: cöùng, nhieàu xô, bao boïc xung quanh nhaân. Voû luïa: laø lôùp voû naèm saùt nhaân caø pheâ, coù maøu saéc vaø ñaëc tính khaùc nhau tuøy thuoäc loaïi caø pheâ. Nhaân caø pheâ: naèm trong cuøng. Lôùp teá baøo phaàn ngoaøi cuûa nhaân cöùng, teá baøo nhoû, trong chöùa daàu. Phía trong coù nhöõng teá baøo lôùn vaø meàm hôn. Moät quaû caø pheâ thöôøng coù 1,2 hoaëc 3 nhaân. Bảng 1: Tæ leä caùc thaønh phaàn caáu taïo caùc haït caø pheâ (% theo quaû töôi ) Caùc loaïi voû vaø nhaân Caø pheâ cheø (%) Caø pheâ voái (%) Voû quaû Lôùp nhôùt Voû traáu Nhaân vaø voû luïa 43 - 45 20 - 23 6 - 7,5 26 - 30 41 - 42 21 - 22 6 - 8 - 29 4. THAØNH PHAÀN HOÙA HOÏC CAØ PHEÂ NHAÂN (Arabica) Thaønh phaàn hoaù hoïc trong nhaân caø pheâ bieán ñoåi phuï thuoäc vaøo chuûng loaïi, ñoä chín, ñieàu kieän canh taùc, phöông phaùp cheá bieán vaø baûo quaûn. Nöôùc Trong nhaân caø pheâ ñaõ saáy khoâ, nöôùc coøn laïi 10-12% ôû daïng lieân keát. Khi haøm löôïng nöôùc cao hôn, caùc loaïi naám moác phaùt trieån maïnh laøm hoûng haït. Maët khaùc, haøm löôïng nöôùc cao seõ laøm taêng theå tích baûo quaûn kho, khoù khaên trong quaù trình rang, toán nhieàu nhieân lieäu vaø nhaát laø laøm toån thaát höông caø pheâ. Haøm löôïng nöôùc trong caø pheâ sau khi rang coøn 2,7% . Chaát khoaùng Haøm löôïng chaát khoaùng trong caø pheâ khoaûng 3-5%, chuû yeáu laø kali, nitô, magie, photpho, clo. Ngoaøi ra coøn thaáy nhoâm, saét, ñoàng, iod, löu huyønh… Nhöõng chaát naøy aûnh höôûng khoâng toát ñeán muøi caø pheâ. Chaát löôïng caø pheâ cao khi haøm löôïng chaát khoaùng caøng thaáp vaø ngöôïc laïi. Glucid Chieám khoaûng ½ toång soá chaát khoâ, ñaïi boä phaän khoâng tham gia vaøo thaønh phaàn nöôùc uoáng maø chæ cho maøu vaø vò caramel. Ñöôøng coù trong caø pheâ do trong quaù trình thuyû phaân döôùi taùc duïng cuûa acid höõu cô vaø enzyme thuyû phaân. Haøm löôïng saccharose coù trong caø pheâ phuï thuoäc vaøo möùc ñoä chín: quaû caøng chín thì haøm löôïng saccharose caøng cao. Haït caø pheâ coøn chöùa nhieàu polysaccharide nhöng phaàn lôùn bò loaïi ra ngoaøi baõ caø pheâ sau quaù trình trích ly. Protein Haøm löôïng protein trong caø pheâ khoâng cao nhöng noù ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc hình thaønh höông vò cuûa saûn phaåm. Thaønh phaàn protein cuûa caø pheâ coù nhöõng acid amin sau: cysteine, alanie, phenylalanine, histidine, leucine, lysine… Caùc acid amin naøy ít thaáy ôû traïng thaùi töï do, chuùng thöôøng ôû daïng lieân keát. Khi gia nhieät, caùc maïch polypeptide bò phaân caét, caùc acid amin ñöôïc giaûi phoùng tieáp tuïc tham gia caùc phaûn öùng maillard, caramel taïo muøi vaø vò cho caø pheâ rang. Trong soá caùc acid amin keå treân ñaùng chuù yù nhaát laø nhöõng acid amin coù chöùa löu huyønh nhö cysteine, methionine vaø proline, chuùng goùp phaàn taïo neân höông ñaëc tröng cuûa caø pheâ sau khi rang. Ñaëc bieät, methionine vaø proline coù taùc duïng laøm giaûm toác ñoä oxi hoaù caùc chaát thôm, laøm cho caø pheâ rang giöõ ñöôïc muøi vò khi baûo quaûn. Trong quaù trình cheá bieán chæ coù moät phaàn protein bò phaân giaûi thaønh acid amin, coøn phaàn lôùn bò bieán thaønh hôïp chaát khoâng tan. Lipid Haït caø pheâ chöùa löôïng lipid khaù lôùn (10-13%). Lipid trong caø pheâ goàm chuû yeáu daàu vaø saùp. Trong ñoù saùp chieám 7-8% toång löôïng lipid, coøn daàu chieám 90%. Trong quaù trình cheá bieán, lipid bò bieán ñoåi, song moät phaàn acid beùo tham gia phaûn öùng döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao taïo neân höông thôm cho saûn phaåm, löôïng lipid khoâng bò bieán ñoåi laø dung moâi toát hoaø tan caùc chaát thôm. Khi pha caø pheâ thì chæ moät löôïng nhoû lipid ñi vaøo nöôùc coøn phaàn lôùn löu laïi treân baõ. Caùc alcaloid Trong caø pheâ coù caùc alcaloid nhö caffeine, trigonelline, coline. Trong ñoù quan troïng vaø ñöôïc nghieân cöùu nhieàu hôn caû laø caffeine vaø trigonelline. Caffeine chieám töø 1-3% phuï thuoäc vaøo chuûng loaïi, ñieàu kieän khí haäu, ñieàu kieän canh taùc. Haøm löôïng caffeine thaáp hôn trong cheø nhöng noù kích thích heä thaàn kinh vôùi thôøi gian daøi hôn vì khi uoáng caø pheâ toác ñoä löu thoâng cuûa maùu khoâng taêng leân neân caffeine thaûi ra ngoaøi chaäm, maët khaùc khi pha caø pheâ trong nöôùc, caffeine ñöôïc giaûi phoùng hoaøn toaøn ôû traïng thaùi töï do, khoâng hình thaønh nhöõng chaát coù khaû naêng keát tuûa hoaëc nhöõng chaát khoâng coù hoaït tính cuûa alcaloid. Trigonelline (acid metyl betanicotic: C7H7NO2) laø alcanoid khoâng coù hoaït tính sinh lyù, ít tan trong röôïu etylic, khoâng tan trong cloroform vaø ete, tan nhieàu trong nöôùc noùng, nhieät ñoä noùng chaûy laø 218oC. Tính chaát ñaùng quyù cuûa trigonelline laø döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao noù bò thuûy phaân taïo thaønh acid nicotic (tieàn vitamin PP). Nhieàu keát quaû nghieân cöùu cho thaáy trong caø pheâ nhaân khoâng coù acid nicotic nhöng noù ñöôïc hình thaønh trong quaù trình gia nhieät trong ñoù söï nhieät phaân trigonelline giöõ vò trí quan troïng. Chaát thôm Trong caø pheâ haøm löôïng chaát thôm nhoû, noù ñöôïc hình thaønh vaø tích luõy trong haït. Söï tích luõy chòu nhieàu yeáu toá nhö ñaát ñai, khí haäu vaø nhaát laø chuûng loaïi caø pheâ. Maët khaùc noù ñöôïc hình thaønh trong quaù trình cheá bieán, ñaëc bieät trong quaù trình rang. Chaát thôm bao goàm nhieàu caáu töû khaùc nhau: acid, aldehide, cetone, röôïu, phenol, este. Trong quaù trình rang, caùc chaát thôm thoaùt ra ban ñaàu coù muøi haéc sau chuyeån thaønh muøi thôm. Caùc chaát thôm cuûa caø pheâ deã bò bay hôi, bieán ñoåi vaø daãn ñeán hieän töôïng caø pheâ bò maát muøi thôm neân caàn ñöïng trong bao bì kín vaø tieâu thuï nhanh. Bảng 2: Thaønh phaàn hoaù hoïc caø pheâ nhaân Thaønh phaàn hoùa hoïc Đơn vị g/100g Thaønh phaàn hoùa hoïc Đơn vị mg/100g Nöôùc Chaát beùo Ñaïm Protein Caffeine Acid chlorogenic Trigonelline Tannin Acid caffetanic Acid caffeic Pentosan Tinh boät Dextrine Ñöôøng Cellulose Hemicellulose Lignin Tro 8 - 12 4 - 18 1,8 - 2,5 9 - 16 0,8 - 2 2 - 8 1 - 3 2 8 - 9 1 5 5 - 23 0,85 5 - 10 10 - 20 20 4 2,5 - 4,5 Ca P Fe Na Mn Rb, Cu, F 85 – 100 130 - 150 3 - 10 4 1 - 45 Veát 5. TIEÂU CHUAÅN CAØ PHEÂ NHAÂN Ñaây laø tieâu chuaån cuûa coâng ty ñaàu tö xuaát nhaäp khaåu Daklak - Inexim Daklak cho caø pheâ nhaân soáng chaát löôïng cao: Ñoä aåm: 12,5% max Ñen, vôõ: 0% à 3% max Taïp chaát: 0% à 0,5% max Côõ haït ñoàng ñeàu theo tieâu chuaån TCVN 4807: 2001. Maøu saéc, muøi vò töï nhieân. Khoâng moác, khoâng leân men, khoâng muøi vò laï… Theo tieâu chuaån TCVN 4193:2001: 90 loãi max/300gr. a. Tieâu chuaån ñaùnh giaù chaát löôïng caø pheâ cuûa SCAA (The Specialty Coffee Association of America) Tieâu chuaån phaân caáp caø pheâ nhaân cuûa SCAA toát hôn caùc heä thoáng phaân caáp khaùc vì noù ñaõ ñònh ra ñöôïc moái lieân heä giöõa caùc khuyeát taät cuûa haït vôùi chaát löôïng cuûa caø pheâ pha. Tuy nhieân phöông phaùp naøy ñaõ boû qua moät ít caùc khuyeát taät quan troïng coù theå coù trong nguyeân lieäu. Trong phöông phaùp naøy, ngöôøi ta laáy 300g maãu caø pheâ vaø phaân tích theo caùc tieâu chuaån veà khuyeát taät theo Baûng 3, Baûng 4 vaø phaân caáp theo caùc tieâu chuaån döôùi. Duøng 100g caø pheâ treân saøng qua saøng soá 14, 15, 16, 17 vaø 18 roài tính phaàn traêm khoái löôïng caø pheâ treân moãi saøng. Vì vieäc phaân tích 300g caø pheâ toán thôøi gian hôn neân thoâng thöôøng chæ tieán haønh phaân tích baèng saøng vôùi 100g maãu. Tröôøng hôïp caø pheâ chaát löôïng cao, chæ coù ít khuyeát taät thì môùi phaân tích khuyeát taát vôùi 300g maãu. Neáu caø pheâ chaát löôïng thaáp, nhieàu khuyeát taät thì phaân tích vôùi 100g maãu laø ñuû – cuõng aùp duïng vôùi caø pheâ haïng 4 vaø haïng 5. Sau ñoù caø pheâ ñöôïc ñem ñi rang vaø ñaùnh giaù caûm quan ñeå xaùc ñònh caùc tính chaát caûm quan cuûa caø pheâ. b. Caáp baäc caø pheâ nhaân theo SCAA Haïng 1 (Specialty Grade): khoâng coù quaù 5 ñôn vò khuyeát taät trong 300g caø pheâ. Khoâng ñöôïc pheùp coù nhöõng khuyeát taät caáp I. Chæ ñöôïc pheùp coù toái ña 5% khoái löôïng caø pheâ khoâng ñuùng kích thöôùc. Phaûi coù ít nhaát 1 tính chaát ñaëc tröng veà theå chaát, muøi höông, vò hoaëc tính acid. Hoaøn toaøn khoâng coù haït bò hoûng, bò saâu vaø khoâng ñöôïc pheùp coù haït thöù phaåm. Haøm aåm trong khoaûng 9 – 13%. Haïng 2 (Premium Grade): khoâng coù quaù 8 ñôn vò khuyeát taät trong 300g caø pheâ. Ñöôïc pheùp coù nhöõng khuyeát taät caáp I. Chæ ñöôïc pheùp coù toái ña 5% khoái löôïng caø pheâ khoâng ñuùng kích thöôùc. Phaûi coù ít nhaát 1 tính chaát ñaëc tröng veà theå chaát, muøi höông, vò hoaëc tính acid. Hoaøn toaøn khoâng coù haït bò hoûng vaø ñöôïc pheùp coù 3 haït thöù phaåm. Haøm aåm trong khoaûng 9 – 13%. Haïng 3 (Exchange Grade): coù 9 – 23 ñôn vò khuyeát taät trong 300g caø pheâ. Phaûi coù 50% khoái löôïng treân saøng 15 vaø coù ít hôn 5% khoái löôïng döôùi saøng 14. Khoâng coù bieåu hieän hoûng (muøi vò laï) trong nöôùc caø pheâ vaø chæ coù toái ña 5 haït thöù phaåm. Haøm aåm trong khoaûng 9 – 13%. Haïng 4 (Below Standard Grade): coù 24 – 86 ñôn vò khuyeát taät trong 300g caø pheâ. Haïng 5 (Off Grade): coù nhieàu hôn 86 ñôn vò khuyeát taät trong 300g caø pheâ. Baûng3: Nhöõng khuyeát taät caáp I Khuyeát taät caáp I Soá laàn phaùt hieän Soá ñôn vò khuyeát taät Nhaân ñen 1 1 Nhaân bò chua hoaøn toaøn 1 1 Coù quaû caø pheâ 1 1 Ñaù lôùn 2 1 Ñaù trung bình 5 1 Maåu caønh caây lôùn 2 1 Maåu caønh caây trung bình 5 1 Baûng 4: Nhöõng khuyeát taät caáp II Khuyeát taät caáp II Soá laàn phaùt hieän Soá ñôn vò khuyeát taät Voû traáu 2 – 3 1 Maûnh voû khoâ 2 – 3 1 Maûnh vôõ 5 1 Nhaân bò coân truøng aên 2 – 5 1 Nhaân ñen moät phaàn 2 – 3 1 Nhaân bò leân men moät phaàn 2 – 3 1 Nhaân noåi 5 1 Nhaân roãng ruoät 5 1 Ñaù nhoû 1 1 Maåu caønh caây nhoû 1 1 Nhaân bò nöôùc phaù hoûng 2 – 5 1 II. quy trình saûn xuaát caø pheâ hoøa tan Caø pheâ hoøa tan laø moät loaïi thöùc uoáng baét nguoàn töø caø pheâ. Noù xuaát hieän ñaàu tieân treân thò tröôøng vaøo nhöõng naêm 50 cuûa theá kyû 20. Töø ñoù, coâng nghieäp saûn xuaát caø pheâ hoøa tan ñaõ phaùt trieån raát maïnh, vaø trôû thaønh moät trong nhöõng loaïi thöùc uoáng phoå bieán nhaát cuûa caø pheâ ñöôïc haøng trieäu ngöôøi treân theá giôùi öa chuoäng. Loaïi caø pheâ naøy raát tieän lôïi vaø deã daøng söû duïng nhöng quy trình saûn xuaát thì raát phöùc taïp vaø ñoøi hoûi chi phí cao. Bao gói Cà phê nhân Xay Trích ly Xử lý‎ dịch chiết Bã Làm sạch Phối trộn Rang Nước Tạo hạt Cô đặc boác hơi Hơi nước Sấy phun Cà phê khác Sản phẩm Quy trình I saûn xuaát caø pheâ hoøa tan töø caø pheâ nhaân Quy trình II saûn xuaát caø pheâ hoøa tan töø caø pheâ nhaân 1. LAØM SAÏCH a. Muïc ñích Chuaån bò: taùch taïp chaát ra khoûi nguyeân lieäu, taïo nguoàn nguyeân lieäu saïch ñeå ñöa vaøo saûn xuaát. b. Caùc bieán ñoåi Trong quaù trình laøm saïch chæ coù söï thay ñoåi veà thaønh phaàn caùc caáu töû maø khoâng coù söï thay ñoåi veà chaát. Vaät lyù: Khoái löôïng cuûa nguyeân lieäu giaûm do caùc taïp chaát ñöôïc taùch ra. Thay ñoåi veà tyû troïng. c. Phöông phaùp thöïc hieän Ñeå laøm saïch toát nguyeân lieäu ta tieán haønh theo 4 böôùc: Phaân loaïi theo kích thöôùc: taùch caùc taïp chaát coù kích thöôùc khaùc vôùi kích thöôùc cuûa caø pheâ nhaân. Phaân loaïi baèng khí ñoäng: taùch caùc taïp chaát nheï. Phaân loaïi theo töø tính: taùch kim loaïi. Phaân loaïi theo tính chaát beà maët: taùch caùc taïp chaát nhö ñaù, soûi,… do coù ma saùt lôùn. d. Thieát bò Nguyeân lieäu sau khi vaøo thieát bò ñöôïc daãn qua maùy saøng 2 taàng. Taïi ñaây, caùc taïp chaát coù kích thöôùc nhoû hôn vaø caùc taïp chaát coù kích thöôùc lôùn hôn caø pheâ nhaân ñöôïc taùch ra. Sau ñoù, nhôø heä thoáng quaït huùt, caùc taïp chaát nheï laãn trong caø pheâ nhaân seõ ñöôïc huùt ra ngoaøi. Töø ñaây, nguyeân lieäu ñöôïc daãn qua boä phaän nam chaâm quay ñeå taùch kim loaïi. Cuoái cuøng, nguyeân lieäu ñi qua maùy taùch ñaù vaø thoaùt ra ngoaøi. 2. PHOÁI TROÄN a. Muïc ñích Chuaån bò: phoái troän nhieàu loaïi caø pheâ khaùc nhau veà nguoàn goác ñeå Taïo neân höông vò môùi do söï phoái hôïp höông vò cuûa nhieàu loaïi caø pheâ Haï giaù thaønh saûn phaåm baèng caùch taän duïng nhöõng loaïi caø pheâ chaát löôïng thaáp (ñoái vôùi nhöõng loaïi caø pheâ chaát löôïng cao thì khoâng coù giai ñoaïn naøy) Giaûm söï phuï thuoäc cuûa saûn xuaát vaøo saûn löôïng cuûa töøng muøa vuï b. Caùc bieán ñoåi Trong giai ñoaïn naøy, caùc bieán ñoåi trong baûn thaân töøng haït caø pheâ nhaân haàu nhö khoâng xaûy ra, chæ coù söï phaân boá ñoàng ñeàu caùc haït trong toaøn khoái. c. Phöông phaùp thöïc hieän Caùc loaïi caø pheâ khaùc nhau seõ ñöôïc phoái troän laïi vôùi nhau theo moät coâng thöùc naøo ñoù (do nhaø saûn xuaát ñaët ra) taïo neân höông vò ñaëc tröng rieâng cho saûn phaåm. Ví duï: Cuõng coù vaøi tröôøng hôïp ngöôøi ta phoái troän cuøng moät loaïi caø pheâ ôû caùc möùc ñoä rang khaùc nhau, khi ñoù quaù trình troän ñöôïc thöïc hieän sau quaù trình rang. d. Maùy troän thuøng quay Thuøng chöùa vaät lieäu ñöôïc truyeàn ñoäng quay qua caùc truïc ñöôïc gaén vôùi thuøng. Khi thuøng quay, döôùi taùc duïng cuûa löïc ly taâm, vaät lieäu trong thuøng seõ ñöôïc naâng leân vaø rôi xuoáng taïo söï ñaûo troän trong khoái vaät lieäu. 3. RANG a. Baûn chaát Rang laø coâng ñoaïn xöû lyù nhieät cho haït caø pheâ taïi nhieät ñoä cao töø 190oC ñeán 240 oC nhaèm ñaït ñöôïc caùc bieán ñoåi mong muoán veà maøu saéc vaø höông vò. b. Muïc ñích Cheá bieán: xaûy ra caùc phaûn öùng hoùa hoïc, caùc bieán ñoåi laøm daäy leân höông vò cuûa caø pheâ. Chuaån bị: thuaän lôïi cho vieäc trích ly caùc hôïp chaát hoøa tan vaø hôïp chaát höông deã bay hôi c. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Giaûm khoái löôïng do thoaùt aåm. Haït caø pheâ phoàng leân, taêng theå tích töøng haït cuõng nhö theå tích cuûa toaøn khoái haïtDo ñoù khoái löôïng rieâng cuûa haït vaø khoái löôïng rieâng töï nhieân (khoái löôïng rieâng xoáp) cuûa toaøn khoái haït giaûm. Söï giaûm khoái löôïng rieâng naøy phuï thuoäc vaøo möùc ñoä rang vaø toác ñoä rang. Hoùa hoïc: Caùc phaûn öùng taïo CO2, CO, N2 (ñaëc bieät laø CO2). Quaù trình rang caø pheâ seõ giaûi phoùng ra CO2, löôïng CO2 naøy phuï thuoäc vaøo möùc ñoä rang, söï ñaûo troän vaø caû phöông phaùp xaùc ñònh tuy nhieân khoâng phaûi taát caû caùc löôïng CO2 sinh ra ñeàu thoaùt ra ngoaøi maø coøn moät löôïng bò giöõ laïi trong ñoáng haït. Khoái haït caø pheâ sau khi rang coù theå löu laïi 2 – 5mlCO2/g thaäm chí ñeán 10mlCO2/g (chieám khoaûng 0,4 – 1% troïng löôïng khoái haït), (xaùc ñònh ôû 20oC, 760mmHg). Löôïng CO2 naøy seõ töø töø thoaùt ra khoûi khoái haït. Aùp suaát gaây bôûi löôïng CO2 löu laïi trong khoái haït coù theå tính theo coâng thöùc: vôùi: Vr laø theå tích roãng khoái haït. Quaù trình giaûi phoùng ra CO2 thöïc söï vaãn chöa ñöôïc hieåu roõ. Caùc phaûn öùng toûa nhieät: trong quaù trình rang, coù hieän töôïng toûa nhieät cuûa khoái haït, nhieät löôïng naøy laøm cho nhieät ñoä rang thay ñoåi ñaùng keå, do ñoù caàn theo doõi chaët cheõ ñeå nhieät ñoïâ rang khoâng taêng quaù cao so vôùi tính toaùn. Hieän töôïng toûa nhieät naøy theo moät soá giaû thieát thì noù lieân quan ñeán söï hieän dieän cuûa thaønh phaàn saccharide ñaëc bieät laø sucrose. Chaát hoøa tan: taêng theo möùc ñoä rang Toån thaát chaát hoøa tan cuõng taêng theo möùc ñoä rang Caùc phaûn öùng taïo höông, taïo maøu: maillard, caramel… Giaûi phoùng caùc hôïp chaát höõu cô deã bay hôi: phenol, pyrazine, furfuryl alcohol, acetic acid, cyclopentanol Protein bò phaân huûy moät phaàn hay toøan phaàn do nhieät, haøm löôïng cafein cuõng bò bieán ñoåi . Trong quaù trình rang, trigoneline seõ maát ñi moät löôïng lôùn taïo thaønh caùc saûn phaåm goàm Nicotinic (niacin), Nicotiamide vaø caùc chaát thôm deã bay hôi nhö laø Pyridine vaø Pyrol Nhieät ñoä cao khi rang, ñaëc bieät laø khi söû duïng thieát bò trao ñoåi nhieät coù beà maët kim loaïi noùng, seõ gaây ra nhöõng phaûn öùng hoùa hoïc khoâng mong muoán, nhaát laø ôû beà maët caø pheâ (beà maët caø pheâ coù thaønh phaàn khaùc vôùi phía trong nhaân) ví duï nhö quaù trình than hoùa. Hoùa lyù: Söï bay hôi nöôùc moät phaàn do nhieät ñoä cao (löôïng hôi nöôùc thoaùt ra goàm coù löôïng nöôùc naøy vaø nöôùc sinh ra trong caùc phaûn öùng). Caùc caáu töû höông taïo thaønh bò bay hôi 1 phaàn Caûm quan: Söï thay ñoåi maøu saéc cuûa caø pheâ nhaân, chuyeån sang maøu saùng nhaït ñeán naâu ñen tuøy thuoäc vaøo möùc ñoä rang. Coù theå xuaát hieän caùc ñoám ñen do than hoùa. Caøng rang “saâu” thì daàu töø beân trong thoaùt ra beà maët caøng nhieàu, beà maët haït caø pheâ caøng boùng. Yeáu toá aûnh höôûng: Nguyeân lieäu, nhieät ñoä, thôøi gian, thieát bò do ñoù tuyø theo sôû thích cuûa ngöôøi uoáng maø ta choïn caùc thoâng soá rang phuø hôïp. d. Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình rang ñöôïc thöïc hieän ôû aùp suaát thöôøng. Taùc nhaân cung caáp nhieät cho quaù trình rang: khoâng khí, beà maët kim loaïi noùng hay caùc tia böùc xaï. Hieän nay, khoâng khí noùng ñöôïc söû duïng phoå bieán hôn, beà maët kim loaïi chæ ñöôïc duøng nhö taùc nhaân phuï boå sung cho khoâng khí noùng.. Trong thieát bò rang coù boä phaän laøm nguoäi baèng khoâng khí laïnh (ñoâi khi baèng phöông phaùp phun nöôùc tröïc tieáp vaøo khu vöïc rang) nhaèm haï nhieät ñoä khoái caø pheâ xuoáng nhanh sau khi ñaõ ñaït ñöôïc möùc ñoä rang caàn thieát. Tuøy theo möùc ñoä thay ñoåi cuûa haït caø pheâ veà maøu saéc, söï thay ñoåi höông vò, hao toån khoái löôïng vaø caùc bieán ñoåi hoùa hoïc beân trong caø pheâ nhaân, ngöôøi ta phaân chia quaù trình rang ra laøm 3 loaïi: rang nheï (light), rang vöøa (medium), rang “saâu” (dark), ñoâi khi coøn phaân ra loaïi “very dark”. Ngoaøi ra, ngöôøi ta coøn coù theå phaân loaïi quaù trình rang theo thôøi gian rang: Rang nhanh: vaøi phuùt Rang thoâng thöôøng: khoaûng 12 – 15 phuùt. Theo nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thieát bò, quaù trình rang coù 2 loaïi: Rang giaùn ñoaïn: thieát bò daïng tang troáng ñaët naèm ngang hay ñaët ñöùng coù caùnh khuaáy, thieát bò daïng chaûo quay ñaët ñöùng... thöôøng coù thôøi gian rang daøi (12 – 15 phuùt hay coù theå hôn) vaø nhieät ñoä cao (coù theå leân ñeán 450oC) Rang lieân tuïc: thieát bò daïng tang troáng ñaët naèm ngang (thôøi gian rang ngaén hôn (coù theå chæ trong 3 – 6 phuùt) vaø nhieät ñoä thaáp hôn (khoaûng 250oC) e. Thieát bò rang lieân tuïc hieäu Burns Thermalo Boä phaän rang: daïng tang troáng ñöôïc ñuïc loã, coù naêng suaát 3000lb/h, toác ñoä quay 2 – 7 rpm tuøy thuoäc vaøo thôøi gian löu cuûa nhaân caø pheâ. Beân trong hình truï coù caùc taám daïng xoaén oác ngaên tang troáng ra thaønh caùc khu vöïc chöùa caø pheâ. Boä phaän laøm nguoäi: daïng tang troáng ñöôïc ñuïc loã, ngaên caùch vôùi boä phaän rang baèng moät ñóa ñaët ôû taâm hình truï. Thôøi gian löu: khoaûng 7 phuùt öùng vôùi toác ñoä quay lôùn nhaát cuûa boä phaân rang, trong ñoù 5 phuùt laø ôû boä phaän rang, coøn laïi laø ôû boä phaän laøm nguoäi. Nhieät ñoä khí noùng: khoaûng 250oC (500oF) (thaáp hôn haún so vôùi rang giaùn ñoaïn do söû duïng heä thoáng tuaàn hoaøn khí vaø söû duïng löôïng khoâng khí lôùn). Thoâng soá coâng ngheä (söû duïng ôû nhaø maùy caø pheâ Bieân Hoøa) Theo töøng loaïi rieâng bieät ñaõ phaân loaïi trong troáng rang Nhieät ñoä rang: 150-180 oC Khoái löôïng rang: 45kg/meû. Thôøi gian rang: 10-15 phuùt Ñeå giöõ höông vò cuûa caø pheâ, khi keát thuùc moät meû rang bôm vaøo khoaûng 0,5 l nöôùc Caø pheâ sau khi rang coù ñoä aåm khoûang 2% coù maøu haït deû, höông thôm, vò khoâng chua 4. XAY a. Baûn chaát Xay laø quaù trình laøm vôõ haït caø pheâ thaønh nhöõng haït nhoû, mòn theo yeâu caàu ñeå ñöa vaøo quaù trình trích ly. b. Muïc ñích Chuaån bò: Chia nhoû haït caø pheâ, laøm vôõ caùc teá baøo ñeå taêng dieän tích tieáp xuùc, nhôø ñoù, quaù trình trích ly ñöôïc deã daøng vaø trieät ñeå hôn. c. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Söï giaûm kích thöôùc haït cuûa caø pheâ töø haït raén sang daïng boät raén khoâ. Giaûm khoái löôïng toaøn haït vaø taêng khoái löôïng rieâng xoáp löôïng do khí cacbonic, hôi nöôùc vaø caùc chaát deã bay hôi taïo thaønh töø giai ñoaïn rang tieáp tuïc ñöôïc giaûi phoùng Söï gia taêng nhieät ñoä do ma saùt Söï taùch tieáp tuïc lôùp voû coøn chöa ñöôïc taùch ra trong quaù trình rang Hoùa hoïc: Coù moät soá phaûn öùng phaân huûy, oxy hoùa do nhieät ñoä vaø beà maët tieáp xuùc taêng. Hoùa lyù: Söï taêng dieän tích beà maët rieâng, söï bay hôi cuûa moät soá chaát muøi. Caûm quan: Giaûm muøi thôm cuûa caø pheâ do moät soá chaát muøi bò thaát thoaùt. d. Caùc yeáu toá aûnh höôûng Baûn chaát cuûa haït: Ñoä cöùng, ñoä gioøn, ñoä aåm, hình daïng, kích thöôùc. Ñieàu kieän: Nhieät ñoä, caáu taïo thieát bò… Möùc ñoä rang e. Phöông phaùp thöïc hieän Haït caø pheâ sau khi rang caàn löïc caét hôn laø löïc xeù hay löïc eùp, do ñoù thieát bò xay thöôøng söû duïng laø caùc con laên coù raêng cöa ñeå caét vôùi nhieàu kieåu daùng khaùc nhau. Ngoaøi ra coøn coù nhieàu loaïi thieát bò khaùc ñeå taïo caø pheâ haït mòn hay caø pheâ daïng boâng (thöôøng coù lôïi cho quaù trình uû sau naøy). Haït caø pheâ sau khi xay khoâng neân coøn quaù thoâ vì thôøi gian trích ly baèng nöôùc caùc chaát raén hoøa tan vaø caùc caáu töû deã bay hôi seõ lôùn, nhöng cuõng khoâng neân quaù mòn coù theå laøm ngheït loïc. Trong khi xay neân theâm moät ít nöôùc (baèng caùch phun aåm) ñeå taïo thuaän lôïi cho quaù trình trích ly baèng nöôùc sau naøy. Theo nghieân cöùu, löôïng nöôùc theâm vaøo trong giai ñoaïn naøy toát nhaát laø khoaûng 7%. Ngöôøi ta coù theå söû duïng phöông phaùp xay laïnh ñoâng. Theo caùch naøy, haït caø pheâ seõ ñöôïc xay mòn hôn vaø löôïng caáu töû höông thaát thoaùt seõ giaûm xuoáng (trong quaù trình xay ôû nhieät ñoä thöôøng, söï ma saùt seõ laøm taêng nhieät ñoä caø pheâ). Khí thoaùt ra coù theå ñöôïc thu hoài vaø söû duïng ôû caùc giai ñoaïn saûn xuaát sau vaø trong quaù trình bao goùi. Lôùp voû bong ra coù theå bò boû ñi hay ñöôïc taän duïng ñeå phoái troän vôùi caø pheâ boät luùc sau nhaèm taän thu heát nhöõng chaát daàu thaám ra voû trong quaù trình rang vaø khoáng cheá khoái löôïng rieâng theå tích cuûa khoái boät sau xay. f. Thieát bò Thieát bò xay trong coâng nghieäp ñöôïc thieát keá goàm nhieàu con laên coù toác ñoä quay khaùc nhau. Treân beà maët caùc con laên coù caùc raõnh raêng cöa: treân beà maët con laên toác ñoä cao coù caùc raêng cöa hình chöõ U naèm nghieâng, coøn treân beà maët con laên toác ñoä thaáp coù caùc raêng cöa hình chöõ U thaúng ñöùng. Hai con laên vôùi toác ñoä quay khaùc nhau seõ taïo thaønh moät caëp, giöõa moãi caëp seõ coù moät khoaûng caùch thích hôïp vôùi möùc ñoä nghieàn. Ñi töø treân xuoáng döôùi, möùc ñoä nghieàn seõ ñi töø thoâ sang tinh hôn. Thoâng soá coâng ngheä: Kích thöôùc cuûa boät caø pheâ aûnh höôûng ñeán quaù trình trích ly do aûnh höôûng ñeán ñoä giaûm aùp cuûa doøng nöôùc khi ñi qua thieát bò trích ly. Ñeå quaù trình trích ly deã daøng, boät caø pheâ coù ñöôøng kính khoaûng 1000 – 2000μm (qua raây 8 mesh vaø treân raây 20 mesh). 5. TRÍCH LY a. Baûn chaát Trong saûn xuaát caø pheâ hoøa tan, ngöôøi ta söû duïng quaù trình trích ly loûng – raén. Ñaây laø quaù trình taùch caùc chaát hoøa tan trong boät caø pheâ baèng nöôùc noùng nhôø söï khueách taùn cuûa caùc chaát deã hoøa tan giöõa hai pha. Ñoäng löïc cuûa quaù trình laø söï cheânh leäch noàng ñoä chaát hoøa tan giöõa hai pha. Quaù trình ñöôïc thöïc hieän cho ñeán khi ñaït ñöôïc söï caân baèng noàng ñoä giöõa pha trích vaø pha raffinate. Vaät lieäu: • Pha raén: caø pheâ boät • Pha loûng: nöôùc noùng b. Muïc ñích: Khai thaùc: Quaù trình naøy nhaèm khai thaùc caùc chaát hoøa tan trong boät caø pheâ. Ñaây laø giai ñoaïn quan troïng, quyeát ñònh ñeán chaát löôïng, höông vò vaø caû saûn löôïng caø pheâ hoøa tan. c. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Söï thay ñoåi veà khoái löôïng rieâng, theå tích, nhieät ñoä cuûa dung dòch vaø baõ caø pheâ. Hoùa lyù: Ñoä aåm cuûa boät caø pheâ taêng Ñoä nhôùt dung dòch taêng Coù söï chuyeån pha cuûa caùc chaát raén hoøa tan trong caø pheâ thaønh loûng. Coù söï thaát thoaùt caùc caáu töû muøi. Moät phaàn protein bò keát tuûa do bieán tính baát thuaän nghòch. Hoùa hoïc: Söï thay ñoåi haøm löôïng chaát khoâ trong hai pha; Phaûn öùng phaân huûy cuûa moät soá chaát nhaát laø caùc chaát muøi laø caùc röôïu, ester, ceton… khoâng beàn; Phaûn öùng taïo maøu. Söï thuûy phaân moät soá chaát (ñöôøng, protein, hemicellulose). Caét nhöõng polysaccharide maïch daøi thaønh nhöõng polymer maïch ngaén coù khaû naêng hoøa tan. Söï giaûi phoùng cuûa moät vaøi thaønh phaàn ñöôïc giöõ bôûi thaønh teá baøo, ngay caû nhöõng lieân keát hoùa trò, coù leõ cuõng dieãn ra, nhö laø moät soá arabinogalactan. Taát caû nhöõng thaønh phaàn trong caø pheâ rang ñeàu ñöôïc trích ly, ngoaïi tröø cellulose, lignin vaø 1 soá polysaccharide maïch daøi. Nhieät ñoä nöôùc söû duïng caøng cao thì möùc ñoä trích ly caùc chaát caøng lôùn. Möùc ñoä cuûa söï trích ly thay ñoåi töø 100% cho acid aliphatic vaø quinic, 85 – 100% cho alkaloid vaø acid unchanged chlorogenic, 40 – 100% cho nhöõng hôïp chaát deã bay hôi, 15 – 20% cho “protein” vaø 20 – 25% cho melanoidine vaø giaûm xuoáng 1 – 5% cho daàu caø pheâ. Xaûy ra phaûn öùng Maillard, phaûn öùng caramel hoùa. Caûm quan: Muøi thôm giaûm, laøm cho caø pheâ coù muøi caramel, muøi kheùt, muøi naáu. Maøu saäm hôn. Caø pheâ coù vò chua, gaét vaø khan. d. Caùc yeáu toá aûnh höôûng Söï cheânh leäch noàng ñoä giöõa hai pha: Ñaây chính laø ñoäng löïc cuûa quaù trình. Khi cheânh leäch noàng ñoä lôùn thì hieäu quaû trích ly caøng cao, thôøi gian giaûm, löôïng dung moâi giaûm. Tính chaát vaät lieäu (ñoä xoáp, tính thaám nöôùc) Thôøi gian trích ly: thôøi gian caøng daøi thì trích ly caøng trieät ñeå. Nhöng neáu caø pheâ tieáp xuùc vôùi nöôùc noùng quaù laâu thì seõ coù nhöõng bieán ñoåi khoâng toát ñeán muøi vò saûn phaåm. Dieän tích beà maët tieáp xuùc giöõa boät caø pheâ vaø nöôùc: Dieän tích tieáp xuùc caøng lôùn thì quaù trình trích ly caøng trieät ñeå nhöng neáu boät caø pheâ quaù mòn thì seõ khoù khaên cho quaù trình laéng, loïc dòch caø pheâ. Nhieät ñoä: khi nhieät ñoä taêng, toác ñoä khueách taùn taêng, ñoä nhôùt giaûm, caùc phaàn töû chaát hoøa tan chuyeån ñoäng deã daøng hôn. Nhöng nhieät ñoä quaù cao seõ daãn tôùi nhöõng phaûn öùng baát lôïi cho höông vò, maøu saéc cuûa caø pheâ neân vieäc taêng nhieät ñoä phaûi coù giôùi haïn. e. Phöông phaùp thöïc hieän Nguyeân taéc: Cho dung moâi tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi caø pheâ trong thieát bò, caùc chaát hoøa tan seõ tan vaøo nöôùc vaø ñöôïc taùch ra ñeå ñöa tieáp vaøo giai ñoaïn sau, baõ caø pheâ ñöôïc saáy khoâ. Trích ly coù theå ñöôïc thöïc hieän trong moät hay nhieàu baäc, nöôùc vaø caø pheâ chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu hay xuoâi chieàu, giaùn ñoaïn hay lieân tuïc. f. Thieát bò trích ly boä loïc (Percolation batteries extraction) (quy trình I) Thieát bò trích ly giaùn ñoaïn, ngöôïc chieàu, nhieàu baäc: moät boä 5-8 bình ngaâm chieát. Ñaây laø phöông phaùp phoå bieán nhaát. Heä thoáng goàm khoaûng 5-8 bình noái tieáp nhau, giöõa caùc bình coù thieát bò gia nhieät ñeå giöõ nhieät ñoä cuûa nöôùc theo yeâu caàu. Caø pheâ boät ñöôïc ñoå ñaày vaøo caùc bình (1), (2), (3),... (7), nöôùc noùng ñöôïc bôm laàn löôït vaøo caùc bình töø (1), (2), (3),... vaø dòch trích ly ñöôïc laáy ra ôû bình (5). Caùc bình (6), (7), (8) laø caùc bình döï tröõ. Khi vaät lieäu trong bình (1) ñaõ ñöôïc trích ly trieät ñeå, bình naøy ñöôïc taùch ra khoûi heä thoáng ñeå thaùo baõ, röûa vaø naïp caø pheâ môùi. Bình (6) ñaõ ñöôïc naïp caø pheâ boät môùi ñöôïc noái vaøo sau bình (5). Luùc naøy, nöôùc ñöôïc ñöa vaøo bình (2), dung dòch ñöôïc laáy ra ôû bình (6). Nöôùc ñöôïc cung caáp ôû nhieät ñoä raát cao, coù theå leân ñeán 180oC. Khi ñoù, do söï toûa nhieät töï nhieân töø coät, nhieät ñoä cuûa chaát loûng vaø caën trong moãi coät seõ giaûm töø töø cho ñeán khi nhieät ñoä cuûa chaát loûng tieáp xuùc vôùi caø pheâ môùi nhaát ñaït khoaûng 100oC. Vieäc söû duïng nhieät ñoä cao hôn cho pheùp trích ly ñöôïc moät löôïng nhieàu hôn vaø do ñoù ta seõ thu ñöôïc dòch trích ly coù noàng ñoä cao hôn. Theá nhöng vieäc söû duïng nhieät ñoä cao ñoøi hoûi heä thoáng phaûi ñöôïc giöõ döôùi moät aùp suaát sao cho nöôùc vaãn coøn ôû traïng thaùi loûng (ví duï nöôùc ôû 175oC caàn aùp suaát laø 120 PSI hoaëc 828 kPa), vaø do ñoù nhöõng coät rieâng leû vaø heä thoáng ñöôøng oáng cuûa chuùng phaûi ñöôïc thieát keá sao cho coù theå chòu ñöôïc aùp löïc treân. Öu ñieåm: caáu taïo ñôn giaûn, hoaït ñoâïng ñôn giaûn. Nhöôïc ñieåm : naêng suaát thaáp, hieäu quaû taùch khoâng cao, noàng ñoä dòch chieát thaáp. Thoâng soá coâng ngheä: (söû duïng taïi nhaø maùy caø pheâ Bieân Hoøa) Aùp suaát loø hôi: 16 – 18kg/cm2 Löu löôïng nöôùc noùng: 250 – 280 l/h Moãi bình laøm vieäc chöùa 70 kg caø pheâ Thôøi gian trích ly 1 bình: 45phuùt Dòch caø pheâ laáy ra bình cuoái coù aùp suaát 12 – 14 atm, nhieät ñoää laø 90 – 100oC 6. XÖÛ LYÙ DÒCH CHIEÁT a. Muïc ñích Chuaån bò: laøm saïch dòch chieát ñeå giuùp cho caùc quaù trình coâ ñaëc tieáp theo dieãn ra toát hôn. Hoaøn thieän: taùch caùc chaát aûnh höôûng xaáu ñeán saûn phaåm. b. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Theå tích vaø khoái löôïng giaûm. Tyû troïng giaûm. Nhieät ñoä giaûm. Ñoä nhôùt giaûm. Hoùa lyù: Coù söï keát tuûa cuûa caùc chaát keo tuï. c. Phöông phaùp thöïc hieän Dòch chieát coù nhieät ñoä cao seõ ñöôïc laøm laïnh veà nhieät ñoä 5oC, sau ñoù ñöôïc loïc tinh ñeå gaïn ñi caùc taïp chaát thoâ, taùch caën vaø caùc hôïp chaát keo tuï. d. Thieát bò Quaù trình xöû lyù dòch chieát ñöôïc thöïc hieän qua 2 thieát bò: Thieát bò laøm laïnh daïng baûn moûng: thieát bò naøy söû duïng nöôùc laïnh ñeå laøm laïnh dòch chieát veà nhieät ñoä yeâu caàu. Thieát bò loïc khung baûn: ñeå taùch caën vaø caùc hôïp chaát keo tuï 7. COÂ ÑAËC a. Baûn chaát Coâ ñaëc laø quaù trình naâng cao noàng ñoä chaát khoâ caùc saûn phaåm baèng phöông phaùp bay hôi nöôùc. b. Muïc ñích Chuaån bò: quaù trình coâ ñaëc nhaèm chuaån bị cho quaù trình saáy, noù laøm taêng noàng ñoä chaát khoâ trong dòch chieát giuùp giaûm chi phí veà naêng löôïng, giaûm thôøi gian saáy, taêng ñoä ñaäm ñaëc cuûa saûn phaåm. Coù 2 phöông phaùp: Truyeàn thoáng: coâ ñaëc boác hôi trong noài chaân khoâng ôû nhieät ñoä thaáp Hieän ñaïi: coâ ñaëc keát tinh 1) Coâ ñaëc boác hôi (QUI TRÌNH I) a. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Khi noàng ñoä taêng; tính chaát dung dòch thay ñoåi phuï thuoäc vaøo thôøi gian coâ ñaëc ñoù laø: Giaûm: Heä soá daãn nhieät, nhieät dung, heä soá caáp nhieät, heä soá truyeàn nhieät. Taêng: Khoái löôïng rieâng, ñoä nhôùt, nhieät ñoä soâi. Hoùa hoïc: Xaûy ra phaûn öùng Maillard, phaûn öùng caramel hoùa. Phaûn öùng thuûy phaân moät soá caùc hôïp chaát cao phaân töû. Hoùa lyù: Moät phaàn protein bò keát tuûa do bieán tính baát thuaän nghòch. Hoùa sinh: Moät soá enzyme coù theå bò voâ hoaït hoaëc giaûm hoaït tính bôûi nhieät ñoä neân seõ laøm giaûm caùc phaûn öùng do enzyme xuùc taùc. Sinh hoïc: Moät soá vi sinh vaät khoâng chòu nhieät coù theå bò tieâu dieät hoaëc bò öùc cheá. Caûm quan: Maøu caø pheâ saäm hôn do caùc phaûn öùng caramel, phaûn öùng Maillard taïo caùc hôïp chaát maøu daïng keo. Giaûm muøi thôm do caùc chaát taïo muøi bay hôi. Coù theâm caùc vò laï. b. Phöông phaùp thöïc hieän Tieán haønh coâ ñaëc baèng thieát bò daïng maøng rôi hoaëc thieát bò daïng taám baûn, noàng ñoä cuoái cuøng cuûa dòch trích caø pheâ coù theå taêng leân ñeán 60% hoaëc hôn. Ñieåm quan troïng trong quaù trình naøy laø vieäc söû duïng nhieät ñoä boác hôi thaáp ñeå traùnh phaù huûy dòch trích caø pheâ, vaø thieát bò boác hôi neân coù 3 hoaëc 4 giai ñoaïn ñeå tieát kieäm naêng löôïng. Vuøng boác hôi ñöôïc vaän haønh döôùi ñieàu kieän chaân khoâng, coù nghóa laø quaù trình boác hôi dieãn ra taïi nhieät ñoä thaáp hôn nhieät ñoä öùng vôùi aùp suaát khí quyeån thoâng thöôøng. Chaân khoâng ñöôïc taïo ra baèng bôm chaân khoâng tröôùc khi khôûi ñoäng thieát bò boác hôi, vaø ñöôïc giöõ baèng caùch ngöng tuï hôi nöôùc baèng nöôùc laïnh. Thöôøng söû duïng ñoái vôùi saûn phaåm saáy phun Hình 19: Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thieát bò boác hôi daïng maøng rôi c. Thieát bò Hình 20: Thieát bò boác hôi daïng maøng rôi Chaát loûng ñöôïc phaân phoái moät caùch ñeàu ñaën ôû maët trong cuûa oáng, chaûy xuoáng taïo thaønh moät maøng moûng. Quaù trình boác hôi seõ dieãn ra taïi ñaây nhôø nhieät ñöôïc cung caáp bôûi hôi nöôùc. Hôi nöôùc ngöng tuï vaø chaûy xuoáng ôû maët ngoaøi cuûa oáng. Coù nhieàu oáng ñöôïc laép ñaët caïnh nhau taïo thaønh moät chuøm oáng. Hai ñaàu cuûa chuøm oáng ñöôïc coá ñònh bôûi 2 væ oáng vaø toaøn boä chuùng ñöôïc bao boïc bôûi moät lôùp voû aùo. Boä phaän nhö theá ñöôïc goïi laø calandria. Hôi nöôùc ñöôïc ñöa vaøo beân trong lôùp voû aùo. Khoaûng khoâng gian giöõa caùc oáng goïi laø vuøng gia nhieät, maët trong cuûa oáng ñöôïc goïi laø vuøng boác hôi. Chaát loûng ñaõ ñöôïc coâ ñaëc vaø hôi nöôùc ra khoûi calandria taïi phaàn ñaùy. Taïi ñoù, phaàn lôùn chaát loûng coâ ñaëc seõ ñöôïc thaùo ra. Phaàn ñöôïc giöõ laïi seõ ñi vaøo boä phaän taùch hôi cuøng vôùi hôi nöôùc. Sau khi taùch hôi, phaàn chaát loûng naøy cuõng ñöôïc thaùo ra (thöôøng söû duïng bôm gioáng nhö phaàn chính cuûa dòch coâ ñaëc thaùo ra töø calandria). Coøn hôi seõ rôøi khoûi boä phaän taùch hôi taïi ñænh. Hôi gia nhieät ngöng tuï taïi maët ngoaøi cuûa oáng vaø ñöôïc taäp trung döôùi daïng nöôùc ngöng taïi ñaùy cuûa vuøng gia nhieät vaø cuõng ñöôïc thaùo ra baèng bôm. Vì hôi thöù taïo ra töø dung dòch coâ ñaëc coøn chöùa raát nhieàu naêng löôïng, cho neân ngöôøi ta taän duïng noù ñeå laøm taùc nhaân gia nhieät. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch theâm moät calandria khaùc vaøo thieát bò boác hôi. Calandria môùi naøy coù nhieät ñoä boác hôi thaáp hôn, laøm vieäc nhö laø moät bình ngöng tuï hôi thöù töø calandria thöù nhaát. Ñeå ñaït ñöôïc söï khaùc nhau veà nhieät ñoä giöõa saûn phaåm vaø hôi nöôùc trong calandria thöù hai, vuøng boác hôi trong calandria ñöôïc vaän haønh ôû ñieàu kieän chaân khoâng cao hôn töông öùng vôùi nhieät ñoä thaáp hôn ñoù. Thoâng soá coâng ngheä: Dịch trích sau khi loïc ñöa qua thieát bị coâ ñaëc chaân khoâng, vôùi nhieät ñoä naèm trong khoaûng töø 35 ñeán 80oC, khi ñoù aùp suaát tuyeät ñoái töø 40 ñeán 360mmHg, noàng ñoä chaát khoâ ñaït ñöôïc töø 35-55% khoái löôïng chaát khoâ. 2) Coâ ñaëc keát tinh (QUI TRÌNH II) Nöôùc trong dòch trích seõ bò ñoâng thaønh nhöõng tinh theå ñaù tinh khieát, sau ñoù seõ ñöôïc loïc, laøm tan chaûy vaø thaùo ra ngoaøi Coâ ñaëc keát tinh laø moät phöông phaùp môùi vaø ñaõ ñöôïc chöùng minh tính öu vieät cuûa noù veà vieäc giöõ ñöôïc nhöõng hôïp chaát muøi so vôùi nhöõng phöông phaùp khaùc Thieát bò Heä thoáng goàm 3 boä phaän: Boä phaän keát tinh (Crystallization unit): coù moät hay nhieàu beà maët trao ñoåi nhieät coù gaén caùc lưỡi naïo. Goàm 2 oáng ñoàng truïc loàng vaøo nhau, oáng trong coù thaân xoay cho chaát loûng ñi qua. Söï truyeàn nhieät dieãn ra ôû khoaûng giöõa 2 oáng, taùc nhaân gia nhieät laøkhoâng khí laïnh. Caùc löôõi naïo ôû beà maët oáng trong seõ naïo lôùp ñaù khoûi thaønh. Boä phaän taùi keát tinh (Recrystallization unit): ñaây nhö laø moät tank phoái troän ñöôïc gaén moät hay nhieàu maøng loïc. Maøng loïc naøy coù nhieäm vuï ngaên caùc tinh theå ñaù quay trôû laïi boä phaän keát tinh. Boä phaän röûa coät (Washcolumn): Taùch tinh theå ñaù ra khoûi saûn phaåm, taùi söû duïng tinh theå ñaù. Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Hình 21: Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thieát bò coâ ñaëc keát tinh Chaát loûng ñöôïc bôm vaøo bình laøm lạnh, khoâng khí laïnh seõ laáy nhieät töø dòch hoøa tan taïo neân caùc tinh theå ñaù. Caùc löôõi naïo gaén ôû thaân oáng trong seõ naïo lôùp ñaù ôû thaønh. Sau ñoù, tieáp tuïc ñöôïc ñaåy qua boä phaän taùi keát tinh. Taïi ñaây nhöõng tinh theå ñaù nhoû seõ tan chaûy, tinh theå ñaù lôùn hôn ñöôïc ñaåy qua coät washcolumn. Chaát loûng seõ ñöôïc ñöa trôû laïi boä phaän keát tinh sau khi loïc qua maøng loïc phía ñaùy thieát bị. Khi ñaït tôùi noàng ñoä chaát khoâ töø 35 – 50%, dòch chaát hoøa tan seõ ñöôïc ñöa ra ngoaøi. Nhöõng tinh theå ñaù sau khi taùch ra khoûi dòch hoøa tan nhôø coät washcolumn seõ ñöôïc röûa saïch ñeå loaïi boû nhöõng chaát hoøa tan coøn soùt laïi, tan chaûy vaø thaûi ra ngoaøi ñeå saûn xuaát nöôùc saïch. Dòch chaát hoøa tan quay trôû laïi boä phaän keát tinh. Thoâng soá coâng ngheä: Dòch trích ñöa qua thieát bò coâ ñaëc keát tinh ñöôïc laøm laïnh xuoáng xuoáng 2oC sau d0où haï daàn xuoáng -4oC, noàng ñoä chaát khoâ sau khi coâ ñaëc coù theå ñaït ñöôïc töø 35 – 40%. Hình 22: Thieát bò coâ ñaëc keát tinh (Freeze concentration) 8. SAÁY 1) Saáy Phun a. Baûn Chaát Quaù trình saáy khoâng chæ laø quaù trình taùch nöôùc vaø hôi nöôùc ra khoûi vaät lieäu moät caùch ñôn thuaàn maø laø moät quaù trình coâng ngheä. Noù ñoøi hoûi sau khi saáy vaät lieäu phaûi ñaûm baûo chaát löôïng cao, tieâu toán naêng löôïng ít, chi phí vaän haønh thaáp. Trong saûn xuaát caø pheâ hoøa tan thì yeâu caàu cuûa saûn phaåm laø khoái boät mòn, khoâng taïo thaønh cuïc voùn coù tính chaát keo, ñoä aåm raát thaáp. Nguyeân lieäu: Dòch chieát caø pheâ ñaõ coâ ñaëc Taùc nhaân saáy: Khoâng khí noùng b. Muïc ñích Cheá bieán: Dòch trích ñöôïc phaân taùn thaønh caùc haït nhoû li ti trong buoàng saáy roài tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi taùc nhaân saáy. Do ñoù, hôi nöôùc seõ ñöôïc boác ñi nhanh choùng, ta thu ñöôïc boät caø pheâ hoøa tan. Baûo quaûn: Boät caø pheâ thu ñöôïc coù haøm aåm thaáp (2 - 3%) neân seõ keùo daøi thôøi haïn baûo quaûn. c. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Söï thay ñoåi veà tyû troïng. Hoùa hoïc: Haøm aåm giaûm nhanh choùng. Coù theå xaûy ra caùc bieán ñoåi do söï oxy hoùa khoâng enzyme ñoái vôùi caùc hôïp chaát maãn caûm vôùi nhieät ñoä nhö höông/muøi. Nhieät ñoä cao gaây bieán tính moät soá protein hoøa tan trong dòch trích ly. Xaûy ra caùc phaûn öùng nhö phaûn öùng Maillard, Caramel hoùa… Tuy nhieân, do thôøi gian saáy laø raát ngaén neân söï bieán ñoåi naøy laø khoâng ñaùng keå. Hoùa lyù: Söï bay hôi nöôùc vaø caùc chaát deã bay hôi döôùi taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä cao. Söï chuyeån pha: dòch trích caø pheâ (daïng loûng) sau quaù trình saáy phun seõ hình thaønh boät caø pheâ hoøa tan (daïng raén). Hoùa sinh: Moät soá enzyme coù theå bò voâ hoaït hoaëc giaûm hoaït tính bôûi nhieät ñoä neân seõ laøm giaûm caùc phaûn öùng do enzyme xuùc taùc. Sinh hoïc: Moät soá vi sinh vaät khoâng chòu nhieät coù theå bò tieâu dieät hoaëc bò öùc cheá. Tuy nhieân, do thôøi gian löu trong buoàng saáy laø raát ngaén neân caùc bieán ñoåi veà hoùa sinh vaø sinh hoïc xaûy ra khoâng lôùn laém. Caûm quan: Laøm taêng cöôøng ñoä maøu (maøu thaãm, maøu naâu). Moät soá chaát thôm cuõng ñöôïc phaùt huy hoaëc taïo thaønh Coù hieän töôïng bay hôi laøm giaûm cöôøng ñoä cuûa moät soá chaát thôm deã bay hôi. Cöôøng ñoä vò taêng do ñoä aåm giaûm, nhaát laø vò ñaéng vaø ngoït. d. Phöông phaùp thöïc hieän: Quaù trình saáy phun goàm 3 giai ñoaïn cô baûn: Giai ñoaïn phun söông (atomization): phaân taùn doøng nhaäp lieäu thaønh nhöõng haït nhoû li ti nhôø vaøo cô caáu phun. Giai ñoaïn troän maãu (daïng söông) vôùi khoâng khí noùng: caùc haït nhoû li ti vöøa hình thaønh trong giai ñoaïn treân seõ ñöôïc troän tröïc tieáp vôùi khoâng khí noùng ñeå boác hôi nöôùc trong maãu. Giai ñoaïn thu hoài saûn phaåm sau saáy töø doøng khoâng khí thoaùt Caùch thöïc hieän: Thöïc hieän quaù trình saáy phun cuøng chieàu (co-current contact). Taùc nhaân saáy laø khoâng khí noùng ñöôïc gia nhieät baèng hôi. Nguyeân taéc: Quaït huùt khoâng khí vaøo boä phaän loïc khí ñeå taùch buïi baån roài nay qua caroriphe ñeå gia nhieät tôùi nhieät ñoä yeâu caàu roài thoåi vaøo phoøng saáy Dung dòch ñöôïc taïo buïi qua voøi phun vaøo phoøng saáy. ÔÛ ñaây taùc nhaân saáy ñi cuøng chieàu. Caùc gioït chaát loûng tieáp xuùc vôùi khoâng khí trong khoaûng vaøi giaây ñeå bay hôi heát aåm taïo thaønh nhöõng haït boät mòn rôi xuoáng pheãu hình noùn. Hôi nöôùc coù laãn boät caø pheâ ñöôïc chuyeån vaøo cyclon ñeå taùch khí coøn boät caø pheâ rôi xuoáng cuøng vôùi nhöõng haït caø pheâ taïo thaønh ban ñaàu. Haït caø pheâ ñöôïc ñöa qua tuùi loïc ñeå taùch quaëng buïi. Nhöõng quaëng buïi naøy ñöôïc hoài löu veà cylon taùch khí ñeå trieät ñeå thu hoài saûn phaåm Hình 23: Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa thieát bò saáy phun. e. Thieát bò : Heä thoáng thieát bò goàm Cô caáu phun söông Buoàng saáy Caloriphe Quaït Boä phaän thu hoài saûn phaåm Cô caáu phun söông: Muïc ñích : phaân taùn doøng nhaäp lieäu vaøo buoàng saáy döôùi daïng nhöõng haït söông nhoû li ti Daïng ñaàu phun: Ñaàu phun li taâm(rotary/ wheel atomizer) Caáu taïo: Goùc phun: 180OC Naêng suaát: 200taán/h Toác ñoä quay cuûa ñóa:10000-30000 rpm Nguyeân taéc hoaït ñoäng Nguyeân lieäu ñöôïc neùn vaøo trong ñaàu phun nhôø moät bôm cao aùp ñeå taïo aùp suaát chaát loûng cao ((³ 690 KPa » 100 PSI) hoaëc thaäm chí raát cao (13,8 – 69 MPa töùc khoaûng 2000 – 10000 PSI) ñeå coù theå taïo thaønh caùc gioït nhoû coù kích thöôùc töông ñöông vôùi caùc gioït taïo thaønh nhôø vaøo vieäc söû duïng caùc ñóa xoay troøn (spinning dics) vôùi ñöôøng kính trung bình cuûa gioït laø £ 80mm. Hình 25: Caáu taïo ñaàu ly taâm Öu ñieåm: Goùc phun lôùn taïo ñieàu kieän toát cho dòch caø pheâ tieáp xuùc vôùi khí noùng Phuø hôïp vôùi maãu huyeàn phuø mòn Nhöôïc ñieåm : Chi phí naêng löôïng cao Buoàng saáy: Hình truï ñöùng, ñaùy coân vôùi ñaàu phun doøng nhaäp lieäu vaø cöûa vaøo cuûa taùc nhaân say (khoâng khí noùng) ñeàu ñöôïc boá trí treân ñænh buoàng. Nhieät ñoä ra cuûa boät caø pheâ hoøa tan thaáp hôn nhieät ñoä khoâng khí noùng taïi cöûa vaøo buoàng saáy, do ñoù ít gaây bieán ñoåi caùc caáu töû maãn caûm vôùi nhieät ñoä. Hình 26: Thieát bò saáy phun hieäu FSDTM Heä thoáng thu hoài saûn phaåm: Thöôøng söû duïng cyclon ñeå taùch saûn phaåm (daïng buïi nhoû) khoûi khí thoaùt ra (phöông phaùp laéng xoaùy taâm): Khí thoaùt ra coù chöùa saûn phaåm seõ ñöôïc ñöa vaøo cyclon töø phaàn ñænh theo phöông tieáp tuyeán vôùi thieát bò. Boät saûn phaåm seõ chuyeån ñoäng theo quyõ ñaïo hình xoaén oác vaø rôi xuoáng ñaùy cyclon. Coøn doøng khoâng khí seõ thoaùt ta ngoaøi theo cöûa treân ñænh cyclon. Quaït: Duøng ñeå taêng löu löôïng doøng khoâng khí noùng chuyeån ñoäng trong buoàng saáy. Heä thoáng saáy phun thöôøng ñöôïc trang bò heä thoáng 2 quaït ly taâm: Quaït chính: ñaët sau cyclon thu hoài saûn phaåm. Quaït phuï: ñaët tröôùc calorife duøng ñeå gia nhieät cho khoâng khí noùng. Ngoaøi caùc tieát bò neâu treân, trong heä thoáng saáy phun coøn coù theå coù caùc thieát bò nhö: thieát bò chöùa dòch trích caø pheâ caàn saáy, thieát bò loïc dòch caø pheâ tröôùc khi ñöa vaøo cô caáu phun söông, bôm cao aùp (duøng nhaäp lieäu), calorife (ñeå gia nhieät cho khoâng khí noùng),cyclon vaän chuyeån saûn phaåm, heä thoáng maøng loïc,… Taùc nhaân saáy: Khoâng khí saïch noùng (thöôøng tö ø230-2500C ) Gia nhieät cho khoâng khí baèng hôi, daàu, gas,…. Caùc nhaø maùy ñaët trong khu coâng nghieäp thöôøng ñöôïc söû duïng hôi coù nhieät ñoä dao ñoäng töø 185¸260oC (thöôøng nhieät ñoä hôi lôùn hôn nhieät ñoä khoâng khí noùng laø 10oC). f.Thoâng soá coâng ngheä: Noàng ñoä chaát khoâ cuûa nguyeân lieäu: 35-55% Nhieät ñoä taùc nhaân saáy: 230-2500C Nhieät ñoä khoâng khí ra: 900C Ñoä aåm boät sau khi saáy: 3.5% Tröôùc khi phun dòch seõ cho khí N2 neùn vaøo loøng dòch ñeå ñieàu chænh tyû troïng cuûa boät saáy ñeå ñoä phoàng troøn tan ñeàu khi söû duïng, löôïng N2 ñöa vaøo 18 – 20 kg/h. 2) Saáy thaêng hoa: a. Baûn Chaát: Saáy thaêng hoa laø phöông phaùp taùch aåm töø caùc saûn phaåm baèng phöông phaùp laïnh ñoâng vaø tieáp theo laø chuyeån ñaù ñöôïc laøm trong quaù trình laïnh ñoâng thaønh hơi, qua pha loûng ngắn ngủi khi ñun noùng sản phẩm trong chaân khoâng. b. Muïc ñích Cheá bieán: Dòch trích caø pheâ sau khi ñöôïc laøm laïnh ñoâng seõ ñöôïc saáy baèng khoâng khí noùng hay tia hoàng ngoaïi taïo thaønh boät caø pheâ Baûo quaûn: Saûn phaåm sau khi saáy coù thôøi gian baûo quaûn toát hôn: Vi sinh vaät bò tieâu dieät trong quaù trình laïnh ñoâng Saûn phaåm sau khi saáy coù haøm aåm toát hôn Hoaøn thieän: Khoâng laøm maát ñi moät soá hôïp chaát höông cuûa caø pheâ. Buoàng saáy chaân khoâng: c. Caùc bieán ñoåi : Vaät lyù: Söï thay ñoåi veà tyû troïng Hoaù hoïc : Haøm aåm giaûm nhanh choùng Hoaù lyù: Coù söï chuyeån pha töø dung dòch loûng sang raén. Söï thaêng hoa cuûa tinh theå nöôùc ñaù töø raén sang khí Sinh hoïc: Coù theå tieâu dieät moät soá vi sinh vaät trong quaù trình laïnh ñoâng do toác ñoä laøm laïnh nhanh choùng Caûm quan: Giöõ ñöôïc tính chaát caûm quan höông vò töø saûn phaåm ban ñaàu do nhieät ñoä cuûa vaät lieäu baét ñaàu saáy baèng -20oC, -30oC. Khi ñoä aåm cuûa saûn phaåm giaûm xuoáng toái thieåu nhieät ñoä cuûa vaät lieäu taêng ñeán +300C, +40OC. Ñieàu kieän nhö theá ñaûm baûo quaù trình oxi hoùa toái thieåu cuûa saûn phaåm do haøm löôïng oxi khoâng ñaùng keå trong moâi tröôøng cuûa phoøng saáy. d. Phöông phaùp thöïc hieän: Hình 27: Quaù trình saáy thaêng hoa caø pheâ cuûa coâng ty Niro A/S Phöông phaùp saáy thaêng hoa caø pheâ ñöôïc öùng duïng trong caùc nhaø maùy lôùn vôùi thieát bò hieän ñaïi Quaù trình saáy thaêng hoa bao goàm caùc böôùc sau: Dòch trích caø pheâ sau khi ñaõ ñöôïc coâ ñaëc ñeán noàng ñoä chaát khoâ khoaûng 40% seõ ñöôïc laøm noåi boït khí vôùi khoái löôïng cuûa boït khí xaáp xæ 450-750g/l vaø ñöôïc laøm laïnh sô boä ôû nhieät ñoä -40C- -20C Dòch caø pheâ sau khi laøm laïnh sô boä seõ ñöôïc ñoå vaøo nhöõng caùi khay noâng vaø ñöôïc ñaët vaøo phoøng laïnh ñoâng ôû -450C trong 30 phuùt Nhöõng haït thu ñöôïc trong quaù trình laïnh ñoâng seõ ñöôïc ñöa qua thieát bò nghieàn ôû -40--500C Sau quaù trình nghieàn thì nhöõng tinh theå ñaù thu ñöôïc seõ ñöôïc ñem qua thieát bò saøng ñeå thu ñöôïc nhöõng haït coù kích thöôùc töø 0.5-3mm Nhöõng haït thu ñöôïc sau quaù trình laïnh ñoâng seõ ñöôïc ñöa vaoø thieát bò saáy thaêng hoa vôùi aùp suùaât saáy 0.3-0.4mbar Saûn phaåm sau quaù trình saáy coù tæ troïng 230-260g/l. e. Thoâng soá coâng ngheä: Nhieät ñoä laøm laïnh sô boä: -4- -20 Nhieät ñoä laïnh ñoâng :-450C Thôøi gian laïnh ñoâng :30 phuùt AÙp suaát buoàng saáy:0.3-0.4mbar Khoái löôïng rieâng cuûa haït:230-260g/l 9. TAÏO HAÏT (Agglomeration) (QUI TRÌNH I) a. Baûn chaát: Taïo haït laø phöông phaùp hieäu quaû ñeå taêng tính hoøa tan nhanh cuûa thöïc phaåm aên lieàn daïng boät, ñieån hình laø caø pheâ hoøa ran Quaù trình tan cuûa caùc haït trong nöôùc goàm 4 giai ñoaïn: Chaát loûng thaám vaøo haït nhôø caùc mao quaûn. Caùc haït laéng xuoáng Caùc haït vôõ ra vaø phaân taùn trong nöôùc - Cuoái cuøng, caùc haït nhoû tan hoaøn toaøn vaøo nöôùc. Caùc haït quaù mòn raát khoù thaám nöôùc vaø khoù tan do coù söùc caêng beà maët lôùn. Maët khaùc, beà maët caùc haït haáp phuï khí neân khi dieän tích beà maët lôùn, löôïng khí haáp phuï nhieàu thì nöôùc raát khoù thaám vaøo haït. Quaù trình keát tuï laøm taêng kích thöôùc haït, giaûm söùc caêng beà maët vaø taïo caáu truùc xoáp neân haït seõ tan nhanh hôn nhieàu. b. Muïc ñích Hoaøn thieän: Duøng chaát loûng döôùi daïng phun söông ñeå keát tuï boät caø pheâ sau khi saáy phun thaønh nhöõng haït coù kích thöôùc ñoàng nhaát hôn, traùnh ñeå soùt buïi caø pheâ trong saûn phaåm. Saûn phaåm taïo thaønh coù ñoä hoøa tan toát hôn. c. Caùc bieán ñoåi Vaät lyù: Kích thöôùc haït taêng leân, ñoàng ñeàu hôn. Trong töøng haït, caùc thaønh phaàn khoâng lieân keát chaët cheõ vôùi nhau neân haït coù caáu truùc xoáp. Haït sau khi taïo thaønh seõ ñöôïc saáy baèng khí noùng roài laøm nguoäi baèng khí laïnh. Tæ troïng haït giaûm do haït coù caáu truùc xoáp. Hoùa hoïc: Do quaù trình taïo haït söû duïng hôi nöôùc noùng neân coù theå xaûy ra moät soá phaûn öùng nhö: phaûn öùng thuûy phaân, phaûn öùng Maillard, phaûn öùng caramel hoùa… nhöng khoâng ñaùng keå do thôøi gian ngaén. Hoùa sinh vaø sinh hoïc: bieán ñoåi khoâng ñaùng keå do nhieät ñoä cao vaø haøm aåm thaáp. d. Phöông phaùp thöïc hieän Boät caø pheâ seõ ñöôïc hoøa troän vôùi chaát loûng döôùi daïng phun söông vaø keát dính laïi vôùi nhau taïo neân nhöõng haït caø pheâ vôùi kích thöôùc ñoàng nhaát hôn, traùnh ñeå soùt buïi caø pheâ trong saûn phaåm. e. Thieát bò Boät caø pheâ mòn ñöôïc phun vaøo thieát bò, hoøa troän vôùi doøng chaát loûng döôùi daïng söông vaø keát dính laïi thaønh caùc haït. Sau ñoù, caùc haït xoáp seõ ñöôïc saáy khoâ döôùi ñieàu kieän saáy oân hoøa baèng caùch thoåi khí noùng (taïo daïng taàng soâi) roài ñöôïc laøm nguoäi baèng khoâng khí laïnh. Sau ñoù, haït seõ ñöôïc saøng ñeå thu nhöõng boät caø pheâ mòn ñem ñi taïo haït laàn nöõa. Hình 29: Thieát bò taïo haït 10. BAO GOÙI a. Muïc ñích Hoaøn thieän Baûo quaûn b. Caùc bieán ñoåi Quaù trình bao goùi khoâng taùc ñoäng tröïc tieáp ñeán saûn phaåm. Nhöng ñieàu kieän moâi tröôøng seõ aûnh höôûng ñeán chaát löôïng cuõng nhö thôøi gian baûo quaûn saûn phaåm. Neáu bao goùi trong ñieàu kieän bình thöôøng thì O2 khoâng khí, hôi nöôùc, vi sinh vaät… coù theå ñi vaøo saûn phaåm, caùc caáu töû höông bò thaát thoaùt ra moâi tröôøng. Do ñoù seõ laøm giaûm chaát löôïng cuûa caø pheâ veà muøi, vò (do quaù trình oxy hoùa), caø pheâ coù theå bò voùn cuïc do ñoä aåm taêng. Vì theá thôøi gian baûo quaûn seõ ngaén. c. Phöông phaùp thöïc hieän Ñoùng goùi coù naïp khí N2, CO2,… ñeå boät caø pheâ khoûi bò oxy hoùa, caùc chaát daàu khoûi bò oâi, vi sinh vaät khoù xaâm nhaäp. Caø pheâ hoøa tan coù theå baûo quaûn ít nhaát laø 18 thaùng neáu trong bao bì: Ñoä aåm thaáp hôn: 4 – 5% w/w O2 thaáp hôn 4% d. Vaät lieäu bao bì Hoäp kim loaïi: hoäp theùp traùng thieác coù phuû vecni. Laù kim loaïi vaø plastic eùp vaøo nhau. Ví duï: bao bì 3 lôùp: Trong cuøng laø PETP 12mm. Giöõa: laù nhoâm 12 mm. Ngoaøi cuøng: LDPE 70 mm. Tuùi giaáy ôû giöõa, ñöôïc bao boïc beân ngoaøi vaø loàng beân trong laø nhöõng tuùi PE eùp laïi vôùi nhau. Caùc loï thuûy tinh, nhöïa kín. e. Thieát bò Ta xeùt thieát bò ñoùng goùi vôùi vaät lieäu laø plastic: Vaät lieäu bao bì ñöôïc ñònh hình vaø haøn nhieät laïi thaønh hình oáng. Sau ñoù, thieát bò seõ haøn nhieät phaàn ñaùy, ñoå saûn phaåm vaøo (coù theå keát hôïp vôùi huùt chaân khoâng hay naïp theâm khí trô) vaø haøn nhieät phaàn ñænh. Do vaät lieäu bao bì chuyeån ñoäng lieân tuïc neân ñoàng thôøi vôùi vieäc haøn phaàn ñænh cuûa bao bì thöù nhaát thì phaàn ñaùy cuûa bao bì thöù hai cuõng ñöôïc haøn kín. Hình 30: Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa thieát bò bao goùi caø pheâ hoøa tan. III. SO SAÙNH 2 QUY TRÌNH Hai qui trình khaùc nhau ôû phöông phaùp coâ ñaëc vaø saáy Öu vaø nhöôïc cuûa caùc phöông phaùp coâ ñaëc: Phöông phaùp Öu ñieåm Nhöôïc ñieåm Boác hôi chaân khoâng Haøm löôïng chaát khoâ trong maãu coù theå ñaït ñöôïc giaù trò cao Thieát bị ñôn giaûn, chi phí ñââaàu tö thaáp hơn. Naêng löôïng söû dụng thöôøng cao hôn so vôùi coâ ñaëc laïnh ñoâng Toån thaát caùc hôïp chaát deã bay hôi, aûnh höôûng khoâng toát ñeán muøi vò caø pheâ; nhöng coù theå khaéc phuïc giöõ ñöôïc muøi vò baèng caùch ngöng tuï Coâ ñaëc laïnh ñoâng Dòch trích caø pheâ ñöôïc coâ ñaëc maø khoâng bị thaát thoaùt nhieàu veà: maøu, muøi, vị vaø caùc chaát dinh döôõng Coù theå taän thu caùc chaát tan baùm treân tinh theå ñaù baèng caùch röûa, sau ñoù ñem taùi keát tinh nöôùc röûa Nưôùc saïch laáy töø keát tinh ra coù theå söû duïng vaûo chu trình saûn xuaát Toán nhieàu naêng löôïng Noàng ñoä saûn phaåm giôùi haïn trong khoaûng 50-55% w/w vì neáu ñoä nhôùt cao seõ laøm chaäm toác ñoä taïo tinh theå, cuõng nhö khoù taùch tinh theå ñaù ra khoûi dung dòch ban ñaàu So saùnh caùc phöông phaùp saáy Saáy phun Saáy thaêng hoa Tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi taùc nhaân saáy Deã maát ñi moät soá chaát maøu muøi töï nhieän Chi phí ñaàu tö thaáp hôn AÙp duïng cho quy trình saûn xuaát caø pheâ bình thöôøng Tieáp xuùc giaùn tieáp vôùi taùc nhaân saáy Giöõ ñöôïc muøi vò höông thôm ñaëc tröng cuûa caø pheâ Chi phí ñaàu tö cao AÙp duïng cho quy trình saûn xuaát caø pheâ haûo haïng IV. SAÛN PHAÅM CAØ PHEÂ HOØA TAN Nhöõng thay ñoåi cuûa höông caø pheâ trong quaù trình cheá bieán Thaønh phaàn Caø pheâ rang Caø pheâ môùi cheá bieán Caø pheâ cheá bieán sau 6 ngaøy Caø pheâ hoøa tan Ppm Ppm % giöõ laïi ppm % giöõ laïi Ppm % giöõ laïi Acetaldehyde 2,43 1,74 72 1,39 57 0,71 29 Propionaldehyde 0,30 0,20 67 0,15 50 0,038 13 Butyraldehyde 0,03 0,006 20 0 0 0 0 Isobutyralhyde 0,64 0,47 72 0,42 65 0,14 22 Isovaler-aldehye 0,14 0,073 52 0,047 34 0,019 14 Acetone 1,99 1,95 98 1,25 63 0,55 28 Methylethylcetone 0,78 0,49 62 0,33 42 0,11 14 Diacetyl 0,61 0,64 106 0,41 68 0,24 40 2,3 - Pentanedione 0,64 0,67 106 0,40 93 0,11 17 Furan 0,11 0,045 40 0,026 23 0,004 4 Methylfuran 0,29 0,078 27 0,039 14 0,008 3 Hydrosulfide 0,14 0,06 43 0,054 39 0,010 7 Dimethylsulfide 0,12 0,063 52 0,020 17 0 0 Methylmercaptan 0,12 0,056 98 0,053 45 0,022 19 Methylformate 0,32 0,22 62 0,13 41 0,02 6 Methanol 0,78 0,83 106 0,46 60 0,03 4 Ethanol 0,03 0,032 108 0,022 73 0 0 Isoprene 0,026 0,0026 10 0,0015 6 0 0 TOTAL 9,50 7,63 80 5,20 55 2,01 21 Caùc chaát taïo neân höông vò caø pheâ Nhoùm chaát deã bay hôi Nhoùm aldehyde Acetaldehyde: Raát deã bay hôi (nhieät ñoä soâi 21oC), coù ôû haàu heát caùc loaïi traùi caây, coù muøi hôi haêng, haøm löôïng coù trong caø pheâ raát thaáp, chæ thaáy roõ ôû caø pheâ rang vaø caø pheâ boät (haøm löôïng 100ppm), taïo höông thôm dòu cho caø pheâ hoaø tan. Propinaldehyde: Nhieät ñoä soâi 49 oC, cuõng coù ôû raát nhieàu traùi caây, muøi cuûa noù deã nhaän thaáy ôû maän taùo haøm löôïng cuûa noù trong caø pheâ rang khoaûng 20ppm, coøn ôû caø pheâ hoaø tan thì ít hôn. Noù khoâng taïo höông ñaëc tröng cho caø pheâ. Butyraldehyde: Coù hai ñoàng phaân: ñoàng phaân maïch thaúng (tso = 76oC) vaø ñoàng phaân maïch nhaùnh (tso = 64oC), tæ leä nhaùnh/thaúng = 5/1, coù muøi haêng haêng nhö acid butyric, haøm löôïng cuûa noù trong caø pheâ nhaân laø 30ppm vaø ôû noàng ñoä naøy ta coù theå nhaän thaáy muøi cuûa butyraldehyde. Höông vò cuûa caø pheâ hoaø tan tuyeät dieäu hôn, deã chòu hôn khi trong thaønh phaàn coù vaøi ppm butyraldehyde. Valeraldehyde: coù 3 ñoàng ñaúng: thaúng (tso = 103oC), 2-metyl, vaø 3-metyl (hai ñoàng phaân nhaùnh coù tso = 93 oC). Haøm löôïng cuûa noù trong caø pheâ rang laø 60ppm, trong caø pheâ hoaø tan laø 15ppm. Höông vò do noù taïo ra raát naëng, noù raát quan troïng trong vieäc taïo neân muøi vaø vò cho caø pheâ. Furfural: laø aldehyde cuûa Furan, ñieåm soâi 162oC, coù coâng thöùc C5H4O2 coù raát nhieàu ôû caùc loaøi caây, haøm löôïng furfural trong caø pheâ rang sau 6 tuaàn khoâng bò giaûm maëc duø noù deã bay hôi. Höông vò do Furfural taïo ra raát ñaëc tröng, gioáng muøi cuûa benzaldehyde (gioáng muøi cuûa ñoáng coû khoâ), ñaây khoâng phaûi laø muøi quyeán ruõ. Haøm löôïng fufural trong caø pheâ hoaø tan 100-200ppm. Khi pentosan bò thuyû phaân seõ taïo furfural. Furfural chuyeån sang maøu vaøng naâu khi tieáp xuùc vôùi aùnh saùng, khoâng khí. Nhoùm cetone Acetone: tso = 57 oC coù muøi vò ngoït dòu ñaëc tröng. Haøm löôïng ôû caø pheâ rang, caø pheâ hoaø tan laø 50ppm. Diacetyl: haøm löôïng 20ppm (7%) ôû caø pheâ rang coù vò ngoït vaø höông thôm bô. Noù laø 1 yeáu toá taïo neân muøi cuûa caø pheâ. Höông cuûa Diacetyl raát deã nhaän bieát maëc duø haøm löôïïng trong caø pheâ rang chæ coøn 1-2ppm. Caø pheâ rang ñeå 2 thaùng: ½ Diacetyl chuyeån thaønh Acetyl methyl carbinol. Acatoin (Acetylmethylcarbinol): tso =148oC, coù coâng thöùc CH3-CHOH-CO-CH3. Khi haøm löôïng <100ppm noù taïo höông bô ñaëc tröng. Acetylethylcetone: tso = 80oC. Haøm löôïng ôû caø pheâ rang, caø pheâ hoaø tan:10-20ppm. Noù coù muøi töông töï nhö Acetone, nhöng noù khoù bay hôi hôn. Nhoùm röôïu Methylalcohol : tso = 64 oC, trong caø pheâ rang chæ coù vaøi ppm nhöng raát deã nhaän ra muøi vò cuûa noù, nhìn chung noù taïo vò ngoït vaø höông dòu cho taùch caø pheâ. Nhoùm ester Methylformat: tso = 32 oC, haøm löôïng trong caø pheâ rang 10-20ppm. Ethyl format: tso = 54oC, haøm löôïng trong caø pheâ rang khoaûng 2ppm. Methyl acetal: tso = 57oC, haøm löôïng trong caø pheâ rang 10-20ppm. Hôïp chaát dò voøng: haøm löôïng trong caø pheâ rang 10-20ppm, Furan (32oC) coù muøi khoâng deã chòu gioáng benzen, Methyl furan (63 oC) coù muøi nheï hôn. Furan ôû noàng thaáp laøm giaûm vò giaùc, giaûm nhòp ñaäp cuûa tim. Thiophene: nhieät ñoä soâi 84oC, haøm löôïng trong caø pheâ rang 1-2 ppm. Maëc duø noù laø hôïp chaát cuûa löu huyønh nhöng muøi khoâng naëng laém. Pyrolle: nhieät ñoä soâi 130oC, coù muøi gaây buoàn noân. Nicotine: nhieät ñoä soâi 246oC, coù trong thuoác laù. Pyridine: nhieät ñoä soâi 115oC, coù muøi khoù chòu, haøm löôïng trong caø pheâ rang 200ppm. Caø pheâ rang giöõ 7 thaùng thì haøm löôïng Pyridine khoâng thay ñoåi. Trigonelline: tinh theå maøu traéng, trong caø pheâ nhaân 1-1,3%, trong caø pheâ rang 0,9-1,2%. Noù coù vò ñaéng baèng ¼ laàn vò daéng cuøa caffein. Khoaûng 10% Trigonelline phaân huyû trong quaù trình rang taïo muøi raát haáp daãn (Trigonelline à pyridine + nicotinic acid). Nhoùm vitamin Trong caø pheâ nhaân coù haøm löôïng caùc vitamin nhö sau: B1: 2ppm B2: 2-3ppm Pantothenic acid: 10-23ppm Choline: 600-800ppm Folic acid: 0,2ppm B6: 1,4ppm Coøn coù B12: khoâng ñaùng keå. Trong caø pheâ hoaø tan hoaøn toaøn khoâng coù vitamin. Nhoùm caùc hôïp chaát löu huyønh: taïo muøi cho caø pheâ raát thaáp Dimetyl sulfide: tso = 38oC, raát deã nhaän bieát trong khoâng khí duø noàng ñoä raát nhoû tính baèng ppb, noù taïo neân chaát löôïng cho caø pheâ. Haøm löôïng trong caø pheâ rang 2ppm, caø pheâ hoaø tan <10ppm. Caùc amino acid chöùa löu huyønh: methioine, cysteine, cystine. Methyl mercaptan: tso = 8oC, duø ôû noàng ñoä ppb nhöng muøi raát deã nhaän bieát, keát hôïp vôùi caùc muøi khaùc taïo muøi deã chòu. Haøm löôïng trong caø pheâ rang laø:3ppm Hidrogen sulfide: tso = 60 oC, coù muøi tröùng thoái, noù khoâng coù vai troø quan troïng trong vieäc taïo muøi vaø vò cuûa caø pheâ. Haøm löôïng trong caø pheâ rang: 2ppm Carbon disulfide: tso = 46oC, coù muøi hoâi. Haøm löôïng trong caø pheâ rang khoaûng 1ppm. Nhoùm hidrocarbon Pentadiene: tso = 42oC ñoái vôùi isoprene, 50 oC ñoái vôùi metyl butadien, noù khoâng tröïc tieáp taïo muøi cho caø pheâ. Haøm löôïng coù trong caø pheâ rang 12ppm. Nhoùm chaát khoâng bay hôi Nhoùm caffeine Arabica coffee:1%. Robusta coffee: 2%. Laø tinh theå maøu traéng coù vò cay, khoâng muøi, tan ít trong nöôùc laïnh: 2% ôû nöôùc 20oC, 18% ôû nöôùc 80oC, 40% ôû 100oC. Noù laø nhöõng haït tinh theå traéng treân beà maët haït caø pheâ rang. Caffeine gaây ñau ñaàu, taêng nhòp ñaäp cuûa tim, laø chaát kích thích tim vaø thaän, do ñoù lieàu löôïng 200-400mg caffeine laø khoâng toát. Nhoùm Chloregenic acid Haøm löôïng trong caø pheâ rang 4,5%, trong caø pheâ nhaân 8% Khi rang: Chlorogenic acid à caffeine acid + quinic acid Trong caø pheâ rang coù 0,5% quinic acid Nhoùm acid: coù 0,2-0,5 % trong caø pheâ rang, caø pheâ nhaân. Oxalic acid: ôû noàng ñoä cao noù laø chaát ñoäc, nhieät ñoä noùng chaûy 185oC. Mallic acid: coøn coù teân goïi laø Hydroxy succinic acid, noùng chaûy ôû 100oC, coù coâng thöùc HOOC-CHOH-CH2-COOH . Citric acid: coù ôû caùc loaïi traùi caây, vò acid raát deã nhaän bieát, nhieät ñoä noùng chaûy 100oC. Tartaric acid: toàn taïi döôùi daïng muoái tinh theå gioáng tinh theå muoái natri, coù coâng thöùc HOOC-CHOH-CHOH-COOH Pyruvic acid: coù coâng thöùc CH3-CO-COOH, chæ coù ôû caø pheâ rang 0,05%, noù coù muøi rieâng. Nhieät ñoä noùng chaûy 140oC, ñieåm soâi 165oC. Khi bò oxi hoaù noù taïo ra acetic acid. Noù ñöôïc taïo töø acetol (CH3-CO-CH2OH), Metylglyoxal (CH3-CO-CHO). Nhoùm phenol Coù vò haêng cay, coù tính chaát khöû truøng, laø nhöõng tinh theå maøu traéng Catechol: coù 2 nhoùm OH saùt nhau . Resorcinol: coù 2 nhoùm OH ôû vò trí meta. Hydroquinon: coù 2 nhoùm OH ôû vò trí para. Chuyeån sang maøu ñoû khi tieáp xuùc vôùi khoâng khí, phaûi traùnh aùnh saùng moâi tröôøng. Phenol chuyeån sang Resins ( phenol-formaldehyde). Caùc chaát catechol, resorcinol, hydroquinol, cresol (nhoùm CH3 thay theá OH ôû vò trí ortho, meta, para), guaiacol vaø eugenol: taát caû ñeàu chuyeån töø maøu vaøng sang ñoû roài saäm maøu hôn khi tieáp xuùc vôùi khoâng khí vaø aùnh saùng. Nhoùm Protein 14% trong caø pheâ nhaân, 4% trong caø pheâ rang, caø pheâ hoaø tan 6% (döïa treân haøm löôïng nitô toång). Nhöõng protein hoøa tan trong nöôùc vaø acid amin khoâng taïo muøi maïnh cho caø pheâ. Amin Raát deã bay hôi, ñöôïc taïo ra töø protein vaø caùc hôïp chaát Nitô khaùc . Ammoniac: muøi haêng, raát deã nhaän bieát, tso = -33oC. Methylamine: muøi gioáng amoniac, tso = -6oC. Trimethylamine: gioáng muøi caù, tso = 5oC. Ñöôøng caramel Caø pheâ rang 4%, caø pheâ hoaø tan 14%. Caramel coù muøi haêng, khoâng deã chòu. Daàu Caø pheâ rang 14% -17% tuøy loaïi laø hoãn hôïp caùc loaïi daàu thöïc vaät. Caùc daàu cuûa acid beùo giuùp giöõ laïi caùc höông deã bay hôi trong quaù trình phun khoâ caø pheâ hoøa tan. Chaát khoaùng treân 4% bao goàm: 60% K2O 10%MgO 5% CaO 1% Si 1% oxyt saét 13% hôïp chaát photpho, natri, mangan, Cu, Al vaø caùc nguyeân toá khaùc. Chaát löôïng cuûa caø pheâ hoaø tan Nhöõng nhaân toá goùp phaàn taïo höông toát hôn cho caø pheâ Duøng vaø pha troän caø pheâ chaát löôïng toát. Caø pheâ rang coù maøu saãm chöùa muøi toát nhaát, qua quaù trình cheá bieán muøi cuûa caø pheâ ñöôïc ngöôøi tieâu duøng chaáp nhaän.Thôøi gian cheá bieán caø pheâ töø caø pheâ töôi ñeán caø pheâ hoøa tan phaûi ruùt ngaén toái ña. Phaûi chieát trieät ñeå nhöõng chaát hoaø tan trong caø pheâ. Nhöõng chaát hoøa tan bò thuûy phaân taïo höông khoâng toát cho saûn phaåm cuoái cuøng tröø khi noù ñöôïc loïc hoaëc khoâng coù aûnh höôûng ñeán 20-25% höông caø pheâ hoøa tan trong dòch trích ly ôû aùp suaát khí quyeån. Trong dòch trích chæ chöùa chaát raén hoøa tan, khoâng ñöôïc chöùa nhöõng phaàn töû chaát keo coù theå nhìn thaáy. Dòch trích khoâng ñöôïc ñeå laâu ngoaøi khoâng khí hoaëc ñeå ôû nhieät ñoä treân 16oC quaù1 giôø, cuõng khoâng baûo quaûn daïng boät treân 38 oC quaù 1 ngaøy. Dòch trích cuõng khoâng neân laøm noùng ñeán ñieåm noù bò caramel hoùa vaø laøm taêng muøi cuûa phenol bò chaùy. Xay nghieàn haït ñeán côõ thích hôïp traùnh gaây trôû löïc cuûa haït lôùn quaù möùc trong bình trích. Ñeå thu nhaân ñöôïc löôïng boät caø pheâ hoøa tan nhieàu vôùi söï boác hôi toái thieåu, thì dòch trích ñöôïc laøm khoâ neân ñöôïc coâ ñaëc ôû möùc ñoä caøng cao caøng toát. Neáu coâ ñaëc ôû möùc ñoä thaáp seõ gaây thieät haïi cho toaøn boä chaát löôïng cuûa saûn phaåm. Caø pheâ rang chæ ñöôïc xay ngay tröôùc khi trích ly, vaø caø pheâ khoâng ñöôïc rang tröôùc khi xay quaù vaøi giôø. Höông vò töï nhieân cuûa caø pheâ ñöôïc giöõ caøng nhieàu baèng caùch söû duïng nhieät ñoä saáy thaáp, coâ ñaëc ôû möùc cao. Chæ söû duïng theùp khoâng ræ, thuûy tinh hoaëc vaät lieäu trô khi tieáp xuùc vôùi caø pheâ trong quaù trình cheá bieán. Ñaëc ñieåm kyõ thuaät cuûa caø pheâ hoøa tan Ñoä aåm 2,0-3,0% Muøi vò Khoâng coù muøi laï hoaëc maát muøi caø pheâ Khoái löôïng rieâng 270-290 g/l pH 4,95-5,15 Caën 0,1-0,5mg/100g Khaû naêng chaûy 44-48ml Buïi noåi Khoâng coù Cacbohydrat 38-42% Asen < 0,2mg/kg Thieác < 0,2mg/kg Caffein 3,00% Ñoä tro 8-12% Ñoä tan <10” Tröïc khuaån ñöôøng ruoät Khoâng coù Vaán ñeà veà veä sinh trong saûn xuaát caø pheâ Caø pheâ hoaø tan laø moät saûn phaåm cao caáp, nhieàu ngöôøi vaø nhieàu nöôùc treân theá giôùi öa chuoäng vì duøng ñôn giaûn, thuaän tieän. Nhieàu nöôùc khoâng coù caø pheâ nhöng laïi coù nhöõng xöôûng cheá bieán caø pheâ raát toái taân, hieän ñaïi. Cho neân khi xuaát caø pheâ ñi caùc nôi caàn coù nhöõng chuyeân gia thöû neám coù kinh nghieäm pha troän caùc loaïi boät vôùi nhau ñeå ñaït ñöôïc loaïi chaát löôïng hôïp vôùi thò hieáu khaùch haøng nôi ñoù. Moät ñieàu caàn chuù yù trong saûn xuaát caø pheâ hoøa tan laø vaán ñeà kieåm nghieäm trong quaù trình saûn xuaát vaø vaán ñeà veä sinh. Kieåm nghieäm quan troïng nhaát laø quaù trình trích ly, laéng, loïc… Veä sinh trong saûn xuaát laø moät tieâu chuaån lôùn caàn ñaït ñöôïc. Maùy moùc caàn saïch seõ. Caùc vaät lieäu söû duïng caàn phaûi veä sinh cao nhö: nöôùc caàn phaûi loïc vaø thanh truøng. Caùc phöông tieän söû duïng trong nhaø maùy phaûi laø theùp khoâng gæ vaø phaûi tuaân theo tieâu chuaån veä sinh thaät chu ñaùo, trieät ñeå. Nhaát laø khaâu ñoùng goùi caàn yeâu caàu veä sinh cao hôn. Cuõng coù theå tieán haønh ñoùng goùi trong buoàng khoâng khí nhö azoát, cacbonic ñeå boät caø pheâ hoaø tan khoâng bò oxy hoùa, caùc chaát daàu trong boät khoûi bò oâi, vi truøng hieáu khí vaø caùc loaïi naám moác khoûi xaâm nhaäp. Moät vaán ñeà caàn nhaéc ñeán laø caën baõ thaûi ra sau khi cheá bieán: trong 1250-1300 kg caø pheâ soáng rang ñöôïc 1000kg caø pheâ boät rang vaø thu ñöôïc khoaûng 300 kg caø pheâ hoaø tan. Nghóa laø coøn laïi khoaûng 700kg caën baõ khoâ. Nhöõng boät caën baõ naøy coù theå duøng ñeå ñun, laøm chaát caùch nhieät, boät giaáy, chaát deûo… V. TIEÂU CHUAÅN CHAÁT LÖÔÏNG CUÛA CAØ PHEÂ HOØA TAN Saûn phaåm caø pheâ hoøa tan raát ña daïng veà hình thöùc (kích thöôùc haït, maøu saéc,...), höông vò. Caø pheâ hoøa tan coù theå ñöôïc ñoùng goùi rieâng hoaëc troän cuøng vôùi caùc nguyeân lieäu khaùc nhö söõa boät, ñöôøng, coffee mate… Ñaây laø moät thöùc uoáng raát tieän lôïi, deã söû duïng. Tuy nhieân, noù khoâng coù ñöôïc höông vò ñaëc tröng cuûa caø pheâ do thôøi gian saûn xuaát keùo daøi vaø nhieät ñoä cao. Caùc nguyeân nhaân gaây ra söï khaùc bieät ñoù laø caùc phaûn öùng hoùa hoïc nhaát laø phaûn öùng thuûy phaân laøm bieán ñoåi thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caø pheâ, gaây nhöõng vò laï, laøm giaûm höông vò caø pheâ; caùc chaát muøi bò bay hôi vaø phaân huûy. Tuy nhieân, ngay caû khi caùc phaûn öùng ñöôïc haïn cheá toái ña vaø caùc chaát muøi caàn thieát ñöôïc boå sung thì caø pheâ hoøa tan vaãn khoâng ngon baèng caø pheâ pha (brewed coffee). Ñoù laø vì trong caø pheâ hoøa tan khoâng coù caùc hôïp chaát keo (brew colloid). Trong khi moät taùch caø pheâ pha coù thaønh phaàn chaát keo chieám 5-10% toång löôïng chaát hoøa tan thì moät taùch caø pheâ hoøa tan chæ chöùa ít hôn 1% caùc chaát ñoù. Baûng : Chæ tieâu chaát löôïng caø pheâ hoøa tan Ñoä aåm 2-3% Khaû naêng tan nhanh Tan hoaøn toaøn trong khoaûng 10 giaây Tæ leä caën 0,2-0,5 mg/100g Buïi noåi Khoâng Muøi vò Giöõ ñöôïc muøi caø pheâ, khoâng coù muøi vò laï Haøm löôïng caffeine 2-3% Haøm löôïng carbonhydrate 38-42% pH cuûa dung dòch caø pheâ 4,5-5,1 Khoái löôïng rieâng 220-240 g/l Ví duï: Tieâu chuaån caø pheâ hoøa tan do Boä Y teá cuûa nöôùc Coäng hoøa Philippines ban haønh ngaøy 18/10/1985 soá 136-a s. 1985. Theo tieâu chuaån naøy, caø pheâ hoøa tan laø saûn phaåm dehydrate hoùa coù khaû naêng hoøa tan trong nöôùc, coù daïng boät, haït, daïng boâng hay döôùi daïng raén khaùc, ñöôïc saûn xuaát duy nhaát töø dòch chieát caø pheâ (dung moâi phaûi laø nöôùc). 1. Yeâu caàu veà thaønh phaàn Tieâu chuaån Ñôn vò ño Caø pheâ hoøa tan Caø pheâ hoøa tan ñaõ loaïi caffein Ñoä aåm (% w/w) toái ña 6,0 toái ña 6,0 Haøm löôïng caffein (% w/w treân khoái löôïng chaát khoâ) 2 - 6 toái ña 0,3 Tro (% w/w treân khoái löôïng chaát khoâ) 6,0 – 15,0 6,0 – 15,0 Chaát raén khoâng tan trong nöôùc (% w/w treân khoái löôïng chaát khoâ) toái ña 0,5 toái ña 0,5 pH 4,7 – 5,5 4,7 – 5,5 Arsenic mg/kg toái ña 0,1 toái ña 0,1 Chì mg/kg toái ña 0,3 toái ña 0,3 Vi sinh vaät gaây beänh Khoâng coù Khoâng coù 2. Caùc chæ tieâu khaùc Ñoä hoøa tan: 25g saûn phaåm hoøa tan trong 150 ml nöôùc soâi trong 30 giaây vôùi ñieàu kieän khuaáy oân hoøa. Caûm quan: caø pheâ hoøa tan coù maøu vaø vò ñaëc tröng, coù höông cuûa caø pheâ rang. Khoâng ñöôïc theâm baát kyø chaát taïo höông taïo vò naøo coù nguoàn goác khoâng phaûi töø nguyeân lieäu caø pheâ. 3. Bao bì vaø ñoùng goùi Caø pheâ hoøa tan ñöôïc ñoùng goùi trong caùc bao bì kín, coù nieâm phong baèng kim loaïi, thuûy tinh hay caùc loaïi vaät lieäu meàm deûo phuø hôïp. Khi chöùa trong caùc bao bì ñuïc laøm baèng vaät lieäu cöùng, saûn phaåm phaûi chieám nhieàu hôn 90% theå tích cuûa bao bì. Vi. thaønh töïu Caø pheâ hoøa tan raát tieän lôïi nhöng laïi thieáu ñi nhöõng höông thôm caàn thieát. Ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm naøy, haõng Aromatech cuûa New Zealand ñaõ giôùi thieäu heä thoáng haáp thu nhöõng höông thôm bò bay hôi trong quaù trình rang vaø xay caø pheâ nhaân ñeå boå sung vaøo saûn phaåm. Trong suoát quaù trình rang vaø xay caø pheâ nhaân, khí CO2 vaø caùc chaát muøi deã bay hôi thoaùt ra vaø thöôøng ñöôïc ñeå cho töï do bay vaøo khoâng khí. Caùc chaát thôm naøy deã bò haáp thu bôûi khí CO2, daàu caø pheâ vaø haït caø pheâ hoøa tan. Hoãn hôïp vôùi goàm chaát thôm vaø khí CO2 hoaëc chaát thôm vaø daàu caø pheâ (khoâng chöùa oxy) ñöôïc boå sung vaøo saûn phaåm, taïo cho saûn phaåm muøi thôm ñaëc tröng. Ñoàng thôøi, CO2 cuõng laø loaïi khí trô thöôøng ñöôïc bôm vaøo bao bì caø pheâ nhaèm muïc ñích baûo quaûn. Khí töø maùy rang Daàu caø pheâ Khí CO2 Dung moâi Hình 14: Heä thoáng haáp thu höông caø pheâ Vii. PHUÏ LUÏC Moät soá hình aûnh veà caø pheâ vaø quy trình saûn xuaát caø pheâ hoøa tan Hình 1: Caùc khu vöïc troàng caø pheâ treân theá giôùi Hình 2: Söï thay ñoåi maøu saéc cuûa quaû caø pheâ theo ñoä chín Hình 3: Caáu taïo quaû caø pheâ Hình 5: Quy trình coâng ngheä saûn xuaát caø pheâ hoøa tan baèng phöông phaùp saáy phun Hình 6: Quy trình coâng ngheä saûn xuaát caø pheâ rang baèng phöông phaùp saáy laïnh Söï thay ñoåi maøu saéc cuûa haït caø pheâ theo möùc ñoä rang Hình 8: Ñaây laø moät loaïi caø pheâ nhaân coù nguoàn goác töø vuøng Trung Myõ ñöôïc xöû lyù baèng phöông phaùp öôùt. Treân beà maët coøn dính nhieàu voû luïa. Hình 9: Yellow stage: Nhieät ñoä cuûa haït caø pheâ ñaït 93-121oC, haït caø pheâ coù muøi coû khoâ hay coû aåm, hôi nöôùc boác leân töø khoái haït caø pheâ ñang rang. Hình 10: Light brown stage: Nhieät ñoä beân trong haït caø pheâ ñaït 124 – 149oC, caø pheâ coù muøi boät nöôùng hay baùnh nöôùng, xaûy ra caùc phaûn öùng thu nhieät. Hình 11: first crack begin: Nhieät ñoä beân trong haït caø pheâ ñaït 180oC, haït caø pheâ coù ñoám ñen, maøu saéc khoâng ñeàu, hôi aåm thoaùt ra, haït caø pheâ tröông nôû, khe hôû giöõa haït môû roäng laøm bong lôùp voû luïa coøn soùt, xaûy ra phaûn öùng caramel hoùa. Hình 12: City Roast:204-213oC, caramel hoùa 50% ñöôøng, löôïng ñöôøng coøn laïi taïo cho caø pheâ rang ôû giai ñoaïn naøy coù vò ngoït. Hình 13: Full City Roast:213-218oC, caùc phaûn öùng tieáp tuïc xaûy ra,haït caø pheâ hoaøn thieän daàn veà tính chaát caûm quan. Hình 14: Full City Roast+: 221-230oC, daàu laøm boùng beà maët haït caø pheâ. Hình 15: Vienna Roast+: 232-241oC, höông vò ñaëc tröng baét ñaàu bò laán aùt bôûi muøi vò “rang”. Khi nhieät ñoä caøng taêng, muøi vò “rang” caøng theå hieän roõ neùt. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1]. Vuõ Baù Minh – Hoaøng Minh Nam, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 2: Cô hoïc vaät lieäu rôøi”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc kyõ thuaät, Haø Noäi, 1998, 233tr. [2].Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát – Taäp 1”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 626tr. [3]. Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát – Taäp 2”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 447tr. [4]. R.J.Clarke, “Coffee – volume 2: Technology”, NXB Elsevier Applied Science, 1987, 321 trang. [5]. Caùc ñòa chæ: www.sweetmarias.com www.niro.com