Xác định chế phẩm enzyme và điều kiện thích hợp để xử lý lớp nhớt cà phê vối bằng phương pháp ướt

Header Page 1 of 126.

-1-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

PHAN THỊ LOAN

XÁC ĐỊNH CHẾ PHẨM ENZYME VÀ ĐIỀU KIỆN
THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ LỚP NHỚT CÀ PHÊ VỐI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống
Mã số : 60.54.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS.NGUYỄN VĂN THƯỜNG

Đà Nẵng - Năm 2011

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.

-2-

Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VĂN THƯỜNG

Phản biện 1: TS. Đặng Minh Nhật

Phản biện 2: GS. TSKH. Lê Văn Hoàng

Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 26 tháng 7 năm
2011

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng.

Footer Page 2 of 126.


Header Page 3 of 126.

-3-

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Đối với cà phê Việt Nam, tuy diện tích, năng suất và sản
lượng không ngừng tăng lên nhưng chi phí sản xuất trên một ñơn vị
sản phẩm vẫn cao, chất lượng cà phê còn thấp, nên giá bán sản phẩm
bị giảm, dẫn ñến sức cạnh tranh của cà phê Việt Nam trên thị trường
thế giới chưa cao, giá cả không ổn ñịnh, làm cho cuộc sống người
dân còn nhiều khó khăn. Để tăng chất lượng cà phê trong nước cũng

như ổn ñịnh giá cà phê chúng ta cần phải nâng cao chất lượng sản
phẩm cà phê trong chế biến.
Trong các phương pháp chế biến, chế biến ướt sẽ ñem lại
chất lượng cà phê cao nhất. Tuy nhiên phương pháp chế biến ướt
theo cách truyền thống phải ñầu tư nhiều trang thiết bị, sử dụng
nhiều nước sạch, thải ra nhiều nước bẩn, chi phí xử lý nước thải lớn;
và lại cần công nhân lành nghề ñể thực hiện; do ñó giá thành sản
phẩm chế biến ướt thường cao. Vì vậy, việc tìm ra giải pháp kỹ thuật
mới ñể cải tiến phương pháp chế biến ướt nhằm rút ngắn thời gian
chế biến, giảm chi phí ñầu tư và nâng cao ñược chất lượng sản phẩm
là vấn ñề rất cấp thiết.
Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi mạnh dạn chọn ñề tài:
“Xác ñịnh chế phẩm enzyme và ñiều kiện thích hợp ñể xử lý lớp
nhớt quả cà phê vối bằng phương pháp ướt”, nhằm ñáp ứng yêu
cầu này.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Lựa chọn ñược loại enzyme tốt nhất ñể xử lý lớp nhớt của
cà phê vối trong chế biến ướt.

Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.

-4-

- Xác ñịnh các tham số tối ưu (trị số pH, nhiệt ñộ, liều lượng
enzyme) trong quá trình lên men xử lý lớp nhớt hạt cà phê vối.
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào giai ñoạn xử lý lớp nhớt
quả cà phê tại một xưởng chế biến ở Đăklăk (quy mô nhỏ).

- Xác ñịnh mức ñộ ảnh hưởng của quy trình chế biến sử
dụng enzyme ñến chất lượng cà phê nhân bảo quản so với quy trình
lên men tự nhiên và ñánh nhớt cơ học.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu quả cà phê vối (Robusta) tại tỉnh ĐăkLăk.
- Các nguồn enzyme thương phẩm do các hãng/ công ty ña
quốc gia sản xuất và có ñại diện tại Việt Nam (chứa nhóm enzyme
pectinases)
- Quy trình cần nghiên cứu: xử lý lớp nhớt trong công nghệ
chế biến ướt.
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp vật lý
- Phương pháp hóa học
- Phương pháp cảm quan
- Phương pháp xử lý số liệu
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
5.1. Ý nghĩa khoa học
- Lựa chọn chế phẩm enzyme pectinase thích hợp cho xử lý
lớp nhớt cà phê vối
- Xác ñịnh các ñiều kiện tối ưu ñể chế phẩm enzyme
pectinase có khả năng xử lý lớp nhớt cao nhất.

Footer Page 4 of 126.


Header Page 5 of 126.

-5-

- Thiết lập cơ sở khoa học cho việc ứng dụng enzyme trong
chế biến cà phê tại Việt Nam.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài
- Việc sử dụng chế phẩm enzyme trong quá trình sản xuất cà
phê ở giai ñoạn tách nhớt ñể loại bỏ lớp nhớt ngoài vỏ thóc bao
quanh nhân cho sản phẩm là cà phê thóc ướt sạch nhớt ñể thuận tiện
cho phơi sấy.
- So với các phương pháp trước ñây thì việc sử dụng chế
phẩm enzyme vào sản xuất sẽ có thể tiết kiệm chi phí sản xuất, hạ giá
thành sản phẩm, nâng cao chất lượng cà phê ñể tăng tính cạnh tranh
của sản phẩm cà phê Việt Nam trên thị trường thế giới.
- Ngoài ra nó còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường,
giảm ñược lượng nước rửa, giảm chỉ số BOD5 và TSS trong nước
thải theo phương pháp chế biến ướt.
6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Luận văn gồm các chương và các phần chính như sau:
Mở ñầu
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục.

Footer Page 5 of 126.


Header Page 6 of 126.

-6-

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ
1.1.1. Các chủng loại/giống cà phê
1.1.2. Cấu tạo của quả cà phê
1.1.3. Phương pháp chế biến cà phê nhân
1.1.4. Tổng quan về chất lượng hạt cà phê, các yếu tố tác ñộng
ñến chất lượng
1.2. TỔNG QUAN VỀ ENZYME
1.2.1. Giới thiệu về chế phẩm enzyme pectinase
1.2.2. Pectin và cơ chế tác dụng của pectinase
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.3.1. Các công trình trong nước
1.3.2. Các công trình ngoài nước

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1. Nguyên liệu
Quả cà phê vối chín ñược thu hoạch vào tháng 11- 12/2010
và tháng 01/2011 từ các vườn cây của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông
lâm nghiệp Tây Nguyên.
2.1.2. Các enzyme sử dụng trong nghiên cứu
Các enzyme thương phẩm do các hãng/ công ty ña quốc gia
sản xuất và có ñại diện tại Việt Nam, gồm: Lumipect-CP, Rohapect®
10L, Rohament® pulpex, Pectinex® Ultra SP-L.

Footer Page 6 of 126.

Header Page 7 of 126.

-7-

2.2. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Bố trí thí nghiệm
2.3.1.1. Thành phần hóa học chủ yếu trong lớp nhớt cà phê vối
2.3.1.2. Lựa chọn loại chế phẩm enzyme thích hợp ñể xử lý lớp
nhớt cà phê vối
2.3.1.3. Xác ñịnh liều lượng enzyme thích hợp cho xử lý lớp nhớt
của cà phê thóc
2.3.1.4. Xác ñịnh pH thích hợp ñể chế phẩm có hiệu lực cao nhất
2.3.1.5. Xác ñịnh nhiệt ñộ tối ưu ñể chế phẩm có hiệu lực cao nhất
2.3.2. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp xác ñịnh
2.3.2.1. Phương pháp tiến hành làm mẫu thí nghiệm
2.3.2.2. Phương pháp lấy mẫu
2.3.2.3. Xác ñịnh ñộ nhớt
2.3.2.4. Xác ñịnh pH nước rửa cà phê sau ủ
2.3.2.5. Xác ñịnh ñộ ẩm nhân
2.3.2.6. Tỉ lệ cà phê nhân khô thu ñược ở ẩm ñộ 12,5%
2.3.2.7. Phương pháp xác ñịnh tỷ lệ sạch nhớt cà phê thóc tươi sau
ủ enzyme
2.3.2.8. Phương pháp toán học
Các phương pháp này ñược xử lý bởi các phần mềm chuyên
dùng trong nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm MSTATC 1.2 for
Windows (2005), Excel (2003).

Footer Page 7 of 126.

Header Page 8 of 126.

-8-

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHỦ YẾU CỦA LỚP NHỚT
CÀ PHÊ VỐI
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của lớp nhớt cà phê vối
STT

Thành phần

Hàm lượng (%)

1

Nước

82

2

Pectins tổng số

2,0

3

Đường khử

2,2

4

Đường không khử

2,0

5

Cellulose, tro

1,2

6

Khác

10,6

Ghi chú: Kết quả phân tích tại Viện Công nghiệp Thực phẩm
Hà Nội
Từ những kết quả trên cho thấy, thành phần hóa học của lớp
nhớt quả cà phê phụ thuộc giống và sự khác nhau về lãnh thổ, vị trí
ñịa lý,…mà thành phần lớp nhớt ñược tạo nên chủ yếu là do hợp chất
pectin và ñường. Chính vì thế, ñể tách lớp nhớt ñược dễ dàng cần
nghiên cứu phương pháp tách cho hiệu quả cao nhất. Chúng tôi sẽ
nghiên cứu phương pháp tách nhớt bằng cách sử dụng enzyme, tùy
theo hàm lượng pectin có trong quả cà phê ñể ta có thể ñiều chỉnh

liều lượng sử dụng enzyme pectinase bổ sung vào cho phù hợp,
nhằm tăng tối ña khả năng làm sạch lớp nhớt của hạt cà phê thóc, và
giảm thiểu tác ñộng xấu ñến chất lượng cà phê nhân thành phẩm.
3.2. XÁC ĐỊNH CHẾ PHẨM ENZYME THÍCH HỢP ĐỂ XỬ
LÝ LỚP NHỚT QUẢ CÀ PHÊ VỐI
Hình 3.1 biểu diễn quá trình giảm ñộ nhớt của dịch chiết
bằng số tương ñối (%) trong ñó ñộ nhớt của dịch chiết trước khi xử

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.

-9-

lý enzyme là 270 mPa.s tương ứng 100%. Với ñối chứng sau 30 phút
ñộ nhớt vẫn còn 97,5%, trong khi các công thức ñược xử lý enzyme
sau 30 phút ñộ nhớt chỉ còn 6 - 35%. Sau 84 phút, ñộ nhớt của ñối
chứng (dịch nhớt) vẫn còn 92,0%, trong khi ñộ nhớt của các công
thức xử lý enzyme chỉ còn dưới 10%.

Độ nhớt tương ñối (%)

Lumipect - CP
Rohament® Pulpex
Đối chứng Dịch nhớt
110
100
90
80

70
60
50
40
30
20
10
0

100

Rohapect® 10L
Pectinex® Ultra SP-L
Đối chứng Nước

98,1
92

35,1

9,6
6, 2

0

6

10,4
5, 9
3,6

1,5

12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84
Thời gian xử lý (phút)

Hình 3.1. Sự thay ñổi ñộ nhớt của dịch chiết xuất lớp nhớt cà phê
vối sau khi xử lý các loại enzyme khác nhau
Trong 4 chế phẩm enzyme thử nghiệm, Lumipect-CP (chứa
Polygalacturonase ñơn lẻ) có hiệu lực thấp (sau 30 phút xử lý, ñộ
nhớt của dịch chiết vẫn còn 35%) còn lại 3 enzyme khác có hiệu lực
rất tốt, sau 30 phút làm ñộ nhớt của dịch chiết giảm chỉ còn 5 - 10%.
Tuy nhiên trong 3 loại này, Pectinex® Ultra SP-L (chứa chủ yếu
Polygalacturonase và tỷ lệ nhỏ hemicellulase) có hiệu lực kém hơn
hai loại còn lại.

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.

- 10 -

Từ kết quả thử nghiệm 4 chế phẩm enzyme, ñã loại ñược hai
chế phẩm là Lumipect-CP và Pectinex® Ultra SP-L; sơ tuyển ñược 2
loại chế phẩm enzyme là Rohapect® 10L và Rohament® Pulpex.
Mặt khác, xét về tính sử dụng thì Rohament® Pulpex phức
tạp và rườm rà hơn Rohapect® 10L và lại có nguy cơ làm chất lượng
sản phẩm không ñồng ñều nếu các thao tác xử lý không ñược thực
hiện nghiêm túc. Tôi quyết ñịnh chọn chế phẩm Rohapect® 10L ñể
làm các thử nghiệm tiếp theo.

3.3. XÁC ĐỊNH LIỀU LƯỢNG ENZYME THÍCH HỢP CHO
XỬ LÝ LỚP NHỚT QUẢ CÀ PHÊ VỐI
3.3.1. Kết quả xác ñịnh liều lượng enzyme thích hợp cho xử lý
thời gian 2 giờ
3.3.1.1. Mức ñộ sạch nhớt của cà phê thóc sau xử lý enzyme 2 giờ
120
95

Tỷ lệ sạch nhớt (% )

100

95

80

96

100
98
97

86

75
67

60

100

86

84

80

98
95

65

40

Tỉ lệ 10 cà phê/5 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/4 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/3 nước

20

Tỉ lệ 10 cà phê/2 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/1 nước
10

0
0

50

100

150

200

250

300

350

Liều lượng (ppm)

Hình 3.2. Hiệu quả xử lý lớp nhớt của enzyme Rohapect® 10L ở
các liều lượng khác nhau xử lý 2 giờ

Footer Page 10 of 126.


Header Page 11 of 126.

- 11 -

Kết quả thu ñược ở hình 3.2 cho thấy, mức ñộ sạch nhớt tăng
dần theo sự tăng liều lượng enzyme. Tuy nhiên tỉ lệ sạch nhớt từ
90% trở lên mới ñược coi là sạch thì trong 6 công thức về liều lượng
ở tỷ lệ cà phê/nước là 10/5, 10/4, 10/3 chỉ có hai liều lượng là 300
ppm và 350 ppm mới ñáp ứng yêu cầu tách lớp nhớt ra khỏi vỏ thóc
tốt nhất, còn với tỷ lệ 10/2 nhớt ñược làm sạch ở liều lượng 250 ppm.
Riêng ñối với tỷ lệ 10/1 chỉ với liều lượng 150 ppm hạt cà phê thóc

ñã sạch nhớt.
Kết quả còn cho thấy, tỉ lệ cà phê/nước càng cao thì mức ñộ
sạch nhớt của cà phê thóc càng cao. Tỉ lệ 10 cà phê/1 nước có mức
ñộ sạch nhớt khá cao ở các nồng ñộ từ 150 - 350 ppm, và ñáng chú ý
là chỉ với liều lượng enzyme 150 ppm thì tỉ lệ sạch nhớt ñã ñạt tới
95%.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của liều lượng Rohapect® 10L tới khối lượng
sản phẩm
Tỉ lệ 10 cà phê/5 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/4 nước
37

Tỉ lệ 10 cà phê/3 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/2 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/1 nước

35,3

Tỷ lệ cà phê nhân thu hồi (%)

36
35

36,2

35,3

35,1

34,5

34,3

35
34,1

33,4

34

34,4
32,3

34,4

33,5
33,7

33

33,3

33,8
33

33,3

32,2
32,2
32,4

32

31,3

32,4
31,8
31,4

31,6

31

31,4

31,4
31,6
30,9
31,1

31,4
31,3
30,9
30,1

30
29
0

50

100

150

200

250

300

350

Liều lượng (ppm)

Hình 3.3. Tỷ lệ nhân thu hồi ở các liều lượng enzyme Rohapect®
10L khác nhau xử lý 2 giờ

Footer Page 11 of 126.


Header Page 12 of 126.

- 12 -

Từ kết quả hình 3.3 cho thấy, tỉ lệ cà phê nhân khô thu ñược
ở ẩm ñộ 12,5% lại có xu hướng giảm dần theo sự tăng của liều lượng
enzyme Rohapect® 10L từ 150 - 350 ppm.
Kết quả cũng cho thấy khối lượng cà phê nhân thu ñược tăng
dần theo sự tăng của tỉ lệ cà phê/nước và sự khác biệt về tỉ lệ cà phê

nhân thu ñược. Ở tỉ lệ 10 cà phê/1 nước thì khối lượng cà phê nhân
khô ñạt cao nhất so với các tỉ lệ khác.
Tóm lại, liều lượng chế phẩm enzyme Rohapect®10L thích
hợp nhất ñể xử lý lớp nhớt cà phê vối trong thời gian 2 giờ là 150
ppm (tính theo khối lượng cà phê thóc ướt còn nhớt) với tỉ lệ pha
trộn 10 cà phê/1 nước.
3.3.2. Kết quả xác ñịnh liều lượng enzyme thích hợp cho xử lý
lớp nhớt với thời gian 10 giờ
3.3.2.1. Mức ñộ sạch nhớt của cà phê thóc sau xử lý enzyme 10 giờ
105

100
99
96

95

95

90
85
81

85
Tỷ lệ sạch nhớt (%)

79

75
65

62

55

Tỉ lệ 10 cà phê/5 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/4 nước

45

Tỉ lệ 10 cà phê/3 nước

35

Tỉ lệ 10 cà phê/2 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/1 nước

25
15
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Liều lượng (ppm)

Hình 3.4. Hiệu quả xử lý lớp nhớt của enzyme Rohapect® 10L ở
các liều lượng khác nhau xử lý 10 giờ

Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.

- 13 -

Kết quả hình 3.4 cho thấy mức ñộ sạch nhớt của cà phê thóc
tăng khi liều lượng enzyme tăng. Ở các tỉ lệ cà phê/nước khác nhau
thì mức ñộ sạch nhớt của cà phê thóc ñều tăng dần theo liều lượng
enzyme.
Tuy nhiên tỉ lệ sạch nhớt từ 90% trở lên mới ñược coi là sạch
thì trong 6 công thức về liều lượng thì công thức ở liều lượng 40 ppm
và 50 ppm ñều chưa ñảm bảo ñộ sạch ở tất cả các tỷ lệ nước, còn với
liều lượng 60 ppm thì mức ñộ sạch nhớt của cà phê thóc ñạt 95% ở tỷ
lệ cà phê/nước 10/3, và sau ñó tăng dần ở các liều lượng tiếp theo và

ñạt cao nhất ở liều lượng 90 ppm ñã ñảm bảo ñược ñộ sạch nhớt ở tất
cả các tỷ lệ cà phê/nước.
Kết quả còn cho thấy, tỷ lệ cà phê/nước càng cao thì mức ñộ
sạch nhớt của cà phê thóc càng cao.
3.3.2.2. Ảnh hưởng của liều lượng Rohapect® 10L tới tới khối
lượng sản phẩm
38

Tỷ lệ nhân thu hồi (%)

Tỉ lệ 10 cà phê/5 nước
37

Tỉ lệ 10 cà phê/4 nước
Tỉ lệ 10 cà phê/3 nước

36,9

Tỉ lệ 10 cà phê/2 nước

36,7

36,6

Tỉ lệ 10 cà phê/1 nước
36

36

36

35,7
35,6

35,3

35

35
34,7
34,6

34,4
34,3
34,2

34
0

10

20

30

40

50

60

liều lượng (ppm)

70

80

90

100

Hình 3.5. Tỷ lệ nhân thu hồi ở các liều lượng enzyme Rohapect®
10L khác nhau xử lý 10 giờ

Footer Page 13 of 126.


Header Page 14 of 126.

- 14 -

Kết quả ở hình 3.5 cho thấy giữa liều lượng enzyme và tỉ lệ
cà phê nhân khô ở ẩm ñộ 12,5% có sự tương quan nghịch với nhau;
tức là liều lượng enzyme càng cao thì tỉ lệ cà phê nhân khô thu ñược
càng thấp. Tỉ lệ cà phê nhân thu ñược giảm dần theo sự tăng của liều
lượng enzyme Rohapect® 10L từ 40 - 90 ppm.
Kết quả cũng cho thấy tỉ lệ nhân thu hồi ñạt cao nhất ở tỉ lệ
cà phê/nước là 10/5 và thấp nhất ở tỉ lệ cà phê/nước 10/1. Chênh lệch
giữa tỉ lệ thu hồi cao nhất và tỉ lệ thu hồi thấp nhất là 1%. Do vậy,
kết hợp với sự ñánh giá mức ñộ sạch nhớt, chúng tôi chọn tỷ lệ cà
phê/nước là 10/3.

3.4. XÁC ĐỊNH pH THÍCH HỢP ĐỂ CHẾ PHẨM ENZYME
CÓ HIỆU LỰC CAO NHẤT
3.4.1. Xử lý 2 giờ với các công thức liều lượng enzyme cao
96,7

97
95,7

96

Tỷ lệ sạch nhớt (%)

95

96
95,7

95
94,3

94,3

94
93
92

91,3

91
90

89
88
3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

pH

Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH tới mức ñộ sạch nhớt của cà phê
thóc xử lý 2 giờ
Kết quả hình ở 3.6 cho thấy, với thời gian ủ 2 giờ chế phẩm
enzyme Rohapect®10L hoạt hóa lớp nhớt của hạt cà phê vối trong

Footer Page 14 of 126.


Header Page 15 of 126.

- 15 -

môi trường acid tốt hơn trong môi trường trung tính (pH = 6,8~7).
Khoảng pH thích hợp nhất là từ 4,5 - 5,5. Tuy vậy, pH 3,5 và 6 cũng
cho kết quả khá.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên tỷ lệ cà phê nhân
thu hồi ở ẩm ñộ 12,5% ñược thể hiện ở hình 3.7.
38,5

38,1 a

Tỷ lệ nhân thu hồi (%)

38
37,5

37,1 b

37

36,7 bc

36,5 cd

36,5 cd

36,6 bc

36,3 cd

36,5
36 d
36
35,5
35
34,5
3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

pH

Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH tới tỉ lệ cà phê nhân khô thu hồi ở
ẩm ñộ 12,5 % xử lý 2 giờ
Kết quả ở hình trên cho thấy, tỉ lệ cà phê nhân khô thu ñược
ở ẩm ñộ 12,5% có sự chênh lệch rất có ý nghĩa thống kê (p<0,05), ở
giá trị pH thấp thì tỉ lệ cà phê nhân khô thu ñược thấp hơn so với ở
giá trị pH cao cụ thể ở pH = 3,5 thì tỉ lệ cà phê nhân khô là 36%

trong khi ñó ở pH = 7 thì tỉ lệ cà phê nhân khô là 38,1%. Theo quan
sát của chúng tôi, cà phê thóc sau khi phơi ở công thức pH thấp thì
màu trắng hơn so với công thức pH cao.
Xét khía cạnh tiết kiệm chi phí sản xuất ñể làm tăng hiệu quả
của chế biến thì ở pH môi trường (6,8~7) với liều lượng enzyme 150
ppm ñã có kết quả tốt, không cần phải ñiều chỉnh pH môi trường mà

Footer Page 15 of 126.


Header Page 16 of 126.

- 16 -

vẫn ñảm bảo sạch nhớt, tỷ lệ thu hồi nhân khô cao hơn so với các
công thức khác pH từ 3,5 - 6. Do ñó chúng tôi chọn pH môi trường
(6,8~7) ñể tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
3.4.2. Xử lý 10 giờ với các công thức liều lượng enzyme thấp
Kết quả thể hiện ở hình 3.8:
99,3 a

100
95,7 ab

Tỷ lệ sạch nhớt (% )

95
90,7 bc

90

89 bc

89 bc
84,7 cd

85
80,7d

80 d

80

75
3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

pH

Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH tới mức ñộ sạch nhớt của cà phê
thóc xử lý 10 giờ
Số liệu ở hình 3.8 cho thấy, khả năng phân giải lớp nhớt tăng
dần theo sự tăng ñộ pH, xảy ra mạnh mẽ ở pH 4,5 – 5, sau ñó khả
năng phân hủy nhớt có xu hướng giảm xuống theo sự tăng của pH.
Khả năng sạch nhớt ở pH bằng 6; 6,5; 7 chỉ có thể tạm chấp nhận
ñược.
Kết quả còn cho thấy, ñiều kiện pH 4,5 – 5 là thích hợp cho
enzyme có hoạt tính cao nhất.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt ñộ lên tỷ lệ cà phê
nhân thu hồi ở ẩm ñộ 12,5% ñược thể hiện ở hình 3.9:

Footer Page 16 of 126.


Header Page 17 of 126.

- 17 -

36,5

36,3 ab
35,9 abc

Tỷ lệ nhân thu hồi (%)

36
35,5

35

36,4 a

35,3 d

35,4 cd

35,5 bcd

34,9 d
34,7 d

34,5
34
33,5
3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

pH

Hình 3.9. Ảnh hưởng của pH tới tỉ lệ cà phê nhân thu hồi xử lý
10 giờ
Kết quả này cho thấy, ñể làm tăng hiệu quả của chế biến thì
cần ñiều chỉnh pH = 5 với liều lượng enzyme 60 ppm, tỷ lệ cà
phê/nước 10/3 ñã có kết quả tốt, tỷ lệ thu hồi nhân khô cao hơn so
với các công thức khác pH. Do ñó chúng tôi chọn pH = 5 ñể tiến
hành các thí nghiệm tiếp theo.
3.5. XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ TỐI ƯU ĐỂ CHẾ PHẨM
ENZYME CÓ HIỆU LỰC CAO NHẤT
3.5.1. Xử lý 2 giờ với các công thức liều lượng enzyme cao
Từ kết quả hình 3.10 cho thấy, mức ñộ sạch nhớt của cà phê
thóc ñều ñạt sau thời gian xử lý 2 giờ ở liều lượng 150 ppm với tỉ lệ
là 10 cà phê/1 nước.

Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.

- 18 -

96,5

T ỷ lệ sạ ch nhớt (% )

96

96

96
95,3

95,5

95

95

94,7

95

94,7

94,5
94
20-25

30

35

40

45

50

55

Nhiệt ñộ (ñộ C)

Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tới mức ñộ sạch nhớt cà phê
thóc xử lý 2 giờ
Nhiệt ñộ 55 C chưa phải là mức làm bất hoạt hay làm giảm
o

hoạt lực enzyme. Tại nhiệt ñộ môi trường trong mùa lạnh 20~25oC,
chế phẩm enzyme Rohapect®10L cũng làm sạch lớp nhớt, tuy kém
hơn ñiều kiện môi trường có nhiệt ñộ cao hơn, nhưng không kém là
bao.
Từ kết quả ở hình 3.11 cho thấy, ñể làm tăng hiệu quả của
chế biến thì cần xử lý ở nhiệt ñộ môi trường với liều lượng enzyme
150 ppm, tỷ lệ 10 kg cà phê/1 lít nước ñã có kết quả tốt, tỷ lệ thu hồi
nhân khô cao hơn so với các công thức khác nhiệt ñộ. Do ñó trong
thí nghiệm này chúng tôi chọn nhiệt ñộ môi trường (20~25oC).

Footer Page 18 of 126.


Header Page 19 of 126.

Tỷ lệ nhân thu hồi (%)

37,0

- 19 -

36,6 a

35,7 b

36,0

34,5 c

35,0
34,0

33,5 d

33,5 d

33,3 d

33,1 d

33,0
32,0
31,0
20-25

30

35

40

45

50

55

Nhiệt ñộ (ñộ C)

Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tới tỉ lệ cà phê nhân khô xử
lý 2 giờ
3.5.2. Xử lý 10 giờ với các công thức liều lượng enzyme thấp
102

Tỷ lệ sạch nhớt (%)

101

100 a

100 a

100 a

100 a

100
99
97,7 b

98
96,7 c

97

96,3 c

96
95
94
93
18-25

30

35

40

45

50

55

Nhiệt ñộ (ñộ C)

Hình 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tới mức ñộ sạch nhớt cà phê
thóc xử lý 10 giờ

Footer Page 19 of 126.


Header Page 20 of 126.

- 20 -

Kết quả hình 3.12 cho thấy, mức ñộ sạch nhớt của cà phê
thóc tăng dần theo sự tăng nhiệt ñộ của khối ủ.
Ở mức nhiệt ñộ từ 30oC ñến 55oC chế phẩm enzyme
Rohapect® 10L hoạt hóa lớp nhớt của hạt cà phê vối ñều rất tốt. Tại
nhiệt ñộ môi trường trong mùa lạnh 18~25oC (môi trường), chế
phẩm enzyme Rohapect® 10L cũng làm sạch lớp nhớt, tuy kém hơn
ñiều kiện môi trường có nhiệt ñộ cao hơn.
Qua hình 3.13 cho thấy, khối lượng cà phê nhân thu ñược
giảm dần theo sự tăng của nhiệt ñộ và sự khác biệt về tỉ lệ cà phê
nhân thu ñược có ý nghĩa thống kê (p<0,001). Ở nhiệt ñộ môi trường
thì khối lượng cà phê nhân khô ñạt cao nhất so với ở các mức nhiệt
ñộ khác.
35

34,5 a
33,7 b

Tỷ lệ nhân thu hồi (%)

34
33

32,4 c

32

31,5 d

31,3 d

31,4 d
31 d

31
30
29
18-25

30

35

40

45

50

55

Nhiệt ñộ (ñộ C)

Hình 3.13. Ảnh hưởng của nhiệt tới tỉ lệ cà phê nhân khô xử
lý 10 giờ
Xét khía cạnh tiết kiệm chi phí sản xuất ñể làm tăng hiệu quả
của chế biến thì cần xử lý ở nhiệt ñộ môi trường với liều lượng

Footer Page 20 of 126.


Header Page 21 of 126.

- 21 -

enzyme 60 ppm, tỷ lệ 10 kg cà phê/3 lít nước ñã có kết quả tốt, tỷ lệ
thu hồi nhân khô cao hơn so với các công thức khác nhiệt ñộ. Do ñó
trong thí nghiệm này chúng tôi chọn nhiệt ñộ môi trường (18~25oC).
3.6. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO GIAI ĐOẠN
LÊN MEN CÀ PHÊ VỐI TẠI XƯỞNG CHẾ BIẾN CÀ PHÊ Ở
ĐĂKLĂK
3.6.1. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào chế biến ướt trong sản
xuất
Kết quả thu ñược ở hình 3.15:
97
95,7

100

Mức ñộ sạch nhớt (%)

95
90

85
80

75

75
70
65
60
CT 1

CT 2

CT 3

Li ề u lượng enz yme (ppm)

Hình 3.15. Mức ñộ sạch nhớt của qui trình sản xuất thông
thường của xưởng chế biến và quy trình có bổ sung enzyme
Dựa vào kết quả hình 3.15 chúng tôi nhận thấy, ở hai công
thức xử lý enzyme ñều sạch nhớt, sau thời gian 2 giờ (CT1) cà phê
xử lý enzyme với liều lượng 150 ppm ñã sạch nhớt ñạt tới 97%, còn
xử lý thời gian 10 giờ (CT2) với liều lượng 60 ppm ñạt 95,7%, ñồng
thời theo quan sát của chúng tôi, nước trong bể có màu vàng trong và

Footer Page 21 of 126.


Header Page 22 of 126.

- 22 -

cà phê có mùi thơm sạch, trong khi ñó cà phê ñược xử lý bằng acid
oxalic kết hợp với ñánh nhớt cơ học sau 12 giờ ủ vẫn chưa sạch nhớt
(75%) nước trong bể ủ có màu nâu ñen và cà phê có mùi chua.
Qua quan sát hình 3.16, chúng tôi cũng nhận thấy, tỷ lệ cà
phê nhân thu hồi ở quy trình có bổ sung enzyme (xử lý enzyme 2 giờ
với liều lượng 150 ppm ñạt 37,8%, xử lý 10 giờ với liều lượng 60
ppm ñạt 36,4%) cao hơn so với quy trình không bổ sung enzyme
(32,9%).
37,8
38,0
36,4
Tỷ lệ nhân ở ẩm ñộ 12,5%

37,0
36,0
35,0
34,0

32,9

33,0
32,0
31,0
30,0
CT1

CT2

CT3

Liều lượng enzyme (ppm)

Hình 3.16. Tỷ lệ thu hồi nhân ở ẩm ñộ 12,5% của qui trình sản
xuất thông thường của xưởng và qui trình có bổ sung enzyme
3.6.2. Tính toán hiệu quả kinh tế
Lợi nhuận = Tổng giá trị sản phẩm - Tổng chi phí
Tổng giá trị sản phẩm = Số lượng sản phẩm × ñơn giá sản
phẩm

Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.

- 23 -

Đơn giá sản phẩm tính theo giá bình quân mỗi loại cùng thời
ñiểm.
Tổng chi phí = chi phí trực tiếp + chi phí ñầu vào khác
Doanh lợi (%) = (Lợi nhuận / Tổng chi phí) × 100
Kết quả tính toán nêu ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Hiệu quả kinh tế của các phương pháp xử lý lớp nhớt
khác nhau trong chế biến cà phê nhân thương phẩm
Phương pháp xử lý nhớt
Tt

Chỉ tiêu

Hóa học +

Enzyme, 2

Enzyme,

cơ học

giờ

10 giờ

1

Tổng chi phí (ñồng)

14.670.000 14.495.260

14.441.260

2

Tổng giá bán (ñồng)

14.969.500 17.388.000

16.744.000

3

Lợi nhuận (ñồng)

299.500

2.892.740

2.302.740

4

Doanh lợi

2,04 %

19,96 %

15,95 %

Qua hai quy trình ứng dụng enzyme trong chế biến cà phê
theo phương pháp ướt ta thấy, sử dụng enzyme giúp ñơn giản hóa
quy trình chế biến nhờ việc tách nhớt thực hiện theo thời gian ñịnh
sẵn không phụ thuộc nhiệt ñộ, và các yếu tố khác. Công suất của nhà
máy cũng ñược tăng ñáng kể do rút ngắn ñược thời gian chế biến.

Footer Page 23 of 126.


Header Page 24 of 126.

- 24 -

Đồng thời chất lượng cà phê cũng ñược nâng cao, nhìn hạt
cà phê xử lý enzyme không bị xỉn màu do ngâm nước và rửa lâu. Chi
phí xử lý so với phương pháp chế biến ướt truyền thống giảm ñáng
kể.
3.6.3. Đánh giá mức ñộ ô nhiễm của nước thải chế biến xử lý
enzyme
Bảng 3.4. Kết quả phân tích nước rửa cà phê
TSS

Độ nhớt

(mg/lit)

(mPa.s)

5,7

1109

3

1135

4,7

2020

5,4

1237

3,4

1586

5,8

Phương pháp xử lý

BOD5

lớp nhớt

(mg/lit)

Enzyme Rohapect®10L

987

Lên men tự nhiên
Acid

oxalic+

ñánh

nhớt cơ học

pH

3.6.4. Ảnh hưởng của quy trình xử lý enzyme ñến chất lượng cà
phê bảo quản
Bảng 3.5. Màu sắc cà phê nhân sau 4 tháng bảo quản
Công

Trước

thức

bảo quản

CT4
CT5
CT6
CT7

1 tháng

2 tháng

3 tháng

4 tháng

Xám-

Xám-

Xám-

Xám-

xanh

xanh

xanh

xanh nhạt nhạt

Xám-

Xám-

Xám-

Xám-

nâu

nâu nhạt

nhạt

nhạt

Xám-

Xám-

Xám-

Xám-

Xám-

xanh

xanh

xanh

xanh

xanh

Xám-

Xám-

Xám-

Xám-

Xám-

xanh

xanh

xanh

xanh

xanh nhạt

Xám-nâu

Footer Page 24 of 126.

Xám-


Header Page 25 of 126.

- 25 -

Chỉ có hai công thức CT4 và CT5 bắt ñầu có biểu hiện phai
màu (từ xanh xám chuyển sang xám nhạt); nhưng màu xám nhạt
cũng không phải màu xấu ñối với cà phê nhân, còn ñối với CT6 và
CT7 màu sắc của cà phê nhân hầu như không ñổi qua 4 tháng bảo
quản. Như vậy chế phẩm Rohapect®10L không làm ảnh hưởng ñến
màu sắc của cà phê nhân.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
*. KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu thu ñược có thể rút ra các kết luận
sau:
1. Thành phần hóa học cơ bản của lớp nhớt cà phê vối có

pectin 2%, tổng ñường 4,2% và cellulose 1,2% theo khối lượng tươi.
2. Trong bốn chế phẩm enzyme thực hiện thí nghiệm ta chọn
chế phẩm enzyme Rohapect® 10L ñể tiến hành các thí nghiệm tiếp
theo.
3. Xử lý lớp nhớt của cà phê vối bằng chế phẩm Rohapect®
10L với thời gian ủ 2 giờ
- Liều lượng chế phẩm thích hợp nhất là 150 ppm với tỉ lệ là
10 cà phê/1 nước.
- pH thích hợp nhất cho hoạt hóa của enzyme trên lớp nhớt là
pH môi trường (6,8~7).
- Các mức nhiệt ñộ từ 20 - 55oC ñều có tác dụng tốt tới hoạt
ñộng của chế phẩm enzyme. Xét nhiều yếu tố chọn nhiệt ñộ môi
trường (20~25oC) là thích hợp nhất.
4. Xử lý lớp nhớt của cà phê vối bằng chế phẩm Rohapect® 10L với
thời gian ủ 10 giờ

Footer Page 25 of 126.