CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1. Nguyên liệu bột cà phê 1. Giới thiệu về cà phê (Rubiaceae) [8] Cà phê có nhiều loại. Tuy nhiên, không phải loại nào cũng cho năng suất cao.
Chỉ có 2 loại cà phê có ý nghĩa kinh tế: loài thứ nhất có tên thông thường trong tiếng Việt là Cà phê chè (tên khoa học là Coffea arabica), đại diện khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới. Loại thứ hai là cà phê vôi (tên khoa học là Coffea canephora hay Coffea robusta), chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê. Ngoài ra còn có Coffea liberica và chari (ở Việt Nam gọi là Cà phê mít) với sản lượng không đáng kể. Cà phê được sử dụng khá nhiều lĩnh vực của công nghiệp thực phẩm.
Tuy nhiên, cà phê được sử dụng nhiều nhất là để sản xuất cà phê rang xay và cà phê hòa tan. Khi sử dụng sản phẩm từ cà phê, người sử dụng chủ yếu quan tâm đến chất lượng cảm quan và giá trị dược tính của chúng. Còn giá trị dinh dưỡng thì ít được quan tâm. Cây cà phê 1.
Phân loại cà phê [8] Hiện nay, hai loại cà phê được trồng nhiều nhất trên thế giới là cà phê Arabica, cà phê Robusta. Các loại cà phê khác chiếm không đáng kể. Trong hai loại cà phê phổ biến nói trên, cà phê Arabica thường được đánh giá cao hơn về các tính chất hương vị, và thường được sử dụng để sản xuất cà phê rang xay. Còn cà phê Robusta thì thường được sử dụng để sản xuất cà phê hòa tan hoặc 4 phối trộn với cà phê Arabica để sản xuất cà phê rang xay.
Cà phê chè (Arabica) Tên khoa học là Coffee arabica, thường được gọi là cà phê chè, đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới. Có nguồn gốc từ Cao Nguyên nhiệt đới Ethiopia đông Phi Châu. Thường có hai nhân, hiếm khi có ba nhân, cuống quả khi chín rất mềm dễ rụng, nứt khi trời mưa. Khoảng 800 – 1200 quả/kg, cứ 2,5 – 3 kg hạt cho ra 1 kg nhân, nhân có màu xám xanh, xanh lục, xanh nhạt,… Tùy theo phương pháp chế biến lượng caffein trong nhân khoảng 1 – 3%.
Cà phê vôi (Robusta) Tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta, thường được gọi là cà phê vôi, chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê. Có nguồi gốc từ khu vực sông Conggô và miền núi thấp xích đạo với nhiệt đới Tây Phi Châu. Quả chín màu đỏ sẫm, đường kính 10 – 13 mm, hình bầu dục hoặc tròn có hai nhân đôi khi một nhân, vỏ quả cứng có cuống dài hơn arabica. Cứ khoảng 3 kg quả cho ra 1 kg nhân, nhân hình bầu dục hơi tròn có màu xám xanh, xanh bạc, vàng mỡ gà,… Tùy thuộc vào cách chế biến lượng caffein có khoảng 1,5 – 3%.
Cà phê mít (Chari) Tên khoa học: Coffea chari, ở Việt Nam thường được gọi là cà phê mít. Có nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc Biển Hồ gần xa mạc Xahara, du nhập vào Việt Nam năm 1905. Hoa của ba loại cà phê trên thường nở đồng loạt, thành chùm màu trắng muốt, hương thơm ngào ngạt. Một cây cà phê trưởng thành có từ 30.
Cấu tạo và thành phần hóa học a) Cấu tạo [8] Quả cà phê bao gồm các phần như sau: Lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân. Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài cùng, có màu đỏ, đỏ sẫm hoặc vàng tùy chủng, mềm, cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. Lớp vỏ thịt (lớp nhớt): nằm dưới lớp vỏ, mềm. Vỏ thịt cà phê vối và cà phê chè mềm, ngọt, mỏng, dễ bong tróc khi xay xát hơn cà phê mít.
Vỏ trấu: là một lớp vỏ cứng bao bọc nhân, cấu tạo chủ yếu là cellulose. Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn, dễ vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít. Vỏ lụa: nằm dưới lớp vỏ trấu, mỏng, mềm, có màu sắc tùy chủng. Nhân cà phê: lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng, có những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu.
Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn. Cấu tạo hạt cà phê b) Thành phần hóa học [1] Trong hạt cà phê nhân có rất nhiều các thành phần hóa học khác nhau. Hàm lượng của các chất trong cà phê thường dao động trong một giới hạn khá rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, thổ nhưỡng, khí hậu, phương thức canh tác và các phương pháp chế biến và thu hoạch. Một số thành phần hóa học cơ bản có trong cà phê [1] Hàm lượng Thành phần Cà phê Arabica Cà phê Robusta Độ ẩm 12 - 13% (w/w) 12 - 13% (w/w) Caffeine 1,2 (% chất khô) 2,4 (% chất khô) Trigonelline 1,1 (% chất khô) Glucid mạch ngắn 5 – 8 (% chất khô) Polysaccharide 49,3 – 56,3 (% chất khô) 37,5 – 47,7 (% chất khô) Protein và acid amin 10 – 15 (% chất khô) Lipid 10 – 15 (% chất khô) Chlorogonic acid tổng 6 – 9 (% chất khô) Khoáng 4 – 4,5 (% chất khô) Bên cạnh các thành phần trên, trong cà phê nhân còn có một số thành phần khác như acid hữu cơ, nicotinic acid, pectin, lignin… Vai trò của một số chất hóa học trong việc tạo ra màu – mùi – vị đặc trưng của cà phê.
Hydratcarbon: hàm lượng hydrocarbon trong cà phê khô khoảng 60%. Phần lớn là polysacchride hòa tan hoặc không hòa tan trong nước và một phần nhỏ là các đường saccharose, glucose,… Trong quá trình rang các hydratcarbon biến đổi nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu như hoàn toàn như các chất đường đã nói trên. Các đường khử tham gia một số phản ứng tạo màu và mùi của cà phê rang. Các polysaccharide không hòa tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê.
Các chất béo: trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 10 – 15% chất khô. Trong quá trình rang các lớp chất béo mất đi 1 – 2%. Các hợp 7 chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê là trigliceride và diterpene. Các acid: đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic.
Đây là những loại acid đặc trưng đối với cà phê. Trong quá trình rang chúng bị phân hủy 30 – 70%, sau khi rang có sự hình thành một số acid dễ bay hơi. Tất cả các acid này đều góp phần tạo vị chua của cà phê. Các loại protein: hầu như không có mặt trong cà phê rang, do rang ở nhiệt độ cao nên một phần bị phân hủy, phần còn lại kết hợp với hydrocarbon và các acid chlorogenic tạo thành những chất màu nâu.
Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide bị phân cắt, các acid amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo nên mùi và vị cho cà phê rang. Acid amin có chứa lưu huỳnh như cystein, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưng của cà phê sau khi rang. Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản. Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành acid amin, còn phần lớn bị biến thành hợp chất không tan.
Các chất khoáng: hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 4 – 4,5%, chủ yếu là kali, nitơ magie, photpho, clo. Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh. Chỉ tiêu yêu cầu cảm quan và hóa lý của cà phê [1] a) Yêu cầu đối với hạt cà phê Do sự đa dạng về sản phẩm theo thị hiếu của người sử dụng, hiện nay tiêu chuẩn cà phê nguyên liệu để sản xuất cà phê rang phụ thuộc vào từng nhà sản xuất cụ thể. Để đánh giá chất lượng cà phê nhân, người ta thường dựa vào các chỉ tiêu sau đây: + Độ ẩm: thường nhỏ hơn 13% (w/w) + Kích thước hạt: dựa vào số lượng hạt qua các lỗ sàng có kích thước theo bộ tiêu chuẩn của ISO về kích thước lỗ sàng + Tỷ trọng và khối lượng của 100 hạt 8 + Số lượng lỗi có trên 100 hạt (các lỗi như màu sắc không đặc trưng, sâu bọ, hạt non, các tổn thương do quá trình chế biến…) + Hàm lường tạp chất và tỷ lệ lẫn các loài cà phê khác nhau + Các tính chất cảm quan về màu sắc và thể chất của hạt cà phê Hiện nay, đối với cà phê nhân của Việt Nam, các nhà sản xuất cà phê nhân dựa vào bộ tiêu chuẩn TCVN 4193: 2005 để đánh giá chất lượng.
Bộ tiêu chuẩn này có nội dung gần như tương tự với các tiêu chuẩn đánh giá của Hiệp hội Cà phê Thế giới (ICO). b) Yêu cầu cảm quan cà phê bột Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột được thể hiện ở bảng 1.2 theo TCVN 5251: 2007 Bảng 1. Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột Tên chỉ tiêu Yêu cầu Hạng 1 Hạng 2 Màu sắc Màu nâu cánh gián đậm Màu nâu cánh gián không đều Mùi Thơm rất đặc trưng của cà Thơm rất đặc trưng của cà phê phê bột, không có mùi lạ bột, không có mùi lạ Vị Có vị rất đặc trưng của cà Có vị rất đặc trưng của cà phê phê bột bột Trạng thái Dạng bột, đồng đều, tơi xốp Dạng bột, không vón Cà phê pha Có màu cánh gián đậm, sánh Có màu cánh gián, ít sánh tự nhiên 9 c) Yêu cầu hóa – lý cà phê bột Yêu cầu về hóa – lý đối với cà phê bột được thể hiện ở bảng 1.3 theo TCVN 5251: 2007 Bảng 1. Yêu cầu về hóa – lý đối với cà phê bột Tên chỉ tiêu Mức 1.
Độ mịn, tính theo % khối lượng - Dưới rây F 0,56 mm, không nhỏ hơn 30 - Trên rây F 0,25 mm, không lớn hơn 15 2. Độ ẩm, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5 3. Hàm lượng cafein, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn 1,0 4. Hàm lượng tro, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn - Tro tổng số 5 - Tro không tan trong axit clohydric 0,2 5.
Tỷ lệ chất tan trong nước, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn 25 1. Quy trình sản xuất cà phê rang xay [1] Nguyên liệu trong sản xuất cà phê rang xay là hạt cà phê hay còn gọi là cà phê nhân. Quả cà phê sau khi được thu hái sẽ qua các quá trình sơ chế bóc tách lớp vỏ và thịt quả, rửa sạch, sấy khô, xát lớp vỏ thóc và đánh bóng tách lớp vỏ lụa để thu hạt cà phê khô thương phẩm được gọi là cà phê nhân.