Tiểu luận quy trình sản xuất cà phê hòa tan

SVTH: Nhóm 7
Đặt vấn đề
Quy trình sản xuất
Thuyết minh quy trình
Nội
Dung
Chính
Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm
Đ t v n đặ ấ ề
Cà phê là một trong những thức uống được ưa chuộng nhất
trên thế giới và có mức tiêu thụ cao.
Đặc biệt với nhịp sống bận rộn, hối hả với nền công nghiệp như
ngày nay thì việc pha cà phê bằng phin thì mất rất nhiều thời
gian, vì thế con người nghĩ tới sản phẩm có tính năng động, trẻ
trung phù hợp với xu hướng tiêu dùng của giới trẻ, nên đặt ra cho
chúng ta một vấn đề là có một ly cà phê vừa nhanh, vừa đậm đà
hương vị thì một tất yếu sẽ xãy ra là chúng ta nghĩ tới ly cà phê
hoà tan.
Cà phê hoà tan sẽ nhanh chóng được ưa chuộng vì sự tiện lợi
của nó, bên cạnh đó cà phê hòa tan là mặt hàng có giá trị cao,
thuận lợi trong việc bảo quản và vận chuyển.
Từ những yêu cầu thị hiếu của xã hội vì thế chúng ta sẽ tìm
hiểu quy trình sản xuất cà phê hoà tan.
Quy
trình
s n ả
xu tấ
Thuy t minh quy trìnhế
Nguyên liệu
Trên thế sử dụng chính là 3 chủng loại cà phê
Cà phê chè ( coffee Arabica ): Cà phê thuộc các giống

Coffea arabica Linnaeus
Cà phê vối ( coffee Robusta ): Cà phê thuộc các giống
Coffea canephora Pierre ex Froehner
Cà phê mít ( coffee Liberica ): Cà phê thuộc các giống
Coffea liberica Hiern.
Trong quy trình này sử dụng cà phê nhân để sản xuất cà
phê hòa tan.
Đặc điểm của cà phê nhân
Nước chiếm 10-12%
Protein chiếm 9-11%
Lipit chiếm 10-13%
Các loại đường chiếm 5-10%
Tinh bột chiếm 3-5%.
Ngoài ra trong nhân còn chứa các chất thơm, các alkaloi
Ngoài ra còn sử dụng thêm chất độn: Ngô, nhân hạt điều, hạt
keo đậu, đậu nành
Trong sản xuất để tăng chất lượng và hương vị cho sản phẩm cà
phê, người ta thường dùng 3 loại cà phê trên với tỷ lệ như sau:
25% cà phê chè + 25% cà phê mít + 25% cà phê vối.
Ngoài ra, để tạo mùi thơm đặc biệt và duy nhất nhiều nhà sản
xuất thường cho thêm một ít rượu mạnh vào từ khâu rang cà phê
hay cho vào lúc pha chế cà phê
Làm sạch
Làm sạch thường áp dụng nguyên tắc khí động.
Một luồng không khí mạnh được tạo ra từ quạt ly tâm thổi
từ dưới lên trên xuyên qua khối hạt cà phê ngay khi đó được
cung cấp xuống từ máng cấp liệu bên trên, hạt nào nặng sẽ
tiếp tục rơi xuống máng hứng, còn hạt và tạp chất nhẹ hơn
sẽ bị thổi bay ra ngoài
Trước khi được đưa vào máy rang, cà phê nhân được đưa

qua hệ thống sàng để phân riêng các hạt có kích thước khác
nhau nhằm đảm bảo năng suất và độ chín đồng đều trong
khối hạt.
Rang cà phê
Mục đích:
Rang là công đoạn xử lý nhiệt cho hạt cà phê tại nhiệt độ
cao từ 190
o
C đến 240
o
C nhằm đạt được các biến đổi mong
muốn về màu sắc, hương vị
Các giai đoạn:
giai đoạn đầu rang nhiệt độ lớn hơn 100
o
C nhiệt độ làm
bốc hơi nước trong hạt từ 12% xuống còn khoảng 2%.
Khi nhiệt độ đạt đến 150
o
C thì một lượng chất khí sản
sinh ra các chất dễ bay hơi như: Cacbondioxit,
cacbonmonooxit, hơi nước ) Hạt cà phê trở nên giòn,
trương nở 40% - 100% về thể tích dễ xay xát thành bột.
Nhiệt độ từ 180 – 200
o
C hạt bắt đầu được rang nứt và
mùi hương được tạo ra. Thông thường cà phê rang ở 180-
240
o
C trong vòng 15-25 phút, tổn thất về khối lượng khi

rang 16-18%.
Những biến đổi trong quá trình rang diễn ra như sau:
Mất nước, công đoạn rang sản sinh ra các chất khí chủ yếu là khí
cacbondioxit và sự phát triển của hương vị mà chúng sẽ hòa tan trong khi
pha chế.
Tổn thất một số chất bay hơi.
Các chất đường trong cà phê bị caramen hóa một phần
Protein bị phân hủy một phần hay toàn phần do nhiệt, hàm lượng
cafein cũng bị biến đổi.
Biến đổi màu sắc trong quá rang
Màu nhạt
Màu quế
Nâu trung bình
Nâu hơi đậm
Nâu cánh gián
Nâu đậm đến mức dầu ra ngoài
Đen thành than

Cà phê trước khi rang Cà phê sau khi rang
Các phương pháp rang cà phê:
Gia nhiệt trực tiếp: Áp dụng từ lâu đời
Gia nhiệt gián tiếp: Cần các thiết bị
Gia nhiệt theo nguyên lý tầng sôi.
Máy rang cà phê
Rang cà phê
Nghiền cà phê
Mục đích:
Hạt cà phê sau khi rang được nghiền nhỏ nhằm làm tăng hoạt
tính phản ứng của chất rắn, tạo ra bề mặt tiếp xúc của các phần
tử lớn hơn để giải phóng CO

2
và hấp thụ nước nóng làm tăng
khả năng trích ly các hợp chất có trong hạt để đạt được mức độ
thu hồi trong nước uống là cao nhất
Có 2 loại máy nghiền:
Máy nghiền trục
Máy lưỡi quay
Cấu tạo máy nghiền trục:


Các biến đổi xảy ra trong quá trình nghiền
Vật lý:
Sự giảm kích thước hạt, giảm khối lượng riêng, độ
xốp, tăng nhiệt độ (do ma sát)
Hóa học:
Có một số phản ứng phân hủy, oxy hóa do nhiệt độ và
bề mặt tiếp xúc tăng
Hóa lý:
Sự tăng diện tích bề mặt riêng, sự bay hơi của một số
chất mùi.
Cảm quan:
Giảm mùi thơm của cà phê do một số chất mùi bị thất
thoát.
Trích ly
Bản chất:
Sử dụng quá trình trích ly lỏng-rắn. đây là quá trình tách các
chất hòa tan trong bột cà phê nhờ nước nóng nhờ sự khuyếch
tán của các chất dễ hòa tan giữa hai pha.
Động lực của quá trình là sự chênh lệch nồng độ chất hòa tan
giữa hai pha cho đến khi đạt được sự cân bằng nồng độ giữa pha

trích và pha raffinate
Mục đích
Quá trình này nhằm khai thác các chất hòa tan có trong bột
cà phê. Đây là giai đoạn quan trọng, quyết định đến chất lượng,
hương vị và cả sản lượng cà phê hòa tan.
Các biến đổi
Hóa lý:
Sự hòa tan của các chất, độ nhớt dung dịch tăng, độ ẩm của
bột cà phê tăng.
Hóa học:
Sự thay đổi hàm lượng chất khô trong cà phê, sự thủy phân
một số chất (đường, protein, hemicellulose); phản ứng phân hủy
của một số chất nhất là các chất mùi là các rượu, ester, ceton…
không bền; phản ứng tạo màu.
Vật lý:
Sự thay đổi về khối lượng riêng, thể tích, nhiệt độ của dung
dịch và bã cà phê.
Cảm quan:
Hương thơm giảm, màu sẫm hơn, làm cho cà phê có mùi
caramel, mùi khét, mùi nấu. Quá trình trích ly còn làm cho cà
phê có vị chua, gắt và khan.
Các yếu tố ảnh hưởng
Sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha
Tính chất vật liệu (độ xốp, tính thấm nước )
Thời gian trích ly
Diện tích tiếp xúc giữa bột cà phê và nước
Nhiệt độ
Thiết bị:
Có 2 loại máy trích ly
Thiết bị trích ly Hildebrandt

Ưu điểm:
Năng suất lớn (40 tấn/giờ),
hiệu quả cao.
Nhược điểm:
Cấu tạo, hoạt động phức
tạp, chi phí cao.
Thiết bị trích ly Hildebrandt
Thiết bị trích ly có cánh khuấy
Thông số kỹ thuật:
Tỉ lệ nước và bột cà phê:
khoảng 3/1 ÷ 4/1.
Nhiệt độ nước: Cà phê được
trích ly bằng nước nóng trên
100
o
C. Trong suốt quá trình
trích ly, nhiệt độ của nước có
thể lên 180
o
C.
Áp suất: Được duy trì ở mức cao để nước vẫn ở thể lỏng, khoảng
trên 10at.
Nồng độ dịch chiết: 15÷30% tuỳ hiệu quả của thiết bị.
Sau đó, dịch chiết cà phê được làm lạnh đến khoảng 5
o
C và tách bỏ
cặn bằng cách lọc hay ly tâm rồi bảo quản để chuẩn bị cho quá trình
cô đặc.
Thiết bị trích ly có cánh khuấy

Lọc là quá trình phân riêng hỗn hợp không đồng nhất qua
lớp lọc, bã được giữ lại trên lớp lọc, dung dịch đi qua lớp lọc
dưới áp suất dư so với áp suất bên dưới vật ngăn. Áp suất này
tạo ra do áp suất thuỷ tĩnh của lớp chất lỏng trên vật ngăn hoặc
do bơm.
Lọc

Cấu tạo máy ép lọc
khung bản
Ưu điểm:
- Năng suất và hiệu quả cao.
- Bề mặt lọc trên một đơn vị diện tích đặt máy lớn,
động lực quá trình cao, có thể kiểm tra quá trình làm
việc.
Nhược điểm:
- Làm việc gián đoạn
- Thao tác bằng tay nạng nhọc, thời gian phụ dài
- Lao động vất vả khi tháo bã và giặt vải lọc
- Vải lọc chóng hỏng
Cô đặc
Cô đặc là quá trình nâng cao nồng độ chất khô các sản
phẩm bằng phương pháp bay hơi nước
Mục đích:
Nồng độ dịch cà phê sau trích ly là 20 – 22%, chưa thể
sấy khô được. Do đó phải tiến hành cô đặc dịch trích ly đến
nồng độ 30 – 33% mới thuận lợi cho quá trình sấy.
Yêu cầu:
Dung dịch sau khi cô đặc có Bx = 30 - 33%.
Các biến đổi xảy ra trong quá trình cô đặc
Biến đổi vật lý:

Tăng khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt độ sôi; giảm hệ
số truyền nhiệt, hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng.
Biến đổi hoá lý:
Keo tụ protein, đóng cặn; bay hơi nước và một số chất
mùi.
Biến đổi hoá học:
Gồm phản ứng tạo màu caramen, mailar, thuỷ phân,
phản ứng phân huỷ ở nhiệt độ cao, thay đổi PH do sự tạo
thành các gốc axit.
Biến đổi sinh học:
Hạn chế khả năng hoạt động của vi sinh vật và tiêu diệt
vi sinh vật do nồng độ cao và nhiệt độ cao.
Biến đổi cảm quan:
Màu cà phê sậm hơn do các phản ứng caramen, phản
ứng mailla, giảm mùi thơm do các chất tạo mùi bay hơi.
Thiết bị cô đặc:
Các thông số công nghệ:
Nồng độ dung dịch
vào: 15÷30%
Nồng độ dung dịch
ra: 60÷65 %
Nhiệt độ: 80÷100
o
C
Yêu cầu thiết bị:
Vật liệu không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Cường độ truyền nhiệt cao trong giới hạn truyền nhiệt nhất
định.
Phân bố hơi đều trong buồng đốt.
Tiêu hao nguyên liệu trên một đơn vị bề mặt truyền nhiệt là

nhỏ nhất.
Có cấu tạo đơn giản, dễ sữa chữa, vệ sinh.
Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ, khí không ngưng.
Tổn thất năng lượng nhỏ nhất.
Ưu điểm:
Độ giảm áp trong ống rất nhỏ, độ tăng điểm sôi nhỏ, thời
gian dung dịch tiếp xúc với tác nhân nhiệt ngắn nên giảm tổn thất
các hương thơm, hệ số truyền nhiệt tương đối lớn.
Nhược điểm:
Cơ cấu phân phối lỏng phức tạp, buồng đốt thường rất cao
nên chi phí lắp đăt, bảo trì lớn
Sấy phun cà phê
Mục đích:
Sấy là một công đoạn quan trọng trong sản xuất cà phê hòa tan,
việc thành phẩm một cà phê hòa tan ở dạng bột mịn có kích
thước đều nhau từ dung dịch trích ly được quyết định ở công
đoạn này
Phương pháp sấy:
Sấy phun là hình thức sấy bằng cách tạo sương mù nhờ một
cơ cấu đặc biệt gọi là vòi phun
Dịch trích ly được phun thành các hạt nhỏ li ti để khi trộn lẫn
với dòng không khí nóng sẽ được tách ẩm tối đa
Nhiệt độ khí nóng đi vào đạt khoảng 230
o
C-250
o
C.
Kích thước trung bình của các phân tử bột đạt khoảng 300µm.
Cấu tạo thiết bị sấy phun
hình nón

1 - Quạt.
2 -Caloriphe
3 -Phòng sấy
4 -Vòi phun dung
5 -Quạt
6 - Cyclon
7 - Đường ống
8 - Cửa thải bụi
dịch
9 -Bộ tháo liệu
Thông số kỹ thuật
Kích thước lỗ vòi phun:
0,8 mm.
Áp suất bơm dung dịch:
21 – 22 kg/cm
2
.
Nhiệt độ không khí nóng vào: 230 –
250
o
C.
Nhiệt độ không khí đi ra: 90
o
C.
Độ ẩm sau khi sấy: 3,5%.