Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ HÒA TAN 1. Khái niệm cà phê hòa tan Cà phê hòa tan hay còn được gọi là cà phê uống liền (instant coffee) là một loại thức uống được làm từ bột cà phê đã được nêm nếm sẵn gia vị phù hợp. Để sử dụng được cà phê hào tan thì chỉ cần pha với nước sôi và khuấy đều hoặc ta có thể cho thêm sữa, đường, đá theo khẩu vị của từng người là ta đã có được một ly cà phê thơm ngon để thưởng thức. Cà phê hòa tan được chế biến bằng phương pháp rang xay, trích ly, cô đặc và sấy khô.
Bằng phương pháp chế biến và sử dụng này, cà phê hòa tan được xem là loại cà phê tiện lợi, sử dụng được lâu dài, tiết kiệm được chi phí và thời gian. Cà phê hòa tan được biết đến không phải là cà phê nguyên chất hòa tan nên thiếu đi hương vị và mùi hương đặc trưng mà cà phê rang xay mang lại. Trước khi nó trở thành bột, thì nó là chất lỏng và nói cách khác đó là dạng cà phê đã được tẩm hóa chất (Alex Mastin, 2021) Ngày nay, dựa vào sự tiện lợi của cà phê hòa tan các nhà sản xuất còn giúp cho dòng sản phẩm này trờ thành dòng sản phậm được ưa chuộng hơn khi thiết kế mẫu mã bao bì đóng hộp đa dạng giúp phù hợp trong các trường hợp để tiếp khách hàng, làm quà tặng cho người thân, bạn bè,… hay mang theo bên người ở những chuyến đi xa.1: Thành phần hóa học của cà phê hòa tan Thành phần Hàm lượng (%) 1 Cacbonhydrat 35,0 2 Lipid (bao gồm acid béo) 0,2 3 Protein (bao gồm acid amin) 4,0 4 Hàm lượng khoáng 14,0 5 Độ ẩm 3-5 3 4 Acid không bay hơi - Acid chlorogenic 4,5 6 - Acid cafeic/quinic 1,4/1,4 - Acid khác 3,0 7 Trigonelline 3,5 8 Cafein (arabica/robusta) 3,5/7,0 9 Phenolic 5,0 Giống như cà phê rang, cà phê hòa tan được bán trên thị trường với nhiều loại khác nhau bao gồm cà phê rang đậm đặc thông thường, cà phê espresso rang đậm đặc; cũng có các loại không chứa caffeine. Nhiều thành phần trong cà phê hòa tan (Bảng 1.1) không chỉ dùng để pha chế thành nhiều loại đồ uống cà phê khác nhau mà còn được dùng làm hương liệu cho món tráng miệng, bánh ngọt, kem (Huang và cộng sự,2013).2: Thành phần của bột cà phê hòa tan (Belitz và cộng sự, 2009) Thành phần Hàm lượng (% lượng chất khô) Chất khoáng 7,6 - 14,6 Galactomannan 2,4 - 10,5 Acid hữu cơ phân tử thấp 12 Sắc tố nâu 15 - 28 Caffeine 2,5 - 5,4 Trigonelline 1,56 - 2,65 5 1.
Lịch sử hình thành và phát triển Ý tưởng làm ra cà phê hòa tan có nguồn gốc ban đầu được thực hiện ở Anh vào năm 1771. Tại thời điểm này cà phê hòa tan được biết đến dưới tên gọi là “Hợp chất cà phê”, ý tưởng này còn được cấp bằng sáng chế được cấp cho sự sáng tạo mới bởi chính phủ Anh. Nếu nói nước Anh là nơi đầu tiên loại cà phê hòa tan này được phát minh ra thì sau hơn một thế kỷ, rõ ràng hơn là những năm 1853 sản phẩm cà phê hòa tan đầu tiên của Mỹ ra đời và được thử nghiệm bởi các binh lính Mỹ trong hoàn cảnh diễn ra cuộc Nội chiến Hoa Kỳ. Thế nhưng mãi đến thế kỷ XX năm 1901, một nhà hóa học người Nhật Bản sống ở Chicago, Illinois - tiến sĩ Satori Kato - đã có một phát minh thành công về việc tạo ra loại bột cà phê đầu tiên có thể tan được một cách ổn định, hay còn gọi là cà phê hòa tan, bằng cách sử dụng nước nóng là có thể dùng được.
Tiến sĩ Kato dựa vào phương pháp kỹ thuật pha trà nhanh sau đó cải tiến áp dụng nó lên cà phê [4]. Đến năm 1909, lần đầu tiên cà phê hòa tan được đưa vào sản xuất hàng loạt ở Mỹ bởi George Constant Louis Washington (1871 - 1946), điều đó đã đánh dấu cho việc cà phê hòa tan đã được thương mại hóa và được cấp bằng sắng chế. Đến những năm 1950 được mọi người biết tới đây là thời kỳ phát triển hoàng kim của cà phê hòa tan, đây được xem là một trong những loại hình thức uống được sử dụng phổ biến nhất. Phân loại cà phê hòa tan Ngày nay, các nhà sản xuất đã ra mắt thị trường rất nhiều loại cà phê hòa tan đến từ những quả cà phê khác nhau để phục vụ cho người tiêu dùng dễ dàng dễ dàng lựa chọn và có thể thưởng thức hương vị cà phê đa dạng hơn.
Tuy quy trình sản xuất giống nhau nhưng ở giai đoạn sấy khô cà phê hòa tan được phân ra làm hai dòng sản phẩm khác nhau khi sử dụng 2 phương pháp sấy khác nhau: Sấy phun và sấy thăng hoa.3: Sự khác nhau giữa bột cà phê hòa tan sấy phun và sấy thăng hoa 7 Sấy phun Sấy thăng hoa Phương pháp sấy phun làm Phương pháp sấy thăng hoa khô nhanh dịch trích cà phê ở tiên tiến giữ lại toàn bộ chỉ nhiệt độ cao, tạo ra loại bột tiêu cao nhất về chất lượng mịn với ưu điểm dễ tan ngay và phẩm chất cà phê. Dung cả trong nước lạnh. dịch cà phê sẽ được làm lạnh Trong phương pháp này dung Nguyên lý cấp tốc ở nhiệt độ xuống tới dịch cà phê cô đặc được đẩy hoạt động -50oC tạo ra các tinh thể đá, vào đỉnh tháp phun cyclon, nhờ quá trình sấy thăng hoa không khí nóng khô được thổi (từ dạng rắn chuyển sang vào buồng, sự lưu thông khí dạng hơi), đá được tách ra nóng làm tách nước, sấy khô khỏi tinh thể, hạt khô còn lại cà phê dạng sương mù thành là cà phê hòa tan ở dạng hạt. dạng bột mịn khô.
Nhận dạng Dạng bột mịn, màu nâu đặc Dạng hạt, màu nâu đặc trưng sản phẩm trưng đậm hoặc nhạt. sáng hoặc sẫm. Cà phê chỉ tiếp xúc gián tiếp Cà phê tiếp xúc trực tiếp với Chất lượng với tác nhân sấy, nguyên liệu tác nhân sấy nên có thể mất đi sản phẩm giữ được mùi thơm đặc trưng một số chất màu mùi tự nhiên. của cà phê.
Năng lượng: Tiêu tổn ít năng Năng lượng: Tiêu tốn năng lượng. lượng nhiều hơn, do có quá Tổn thất trình lạnh đông và nghiền trước sấy. Nguyên liệu: Tổn thất nhiều. Nguyên liệu: Tổn thất rất ít.
Thiết bị đơn giản. Thiết bị phức tạp. Thiết bị Chi phí đầu tư thiết bị thấp. Dễ Chi phí đầu tư thiết bị lớn.
vận hành và bảo trì. Khó vận hành và bảo trì. Thời gian sấy Ngắn Dài hơn Ứng dụng Sản xuất cà phê thường Sản xuất cà phê cao cấp 8 Thị phần Phổ biến nhất Ít phổ biến bằng sấy phun Hình 1.1: Bột cà phê hòa tan bằng phương pháp sấy phun (hình bên trái) và sấy thăng hoa (hình bên phải) Ngoài 2 phương pháp sấy trên thì người ta còn sử dụng phương pháp sấy chân không để sấy cà phê. Trong phương pháp này, chất lượng sản phẩm nhận được cũng rất tốt.
Bột cà phê sau khi sấy xong không bị cháy khét, màu sắc đẹp (màu vàng nâu) và có mùi thơm đặc trưng (Nguyễn Tiến Lực, 2022). Nguyên liệu sản xuất cà phê hòa tan 1. Cà phê nhân Nguyên liệu quan trọng nhất để làm ra sản phẩm cà phê hòa tan chính là những quả cà phê. Trong công nghiệp sản xuất cà phê hòa tan, cà phê nhân thường được sử dụng là “cà phê vối” (Robusta) do hàm lượng chất khô hòa tan trong cà phê Robusta cao hơn cà phê Arabica nên lượng sản phẩm thu hồi được nhiều hơn.
Hàm lượng caffeine trong cà phê nhân Robusta thường trong khoảng 2% (chất khô), cao hơn hàm lượng caffeine trong cà phê Arabica (khoảng 1,2% chất khô). giá thành cà phê Robusta thấp hơn cà phê Arabica.(Lê Văn Việt Mẫn, 2011) Đối với cây “cà phê vối” (Robusta) được tìm thấy từ năm 1889, cấy cà phê vối mọc hoang dại ở nhiều thuộc nước Congo năm ở Trung Phi và mọc rải rác cả ở một số vùng khác thuộc Tây Phi gần xích đạo. Cây cà phê vối không chịu được lạnh như cây cà phê chè và thường được trồng ở các vùng đông bằng gần xích đạo. Đồn điền cà phê vối xuất hiện đầu tiên tại Java một đảo của Indonesia vào năm 1900.
hiện nay, cà phê vối được trồng nhiều ở các nước Đông Nam Á như Việt Nam, Indonesia và các nước nằm ở Tây Phi như Bờ Biển Ngà, Uganda (Nguyễn Tiến Lực, 2022).2: Cấu tạo của quả cà phê Bảng 1.4: 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 10 Bảng 1.5: Thành phần hóa học của vỏ quả (%) Thành phần Cà phê chè Cà phê vối Protein 9,22 - 11,20 9,17 Lipid 1,73 2,00 Cenlluloza 13,16 21,65 Khoáng 3,20 3,30 Hợp chất phi protein 66,16 57,85 Đường - 14,60 Tanin - 4,46 Pectin - 6,50 cafein 0,58 0,25 (-): là chưa xác định Bảng 1.6: Thành phần hóa học của vỏ nhớt (vỏ thị)t (%) Thành phần Cà phê chè Cà phê vối Pectin 33,0 38,0 Đường không khử 20,0 - Đường khử 30,0 - Cenlluloza 17,0 - (-): là chưa xác định 11 12 Bảng 1.7: Thành phần hóa học của vỏ trấu (vỏ cứng) (%) Thành phần Cà phê chè Cà phê vối Cenlluloza 61,80 67,8 Hemixenlluloza 11,60 - Protein 1,46 2,22 Đường 27,00 - Khoáng 0,96 3,30 Các hợp chất có dầu 0,35 0,35 (-): là chưa xác định Có rất nhiều cách chế biến cà phê nhân khác nhau trên thế giới, được chia thành 4 phương pháp chính: Chế biến ướt (Wet Processed), Phơi khô tự nhiên (Dry Processed), Chế biến bán khô (Semi Dry/ Pulded Natural) và Chế biến bán ướt (Semi Washed). Phương pháp chế biến cà phê nhân phù hợp nhất sẽ được lựa chọn tùy theo khí hậu và khả năng của địa phương trồng cà phê đó. Ví dụ, phương pháp phơi khô tự nhiên sẽ phù hợp những vụ mùa có thời tiết khô nóng kéo dài, phương pháp chế biến ướt thích hợp cho những vùng có nguồn nước dồi dào, môi trường nhiệt đới nóng ẩm, hay cân nhắc đến lượng nhân công để đưa ra lựa chọn (Nguyễn Tiến Lực, 2022).8: các chỉ tiêu cảm quan của cà phê nhân (TCVN 4193:2014) Chỉ tiêu Yêu cầu Màu sắc Màu đặc trưng của từng loại cà phê nhân Mùi Mùi đặc trưn của từng loại cà phê nhân, không có mùi lạ 13 Độ ẩm Nhỏ hơn hoặc bằng 12,5% 14 Bảng 1.