quy trình sản xuất cà phê hòa tan

Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM
Khoa Kỹ Thuật Hoá Học
Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm





Đề tài tiểu luận môn Công nghệ chế biến



GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
SVTH: Huỳnh Hưng Thònh 60902607
Nguyễn Thò Hồng Nhung 60901866
Võ Thành Trung 60903020
Trần Vũ Phương Trang 60902874
Trần Quốc Tuấn 60903133


THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 5/2012




QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

2




LỜI MỞ ĐẦU

Cà phê là một loại thức uống có từ lâu đời và liên tục được phát triển cho đến ngày
nay, là một trong những thức uống được ưa chuộng nhất thế giới và có mức tiêu thụ cao.
Đặc biệt các thò trường lớn như Mỹ, Đức , Pháp Ý và các nước Bắc Âu, nơi mà cà phê
được coi là không thể thiếu thì không có đủ điều kiện đất đai, khí hậu để trồng. Vì vậy
đối vơí những nước có điều kiện trồng cà phê như nước ta cà phê không chỉ tiêu thụ trong
nước mà còn là mặt hàng xuất khẩu mang lại lợi nhuận kinh tế cao.

Ngày nay khi xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu thò hiếu của con người về thực
phẩm ngày càng tăng cao đòi hỏi sản phẩm phải thỏa mãn về chất lượng và tính nhanh
gọn, điển hình là thò trường nước giải khát, luôn đáp ứng những nhu cầu trên. Vì vậy cà
phê hoà tan đã ra đời. Với người tiêu dùng cà phê hoà tan nhanh chóng được ưa chuộng vì
sự tiện lợi của nó. Với nhà sản xuất cà phê hoà tan là mặt hàng có giá trò cao, thuận lợi
trong việc bảo quản và vận chuyển. Tuy nhiên quy trình chế biến ra nó lại đòi hỏi những
công nghệ hết sức phức tạp. Trong bài tiểu luận này nhóm chúng em sẽ trình bày về quy
trình chế biến cà phê hoà tan cùng một số thiết bò chính trong quá trình sản xuất.

Bài tiểu luận có thể hoàn thành tốt không thể không kể đến sự hướng dẫn của thầy
Lê Văn Việt Mẫn. Nhóm chúng em xin gửi tới thầy lời cám ơn sâu sắc và chân thành.

Bài tiểu luận có thể còn nhiều sai sót. Nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý
của thầy, cũng như ý kiến đóng góp của các bạn để bài trở nên hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn.

Thành phố Hồ Chí Minh ngày 16 tháng 5 năm 2012
Nhóm sinh viên thực hiện


QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


3

MỤC LỤC
I. NGUYÊN LIỆU 8
1. Cà phê nhân 8
1.1 Thành phần hóa học 8
1.2 Tiêu chuẩn cà phê nhân 10
2. Nước 14
3. Bột sữa gầy 15
II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HOÀ TAN 17
1. Quy trình I 18
2. Quy trình II 19
III. THUYẾT MINH QUY TRÌNH 20
A. Quy trình I: 20
1. Làm sạch 20
1.1 Mục đích : Chuẩn bò 20
1.2 Các biến đổi 20
1.3 Phương pháp thực hiện 20
1.4 Thiết bò 21
2. Phối trộn 22
2.1 Mục đích: hoàn thiện 22
2.2 Các biến đổi 22

2.3 Phương pháp thực hiện 22
2.4 Thiết bò 22
Máy trộn thùng quay 22
3. Rang 23
3.1 Mục đích: chế biến và bảo quản 23
3.2 Các biến đổi 23
3.3 Phương pháp thực hiện: 28
3.4 Thiết bò: 29
4. Nghiền 29
4.1 Mục đích: chuẩn bò 29
4.2 Các biến đổi 29
4.3 Phương pháp thực hiện 30
4.4 Thiết bò: 30
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


4

5. Trích ly 31
5.1 Mục đích: Khai thác 31
5.2 Các biến đổi : 31
5.3 Phương pháp thực hiện 32
5.4 Thiết bò: 32
6. Xử lý dòch chiết 34
6.1 Mục đích: chuẩn bò và hoàn thiện 34
6.2 Các biến đổi 34
6.3 Phương pháp thực hiện 34
6.4 Thiết bò 34
7. Tách hương: 35

7.1 Mục đích: khai thác 35
7.2 Phương pháp thực hiện: 35
7.3 Thiết bò: 36
8. Cô đặc bốc hơi 36
8.1 Mục đích: Khai thác 36
8.2 Các biến đổi 36
8.3 Phương pháp thực hiện 37
8.4 Thiết bò: 35
9. Sấy Phun 35
9.1 Mục đích: hoàn thiện 35
9.2 Các biến đổi 35
9.3 Phương pháp thực hiện 36
9.4 Thiết bò 37
10. Tạo hạt (Agglomeration) 39
10.1 Mục đích: hoàn thiện 39
10.2 Các biến đổi 39
10.3 Phương pháp thực hiện 39
11. Phối trộn 40
11.1 Mục đích: hoàn thiện 40
11.2 Phương pháp thực hiện và thiết bò 40
12. Bao gói 40
12.1 Mục đích: Hoàn thiện và Bảo quản 40
12.2 Các biến đổi 40
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


5

12.3 Phương pháp thực hiện 40

12.4 Thiết bò 41
B. Quy trình 2 42
1. Sấy thăng hoa 42
1.1 Mục đích: chế biến, bảo quản 42
1.2 Các biến đổi 42
1.3 Phương pháp thực hiện 42
1.4 Thiết bị 44
2. Nghiền 46
2.1 Mục đích: hoàn thiện 46
2.2 Các biến đổi 46
2.3 Phương pháp thực hiện: 46
2.4 Thiết bò: 47
III. SO SÁNH 2 QUY TRÌNH 47
IV. SẢN PHẨM CÀ PHÊ HÒA TAN 48
1. Các chất tạo nên hương vò cà phê 48
1.1 Nhóm chất dễ bay hơi 48
1.2 Nhóm chất không bay hơi 50
2. Những thay đổi của hương cà phê trong quá trình chế biến 52
3. Chất lượng của cà phê hoà tan 53
3.1 Những nhân tố góp phần tạo hương tốt hơn cho cà phê 53
3.2 Đặc điểm kỹ thuật của cà phê hòa tan 53
3.3 Vấn đề về vệ sinh trong sản xuất cà phê 54
V. TIÊU CHUẨN CHẤT LƯNG CỦA CÀ PHÊ HÒA TAN 54
1. Yêu cầu về thành phần 55
2. Các chỉ tiêu khác 56
3. Bao bì và đóng gói 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

6


DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Thiết bò sàng 2 tầng nối tiếp 22
Hình 2: Đánh giá mức độ cảm quan của hạt cà phê khi rang 27
Hình 3: Thiết bò rang thùng quay liên tục 29
Hình 4: Sơ đồ hoạt động của thiết bò trích ly gián đoạn 33
Hình 5: Thiết bò làm lạnh dạng bản mỏng 34
Hình 6: Thiết bò ly tâm dạng đóa 35
Hình 7: Thiết bò tách hương 36
Hình 8: Cô đặc bằng thiết bò dạng màng rơi 37
Hình 9: Thiết bò bốc hơi dạng màng rơi 35
Hình 10: Sơ đồ hệ thống sấy phun 37
Hình 11: Đầu phun ly tâm 38
Hình 12: Thiết bò tạo hạt 40
Hình 13: Thiết bò bao gói cà phê hòa tan. 41
Hình 14: Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa công nghiệp 42
Hình 15:Bình thăng hoa 45
Hình 16: Hạt cà phê sau sấy thăng hoa 46
Hình 17: Máy nghiền trục 47

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


7

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Thành phần hoá học cà phê nhân 10
Bảng 2: Phân hạng chất lượng cà phê nhân 11
Bảng 3: Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê 11
Bảng 4: Tổng trò số lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê 12
Bảng 5: Trò số lỗi quy đònh cho từng loại khuyết tật 12
Bảng 6: Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm 14
Bảng 7: Các chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy 15
Bảng 8: Chỉ tiêu hoá lý của sữa bột gầy 15
Bảng 9: Hàm lượng kim loại nặng của sữa bột 15
Bảng 10: Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa bột 16
Bảng 11: Chỉ tiêu cảm quan của đường tinh luyện 16
Bảng 12: Chỉ tiêu hoá lý đường tinh luyện 16
Bảng 13: Chỉ tiêu vi sinh vật của đường tinh luyện 17
Bảng 14: Chỉ tiêu về dư lượng SO
2
và kim loại nặng trong đường tinh luyện 17
Bảng 15: Cỡ sàng sử dụng cho cà phê chè và cà phê vối 20
Bảng 16: Cỡ sàng và kích thước lỗ sàng [TCVN 4807: 2001 (ISO 4150:1991)] 20
Bảng 17: Sự tổn thất chất khô theo mức độ rang 24
Bảng 18: Hàm lượng chất khô hoà tan trong cà phê nhân và cà phê rang 25
Bảng 19: Đánh giá mức độ cảm quan so với mức độ rang 28
Bảng 20: Sự thay đổi thành phần hương cà phê trong quá trình chế biến 52
Bảng 21: Đặc điểm kỹ thuật của cà phê hoà tan 53
Bảng 22: Chỉ tiêu chất lượng cà phê hòa tan 55
Bảng 23: Yêu cầu về thành phần cà phê hoà tan 55

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

8

I. NGUYÊN LIỆU
1. Cà phê nhân
1.1 Thành phần hóa học
Thành phần hoá học trong nhân cà phê biến đổi phụ thuộc vào chủng loại, độ chín,
điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản.
 Nước
Trong nhân cà phê đã sấy khô, nước còn lại 10-12% ở dạng liên kết. Khi hàm lượng
nước cao hơn, các loại nấm mốc phát triển mạnh làm hỏng hạt. Mặt khác, hàm lượng nước
cao sẽ làm tăng thể tích bảo quản kho, khó khăn trong quá trình rang, tốn nhiều nhiên liệu
và nhất là làm tổn thất hương cà phê. Hàm lượng nước trong cà phê sau khi rang còn
2,7%.
 Chất khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5%, chủ yếu là kali, nitơ, magie,
photpho, clo. Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh… Những chất này ảnh
hưởng không tốt đến mùi cà phê. Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng
thấp và ngược lại.
 Glucid
Chiếm khoảng ½ tổng số chất khô, đại bộ phận không tham gia vào thành phần nước
uống mà chỉ cho màu và vò caramel. Đường có trong cà phê do trong quá trình thuỷ phân
dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme thuỷ phân. Hàm lượng saccharose có trong cà
phê phụ thuộc vào mức độ chín: quả càng chín thì hàm lượng saccharose càng cao. Hạt cà
phê còn chứa nhiều polysaccharide nhưng phần lớn bò loại ra ngoài bã cà phê sau quá
trình trích ly.
 Protein
Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong
việc hình thành hương vò của sản phẩm. Thành phần protein của cà phê có những acid

amin sau: cysteine, alanie, phenylalanine, histidine, leucine, lysine… Các acid amin này ít
thấy ở trạng thái tự do, chúng thường ở dạng liên kết. Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide
bò phân cắt, các acid amin được giải phóng tiếp tục tham gia các phản ứng maillard,
caramel tạo mùi và vò cho cà phê rang. Trong số các acid amin kể trên đáng chú ý nhất là
những acid amin có chứa lưu huỳnh như cysteine, methionine và proline, chúng góp phần
tạo nên hương đặc trưng của cà phê sau khi rang. Đặc biệt, methionine và proline có tác
dụng làm giảm tốc độ oxi hoá các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vò khi bảo
quản. Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bò phân giải thành acid amin, còn
phần lớn bò biến thành hợp chất không tan.
 Lipid
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


9

Hạt cà phê chứa lượng lipid khá lớn (10-13%). Lipid trong cà phê gồm chủ yếu dầu
và sáp. Trong đó sáp chiếm 7-8% tổng lượng lipid, còn dầu chiếm 90%. Trong quá trình
chế biến, lipid bò biến đổi, song một phần acid béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của
nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bò biến đổi là dung môi
tốt hoà tan các chất thơm. Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần
lớn lưu lại trên bã.
 Các alkaloid
Trong cà phê có các alcaloid như caffeine, trigonelline, coline. Trong đó quan trọng
và được nghiên cứu nhiều hơn cả là caffeine và trigonelline.
Caffeine chiếm từ 1-3% phụ thuộc vào chủng loại, điều kiện khí hậu, điều kiện canh
tác. Hàm lượng caffeine thấp hơn trong chè nhưng nó kích thích hệ thần kinh với thời gian
dài hơn vì khi uống cà phê tốc độ lưu thông của máu không tăng lên nên caffeine thải ra
ngoài chậm, mặt khác khi pha cà phê trong nước, caffeine được giải phóng hoàn toàn ở
trạng thái tự do, không hình thành những chất có khả năng kết tủa hoặc những chất không

có hoạt tính của alcaloid.
Trigonelline (acid metyl betanicotic: C
7
H
7
NO
2
) là alcaloid không có hoạt tính sinh lý,
ít tan trong rượu etylic, không tan trong cloroform và ete, tan nhiều trong nước nóng, nhiệt
độ nóng chảy là 218
o
C. Tính chất đáng quý của trigonelline là dưới tác dụng của nhiệt độ
cao nó bò thủy phân tạo thành acid nicotic (tiền vitamin PP). Nhiều kết quả nghiên cứu
cho thấy trong cà phê nhân không có acid nicotic nhưng nó được hình thành trong quá trình
gia nhiệt trong đó sự nhiệt phân trigonelline giữ vò trí quan trọng.
 Chất thơm
Trong cà phê hàm lượng chất thơm nhỏ, nó được hình thành và tích lũy trong hạt. Sự
tích lũy chòu nhiều yếu tố như đất đai, khí hậu và nhất là chủng loại cà phê. Mặt khác nó
được hình thành trong quá trình chế biến, đặc biệt trong quá trình rang. Chất thơm bao
gồm nhiều cấu tử khác nhau: acid, aldehide, cetone, rượu, phenol, este. Trong quá trình
rang, các chất thơm thoát ra ban đầu có mùi hắc sau chuyển thành mùi thơm. Các chất
thơm của cà phê dễ bò bay hơi, biến đổi và dẫn đến hiện tượng cà phê bò mất mùi thơm
nên cần đựng trong bao bì kín và tiêu thụ nhanh.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


10

Bảng 1: Thành phần hoá học cà phê nhân
Thành phần hóa
học
Đơn vị
g/100g
Thành phần hóa học
Đơn vị
mg/100g
Nước
Chất béo
Đạm
Protein
Caffeine
Acid chlorogenic
Trigonelline
Tannin
Acid caffetanic
Acid caffeic
Pentosan
Tinh bột
Dextrine
Đường
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
Vết
1.2 Tiêu chuẩn cà phê nhân
Do sự đa dạng về sản phẩm theo thò hiếu của người sử dụng, hiện nay tiêu chuẩn cà
phê nguyên liệu để sản xuất cà phê rang xay phụ thuộc vào từng nhà sản xuất cụ thể. Để
đánh giá chất lượng cà phê nhân, người ta thường dựa vào các chỉ tiêu sau:

 Độ ẩm: <13%
 Cỡ hạt đồng đều theo tiêu chuẩn TCVN 4807: 2001.
 Hàm lượng tạp chất và tỷ lệ lẫn các loại cà phê khác nhau
 Tổng trò số lỗi trên 300g mẫu
 Các tính chất cảm quan về màu sắc và thể chất của hạt cà phê

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


11

Bảng 2: Phân hạng chất lượng cà phê nhân
Cà phê chè
Cà phê vối
Hạng đặc biệt
Hạng đặc biệt
Hạng 1
Hạng 1:
1a
1b
Hạng 2
Hạng 2:
2a
2b
2c
Hạng 3
Hạng 3
Hạng 4

Bảng 3: Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê
Loại cà
phê
Hạng đặc
biệt và hạng
1
Hạng 2
Hạng 3
Hạng 4
Cà phê chè
Không được
lẫn R và C
Được lẫn
1% R và
0,5% C
Được lẫn 5%
R và 1% C
Được lẫn 5%
R và 1% C
Cà phê vối
Được lẫn
0,5% C và 3%
A
Được lẫn
1% C và 5%
A
Được lẫn 5%
A và 5% C

Chú thích:
A: Cà phê chè (Arabica) B: Cà phê vối (Robusta) C: Cà phê mít (Chari)
% tính theo phần trăm khối lượng
Từ phần mẫu thử 300g tách riêng các hạt cà phê chè (A), cà phê vối (R), cà phê mít
(C) và tính phần trăm (%) khối lượng của từng loại hạt rồi xác đònh tỷ lệ lẫn cà phê khác
loại.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


12

Bảng 4: Tổng trò số lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê
Hạng chất lượng
Mức tối đa (trong 300g mẫu)
Cà phê chè
Cà phê vối
Hạng đặc biệt
15
30
Hạng 1:
1a
1b
30
-
-

60
90

Hạng 2:
2a
2b
2c
60
-
-
-

120
150
200
Hạng 3
120
250
Hạng 4
150
-

Bảng 5: Trò số lỗi quy đònh cho từng loại khuyết tật
Loại khuyết tật
Trò số lỗi
1 nhân đen
1,0
1 nhân nâu đậm
0,25
1 quả cà phê khô
1,0
1 nhân còn vỏ trấu
0,5

1 nhân bò lên men
1,0
1 nhân bò mốc toàn bộ (nghóa là trên
50% bò mốc)
1,0
1 phần nhân bò mốc (nghóa là dưới
50% bò mốc)
0,5
1 nhân nửa đen
0,5
1 nhân non
0,2
1 nhân bò khô héo
0,5
1 nhân trắng xốp
0,2
1 nhân rỗng ruột
0,2
1 nhân bò lốm đốm
0,1
1 nhân bò sâu đục lỗ
0,1
1 nhân bò sâu đục từ 2 lỗ trở lên
0,2
1 nhân vỡ (kích thước còn lại từ ½
đến ¾ nhân)
0,1
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

13

1 mảnh vỡ (kích thước nhỏ hơn ½
nhân)
0,2
1 mảnh vỏ quả khô lớn (> ¾ vỏ)
1,0
1 mảnh vỏ quả khô trung bình (< ½
vỏ)
0,5
1 mảnh vỏ quả khô nhỏ (< ½ vỏ)
0,2
1 vỏ trấu lớn (> ½ vỏ)
0,2
1 vỏ trấu nhỏ (< ½ vỏ)
0,1
1 mẩu cành cây to (2cm-4cm)
5,0
1 mẩu cành cây trung bình (1cm-
2cm)
2,0
1 mẩu cành cây nhỏ (<1cm)
1,0
1 cục đất, đá to (trên sàng No20)
5,0
1 cục đất, đá trung bình (dưới sàng
No20 và trên sàng No12)
2,0
1 cục đất, đá nhỏ (dưới sàng No 12

và trên sàng No10)
0,5
Tạp chất khác:
dưới 0,5g
0,5-1g
trên 1g, cứ thêm mỗi gam tạp chất

1,0
2,0
3,0
Từ phần mẫu thử 300g tách các tạp chất và các hạt lỗi thành các dạng khuyết tật và
tính trò số lỗi theo bảng trên. Tính tổng các trò số lỗi và làm tròn kết quả theo quy tắc làm
tròn số.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


14

2. Nước
Nước dùng trong sản xuất thực phẩm phải trong, không màu không mùi vò.
Bảng 6: Tiêu chuẩn nước dùng trong công nghiệp thực phẩm
Chỉ tiêu
Tiêu chuẩn
Chỉ tiêu vật lí
Mùùi vò
không
Độ trong ( ống Dienert )
100 ml

Chỉ tiêu hóa học
pH
6,0 – 7,8
CaO
50 – 100 mg/l
MgO
50 mg/l
Fe
2
O
3

0,3 mg/l
MnO
0,2 mg/l
BO
4

3-

1,2 – 2,5 mg/l
SO
4

2-

0,5 mg/l
NH
4

-

0,1 – 0,3 mg/l
NO
2
-

Không
NO
3
-

Không
Pb
0,1 mg/l
As
0,05 mg/l
Cu
2,0 mg/l
Zn
5,0 mg/l
F
0,3 - 0,5 mg/l
Chỉ tiêu vi sinh
Tổng số vi sinh vật hiếu khí
< 100 cfu/ml
Chỉ số Coli ( số Coli/1l nước )
<20
Chuẩn số Coli
>50

Vi sinh vật gây bệnh
Không có

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


15

3. Bột sữa gầy
Bột sữa gầy là sản phẩm thu được từ quá trình tách nước của sữa tiệt trùng. Bột sữa
gầy chứa không quá 5% hàm lượng ẩm và không quá 1,5% hàm lượng béo (tính theo
trọng lượng), trừ các trường hợp khác. Bột sữa gầy được phối trộn vào bột cà phê hoà tan
để thay đổi màu sắc vốn có của cà phê, làm cho bột cà phê mềm, mòn hơn và hạn chế vò
đắng của cà phê.
Bảng 7: Các chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy
Tên chỉ tiêu
Đặc trưng của sữa bột
Màu sắc
Từ màu trắng sữa đến màu kem nhạt
Mùi, vò
Thơm, ngọt đặc trưng của sữa bột không có mùi vò lạ
Trạng thái
Dạng bột, đồng nhất không vón cục

Bảng 8: Chỉ tiêu hoá lý của sữa bột gầy
1. Hàm lượng nước, % khối lượng
5
2. Hàm lượng chất béo, % khối lượng
1.5

3. Hàm lượng protein, tính theo hàm
lượng chất khô không có chất béo,
% khối lượng
34
4. Độ acid,
o
T
20
5. Chỉ số không hoà tan
1/50

Bảng 9: Hàm lượng kim loại nặng của sữa bột
Tên chỉ tiêu
Mức tối đa
1. Asen, mg/kg
0,5
2. Chì, mg/kg
0,5
3. Cadimi, mg/kg
1
4. Thuỷ ngân, mg/kg
0,05

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


16

Bảng 10: Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa bột

Tên chỉ tiêu
Mức cho phép
1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1g sản
phẩm
5.10
4

2. Nhóm coliform, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm
10
3. E.Coli, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm
0
4. Salmonella, số vi khuẩn trong 25g sản phẩm
0
5. Staphylococcus aureus, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm
10
6. Clostridium perfringer, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm
0
7. Bacillus cereus, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm
10
2

8. Nấm men, nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm
10

4. Đường tinh luyện
Đường tinh luyện là đường saccharose được tinh chế và kết tinh có độ Pol trên
99,8% theo TCVN 6958-2001. Đường tinh luyện được bổ sung vào cà phê hòa tan để làm
giảm bớt vò đắng của cà phê.
Bảng 11: Chỉ tiêu cảm quan của đường tinh luyện
Chỉ tiêu

Yêu cầu
Hình dạng
Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối
đồng đều, tơi khô không vón cục
Mùi vò
Tinh thể đường hoặc dung dòch đường trong
nước có vò ngọt, không có mùi vò lạ
Màu sắc
Tinh thể trắng óng ánh. Khi pha vào nước
cất cho dung dòch trong suốt
Bảng 12: Chỉ tiêu hoá lý đường tinh luyện
STT
Tên chỉ tiêu
Mức
1
Độ Pol, (oZ)
>=99,8
2
Hàm lượng đường khử, % khối lượng
<=0,03
3
Tro dẫn điện, % khối lượng
<=0,03
4
Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105
o
C trong 3h, % khối lượng
<=0,05
5
Độ màu, đơn vò ICUMSA

<=30

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


17

Bảng 13: Chỉ tiêu vi sinh vật của đường tinh luyện
Tổng số VSV hiếu khí, CFU/10g
<=200
Nấm men, CFU/10g
<=10
Nấm mốc, CFU/10g
<=10

Bảng 14: Chỉ tiêu về dư lượng SO
2
và kim loại nặng trong đường tinh luyện
Tên chỉ tiêu
Mức
Dư lượng SO2 (mg/kg)
<=70
As (mg/kg)
<=1
Cu (mg/kg)
<=2
Pd (mg/kg)
<=0,5

II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HOÀ TAN

Cà phê hòa tan là một loại thức uống bắt nguồn từ cà phê. Nó xuất hiện đầu tiên
trên thò trường vào những năm 50 của thế kỷ 20. Từ đó, công nghiệp sản xuất cà phê hòa
tan đã phát triển rất mạnh, và trở thành một trong những loại thức uống phổ biến nhất của
cà phê được hàng triệu người trên thế giới ưa chuộng. Loại cà phê này rất tiện lợi và dễ
dàng sử dụng nhưng quy trình sản xuất thì rất phức tạp và đòi hỏi chi phí cao.













QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


18

1. Quy trình I

Làm sạch
Phối trộn

Rang
Xay
Trích ly
Xử lý dòch chiết
Cô đặc bốc hơi
Tạo hạt
Bao gói
Sản phẩm
Cà phê khác
Nước
Bã
Sấy phun
Tách hương
Cà phê nhân
Phối trộn
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


19

2. Quy trình II

Cà phê nhân
Làm sạch
Phối trộn
Rang
Xay

Trích ly
Xử lý dòch chiết
Cô đặc bốc hơi
Nghiền
Tạo hạt
Bao gói
Sản phẩm
Cà phê khác
Nước
Bã
Sấy thăng hoa
Tách hương
Phối trộn
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


20

III. THUYẾT MINH QUY TRÌNH
A. Quy trình I:
1. Làm sạch
1.1 Mục đích : Chuẩn bò
Cà phê nhân nguyên liệu khi được đưa đến nhà máy sản xuất có thể bò lẫn các loại
tạp chất. Thành phần tạp chất thường là lá, vỏ cà phê còn sót lại, đá, cát, có thể lẫn cả
kim loại do quá trình đóng gói, vận chuyển. Các loại tạp chất này có thể làm hỏng thiết bò
trong quá trình nghiền sau này. Do đó, mục đích chính của quá trình làm sạch là loại các
tạp chất này ra khỏi nguyên liệu cà phê nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm cuối
cùng.
Bên cạnh đó, để đảm bảo sự đồng đều của cà phê trong quá trình rang, quá trình

phân loại sẽ giúp loại bỏ các hạt cà phê không đảm bảo về kích thước (quá nhỏ hoặc quá
to hạt cà phê bò vỡ nát) và tỷ trọng.
1.2 Các biến đổi
Trong quá trình làm sạch chỉ có sự thay đổi về thành phần các cấu tử mà không có sự
thay đổi về chất. Khối lượng của nguyên liệu giảm do các tạp chất được tách ra. Nguyên
liệu cà phê sẽ đồng đều hơn về kích thước và tỷ trọng.
1.3 Phương pháp thực hiện
Để làm sạch tốt nguyên liệu ta tiến hành theo 3 bước:
- Phân loại theo kích thước: thực hiện bằng sàng. Thông thường, quá trình phân loại
được thực hiện trên 2 sàng nối tiếp. Cà phê được cho vào sàng thứ nhất, phần tạp chất có
kích thước lớn được giữ lại trên sàng, phần đi qua sẽ tiếp tục chuyển qua sàng thứ 2. Tại
đây các tạp chất có kích thước nhỏ hơn sàng sẽ đi qua sàng, hạt cà phê có kích thước theo
yêu cầu sẽ được giữ lại trên sàng. Kích thước lỗ của 2 sàng này phụ thuộc vào từng loại
cà phê nguyên liệu.
Bảng 15: Cỡ sàng sử dụng cho cà phê chè và cà phê vối
Hạng chất lượng
Cỡ sàng
Cà phê chè
Cà phê vối
Hạng đặc biệt
No18/No16
No18/No16
Hạng 1
No16/No14
No16/No12



Hạng 2
No12



/No12
No12


/No12
Hạng 3 và 4
No12/No10
No12/No10
Bảng 16: Cỡ sàng và kích thước lỗ sàng [TCVN 4807: 2001 (ISO 4150:1991)]
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


21

Cỡ sàng
Kích thước lỗ sàng
No 7
2,80
No10
4,00
No12
4,75
No12



5,00

No 14
5,56
No 15
6,00
No 16
6,30
No 17
6,70
No 18
7,10
No 19
7,50
No 20
8,00

- Phân loại theo tỷ trọng (bằng khí động):Tỷ trọng của hạt cà phê trung bình là 1,1-
1,3. loại máy phân loại theo tỷ trọng phổ biến là catador. Nguyên lý của máy là dùng sức
gió thổi hạt cà phê đang rơi ngược chiều từ trên xuống. Các hạt có tỷ trọng cao sẽ vượt
qua sức gió rơi xuống dưới đáy và được dẫn ra sàng ra ngoài. Hạt nhẹ sẽ bò nảy lên trên.
Phần tạp chất nhẹ và bụi được thổi ra ngoài qua một lớp lưới gắn phía trên. Quạt ly tâm
có số vòng quay 550-620 vòng / phút, vận tốc gió từ 13-15 m/s . Năng suất máy từ 500-
600 kg/h.
- Phân loại theo từ tính: tách kim loại.
1.4 Thiết bò
Nguyên liệu sau khi vào thiết bò được dẫn qua máy sàng 2 tầng. Tại đây, các tạp
chất có kích thước nhỏ hơn và các tạp chất có kích thước lớn hơn cà phê nhân được tách
ra.
Sau đó, nhờ hệ thống quạt hút, các tạp chất nhẹ lẫn trong cà phê nhân sẽ được hút
ra ngoài. Từ đây, nguyên liệu được dẫn qua bộ phận nam châm quay để tách kim loại.
Cuối cùng, nguyên liệu đi qua máy tách đá và thoát ra ngoài.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


22


Hình 1: Thiết bò sàng 2 tầng nối tiếp
2. Phối trộn
2.1 Mục đích: hoàn thiện
Nhằm đa dạng hoá sản phẩm và đáp ứng yêu cầu của người sử dụng, người ta
thường trộn một số loại cà phê với nhau trong sản xuất cà phê rang xay. Thông thường là
trộn cà phê Arabica và cà phê Robusta với nhau. Tỷ lệ phối trộn tuỳ theo nhà sản xuất và
loại sản phẩm sẽ được phục vụ cho những đối tượng tiêu dùng nào.
2.2 Các biến đổi
Trong giai đoạn này, các biến đổi trong bản thân từng hạt cà phê nhân hầu như
không xảy ra, chỉ có sự phân bố đồng đều các hạt trong toàn khối.
2.3 Phương pháp thực hiện
Các loại cà phê khác nhau sẽ được phối trộn lại với nhau theo một công thức nào
đó tạo nên hương vò đặc trưng riêng cho sản phẩm.
Cà phê Arabica thường được đánh giá cao hơn về tính chất hương vò và thường
được dùng để sản xuất cà phê rang xay. Cà phê Robusta thường được sử dụng để sản xuất
cà phê hòa tan hoặc phối trộn với cà phê Arabica để sản xuất cà phê rang xay.
Chọn tỷ lệ Robusta : Arabica là 7:3
2.4 Thiết bò
Máy trộn thùng quay
Thùng chứa vật liệu được truyền động quay qua các trục được gắn với thùng. Khi
thùng quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu trong thùng sẽ được nâng lên và rơi
xuống tạo sự đảo trộn trong khối vật liệu.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


23

3. Rang
3.1 Mục đích: chế biến và bảo quản
Chế biến: trong quá trình rang cà phê, dưới tác động của nhiệt độ, các phản ứng
hoá học sẽ diễn ra tạo nên hương vò màu sắc đặc trưng của cà phê thành phẩm.
Bảo quản: quá trình rang xảy ra ở nhiệt độ cao làm giảm độ ẩm của cà phê, tiêu
diệt các vi sinh vật và ức chế các phản ứng hóa sinh.
3.2 Các biến đổi
 Vật lý:
Trong quá trình rang nhiệt độ hạt cà phê tăng là do nhiệt lượng cung cấp từ tác
nhân gia nhiệt và nhiệt lượng do các phản ứng hoá học bên trong hạt sinh ra. Trong giai
đoạn đầu của quá trình rang, nhiệt lượng do các phản ứng nhiệt phân là không đáng kể.
Sau đó, nhiệt lượng sinh ra từ các phản ứng nhiệt phân sẽ tăng do cường độ các phản ứng
tăng lên. Nhiệt lượng này tăng mạnh khi nhiệt độ của hạt cà phê dao động trong vùng
170
0
C đến 250
0
C. Để hạn chế hiện tượng tăng nhiệt này trong quá trình rang, khi rang đến
nhiệt độ trong vùng nói trên, các nhà sản xuất cầøn giảm lượng nhiệt cung cấp từ bên
ngoài bằng cách giảm lưu lượng tác nhân rang.
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, nước và một số chất có phân tử lượng thấp sẽ bay
hơi, do đó làm trương nở và giảm khối lượng hạt cà phê, tỷ trọng hạt cũng giảm đi. Các
biến đổi này phụ thuộc vào giống, chất lượng cà phê nhân ngyên liệu, mức độ rang và

phương thức rang. Thể tích hạt sau khi rang có thể tăng lên 40-60%. Cà phê Robusta
trương nở ít hơn cà phê Arabica khi có cùng mức độ rang. Cùng một giống cà phê, độ
trương nở và mức độ giảm khối lượng hạt càng nhiều khi mức độ rang càng “đậm”, hay
khi sử dụng phương thức rang nhiệt độ cao và thời gian ngắn. Khối lượng hạt giảm còn do
trong quá trình rang, lớp vỏ lụa bò tách ra. Cà phê nhân được đánh bóng càng tốt trong quá
trình chế biến sau thu hoạch thì mức độ giảm khối lượng do lớp vỏ lụa bò tách ra càng ít.
Hạt cà phê nhân có khối lượng riêng khoảng 1,25-1,3g/ml, sau khi rang có thể còn xấp xỉ
0,7g/ml.
 Hóa lý:
Biến đổi hóa lý quan trọng nhất trong quá trình rang là hiện tượng bay hơi ẩm và
các hợp chất dễ bay hơi làm giảm trọng lượng hạt. Quá trình này làm cho cấu trúc bên
trong hạt giòn và xốp.
Trong quá trình rang, độ ẩm của hạt thay đổi từ 14-23%. Các yếu tố ảnh hưởng:
 Độ ẩm cà phê nhân
 Giống cà phê
 Điều kiện bảo quản và vận chuyển
QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


24

 Kỹ thuật rang
Ởû nhiệt độ 180-220
0
C, một lượng khí sinh ra (CO
2
, CO, H
2
O, ), hạt cà phê trở nên

giòn, thể tích hạt tăng từ 50-80% phụ thuộc vào giống, độ ẩm, tốc độ rang…Đây cũng là
một chỉ tiêu quan trọng trên quan điểm thương mại.
 Hóa học:
Biến đổi hóa học là biến đổi quan trọng nhất trong quá trình rang. Những biến đổi
hóa học sẽ tạo ra các đặc trưng về hương vò cho cà phê thành phẩ.Các biến đổi hóa học
diễn ra trong quá trình rang bao gồm:
Độ ẩm của hạt cà phê trước khi rang khoảng 12-13% (w/w). Độ ẩm cà phê sau khi
rang thường khoảng 1-2%, tùy thuộc vào mức độ rang.
Sự tổn thất chất khô: Hàm lượng các chất khô trong quá trình rang sẽ giảm do các
phản ứng phân hủy. Khi cà phê rang càng đâm, lượng chất khô giảm sẽ càng nhiều.
Thông thường, cà phê rang ở khoảng nhiệt độâ từ 180-240
o
C trong vòng 15-25 phút thì tổn
thất về khối lượng là 16-18%.
Bảng 17: Sự tổn thất chất khô theo mức độ rang
Mức độ rang
Tổn hao chất khô(%)
Rang sáng
1-5
Rang vừa
5-8
Rang tối
8-12
Rang rất tối
>12

Hàm lượng chất khô hòa tan: Trong quá trình rang, hàm lượng chất khô hòa tan
thường tăng lên. Thông thường, hàm lượng chất khô hòa tan của cà phê Arabica sau khi
rang xấp xỉ 30% (chất khô), còn lượng chất khô hòa tan của cà phê Robista thì có thể cao
hơn 3-4% (xét trường hợp 2 cà phê co cùng mức độ rang). Để đạt được củng một mức độ

rang, nếu thời gian rang càng ngắn thì hàm lượng chất khô hòa tan trong cà phê thành
phẩm sẽ càng cao. Ngoài ra, sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan còn phụ thuộc vào
mức độ rang(nhanh, chậm), thiết bò rang (thùng quay, tầng sôi)

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN


25

Bảng 18: Hàm lượng chất khô hoà tan trong cà phê nhân và cà phê rang
Thành phần
Cà phê nhân (%)
Cà phê rang (%)
Cellulose
36
37
Đường
7.3
0.3
Lipit
11.4
11.9
Protein
11.6
3.1
Lignin
5.6
5.8
Acid clorogenic

7.6
3.5
Tro
3.8
4.0

Protein: một phần bò phân hủy dưới nhiệt độ cao, một phần kết hợp với
hrydrocacbon và acid clorogenic tạo thành những chất màu nâu.
Lipit: thay đổi không lớn so với hàm lượng cà phê nhân (giảm 1-2%). Dưới ảnh
hưởng của nhiệt, chất béo sẽ giải phóng khỏi các hợp chất protide hoặc glucide mà nó
liên kết. Chất béo tự do này đóng vai trò dung môi hòa tan hay cố đònh các phần tử hương
thơm, là tác nhân bảo vệ các phần tử này chống lại sự ôxy hóa của ôxy môi trường.
Đường: Các phân tử lớn sẽ bò phân cách, các phân tử nhỏ sẽ chuyển thành các hợp
chất bay hơi và tạo vò cho cà phê. Một lượng glucide trọng lượng phân tử thấp cung cấp
các acid bay hơi, các aldehyde và các hợp chất tạo hương khác.
Acid: còn lại một phần sau quá trình rang (mất 30-70%). Các acid bay hơi đóng vai
trò quan trọng trong việc tạo hương và tạo vò (vò chua) cho cà phê.
Các phản ứng tạo CO
2
, CO, N
2
(đặc biệt là CO
2
). Quá trình rang cà phê sẽ giải
phóng ra CO
2
, lượng CO
2
này phụ thuộc vào mức độ rang, sự đảo trộn và cả phương pháp
xác đònh tuy nhiên không phải tất cả các lượng CO

2
sinh ra đều thoát ra ngoài mà còn một
lượng bò giữ lại trong đống hạt. Khối hạt cà phê sau khi rang có thể lưu lại 2 – 5mlCO
2
/g
thậm chí đến 10mlCO
2
/g (chiếm khoảng 0,4 – 1% trọng lượng khối hạt), (xác đònh ở 20
o
C,
760mmHg). Lượng CO
2
này sẽ từ từ thoát ra khỏi khối hạt. p suất gây bởi lượng CO
2
lưu
lại trong khối hạt có thể tính theo công thức:
r
CO
V
V
2

với: V
r
là thể tích rỗng khối hạt
Các phản ứng tỏa nhiệt: trong quá trình rang, có hiện tượng tỏa nhiệt của khối hạt,
nhiệt lượng này làm cho nhiệt độ rang thay đổi đáng kể, do đó cần theo dõi chặt chẽ để
nhiệt đọâ rang không tăng quá cao so với tính toán. Hiện tượng tỏa nhiệt này theo một số
giả thiết thì nó liên quan đến sự hiện diện của thành phần saccharide đặc biệt là sucrose.