BÁO CÁO THỰC HÀNH THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC -THỰC PHẨM

BÁO CÁO THỰC HÀNH
THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỰC PHẨM
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê hòa tan

GVHD: Vũ Thị Hoan

TP. Hồ Chí Minh, ngày 8 tháng 12 năm 2020


Mục lục
1.

Nhà máy sản xuất cà phê hòa tan ................................................................1

2.

Nguyên liệu .................................................................................................1
2.1.

Đặc điểm nguyên liệu (theo TCVN 6602:2013) ..................................1

2.1.1. Thành phần khối lƣợng của quả cà phê ...........................................1
2.1.2. Thành phần hóa học của quả cà phê ................................................1
2.2.
3.

Điều kiện bảo quản ...............................................................................5

Quy trình – Thuyết minh quy trình .............................................................6
3.1.

Quy trình sản xuất ................................................................................6

3.2.

Thuyết minh quy trình ..........................................................................7

3.2.1. Ph n lo i l m s ch...........................................................................7
3.2.2. Rang .................................................................................................7
3.2.3.

m nguội ........................................................................................9

3.2.4. Xay .................................................................................................10
3.2.5. Trích ly chất hịa tan.......................................................................11
3.2.6. Lọc dịch cà phê ..............................................................................12
3.2.7. Cô đặc dịch cà phê .........................................................................12
3.2.8. Sấy phun dịch cà phê hòa tan .........................................................12
3.2.9. Nghiền, rây bột cà phê tan .............................................................13
3.2.10. Phối trộn bột cà phê tan với các chất phụ gia ..............................14
3.2.11. Đóng gói .......................................................................................16
3.2.12. Sản phẩm ......................................................................................16
4.

Cân bằng vật chất ......................................................................................17
4.1.

Công đo n làm s ch ...........................................................................18

4.2.

Công đo n rang ..................................................................................18

4.3.

Công đo n làm nguội .........................................................................18


5.

6.

4.4.

Cơng đo n xay (nghiền) .....................................................................18

4.5.

Cơng đo n trích ly ..............................................................................19

4.6.

Công đo n lọc dịch .............................................................................19

4.7.

Công đo n cô đặc ...............................................................................19

4.8.

Công đo n sấy phun ...........................................................................20

4.9.

Công đo n nghiền, rây........................................................................20

4.10.

Công đo n phối trộn ...........................................................................20

4.11.

Cơng đo n bao gói ..............................................................................20

Tính tốn chọn thiết bị, máy móc..............................................................22
5.1.

Máy sàng cà phê .................................................................................22

5.2.

Máy rang và làm nguội cà phê ...........................................................22

5.3.

Máy xay (nghiền) cà phê ....................................................................23

5.4.

Thiết bị trích ly ...................................................................................23

5.5.

Thiết bị lọc ..........................................................................................24

5.6.

Thiết bị cô đặc ....................................................................................24

5.7.

Máy sấy phun .....................................................................................25

5.8.

Máy nghiền, rây ..................................................................................25

5.9.

Máy phối trộn .....................................................................................26

5.10.

Máy bao gói ........................................................................................26

Tài liệu tham khảo .....................................................................................29

1. NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
-

Tên nhà máy: Nhà máy sản xuất cà phê hòa tan

-

Năng suất: 2 tấn nguyên liệu/ngày, 52 tấn nguyên liệu/tháng, 600 tấn nguyên
liệu/năm

+ 1 mẻ rang 200kg nhân cà phê nguyên liệu với thời gian 45 phút/mẻ, 1 ngày rang
10 mẻ
+ 8 tiếng/ca/ngày

2. NGUYÊN LIỆU
2.1.

ĐẶC ĐIỂM NGUYÊN LIỆU (THEO TCVN 6602:2013)[3]

-

Nguyên liệu để sản xuất cà phê là cà phê nhân Robusta

-

Màu sắc: M u đặc trƣng của từng lo i cà phê nhân.

-

Mùi: Mùi đặc trƣng của từng lo i cà phê nhân, khơng có mùi l .

-

Độ ẩm: Nhỏ hơn hoặc bằng 12.5 %.

2.1.1. Thành phần khối lượng của quả cà phê [1]
Bảng 2.1 Thành phần khối lượng của quả cà phê:
Thành phần

Cà phê chè (%)

Cà phê vối (%)

Nhân và vỏ lụa

26 - 30

26 - 29

Vỏ trấu (vỏ cứng)

6.0 - 7.5

6.0 - 8.0

Vỏ thịt (vỏ nhớt)

20 - 23

21 - 22

Vỏ quả

43 - 45

41 - 44

2.1.2. Thành phần hóa học của quả cà phê [1]
-

Thành phần hóa học của lớp vỏ quả:
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả
Thành phần

Protein
Lipit

Cà phê chè (%)

Cà phê vối (%)

9.20 - 11.20

9.17

1.73

2.00

1


Xenlluloza

13.16

21.65

Tro

3.20

3.30

Hợp chất phi protein

66.16

57.85

Đƣờng

-

14.60

Tanin

-

4.46

Pectin

-

6.50

Cafein

0.88

-

-

Thành phần hóa học của lớp vỏ nhớt (vỏ thịt): [1]
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của lớp vỏ thịt
Thành phần

Cà phê chè (%)

Cà phê vối (%)

Pectin

33.0

38.0

Đƣờng khơng khử

20.0

-

Đƣờng khử

30.0

-

Xenlluloza

17.0

-

-

Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu (vỏ cứng): [1]
Bảng 2.4 Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu
Thành phần

Cà phê chè (%)

Cà phê vối (%)

Xenlluloza

61.80

67.8

Hemixenlluloza

11.60

-

Protein

1.46

2.22

Đƣờng

27.00

-

Tro

0.96

3.30

Các hợp chất có dầu

0.35

0.35
2


Thành phần hóa học của nhân cà phê: [1]

-

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê
Thành phần

g/100g

Thành phần

g/100g

Protein

9.0 - 16.0

Nƣớc

Lipit

4.0 - 18.0

Hemixenlluloza

20.0

Xenlluloza

10.0 - 20.0

Licnhin

4.0

8.0 - 12.0

Tro

2.5 - 4.5

Axit clorogenic

2.0 - 8.0

Tinh bột

5.0 - 23.0

Axit cafetanic

8.0 - 9.0

Đƣờng

5.0 - 10.0

Axit cafeic

1.0

Tanin

2.0

Pentosan

5.0

Dextrin

0.85

-

-

Cafein

0.8 - 2.0

-

-

Bảng 2.6 Các cấu tử thơm của nhân cà phê
Tỷ lệ (%)

Khối lượng phân tử

Điểm sôi (0C)

Axetaldehyt

19.9

44

21

Diaxetyl

7.5

86

88

Izoloxin

3.0

72

63

Furan

3.2

68

32

Dimetylsunfit

1.0

62

38

n-Butaldehyt

0.7

72

75

Metylmercaptan

0.1

48

6

Axeton

18.7

58

56

Cấu tử

3


Bảng 2.7 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với từng
hạng cà phê vối
Hạng chất lượng

Nhân lỗi

Tạp chất

(Tính bằng % khối lượng)

(Tính bằng % khối lượng)

R118a

10

0,1

R118b

15

0,5

R116a

14

0,5

R116b

16

0,5

R116c

18

0,5

Bảng 2.8 Tỷ lệ khối lượng tối thiểu trên sàng lỗ tròn quy định đối
với từng hạng cà phê (Theo TCVN 4193:2014 về Cà phê nhân) [3]
Loại cà phê chè
Cỡ sàng A118

A116

A214

A213

Loại cà phê vối
Cỡ sàng R118

R116

% khối lƣợng
N°18/
N°16
N°16
N°14
N°13
-

R213

R3

% khối lƣợng

9

N°18/

0/10

N°16
90

N°16
90

9
90/10
90

90

N°13
N°12

4

90
90


2.2.

ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN [2]

Xếp các bao cà phê nhân cách xa tƣờng ngồi một khoảng nhất định, ít nhất là
để kiểm tra và để duy trì vệ sinh sàn nhà giữa tƣờng với cà phê; ngồi ra, cần có
khoảng cách đủ để thơng gió. Khoảng cách giữa cà phê nhân đóng bao và tƣờng nên
lớn hơn 0,8 m.
Nhiệt độ và độ ẩm khơng khí rất quan trọng và là những yếu tố cơ bản trong
việc bảo quản cà phê, cần phải kiểm sốt một cách thích hợp. Nhiệt độ nên khoảng
22oC và độ ẩm khơng khí tƣơng đối khơng lớn hơn 60%.
Khơng bảo quản gần những nơi có cửa mở (cửa sổ, cửa ra vào, v.v…) để tránh
bị ảnh hƣởng bởi thời tiết.
Không đƣợc để bao cà phê tiếp xúc trực tiếp sàn nhà kho, sàn phải đƣợc lót
bằng pallet hoặc vật ngăn cách khác s ch và khô; nên dùng sàn không thấm nƣớc. Nếu
dùng pallet bằng gỗ thì dùng bìa cứng lót vào giữa pallet với các bao cà phê để tránh
các miếng dăm gỗ.

5


3. QUY TRÌNH – THUYẾT MINH QUY TRÌNH
3.1.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Hình 3.1 Quy trình sản xuất cà phê rang xay
6


3.2.

THUYẾT MINH QUY TRÌNH

3.2.1. Ph n loại, làm sạch
3.2.1.1.

Làm sạch

Mục đích: lo i bỏ h t hƣ lép cát sỏi … ra khỏi nguyên liệu
Cách tiến hành: Sử dụng máy làm s ch tự động
Yêu cầu bán thành phẩm: nguyên liệu phải s ch, lo i hết t p chất.
3.2.1.2.

Phân loại

Mục đích: Phân lo i c phê theo kích thƣớc nhằm t o ra độ đồng đều thuận lợi
cho quá trình rang.
Cách tiến hành:
Cà phê sau khi phân lo i đƣợc cho vào máy sàng cà phê. Thông thƣờng dùng hệ
thống sàng 5 lƣới để ph n lo i. Đƣờng kính các lỗ đục khác nhau từ 15 đến 19, kích
thƣớc sàng theo tỷ lệ 1/64 inch.
Biến đổi:
Có thay đổi về thành phần ngun liệu mà khơng có sự thay đổi về chất. Khối
lƣợng nguyên liệu giảm do t p chất đƣợc tách ra.

3.2.2. Rang
Mục đích: Gia nhiệt cho c phê nh n để t o nên những biến đổi về màu sắc,
hình thành nên những tính chất đặc trƣng cho c phê nhƣ m u mùi vị thông qua sự
biến đổi về màu sắc, cấu trúc và thành phần hóa học.
Cách tiến hành: Sử dụng máy rang tự động
Biến đổi:
-

Biến đổi vật lý
+ Cấu trúc

Quá trình rang phá hủy cấu trúc tế bào cà phê, mặc dù khung của các thành tế
bào vẫn còn nguyên vẹn, tế bào chất bị giảm dần đƣợc đẩy về phía thành tế bào,
nhƣờng chỗ cho một khoảng trống chứa đầy khí ở vùng trung tâm. Lớp thành tế bào
này trở nên mỏng hơn khi tiếp tục rang các khí v hơi nƣớc sẽ tăng sức ép làm kích
thƣớc tế b o tăng lên. Song song với việc tăng thể tích độ xốp đo đƣợc cũng tăng dần
trong quá trình rang.
7


+ Sự thay đổi độ ẩm, khối lƣợng
Xuyên suốt quá trình rang, cà phê sẽ đánh mất 12% - 24% trọng lƣợng riêng
của chúng – tùy thuộc v o độ ẩm ban đầu. Kể từ khi vết nứt đầu tiên xuất hiên, nó
đánh dấu cho việc c phê đã hao hụt 11% - 13% khối lƣợng. Khoảng 30 giây sau khi
vết nứt đầu tiên kết thúc, là khoảng 14% - 16%. Và khi bắt đầu vết nứt thứ hai, cà phê
đã mất 17% -18% khối lƣợng. Trong ngành công nghiệp c phê đặc sản, với sự ƣu tiên
bảo tồn các chất vị bản địa của h t cà phê, hầu hết các nhà rang xay giữ cho h t cà phê
ở mức trung bình 14% -16% trọng lƣợng ban đầu của chúng.
Với sự hao hụt cân nặng trên – nƣớc chiếm tới 90% trọng lƣợng đã mất. Phần
còn l i là chất hữu cơ bị thải ra ở d ng khí CO2 cũng nhƣ một lƣợng nhỏ carbon
monoxide nitơ các hợp chất thơm v axit dễ bay hơi. Tổn thất về mặt chất hữu cơ
tăng đáng kể hơn từ giai đo n medium roasts, với lƣợng chất hữu cơ hao mòn từ 5 –
8%, và lên tới tới 12% từ giai đo n dark roasts trở đi.
-

Biến đổi hóa học
+ Phản ứng Maillard
Trong lị rang, q trình này bắt đầu từ khoảng 140°C đến 160°C, khi nhiệt độ

vƣợt ngƣỡng 170°C, các phản ứng caramen hóa bắt đầu xảy ra v đốt cháy hết lƣợng
đƣờng còn l i.
Phản ứng Maillard xảy ra giữa một đƣờng khử và axit amin. Một đƣờng khử là
bất kỳ lo i đƣờng nào có nhóm aldehyd hoặc ketone tự do. Các nhóm này gắn với
chuỗi carbon qua một nguyên tử oxy với liên kết đôi nên nó có thể dễ dàng phản ứng
với các axit amin và nhiều hợp chất khác t o thành Melanoidin – một hợp chất màu
nâu sẫm, có vị rang, m ch nha đắng, khét... đóng vai trị quan trọng trong việc hình
thành và ổn định chất lƣợng sản phẩm.
+ Phản ứng Caramel hóa
Caramel hóa là một hình thức nhiệt phân xảy ra ở khoảng 170°C (338°F). Nhiệt độ cao
sẽ làm các m ch carbohydrate dài, phức t p vỡ ra th nh h ng trăm hợp chất mới, nhỏ
hơn bổ sung một lƣợng đáng kể vị đắng, chua, mùi hƣơng… Phản ứng này sẽ diễn ra
liên ho n cho đến khi kết thúc q trình rang v nó cũng góp phần t o nên những mùi
hƣơng ngọt ng o trong c phê nhƣ caramel bánh mì nƣớng, h nh nh n … caramel
hóa đóng vai trị quan trọng trong việc hình thành màu sắc và hƣơng vị cà phê [1].
8


Yêu cầu bán thành phẩm: H t c phê rang đ t yêu cầu có mặt ngo i n u đậm
bên trong có m u cánh gián mùi thơm nồng vị đắng dịu.
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5250:2015 về Cà phê rang [4]
Bảng 3.3 Yêu cầu cảm quan
Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

M u sắc

M u n u đặc trƣng của sản phẩm h t rang chín đều khơng cháy

Mùi

Thơm đặc trƣng của sản phẩm khơng có mùi l

Vị

Vị đặc trƣng của sản phẩm
Bảng 3.4 Yêu cầu lý - hóa
Tên chỉ tiêu

Mức

1. H t tốt tính theo % khối lƣợng khơng nhỏ hơn

92

2. H t lỗi tính theo % khối lƣợng khơng lớn hơn

5,0

3. Mảnh vỡ tính theo % khối lƣợng khơng lớn hơn

3,0

4. Độ ẩm tính theo % khối lƣợng khơng lớn hơn

5,0

5. H m lƣợng tro tổng số tính theo % khối lƣợng không lớn

5,0

hơn
6. H m lƣợng t p chất tính theo % khối lƣợng khơng lớn hơn

0,3

3.2.3. Làm nguội
Mục đích: cà phê sau khi rang có nhiệt độ cao, sẽ l m thay đổi màu, mùi, vị
của c phê. Do đó ta phải tiến hành làm nguội.
Cách tiến hành: H t c phê sau khi rang đƣợc làm nguội ở bộ phận làm nguội
ở ngoài máy rang cà phê
9


Biến đổi:
Vật lý: Bán thành phẩm tái hút ẩm l m độ ẩm bán thành phẩm tăng từ 2%

-

lên 4%.

3.2.4. Xay
Mục đích:
-

Giảm kích thƣớc của h t cà phê.

-

Phá vỡ cấu trúc vốn có của h t cà phê rang.

-

T o điều kiện thuận lợi cho quá trình pha chế khi có nhu cầu sử dụng.

-

T o điều kiện cho một số lo i khí thốt ra trong q trình rang thốt ra
ngồi.

Cách tiến hành: Cho cà phê vào máy, bấm nút vận hành.
Biến đổi:
-

Vật lý:
 Có sự thay đổi về kích thƣớc bán thành phẩm.
 Bán thành phẩm tiếp xúc với khơng khí tiếp tục tái hút ẩm.
Hóa lý: tăng diện tích bề mặt riêng, sự bay hơi của một số chất mùi.

-

Yêu cầu bán thành phẩm: Tiêu chuẩn về cà phê bột (TCVN 5251 : 2015) [5]
-

Yêu cầu cảm quan: Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột đƣợc quy định
trong Bảng 3.5
Bảng 3.5 Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột
Yêu cầu

Tên chỉ tiêu
Hạng 1

Hạng 2

M u n u cánh gián đậm

M u n u cánh gián không đều

Thơm rất đặc trƣng của cà phê

Thơm đặc trƣng của cà phê bột,

bột, khơng có mùi l

khơng có mùi l

3. Vị

Có vị rất đặc trƣng của cà phê bột

Có vị đặc trƣng của cà phê bột

4. Tr ng thái

D ng bột đồng đều tơi xốp

D ng bột, khơng vón

1. Màu sắc
2. Mùi

5. Cà phê pha

Có m u cánh gián đậm, sánh tự
nhiên
10

Có màu cánh gián, ít sánh


Yêu cầu hóa – lý: Yêu cầu hóa – lý đối với cà phê bột đƣợc quy định trong

-

bảng 3.6
Bảng 3.6 Yêu cầu về hóa-lý đối với cà phê bột
Tên chỉ tiêu

Mức

1. Độ mịn, tính theo % khối lƣợng
- Dƣới rây  0,56 mm, không nhỏ hơn

30

- Trên rây  0,25 mm, khơng lớn hơn

15

2. Độ ẩm, tính theo % khối lƣợng, khơng lớn hơn

5

3. H m lƣợng cafein, tính theo % khối lƣợng, không nhỏ
hơn

1,0

4. H m lƣợng tro, tính theo % khối lƣợng, khơng lớn hơn
- Tro tổng số

5

- Tro không tan trong axit clohydric

0,2

5. Tỷ lệ chất tan trong nƣớc, tính theo % khối lƣợng,
khơng nhỏ hơn

25

3.2.5. Trích ly chất hịa tan
Mục đích: Q trình trích ly nhằm mục đích thu nhận các chất hóa tan trong cà
phê bột sử dụng trong dung môi l nƣớc. Quá trình trích ly phải đảm bảo đ t đƣợc hiệu
suất tách các chất hòa tan cao (20 - 30%), giữ đƣợc tính chất đặc trƣng cho sản phẩm. [1]
Cách tiến hành: Cho dung môi tiếp xúc trực tiếp với cà phê trong thiết bị, các
chất hòa tan sẽ tan v o nƣớc v đƣợc tách ra để thực hiện tiếp trong giai đo n tiếp theo.

Nồng độ dung dịch cà phê trích ly có thể đ t đƣợc hiệu suất tách các chất hòa tan cao
(20-30%).
Biến đổi:
-

Vật lý: Nƣớc thẩm thấu vào bên trong thành tế bào, làm tế b o trƣơng nỡ, áp

lực lớn làm phá vỡ cấu trúc thành tế bào, các chất tan khuếch tán v o dung mơi v đi
ra ngồi.
11


3.2.6. Lọc dịch cà phê
Mục đích: q trình lọc dịch cà phê nhằm mục đích thu nhận dịch trong cà phê
chứa các chất hòa tan (để tách bã ra khỏi dung dịch cà phê). Quá trình lọc dịch cà phê
phải đảm bảo đ t đƣợc hiệu suất lọc cao, giữ đƣợc tính chất đặc trƣng cho sản phẩm.
Cách tiến hành: Dịch lọc sẽ đƣợc làm nguội về 50C và tiến hành lọc tinh thông
qua máy lọc khung bản.
Các biến đổi:
Vật lý: có sự thay đổi về tr ng thái, màu sắc, chất lƣợng tăng lên do đã tách hết
t p chất.

3.2.7. Cơ đặc dịch cà phê
Mục đích: l m tăng nồng độ dịch c phê đến một mức nhất định bảo đảm cho
q trình sấy khơ tiếp theo. Q trình cô đặc phải đảm bảo tổn thất nhỏ nhất, giữ đƣợc
các tính chất đặc trƣng cho sản phẩm (cơ đặc trong điều kiện ch n không để bảo tồn
các chất thơm cho c phê).
Cách tiến hành:
Dung dịch c phê đƣợc bơm v o thiết bị gia nhiệt. T i đ y nƣớc nhận nhiệt và bay
hơi. Độ ch n không đƣợc t o ra nhờ baromet sẽ hút hơi nƣớc v ngƣng tụ t i bình

ngƣng. Quá trình diễn ra cho đến khi nồng độ dung dịch đ t yêu cầu thì dừng. Thiết bị
thƣờng dùng là thiết bị cơ đặc chân không.
Biến đổi:
-

Biến đổi vật lý: Nƣớc bay hơi nồng độ chất hịa tan tăng dần, nhiệt độ sơi độ
nhớt, khối lƣợng riêng tăng nhƣng hệ số truyền nhiệt giảm.

-

Biến đổi hóa học: Các chất thơm v các chất hữu cơ dễ bay hơi bốc theo hơi
nƣớc làm giảm hƣơng vị của sản phẩm.

3.2.8. Sấy phun dịch cà phê hịa tan
Mục đích: làm khơ dịch c phê sau khi cô đặc để chuyển dịch cà phê từ d ng
đậm đặc thành d ng bột mịn. Q trình sấy khơ phải đ t tới độ ẩm 3-5% đảm bảo
tổn thất nhỏ duy trì đƣợc các tính chất đặc trƣng cho sản phẩm.

12


Cách tiến hành:
Dịch c phê cô đặc đƣợc bơm v o đỉnh thiết bị sấy phun. T i đ y có một đĩa
đục nhiều lỗ nhỏ, có tốc độ quay rất lớn, làm cho dịch cà phê vào cyclo ở d ng sƣơng
mù. Khơng khí nóng khơ đƣợc thổi vào cyclo sấy khô cà phê d ng sƣơng mù th nh
d ng bột. Cà phê bột ho tan đƣợc thu ở đáy cyclo.
Biến đổi: Dung dịch mất nƣớc t o thành các h t bột, chuyển từ d ng lỏng sang
d ng rắn.

3.2.9. Nghiền, rây bột cà phê tan

Mục đích: cà phê sau khi sấy thƣờng bị vón cục do đó ta phải tiến hành nghiền
để phá vỡ các cục cà phê vón và r y để t o sự đồng đều theo độ mịn của bột (khoảng
200 - 300μm). Quá trình nghiền, rây phải đảm bảo tổn thất nhỏ, cà phê không bị hút
ẩm.
Cách tiến hành: Bột cà phê sau khi sấy phun sẽ đƣợc bỏ vào thiết bị nghiền và
r y để t o ra kích thƣớc bán thành phẩm đ t yêu cầu.
Biến đổi: Chỉ có sự biến đổi vật lý về kích thƣớc bán thành phẩm.
Yêu cầu bán thành phẩm: Theo TCVN 12459:2018 Cà phê hòa tan nguyên
chất [6]
-

Yêu cầu cảm quan: Các chỉ tiêu cảm quan của cà phê hòa tan nguyên chất
đƣợc quy định trong Bảng 3.7
Bảng 3.7 Yêu cầu cảm quan của cà phê hòa tan
Tên chỉ tiêu
Màu sắc
Mùi
Vị

Yêu cầu
M u n u đặc trƣng của sản phẩm
Thơm đặc trƣng của sản phẩm, khơng có mùi l
Đặc trƣng của sản phẩm, khơng có vị l
D ng bột, d ng cốm hoặc d ng mảnh có kích thƣớc đồng

Tr ng thái

đều đặc trƣng của từng d ng sản phẩm tƣơng ứng (cà phê
hòa tan d ng bột, cà phê hòa tan d ng cốm và cà phê hịa
tan làm khơ ở nhiệt độ thấp); khơng có các vật thể l

Cà phê pha

Có màu, mùi và vị đặc trƣng của sản phẩm
13


-

Yêu cầu lý – hóa: Các chỉ tiêu lý - hóa của cà phê hịa tan ngun chất đƣợc
quy định trong Bảng 3.8
Bảng 3.8 Các chỉ tiêu lý - hóa của cà phê hòa tan nguyên chất
Mức quy định

Tên chỉ tiêu
Cà phê hịa tan ngun chất
1. Độ ẩm, tính theo % khối lƣợng, không lớn hơn

5

2. Hàm lƣợng tro tổng số, tính theo % khối lƣợng

15

khơ, khơng lớn hơn
3. H m lƣợng caffein, tính theo % khối lƣợng

2,0

khơ, khơng nhỏ hơn

4. H m lƣợng glucoza tổng số, tính theo % khối

2,46

lƣợng chất khô, không lớn hơn
5. H m lƣợng xyloza tổng số, tính theo % khối

0,45

lƣợng chất khơ, khơng lớn hơn
6. Độ tan trong nƣớc nóng

Tan trong 30 s có khuấy nhẹ

7. Độ tan trong nƣớc l nh ở nhiệt độ 16 °C ± 2 °C

Tan trong 3 min có khuấy nhẹ
4 5 đến 5,5

8. pH
Cà phê hòa tan nguyên chất khử cafein
1. H m lƣợng caffein, tính theo % khối lƣợng,
khơng lớn hơn

0,3
Nhƣ đối với cà phê hịa tan

2. Các chỉ tiêu lý - hóa khác

3.2.10. Phối trộn bột cà phê tan với các chất phụ gia [1]

Mục đích: Quá trình phối trộn các chất phụ gia với cà phê bột hòa tan nhằm t o
ra sản phẩm đáp ứng thị hiếu của ngƣời tiêu dùng tăng chất lƣợng sản phẩm tăng giá
trị dinh dƣỡng và giá trị cảm quan.
14


Cách tiến hành: Các nguyên liệu sẽ đƣợc định lƣợng và dùng máy phối trộn để
đảo đều các thành phần l i với nhau t o nên thành phẩm.
3.2.10.1. Các chất phụ gia thường dùng
 Đường saccaroza (hay đường kính)
Là sản phẩm đƣợc sản xuất từ cây mía nguyên liệu. Đƣờng saccaroza có nhiều
lo i căn cứ v o độ Pol, tức l % đƣờng trong sản phẩm đƣợc phân tích bằng phƣơng
pháp phân cực một lần ngƣời ta có các lo i sau
 Đƣờng thô (RS): Là lo i đƣờng có chất lƣợng thấp trong số các lo i
đƣờng sản xuất cơng nghiệp. Lo i n y có độ màu cao, Pol khoảng 96 – 96.5, chủ yếu
đƣợc dùng làm nguyên liệu để sản xuất đƣờng tinh luyện.
 Đƣờng kính trắng hay cịn gọi l đƣờng trắng đồn điền: Lo i này là sản
hầu hết các nhà máy đƣờng, Pol khoảng 99,48 - 99,75
 Đƣờng tinh luyện (RE): Là lo i đƣờng có chất lƣợng cao nhất trong các
lo i đƣờng Pol > 99 8 v độ ẩm W < 0,05.
Trong cơng nghệ sản xuất c phê hịa tan ngƣời ta thƣờng sử dụng đƣờng tinh
trắng hoặc có thể sử dụng đƣờng tinh luyện để phối chế với bột cà phê hòa tan. Chất
lƣợng của đƣờng phải đảm bảo theo tiêu chuẩn Việt Nam về độ Pol độ ẩm độ tro,
h m lƣợng đƣờng thô v độ m u. Trƣớc khi phối trộn đƣờng phải đƣợc nghiền tới độ
mịn cần thiết bằng các máy nghiền chuyên dùng nhƣ máy nghiền trục.
 Sữa bột (Powder milk)
Là sản phẩm đƣợc sản xuất từ sữa tƣơi nguyên liệu (thƣờng từ sữa bò). Sữa bột
cũng có nhiều lo i căn cứ v o h m lƣợng chất béo trong sữa ngƣời ta có các lo i sau
 Sữa bột nguyên hay sữa bột toàn phần (Whole milk) hay sữa bột
nguyên kem (Full cream milk).

 Sữa bột tách bơ một phần.
 Sữa bột gầy hay sữa bột tách bơ to n phần (Simed milk powder).
Chất lƣợng của sữa bột cũng phải đảm bảo theo tiêu chuẩn quy định về hàm
lƣợng chất béo độ ẩm độ tro độ màu. Trƣớc khi phối trộn với bột cà phê tan, sữa
cũng phải đƣợc nghiền thành d ng bột mịn theo yêu cầu.

15




Ngo i ra ngƣời ta cũng có thể sử dụng thêm các chất t o hƣơng t o vị

khác nữa. Vì vậy căn cứ vào nhu cầu thị hiếu của ngƣời tiêu dùng mà chúng ta lựa
chọn chất phụ gia phù hợp để phối chế với cà phê hoà tan.

3.2.11. Đóng gói
Mục đích: đảm bảo sản phẩm khơng hút ẩm, khơng hấp phụ khí l , khối lƣợng
thuận tiện cho một lần dùng v đảm bảo tính cảm quan.
Cách tiến hành: cà phê bột hòa tan đƣợc định lƣợng 20g/sản phẩm sau đó
đƣợc cho vào bao và ghép mí rồi đem v o kho bảo quản.

3.2.12. Sản phẩm
-

Bảo quản nơi khơ ráo thống mát.
u cầu theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12807:2019 về Cà phê hỗn hợp
hòa tan [7]
Bảng 3.5 Yêu cầu cảm quan
Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

1. Màu sắc

Màu đặc trƣng của sản phẩm

2. Mùi

Thơm đặc trƣng của sản phẩm, khơng có mùi l

3. Vị

Đặc trƣng của sản phẩm

4. Tr ng thái

Khơ, rời và khơng vón

Bảng 3.6 u cầu lý-hóa
Tên chỉ tiêu

Mức

1. Độ ẩm, tính theo % khối lƣợng, khơng lớn hơn
2. Khả năng tan trong nƣớc nóng

5,0
Tan hồn tồn trong 2 phút sau
khi khuấy đều

16


4. CÂN BẰNG VẬT CHẤT [8]
Bảng 4.1 Tỷ lệ hao hụt thành phẩm qua các công đoạn
Công đoạn

STT

Hao hụt

1

Làm s ch

2.1%

2

Rang

0.1%

3

Nghiền (Xay)

1%

4

Trích ly

Hiệu suất trích ly 90%

5

Lọc dịch

1%

6

Cơ đặc

Nồng độ sau cô đặc 45 – 50%
Hao hụt 1%

7

Sấy phun

1%

8

Nghiền, rây

1%

9

Phối trộn

0.1%

10

Bao gói

0.2%

Bảng 4.2 Độ ẩm của cà phê nhân và bán thành phẩm qua các công
đoạn
STT

Độ ẩm

Thành phẩm

1

Cà phê nhân

12%

2

Cà phê sau rang

2%

3

Cà phê sau làm nguội

4%

4

Cà phê sau xay nghiền

5%

5

Bã cà phê sau trích ly

50%

6

Cà phê sau sấy phun

3 – 5%

Tỷ lệ trích ly: Bột c phê xay/ Nƣớc = 1:16
Tỷ lệ phối trộn: Bột cà phê hòa tan/ Bột đƣờng/ Sữa bột = 1:3:2
17

CÔNG ĐOẠN LÀM SẠCH

4.1.
-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 2000 kg

-

Hao hụt: 2.1%

-

Khối lƣợng nguyên liệu sau quá trình làm s ch:
mLàm s

ch

= 2000 × (100 - 2.1)% = 1958 (kg)

CƠNG ĐOẠN RANG

4.2.
-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 1958 kg

-

Hao hụt: 0.1%
Ta có:
 Độ ẩm cà phê nhân: 12%
 Độ ẩm cà phê nhân sau khi rang: 2%

-

Khối lƣợng nguyên liệu sau quá trình rang cà phê:
Gc =

-

=

= 1758.2 (kg)

Khối lƣợng nguyên liệu sau khi đã hao hụt:
mRang = 1758.2 × 99.9% = 1756.4 (kg)

CÔNG ĐOẠN LÀM NGUỘI

4.3.
-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 1756.4 kg
Ta có:
 Độ ẩm cà phê nhân trƣớc khi làm nguội: 2%
 Độ ẩm cà phê sau khi làm nguội: 4%

-

Khối lƣợng nguyên liệu sau quá trình làm nguội:
Gc =

4.4.

=

= 1793 (kg)

CÔNG ĐOẠN XAY (NGHIỀN)

-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 1793 kg

-

Hao hụt: 1%
Ta có:
 Độ ẩm c phê nh n trƣớc khi xay nghiền: 4%
 Độ ẩm cà phê nhân sau khi xay nghiền: 5%

18


-

Khối lƣợng nguyên liệu sau quá trình xay:

Gc =

-

=

= 1830.4 (kg)

Khối lƣợng nguyên liệu sau khi đã hao hụt:
mXay = 1830.4 × 99% = 1812.1 (kg)

4.5.
-

CƠNG ĐOẠN TRÍCH LY

Trích ly theo tỉ lệ nƣớc: cà phê = 16:1 trích ly liên tục hiệu suất trích ly tổng q
trình là 90%

-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 1812.1 kg

-

Khối lƣợng nƣớc:
mNƣớc = 1812.1 × 16 = 28993.6 (kg)

-

Khối lƣợng chất khơ hịa tan trong bột cà phê trích ly chiếm 30% tổng khối
lƣợng bột:
mChất khơ hịa tan = 1812.1 × 95% × 30% × 90% = 464.8 (kg)
Ta có:
 Độ ẩm trƣớc trích ly: 5%
 Độ ẩm bã sau trích ly: 50%

-

Khối lƣợng bã cà phê sau trích ly:
Gc =

-

= 2559.87 (kg)

Khối lƣợng hỗn hợp sau trích ly thu đƣợc:
mHỗn hợp = 1812.1 + 28993.6 – 2559.87 = 28245.83 (kg)

4.6.

CÔNG ĐOẠN LỌC DỊCH

-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 28245.83 kg

-

Hao hụt: 1%

-

Khối lƣợng nguyên liệu đã hao hụt sau quá trình lọc dịch:
mLọc = 28245.83 × 99% = 27963.37 (kg)

4.7.

CƠNG ĐOẠN CƠ ĐẶC

-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 27963.37 kg

-

Hao hụt: 1%
xđ =

-

=

× 100 = 1.65%

Nồng độ sau cô đặc: xc = 45%
19


-

Khối lƣợng dịch sau cô đặc:
Gc =

-

=

= 1025.32 (kg)

Khối lƣợng dịch cô đặc sau khi đã hao hụt:
mCô đặc = 1025.32 × 99% = 1015.07 (kg)

4.8.

CƠNG ĐOẠN SẤY PHUN

-

Khối lƣợng nguyên liệu vào: 1015.07 kg

-

Hao hụt: 1%

-

Độ ẩm trƣớc sấy phun: 55%

-

Độ ẩm sau sấy phun: 5%

-

Khối lƣợng cà phê sau quá trình sấy phun:
Gc =

-

= 480.8 (kg)

Khối lƣợng c phê đã hao hụt:
mSấy phun = 480.8 × 99% = 475.99 (kg)

4.9.

CÔNG ĐOẠN NGHIỀN, RÂY

-

Khối lƣợng cà phê vào: 475.99 kg

-

Hao hụt: 1%

-

Khối lƣợng cà phê sau quá trình nghiền, rây:

mNghiền rây = 475.99 × 99% = 471.23 (kg)

4.10. CƠNG ĐOẠN PHỐI TRỘN
-

Khối lƣợng cà phê vào: 471.23 kg

-

Hao hụt: 0.1%

-

Tỉ lệ phối trộn bột cà phê: bột đƣờng: sữa bột= 1: 3: 2

-

Khối lƣợng cà phê sau quá trình phối trộn:
m= 471.23 × 6 = 2827.38 (kg)

-

Khối lƣợng c phê đã hao hụt:
mPhối trộn = 2827.38 × 99.9% = 2824.55 (kg)

4.11. CƠNG ĐOẠN BAO GĨI
-

Khối lƣợng cà phê vào: 2824.55 kg

-

Hao hụt: 0.2%

20


-

Khối lƣợng c phê đã hao hụt sau khi bao gói:
mBao gói = 2824.55 × 99.8% = 2818.9 (kg)

Mỗi gói cà phê thành phẩm có khối lƣợng 20 gram
Số cà phê thành phẩm =

= 140945 (gói)

Bảng 4.3 Bảng tổng hợp nguyên liệu của các giai đoạn
Các giai đoạn

Lượng nguyên liệu vào (kg)

Lượng sản phẩm ra (kg)

Làm s ch

2000

1958

Rang

1958

1756.4

Làm nguội

1756.4

1793

Nghiền (Xay)

1793

1812.1

Trích ly

30805.7

28245.83

Lọc dịch

28245.83

27963.37

Cơ đặc

27963.37

1015.07

Sấy phun

1015.07

475.99

Nghiền, rây

475.99

471.23

Phối trộn

2827.38

2824.55

Bao gói

2824.55

2818.9

21


5. TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ, MÁY MĨC
1 ca 8 tiếng/ ngày

5.1.

MÁY SÀNG CÀ PHÊ

Khối lƣợng đầu vào theo ngày: 2000 kg
Khối lƣợng nguyên liệu đầu vào theo giờ:

= 250 (kg/ giờ)

Chọn máy với năng suất 150 kg/ giờ

 Số lƣợng máy sàng cà phê là 2 máy
Máy sàng cà phê
- Nhà cung cấp: Công Ty TNHH Kỹ Thuật KEVI
- Năng suất: 150 kg/ giờ
- Kích thƣớc: Ngang 600 mm x Cao 1200 mm x dài 1450 mm
- Link: />
5.2.

MÁY RANG VÀ LÀM NGUỘI CÀ PHÊ

Khối lƣợng đầu vào theo ngày: 1958 kg
Khối lƣợng nguyên liệu đầu vào theo giờ:

= 244.75 (kg/ giờ)

Mà 1 mẻ làm trong 20 phút  1 giờ l m đƣợc 3 mẻ:

= 81.6 (kg/ mẻ)

Chọn máy với năng suất 60kg/ mẻ

 Số lƣợng máy rang cà phê là 2 máy
Máy rang cà phê
- Nhà cung cấp: CÔNG TY TNHH SX & TM HUCAFOOD
- Năng suất: 60 kg/ mẻ
- Tốc độ: 15 - 25 phút/ mẻ
- Kích thƣớc: 3300 × 2900 × 2800 mm (dài x rộng x cao)
- Link: />
22