Đánh giá sự phù hợp của một số loại bao bì đựng sản phẩm cà phê hòa tan

..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
----------o0o----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP:

ĐÁNH GIÁ SỰ PHÙ HỢP CỦA MỘT SỐ LOẠI
BAO BÌ ĐỰNG SẢN PHẨM CÀ PHÊ HÒA TAN

GVHD : Ths. Lê Vân Anh
SVTH : Nguyễn Tạ Phượng Linh
MSSV : 08B1100052

Tp. HCM, tháng 11 năm 2010

i
 


 

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Kỹ Thuật
Công Nghệ – Khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã truyền đạt cho em những kiến thức quý
báu trong những năm học tập tại trường.
Đặc biệt em xin cảm ơn Cô Lê Vân Anh đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này. Những góp ý và hướng dẫn cũng như sự hướng dẫn của Cô đã
giúp em củng cố lại những kiến thức đã học và kỹ năng thí nghiệm của em.

Xin chân thành cảm ơn Công ty Huhtamaki Việt Nam, Giám Đốc kỹ thuật Ông
Satish Pereira, đặc biệt là Bà Phùng Thị Bích Thu Trưởng phịng kỹ thuật đã tận tình
hướng dẫn và truyền đạt cho tơi những kiến thức bổ ích, cùng tồn thể nhân viên cơng
ty đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện các thí nghiệm để hồn thành đồ án này.
Xin cảm ơn các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại học Kỹ
Thuật Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho
em trong quá trình thực hiện đồ án.
Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình và những người bạn chân thành đã bên Linh
trong thời gian qua, những người ln động viên và giúp đỡ tận tình khi Linh gặp khó
khăn.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010

GVHD : Ths. Lê Vân Anh
SVTH : Nguyễn Tạ Phượng Linh
Lớp

: 08HTP1

MSSV : 08B1100052

ii
 


 

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................

Thành phố Hồ Chí Minh
Ngày ……… tháng ……… năm 2010

iii
 


 

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................................................................................

Thành phố Hồ Chí Minh
Ngày ……… tháng ……… năm 2010

iv
 


 

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
 

Đồ án “ĐÁNH GIÁ SỰ PHÙ HỢP CỦA MỘT SỐ LOẠI BAO BÌ ĐỰNG SẢN
PHẨM CÀ PHÊ HỊA TAN” được thực hiện với mục đích tìm ra cấu trúc bao bì thích hợp
dùng để đựng trực tiếp cà phê hịa tan của một số loại bao bì đựng cà phê có mặt trên thị

trường.
Nội dung đồ án:
- Khảo sát cấu trúc của các bao bì đựng cà phê trên thị trường, từ đó tìm ra cấu trúc các
loại bao bì này.
- Sản xuất mẫu thử các cấu trúc tìm được.
- Khảo sát sự lão hóa của các loại bao bì sản xuất ra.
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
 Cấu trúc của các nhãn hàng cà phê nghiên cứu được theo bảng sau:

Cấu trúc bao bì

Kí

Số

(Vật liệu, độ dày (mm))

hiệu

lớp

A

03

B

04

STT

01

02

PET 12 / Mực 2 / Keo 3 / Al 7 /
Keo 3 / LLDPE 50
PET 12 / Mực 2 / PE 20 / Al 7 /
PE 30

Nhãn hàng cà phê

Cà phê Vinacafe 3 trong 1
Nescafe, cà phê Mister 3 in
1, cà phê Gold Eagle 3 in 1
Cà phê G7 3 in 1, cà phê

03

PET 12 / Mực 2 / PE 15 / Al 7 /
PE 15 / LLDPE 30

C

05

Sunrise 3 in 1, Cà phê sữa 2
Zero “Bổ sung collagen và
chất xơ” 5 in 1.

(Theo bảng 3.3: Phân loại các cấu trúc bao bì khảo sát được)

v
 


 

 Sau khi sản xuất và so sánh chất lượng của cấu trúc tìm được gồm có cấu trúc A, B
và C cho thấy: Cả ba cấu trúc A, B, C của các nhãn hàng cà phê ở bảng trên đều phù
hợp đựng cà phê hòa tan. Nhưng cấu trúc A của nhãn hàng cà phê “Vinacafe 3 trong
1” có độ liên kết giữa các lớp vật liệu cao hơn cấu trúc B và C nên khả năng bảo
quản cà phê sẽ tốt hơn, ngăn cản khí và ngăn cản hơi ẩm tốt và thời gian lưu giữ lâu
hơn hai cấu trúc B và C.

vi
 


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

MỤC LỤC
Trang bìa ...................................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................... ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ....................................................................iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ....................................................................... iv
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ................................................................................................................... v
MỤC LỤC ............................................................................................................................... vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................................... x
DANH MỤC SƠ ĐỒ ............................................................................................................... xi
DANH MỤC ĐỒ THỊ ............................................................................................................. xi
DANH MỤC HÌNH VẼ........................................................................................................... xi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................xiii
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................................... 3
1.1. Tổng quan về cà phê ........................................................................................................ 3
1.2. Nguyên liệu thường sử dụng sản xuất bao bì phức hợp đựng cà phê hịa tan................ 15
1.3. Qui trình cơng nghệ sản xuất bao bì phức hợp .............................................................. 18
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 20
2.1. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................... 20
2.2. Nguyên liệu .................................................................................................................... 21
2.3. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ................................................................................. 21
2.4. Phương pháp nghiên cứu................................................................................................ 23
2.4.1. Phương pháp khảo sát một số cấu trúc của bao bì đựng cà phê hịa tan có mặt trên
thị trường ........................................................................................................................... 23
2.4.2. Phương pháp sản xuất mẫu thử các cấu trúc khảo sát được ................................... 24
2.4.2.1. Phương pháp đo OTR theo ASTM D – 3985 ................................................. 26
SVTH: Nguyễn Tạ Phượng Linh

vii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

2.4.2.2. Phương pháp đo WVTR theo ASTM D – 1249 .............................................. 27
2.4.2.3. Phương pháp đo OD........................................................................................ 27

2.4.2.4. Phương pháp đo bonding strength theo ASTM F - 904 .................................. 27
2.4.3. Phương pháp so sánh chất lượng các mẫu bao bì sản xuất thử .............................. 28
2.4.3.1. Phương pháp kiểm tra ngoại quan túi bao bì đựng cà phê bằng mắt .............. 29
2.4.3.2. Phương pháp đo heat seal strength theo ASTM F - 88 ................................... 29
2.4.3.3. Phương pháp đo bonding strength theo ASTM F - 904 .................................. 29
2.5. Phương pháp xử lý số liệu.............................................................................................. 30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN............................................................................ 31
3.1. Kết quả khảo sát cấu trúc một số loại bao bì đựng cà phê hịa tan có mặt trên thị trường
........................................................................................................................................ 31
3.2. Kết quả sản xuất mẫu thử ............................................................................................... 33
3.2.1. Kết quả đo OTR...................................................................................................... 35
3.2.2. Kết quả đo WVTR .................................................................................................. 36
3.2.3. Kết quả đo OD ........................................................................................................ 36
3.2.4. Kết quả đo bonding strength sau khi ghép ............................................................. 37
3.3. Kết quả kiểm tra sự lão hóa của cấu trúc A, B, C .......................................................... 38
3.3.1. Ngoại quan.............................................................................................................. 40
3.3.2. Kết quả đo heat seal strength sau khi kiểm tra sự lão hóa ...................................... 41
3.3.3. Kết quả đo bonding strength sau khi kiểm tra sự lão hóa....................................... 44
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 49
4.1. Kết luận .......................................................................................................................... 49
4.2. Kiến nghị........................................................................................................................ 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................I
PHỤ LỤC A: DỤNG CỤ ĐO SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ................................... II
PHỤ LỤC B: HÌNH CÁC NHÃN HÀNG CÀ PHÊ KHẢO SÁT ....................................... V
SVTH: Nguyễn Tạ Phượng Linh

viii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

PHỤ LỤC C: KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐỘ DÀY MÀNG GHÉP ....................................... XI
PHỤ LỤC D: THAM KHẢO MỘT SỐ TÍNH NĂNG CỦA MỘT SỐ LOẠI MÀNG .. XII
PHỤ LỤC E: CÁC TIÊU CHUẨN KIỂM TRA SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP ............................................................................................................................... XIV

SVTH: Nguyễn Tạ Phượng Linh

ix


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cà phê nhân ........................................................................ 4
Bảng 1.2: Các tính chất ảnh hưởng đến hương vị cà phê ........................................................... 5
Bảng 1.3: Bảng chỉ tiêu chất lượng cà phê hoà tan thành phẩm .............................................. 13
Bảng 1.4: Một số loại nguyên liệu sử dụng sản xuất bao bì phức hợp đựng cà phê hịa tan.... 16
Bảng 2.1: Số lượng mẫu bao bì cà phê hịa tan được khảo sát ................................................. 24
Bảng 2.2: Các lớp vật liệu cần đo chỉ tiêu bonding strength .................................................... 27
Bảng 2.3: Tương đương thời gian cài trong tủ MMM với thời gian cà phê lưu hành trên thị
trường ....................................................................................................................................... 28
Bảng 3.1: Các lớp vật liệu tạo thành cấu trúc bao bì ................................................................ 31
Bảng 3.2: Độ dày các lớp vật liệu tạo thành cấu trúc bao bì .................................................... 31
Bảng 3.3: Phân loại các cấu trúc bao bì khảo sát được ............................................................ 33
Bảng 3.4: Chỉ tiêu OTR ............................................................................................................ 35

Bảng 3.5: Chỉ tiêu WVTR ........................................................................................................ 36
Bảng 3.6: Chỉ tiêu OD cấu trúc A, B, C sau khi ghép .............................................................. 36
Bảng 3.7: Khảo sát bonding strength các cấu trúc A, B, C ...................................................... 37
Bảng 3.8: Ngoại quan cấu trúc A, B, C sau khi kiểm tra sự lão hóa ........................................ 40
Bảng 3.9: Khảo sát heat seal strength cấu trúc A, B, C sau khi để trong tủ MMM 7, 22, 45, 67
ngày .......................................................................................................................................... 41
Bảng 3.10: Khảo sát bonding strength cấu trúc A, B, C sau khi để trong tủ MMM 7, 22, 45, 67
ngày .......................................................................................................................................... 45
Bảng B.1: Độ dày cấu trúc A, B, C sau khi ghép ..................................................................... XI
Bảng D.1: Tính chất cản mùi của các loại màng .................................................................... XII
Bảng D.2: Kháng hóa chất của các loại màng ....................................................................... XII
Bảng D.3: Khoảng nhiệt độ của mỗi loại màng .................................................................... XII
Bảng D.4: So sánh giữa LLDPE và LDPE trong tính chất hàn dán ..................................... XIII

SVTH: Nguyễn Tạ Phượng Linh

x


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1: Sơ đồ qui trình sản xuất cà phê hịa tan.................................................................... 6
Sơ đồ 1.2: Sơ đồ qui trình sản xuất màng phức hợp ................................................................ 18
Sơ đồ 2.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu...................................................................................... 20
Sơ đồ 2.2: Phương pháp kiểm tra cấu trúc bao bì đựng cà phê............................................... 23
Sơ đồ 2.3: Sơ đồ cấu trúc máy ép đùn ...................................................................................... 25
Sơ đồ 2.4: Sơ đồ cấu trúc máy ghép khô .................................................................................. 26

DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1: Đồ thị khảo sát độ kín đường hàn đỉnh túi theo thời gian ..................................... 42
Đồ thị 3.2: Đồ thị khảo sát độ kín đường hàn đáy túi theo thời gian....................................... 43
Đồ thị 3.3: Đồ thị khảo sát độ kín đường hàn biên trái túi theo thời gian ............................... 43
Đồ thị 3.4: Đồ thị khảo sát độ kín đường hàn biên phảii túi theo thời gian ............................ 44
Đồ thị 3.5: Đồ thị khảo sát bonding strength lớp Al/LLDPE cấu trúc A theo thời gian .......... 46
Đồ thị 3.6: Đồ thị khảo sát bonding strength lớp PE/Al cấu trúc B theo thời gian ................. 46
Đồ thị 3.7: Đồ thị khảo sát bonding strength lớp PE/Al cấu trúc C theo thời gian ................. 47
Đồ thị 3.8: Đồ thị khảo sát bonding strength lớp PE/LLDPE cấu trúc C theo thời gian ........ 47

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Bột cà phê giữ được chất lượng khi bao bì đạt chất lượng...................................... 14
Hình 1.2: Các hiện tượng hư hại sản phẩm cà phê khi bao bì khơng đảm bảo chất lượng ..... 15
Hình 3.1: Mẫu cấu trúc A (PET 12 / Mực 2 / Keo 3 / Al 7 / Keo 3 / LLDPE 50)..................... 34
Hình 3.2: Mẫu cấu trúc B (PET 12 / Mực 2 / PE 20 / Al 7 / PE 30) ........................................ 34
Hình 3.3: Mẫu cấu trúc C (PET 12 / Mực 2 / PE 15 / Al 7 / PE 15 / LLDPE 30) ................... 35
Hình 3.4: Mẫu túi cấu trúc A (PET 12 / Mực 2 / Keo 3 / Al 7 / Keo 3 / LLDPE 50) ............... 38
SVTH: Nguyễn Tạ Phượng Linh

xi


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

Hình 3.5: Mẫu túi cấu trúc B (PET 12 / Mực 2 / PE 20 / Al 7 / PE 30) ................................... 39
Hình 3.6: Mẫu cấu túi trúc C (PET 12 / Mực 2 / PE 15 / Al 7 / PE 15 / LLDPE 30) .............. 40
Hình A.1: Máy kiểm tra sự lão hóa (MMM).............................................................................. II

Hình A.2: Máy hàn dán túi ........................................................................................................ II
Hình A.3: Máy đo mật độ quang .............................................................................................. III
Hình A.4: Máy đo độ dày hiện thị số ........................................................................................ III
Hình A.5: Máy đo lực căng ...................................................................................................... III
Hình A.6: Máy đùn ELX1300H-TD .......................................................................................... IV
Hình A.7: Máy ghép khơ DLX1300H ....................................................................................... IV
Hình B.1: Mẫu bao bì Nescafe đậm đà 3 in 1 và đậm đà hơn 3 in 1 dạng stick ....................... V
Hình B.2: Mẫu bao bì Nescafe đậm đà 3 in 1 dạng sachet ...................................................... VI
Hình B.3: Mẫu bao bì Nescafe đậm đà hơn 3 in 1 dạng sachet ............................................... VI
Hình B.4: Mẫu bao bì cà phê G7 3 in 1 dạng sachet ............................................................. VII
Hình B.5: Mẫu bao bì cà phê 2 Zero “Bổ sung collagen và chất xơ” 5 in 1 dạng sachet ..... VII
Hình B.6: Mẫu bao bì cà phê Vinacafe 3 trong 1 dạng sachet ............................................. VIII
Hình B.7: Mẫu bao bì cà phê Sunrise 3 in 1 dạng sachet ..................................................... VIII
Hình B.8: Mẫu bao bì cà phê Gold Eagle 3 in 1 dạng sachet .................................................. IX
Hình B.9: Mẫu bao bì cà phê Mister Cup 3 in 1 dạng stick ...................................................... X 

SVTH: Nguyễn Tạ Phượng Linh

xii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
 OTR: Oxygen tranmission (Khả năng thẩm thấu khí qua bao bì)
Chỉ tiêu OTR: Là tính chất quan trọng trong việc bao gói nhạy cảm với O2, là nguyên
nhân ảnh hưởng đến quá trình hư hại của sản phẩm cà phê.
 WVTR: Water vapor tranmission (Khả năng thẩm thấu hơi ẩm qua bao bì)

Chỉ tiêu WVTR: Là tốc độ truyền hơi nước, tính chất này rất quan trọng trong việc bao
gói cà phê hịa tan là loại thực phẩm rất nhạy ẩm, là nguyên nhân ảnh hưởng đến quá trình hư
hại của sản phẩm cà phê.
 OD: Optical density (Khả năng cho ánh sáng đi qua bao bì)
 PET: Polyethylene therephthalate
 Al: Aluminium (Nhôm)
 PE: Polyethylene
 LLDPE: Linear Low Density Polyethylene
 Cấu trúc A: PET 12 / Mực 2 / Keo 3 / Al 7 / Keo 3 / LLDPE 50
 Cấu trúc B: PET 12 / Mực 2 / PE 20 / Al 7 / PE 30
 Cấu trúc C: PET 12 / Mực 2 / PE 15 / Al 7 / PE 15 / LLDPE 30
 STT: Số thứ tự

SVTH: Nguyễn Tạ Phượng Linh

xiii


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

LỜI MỞ ĐẦU
Cà phê hồ tan là một loại cà phê khơng có cặn, hịa tan hồn tồn, hương vị khơng thay
đổi, sử dụng đơn giản thích hợp với mọi điều kiện. Đây là thức uống đặc biệt trong đời sống
hàng ngày, rất được ưa chuộng và tiện lợi không chỉ trên thế giới mà ở Việt Nam cũng vậy.
Thật vậy, uống cà phê là một nhu cầu tâm lý, thói quen, là nét đặc trưng văn hóa và cịn là
một phương tiện giao tiếp. Cà phê có tác dụng kích thích hoạt động trí óc minh mẫn hơn và
thơng qua sự kích thích hệ thần kinh làm tăng cường hoạt năng của các bộ phận khác như:
Trợ tim, xúc tiến sự tuần hoàn của máu, phản ứng của bắp thịt nhạy, khỏe và bền hơn do đó

con người trở nên tỉnh táo, làm việc sáng suốt và có hiệu quả hơn.
Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự hư hỏng cho cà phê trong q trình bảo quản, nhưng
ngun nhân chính là do bột cà phê hòa tan ở dạng hạt, xốp nên rất dễ bị biến đổi về màu,
mùi, dễ hút ẩm và biến chất. Do đó ngồi vấn đề chất lượng cà phê thì yếu tố bao bì trực tiếp
đựng cà phê rất quan trọng vì nó giúp giữ được hương vị, giảm thiểu sự hư hại cà phê, giúp
lưu giữ cà phê được lâu mà chất lượng ít bị biến đổi. Bao gói là một q trình quan trọng
trong dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê, là cách tốt nhất bảo vệ cà phê an toàn.
Trên thị trường có rất nhiều loại nhãn hàng cà phê hịa tan với nhiều loại bao bì khác
nhau. Nhằm mục đích tìm ra loại bao bì phù hợp đựng bột cà phê hịa tan, tơi đã tiến hành
nghiên cứu đề tài:
“ĐÁNH GIÁ SỰ PHÙ HỢP CỦA MỘT SỐ LOẠI BAO BÌ ĐỰNG SẢN PHẨM CÀ PHÊ
HÒA TAN”
Để đánh giá sự phù hợp của bao bì đựng sản phẩm cà phê hịa tan có rất nhiều chỉ tiêu,
nhưng do điều kiện và thời gian thực hiện đồ án có hạn nên đồ án này chỉ kiểm tra một số chỉ
tiêu. Đề tài này chỉ nghiên cứu cấu trúc bao bì của một số cơng ty sản xuất cà phê hịa tan:
 Chiếm thị phần lớn có:


Cơng ty Nestlé - Thụy Sĩ: Sản phẩm Nescafe đậm đà và đậm đà hơn 3 in1.



Công ty Cổ phần Cà phê Biên Hòa – Vinacafe: Sản phẩm Vinacafe.



Cơng ty Trung Ngun: Sản phẩm cà phê hịa tan G7.

 Đại diện hai cơng ty mới xuất hiện có:


Cơng ty An Thái: Sản phẩm cà phê Sunrise.

1


Luận văn tốt nghiệp


GVHD: Ths. Lê Vân Anh

Công ty cổ phần Việt Nam Kỹ Nghệ Bột Mì: Sản phẩm cà phê 2 Zero “Bổ

sung collagen và chất xơ”.
 Cà phê hịa tan nhập khẩu có hai cơng ty:


Cơng ty Super Coffee Coproration Pte Ltd – Singapore: Cà phê Mister được

nhập khẩu bởi công ty Hà Thành – BQP, do công ty TNHH Ánh Dương Châu Á phân
phối.


Công ty Srithai Food Service Co., Ltd – Thái Lan: Cà phê Gold Eagle được

nhập khẩu và phân phối bởi công ty Advanced Ditribution C., Ltd (AD).
Nội dung đồ án:
- Khảo sát cấu trúc của các bao bì đựng cà phê ở trên, từ đó tìm ra cấu trúc các loại bao
bì này.
- Sản xuất mẫu thử các cấu trúc tìm được.

- Khảo sát sự lão hóa của các loại bao bì sản xuất ra.

2


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về cà phê [1], [4], [5], [6], ]10], [11]
Cây cà phê có nguồn gốc từ vùng cao nguyên Ethiopia (Châu Phi), sau đó được đưa
sang trồng tại Ả rập vào thế kỉ XV. Năm 1658, người Hà Lan đưa cây cà phê sang Xrilanca và
từ đó sang Java (Ấn Độ). Nửa thế kỉ sau, cây cà phê đã có mặt ở Châu Á, Châu Đại Dương.
Cuối thế kỉ XVII, cây cà phê đã tìm được chỗ đứng trên thị trường thế giới. Có rất nhiều
chủng loại cây cà phê khác nhau, nhưng trên thế giới hiện nay người ta thường trồng 3 loại cà
phê chính: Cà phê chè (arabica), cà phê vối (canephora), cà phê mít (excelsa). Quả cà phê
gồm có những phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân. 
Phải đến đầu thế kỉ XX, sản phẩm cà phê hòa tan mới được biết đến. Năm 1901, cà phê
hòa tan (cà phê uống liền) lần đầu tiên được tìm ra bởi một nhà hóa học người Nhật sống ở
Chicago tên là Satori Kato.
Năm 1906, nhà hóa học người Anh George Constant Washington tìm thấy loại cà phê
hịa tan dạng khối. Washington sống ở Guatemala, ông quan sát sự bay hơi cà phê trong bình,
sau nhiều thí nghiệm ơng tìm ra "cà phê đỏ loại E" và đó là tên loại cà phê hịa tan của ơng lần
đầu tiên đưa ra thị trường vào năm 1909.
Năm 1936, Max Rudolf Morgenthaler, người Thụy Sĩ đã sáng chế ra cà phê hòa tan hay
còn gọi là cà phê lạnh khô. Sản phẩm này đã được công ty Nestle đăng ký nhãn hiệu Nescafe
vào năm 1938.
Do sự tiện dụng, dễ bảo quản và những đặc tính về chất lượng, cà phê hịa tan nhanh
chóng được người tiêu dùng và các nhà sản xuất chấp nhận.

Cà phê hòa tan được chế biến từ cà phê nhân, tùy từng loại cà phê mà thành phần hóa
học của cà phê nhân có sự khác nhau.

3


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của cà phê nhân
STT

Tên hợp chất
Cacbonhydrat
Đường khử

1

2
3

12 – 20

43

Đường caramel

10 – 17

7

Hemicellulose

1

14

Chất xơ

22

Chất béo

15

Protein
Acid amin tan

1–2

11

3

1

- Ca

(mg/ 100 g)

80 – 100

- P

(mg/ 100 g)

130 – 150

- Fe

(mg/ 100 g)

3 - 10

- Na

(mg/ 100 g)

4

- Mn

(mg/ 100 g)

1 – 45

- Rb, Cu, F (mg/ 100 g)

(vết)

Acid:

5

Không tan (%)

1–2

Tro :

4

Tan (%)

6,85

- Chlorogenic

4,5

- Caffeic

0,5

- Quinic

0,5

- Oxalic, Malic, Citric, Tartaric

- Acid không bền

1
0,35

6

Trigonelline

1

7

Caffeine

1,2

8

Phenolic

2

9

Chất tạo hương

0,04

Tổng

27 – 35

4

73 – 65


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

Bảng 1.2: Các tính chất ảnh hưởng đến hương vị cà phê
Chất

Thành phần (%)

Mức độ ảnh hưởng

Nhóm andehyde
Acetaldehyde

19,9

Rất ít

Propionaldehyde

4,5

Ít

Butyral

0,7

Rất ít

Iso Butyral

3

Rất ít

Iso Methylbutyral

6,8

Ít

Valeral

7,3

Ít

Iso Valeral

5

Ít

Nhóm Ketone
Acetone

18,7

Ít

Metyl Etyl K

2,3

Ít

Diacetyl

7,5

Rất ít

Hợp chất Heterocyclo
Furan

3,2

Ít

2_Methyl Fural

4,7

Rất ít

Hợp chất Sulfur
Hydrogen Sulfide

0,2

Ít

Carbon Disulfide

1

Ít

Dimetyl Sulfide

1

Rất ít

Nhóm Ester
Metyl Formate

4

Ít

Metyl Acetate

1,7

Ít

Etyl Formate

0,3

Ít

Methanol

0,2

Nhiều

Nhóm Hydrocarbon
Iso Prene

3

Ít

C4 – C7 (Paraffin)

2

Ít

CO2

3,8

5


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

Quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê hịa tan
Cà phê nhân

Rang

Xay

Nước nóng

Trích ly

Bộ trợ lọc

Lọc

Nhiệt

Cơ đặc

Khơng khí

Bã

Hơi

Sấy

nóng

Khơng khí nguội

Tạo hạt

Bao bì

Đóng gói

Sản phẩm

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ qui trình sản xuất cà phê hòa tan
6


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

Có nhiều loại cà phê khi uống bằng cách pha phin thì ngon nhưng khi dùng để chế biến

cà phê hồ tan thì lại không ngon, cho nên các nhà sản xuất thường chọn cà phê loại Robusta
để chế biến cà phê hoà tan để có chất lượng đạt tiêu chuẩn hơn.
 Rang:
Cơng đoạn rang cà phê quyết định chất lượng của cà phê hồ tan. Rang hơi cháy thì tỷ lệ
thành phẩm tăng nhưng hương vị bị giảm. Thường rang ở 180 0C và tăng dần nhiệt độ lên
(200 ÷ 240) 0C. Sau giai đoạn làm sạch bụi đá, tạp chất bằng các loại sàng rung động, sàng
hút… có thể dùng thiết bị trộn để cho khối hạt được đều trước khi đưa vào rang. Quá trình
rang là quan trọng bậc nhất vì rang là làm cho hương thơm hình thành.Tuy nhiên nếu rang
nhiệt độ cao quá thì mùi thơm bị tổn thất nhiều. Tuỳ theo cỡ hạt, từng loại thiết bị mà có chế
độ rang thích hợp khác nhau. Trong q trình rang màu sắc biến đổi như sau: Màu nhạt, màu
quế, nâu trung bình, nâu hơi đậm, nâu cánh gián, nâu đậm đến mức dầu ra mặt ngoài, đen
thành than. Cà phê sau khi rang cho qua hệ thống làm nguội bằng thùng hoặc bằng băng tải,
cà phê được rải đều cho chóng nguội.
 Xay:
Sau khi cà phê được làm nguội đem đi xay. Mục đính q trình này nhằm chia nhỏ hạt
cà phê, làm vỡ các tế bào để tăng diện tích tiếp xúc, nhờ đó q trình trích ly được dễ dàng và
triệt để hơn.
Cà phê nhân được đưa vào máy nghiền. Các trục nghiền chà xát, đập các hạt vỡ ra. Sau
đó, khối hạt được đưa tới rây. Các hạt đạt yêu cầu được đưa tiếp vào giai đoạn trích ly, hạt
q lớn được hồn lưu trở về máy nghiền. Thơng số cơng nghệ u cầu: Vì kích thước của bột
cà phê ảnh hưởng đến q trình trích ly nên nếu bột q thơ thì hiệu quả trích ly kém do bề
mặt tiếp xúc khơng lớn. Song nếu hạt quá mịn thì sự tiếp xúc của nước với hạt khó khăn (do
sức căng bề mặt lớn) và các hạt sẽ bị cuốn theo dòng nước làm cho các giai đoạn sau phức tạp
hơn. Để q trình trích ly dễ dàng, bột cà phê có đường kính khoảng (1000 ữ 2000) àm (qua
rõy 8 mesh v trờn rõy 20 mesh). Các yếu tố ảnh hưởng gồm có bản chất của hạt: Độ cứng, độ
giịn, độ ẩm, hình dạng, kích thước; về điều kiện thì có: nhiệt độ, cấu tạo thiết bị máy
nghiền… Các biến đổi trong quá trình xay:
 Vật lý: Kích thước hạt giảm, giảm khối lượng riêng xốp, nhiệt độ tăng (do ma sát).
 Hóa học: Có một số phản ứng phân hủy, oxy hóa do nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc
tăng.

7


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

 Hóa lý: Sự tăng diện tích bề mặt riêng, sự bay hơi của một số chất mùi làm giảm
mùi thơm của cà phê.
 Trích ly:
Trong sản xuất cà phê hịa tan, người ta sử dụng q trình trích ly lỏng – rắn, trong đó
pha rắn là cà phê bột, pha lỏng là nước nóng. Đây là q trình tách các chất hịa tan trong bột
cà phê bằng nước nóng nhờ sự khuếch tán của các chất dễ hòa tan giữa hai pha. Quá trình
được thực hiện cho đến khi đạt được sự cân bằng nồng độ giữa pha trích và pha raffinate
(chứa sản phẩm tinh lọc: các chất hòa tan trong bột cà phê). Đây là giai đoạn quan trọng,
quyết định đến chất lượng, hương vị và sản lượng cà phê hòa tan.
Q trình trích ly được tiến hành: Cho dung mơi tiếp xúc trực tiếp với cà phê trong thiết
bị, các chất hòa tan sẽ tan vào nước và được tách ra để đưa tiếp vào giai đoạn sau, bã cà phê
được sấy khơ. Trích ly có thể được thực hiện trong một hay nhiều bậc, nước và cà phê chuyển
động ngược chiều hay xuôi chiều, gián đoạn hay liên tục. Hiện nay người ta thường thực hiện
ngược chiều, liên tục vì sẽ giảm được lượng nước sử dụng, dịch cà phê được xử lý ngay nên
giữ được nhiều phẩm chất tốt. Thiết bị sử dụng: Thiết bị trích ly gián đoạn, ngược chiều,
nhiều bậc: Một bộ 10 ÷ 15 bình ngâm chiết và thiết bị trích ly Hildebrandt. Thơng số kỹ thuật
yêu cầu:
 Tỉ lệ nước và bột cà phê: Khoảng 3:1 hoặc 4:1.
 Nhiệt độ nước: Cà phê được trích ly bằng nước nóng trên 100 0C. Trong suốt q
trình ly, nhiệt độ của nước có thể lên đến 180 0C.
 Áp suất: Được duy trì ở mức cao để nước vẫn ở thể lỏng, khoảng trên 10 atm.
 Nồng độ dịch chiết: (15 ÷ 30) % tùy hiệu quả của thiết bị.
 Sau đó, dịch chiết cà phê được làm lạnh đến khoảng 5 0C và tách bỏ cặn bằng cách

lọc hay ly tâm rồi bảo quản để chuẩn bị cho q trình cơ đặc.
Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly:
 Sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha: Đây chính là động lực của quá trình. Khi chênh
lệch nồng độ lớn thì hiệu quả trích ly càng cao, thời gian giảm, lượng dung mơi
giảm.
 Tính chất vật liệu (độ xốp, tính thấm nước).

8


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

 Thời gian trích ly: Thời gian càng dài thì trích ly càng triệt để. Nhưng nếu cà phê
tiếp xúc với nước nóng q lâu thì sẽ có những biến đổi khơng tốt đến mùi vị sản
phẩm.
 Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa bột cà phê và nước: Diện tích tiếp xúc càng lớn thì
q trình trích ly càng triệt để nhưng nếu bột cà phê q mịn thì sẽ khó khăn cho quá
trình lắng, lọc dịch cà phê.
 Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, tốc độ khuếch tán tăng, độ nhớt giảm, các phần tử chất
hòa tan chuyển động dễ dàng hơn. Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ dẫn tới những phản
ứng bất lợi cho hương vị, màu sắc của cà phê nên việc tăng nhiệt độ phải có giới
hạn.
Các biến đổi trong q trình trích ly:
 Hóa lý: Sự hịa 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 hai pha, sự thủy phân một số chất
(đường, protein, hemicellulose); phản ứng phân hủy của một số chất nhất là các chất
mùi có 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 sậm hơn, làm cho cà phê có mùi caramel, mùi
khét, mùi nấu. Q trình trích ly cịn làm cho cà phê có vị chua, gắt và khan.
 Hầu như khơng có các biến đổi về sinh học, hóa sinh do q trình được thực hiện ở
nhiệt độ cao, áp suất cao.
 Lọc:
Dịch trích ly được đem đi lọc để tách hết cặn cà phê và thu được dịch chiết trong suốt.
Để tăng hiệu quả quá trình lọc, trước khi lọc người ta tiến hành hồ hóa lên bề mặt vải lọc một
lớp bột mịn có tác dụng chèn kín các lỗ vải làm cho kích thước các lỗ đó nhỏ hơn. Hoặc ta có
thể cho dịch chiết đã hoà bột trợ lọc qua thiết bị để trải chất trợ lọc lên bề mặt lớp vải lọc, dịch
chiết lúc này được hoàn lưu trở lại nồi nấu, khi kiểm tra dịch chiết thấy trong, hồn tồn
khơng cịn cặn thì ngưng hồn lưu và cho qua thiết bị cơ đặc.

9


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

 Cô đặc:
Cà phê được cô đặc bằng hệ thống các nồi cô đặc dạng chảy màng để giảm tổn thất
hương. Ta có thể dùng một hay nhiều nồi liên tục, ở áp suất dư hay áp suất chân không. Trên
thực tế, để tiết kiệm năng lượng, người ta sử dụng hệ thống cơ đặc nhiều nồi, nồi đầu có áp
suất dư, các nồi sau có áp suất chân khơng. Thiết bị sử dụng phải đạt các yêu cầu sau:
 Vật liệu không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
 Cường độ truyền nhiệt cao trong giới hạn truyền nhiệt nhất định.
 Tiêu hao nguyên liệu trên một đơn vị bề mặt truyền nhiệt là nhỏ nhất.
 Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, tháo ráp.
 Phân bố hơi đều trong buồng bốc.

 Dễ làm sạch bề mặt truyền nhiệt.
 Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ, khí khơng ngưng.
 Thu hồi bọt do hơi thứ mang theo.
 Tổn thất năng lượng nhỏ nhất.
 Yêu cầu về thông số công nghệ:
 Nồng độ dung dịch vào: (15 ÷ 30) %
 Nồng độ dung dịch ra: (60 ÷ 65) %
 Nhiệt độ: (80 ÷ 100) 0C
Các biến đổi trong q trình cơ đặc:
 Vật lý: Tăng khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt độ sôi; giảm hệ số truyền nhiệt, hệ số
cấp nhiệt, hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng.
 Hóa lý: Keo tụ protein, đóng cặn; bay hơi nước và một số chất mùi.
 Hóa học: Phản ứng tạo màu caramel, phản ứng Maillard; phản ứng thủy phân, phản
ứng phân hủy do nhiệt độ cao, thay đổi pH do sự tạo thành các gốc axit.
 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.

10


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

 Cảm quan: Màu cà phê sậm hơn do các phản ứng caramel, phản ứng Maillard tạo
các chất màu dạng keo...; giảm mùi thơm do các chất tạo mùi bay hơi; có thêm các
vị lạ.
 Sấy:
Dịch chiết cà phê sau khi được cô đặc được đem đi sấy. Có rất nhiều phương pháp sấy
như: Sấy phun, sấy trong chân không, sấy bằng phương pháp thăng hoa và hồng ngoại. Hiện

nay người ta thường thực hiện phương pháp sấy phun trong những buồng nóng hình cơn có
khơng khí nóng phun vào, sấy theo phương pháp này bột cà phê thành phẩm sản xuất ra ở
dưới dạng hạt rất nhỏ, rỗng ruột gọi là bột nhẹ, tỷ trọng nhỏ nhưng cũng dễ hồ tan, hình dáng
bột khá đều đặn. Phương pháp sấy trong chân không: Dịch đặc cà phê đưa đến buồng bốc hơi
chân không ở nhiệt độ thấp, bột cà phê thành phẩm sản xuất ra hoà tan được nhanh, tốt. Sấy
bằng phương pháp thăng hoa và hồng ngoại: Đưa dung dịch đặc cà phê làm lạnh, sau đó dùng
tia hồng ngoại để sấy đột ngột. Dung dịch từ rắn bốc hơi, cà phê còn lại ở dạng bột, tinh thể
thu được dễ tan, hương đảm bảo, chất lượng tốt nhất. Trong công nghệ sản xuất cà phê hồ
tan vì thành phần hố học sản phẩm cà phê hoà tan chủ yếu là các chất màu, chất mùi rất nhạy
cảm với nhiệt độ và yêu cầu cà phê hòa tan: Khối bột mịn, xốp, khơng tạo thành cục vón có
tính chất keo, độ ẩm rất thấp (vì sấy đến lượng nước tối thiểu nên vi sinh vật khó phát triển,
do đó bảo quản sản phẩm được lâu).
Các biến đổi trong quá trình sấy:
 Vật lý: Hiện tượng co thể tích, tăng khối lượng riêng, giảm khối lượng do nước bay
hơi, độ giòn và độ xốp tăng.
 Hoá lý: Trong giai đoạn đầu của quá trình sấy ẩm khuếch tán từ lớp ngồi vào trong
vật liệu do giãn nở vì nhiệt. Ngồi hiện tượng khuếch tán ẩm, trong sấy cịn có hiện
tượng chuyển pha từ lỏng sang hơi của ẩm và có ảnh hưởng của hệ keo trong q
trình sấy, tuỳ tính chất vật liệu chứa hệ keo ưa nước hay kỵ nước. Keo kỵ nước liên
kết lỏng lẻo, dễ khuếch tán. Keo ưa nước thì khuếch tán chậm hơn.
 Hố học: Xảy ra 2 khuynh hướng đó là tốc độ phản ứng hố học tăng lên do nhiệt độ
vật liệu tăng như: phản ứng Maillard, phản ứng caramel hoá, phân huỷ protein… và
tốc độ một số phản ứng (phản ứng thuỷ phân) chậm đi do môi trường nước giảm
dần.

11


Chương 1: Tổng quan

GVHD: Ths. Lê Vân Anh

 Cảm quan: Về màu sắc cường độ màu tăng, có màu thẫm, màu nâu do phản ứng
caramel, melanoidin và oxy hoá polyphenol. Mùi: Một số chất thơm bay hơi theo ẩm
và bị phân huỷ gây tổn thất chất thơm. Tuy nhiên một số hương thơm cũng được
phát huy hay tạo thành do phản ứng Maillard hay quinoamin. Trong quá trình sấy
cần chú ý nhiều đến mùi ơi khét (do oxy hố chất béo). Do hiện tượng mất các chất
mùi tự nhiên nên sản phẩm sau sấy thường được bổ sung thêm mùi tự nhiên hay
nhân tạo. Vị: Do độ ẩm giảm nên cường độ vị tăng, nhất là vị đắng và ngọt. Gắn liền
với các biến đổi vật lý và hoá lý như tăng tính trương nở, tính giịn… trong q trình
sấy cà phê khơng có các biến đổi sinh hố và sinh học do các enzym đã bị vô hoạt
trong các quá trình xử lý trước. Vi sinh vật cũng hầu như khơng phát triển được vì
dịch cà phê ln được xử lý ở nhiệt độ cao và trong các hệ thống kín.
 Tạo hạt:
Sau cơng đoạn sấy ta thu được những hợp chất hoà tan trong dịch chiết cà phê ở dạng
bột mịn rất khó thấm nước và khó tan do có sức căng bề mặt lớn. Vì vậy cần có giai đoạn tạo
hạt nhằm làm tăng kích thước hạt, giảm sức căng bề mặt và tạo cấu trúc xốp nên bột cà phê
thành phẩm sẽ tan nhanh hơn nhiều, tạo thức uống đồng nhất và khơng có cặn. Các biến đổi
trong q trình tạo hạt:
 Hố lý: Sự hút ẩm của hạt, sự ngưng tụ nước trên bề mặt các hạt, sự bốc hơi của
nước và các chất dễ bay hơi khi sấy, sự kết dính và hình thành liên kết giữa các hạt,
giảm sức căng bề mặt, tăng độ xốp, tăng tính hồ tan.
 Vật lý: Tăng kích thước, khối lượng riêng của hạt cà phê; thay đổi nhiệt độ, độ ẩm
trong suốt q trình.
 Hố học: Xảy ra phản ứng phân huỷ, oxy hố, thuỷ phân.
 Đóng gói:
Vì sản phẩm cà phê hồ tan dễ bị hút ẩm tạo thành dịch sệt, quánh nên phải đóng gói
thật kín. Do đó cà phê hịa tan thường được đóng vào lọ thủy tinh có trọng lượng 50 g, 100 g,
250 g, 500 g, 1000 g.
Nhưng để tiện dụng các nhà sản xuất thường đóng gói cà phê hịa tan trong những loại

gói nhỏ ở dạng túi ngang hoặc dạng ống với trọng lượng (16 ÷ 22) g, nhỏ gọn và tiện lợi. Sau

12