Cà phê là một loại thức uống có từ lâu đời và liên tục được phát triển cho đến ngày nay . Cà phê là một trong những thức uống được ưa chuộng nhất trên thế giới và có mức tiêu thụ cao. Đặc biệt ở các thị trường lớn như Mỹ, Pháp , Ý và các nước Bắc Au , nơi mà cà phê được coi là không thể thiếu thì không có đủ điều kiện đất đai , khí hậu để trồng . Vì vậy đối với những nước có điều kiện trồng cà phê như nước ta cà phê không chỉ được tiêu thụ trong nước mà còn là mặt hàng xuất khẩu mang lại lợi nhuận kinh tế cao . Với người sử dụng ngày càng nhiều, cộng với nhịp sống hối hả của thời đại công nghiệp , việc pha cà phê bằng phin đã nảy sinh một số bất lợi nhất là về thời gian . Năm 1936 , Max Rudolf Morgenthaler , người Thụy Sĩ đã sáng chế ra cà phê hòa tan và ngay sau đó công ty Nestle đã đăng ký nhãn hiệu Nestcafe vào năm 1938 . Với người tiêu dùng , cà phê hoà tan nhanh chóng được ưa chuộng vì sự tiện lợi của nó . Đối với nhà sản xuất , cà phê hòa tan là mặt hàng có giá trị cao, thuận lợi trong việc bảo quản và vận chuyển nên thu được nhiều lợi nhuận .
Cà phê là một loại hàng vị giác . Đặc tính của hàng vị giác là có hương vị phong phu , trong thành phần hóa học của nó có chất đặc biệt như cafein . Đây là chất có tác dụng kích thích gay cho người tiêu thụ cảm giác khoan khoái , hưng phấn , có sức hút đặc biệt làm cho người đã uống là dễ thành thói quen có nhu cầu về nó, gọi là “nghiện”.
Các mặt hàng vị giác ( chè , cà phê , thuốc lá , rượu, bia , nước ngọt , muối , mì chính , tương , nước chấm , dấm ) không phải là thực phẩm chủ yếu như lương thực , thịt , cá , rau quả ; song sự hiểu biết về đặc tính sinh lý , quá trình sản xuất chế biến, yêu cầu chất lượng , bảo quản , sử dụng mặt hàng này có ý nghĩa thiết thực trong việc mở rộng và nâng cao chất lượng phục vụ ăn uống công cộng .
Trong phạm vi bài sermina này chúng tôi chủ yếu giới thiệu với các bạn về nguyên liệu , quy trình sản xuất mặt hàng cà phê hoà tan cùng một số các máy móc thiết bị chính trong quá trình sản xuất và chỉ tiêu chất lượng của thành phẩm .
I.NGUYÊN LIỆU
1. Các loại cà phê
Trên thế giới có rất nhiều loại cà phê nhưng chỉ có 3 loại giống cà phê sau được trồng phổ biến trên thế giới :
Cà phê chè ( coffee Arabica ) : cà phê thuộc các giống Coffea arabica Linnaeus .
Cà phê vối ( coffee Robusta ) : cà phê thuộc các giống Coffea canephora Pierre ex Froehner .
Cà phê mít ( coffee Liberica ) :cà phê thuộc các giống Coffea liberica Hiern
2. Các yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh
Ảnh hưởng của đất đai : đất trồng cà phê phải có tầng sâu từ 70 cm trở lên, có độ thoát nước tốt ( không bị úng , lầy ) . Đất bazan thích hợp nhất cho cây cà phê .
Ảnh hưởng của khí hậu : cây cà phê đòi hỏi một số các yêu cầu về nhiệt độ, lượng mưa , ánh sáng , gió .
·Nhiệt độ : tuỳ từng chủng cà phê . Cây cà phê chè ưa nơi mát và lạnh , phạm vi thích hợp từ 18-20oC , thích hợp nhất từ 20-22oC , do đó cà phê chè thường được trồng ở miền núi có độ cao từ 600 –2500 m . Cà phê vối thích ở nơi nóng ẩm , nhiệt độ thích hợp từ 24-26 oC .
·Gió rét , gió nóng ,gió khô : đều bất lợi đối với sinh trưởng của cây cà phê .
·Lượng mưa : cà phê chè 1300-1900 mm , cà phê vối 1300-2500 mm , cà phê mít tương tự cà phê vối nhưng do có bộ rễ ăn sâu vì vậy có thể trồng những nơi có lượng mưa lớn .
·Ẩm độ của không khí : lớn hơn 70% , đặc biệt giai đoạn cà phê nở hoa cần có độ ẩm cao .
·Ánh sáng : cà phê chè ưa ánh sáng tán xạ, cà phê vối là cây thích ánh sáng trực xạ yếu .
-Ảnh hưởng của điều kiện chăm sóc kĩ thuật : chế độ chăm sóc kĩ thuật trong thời gian trồng cà phê rất quan trọng . Các chế độ chăm sóc kĩ thuật bao gồm:
·Đánh nhánh , tạo hình cây .
·Tủ gốc cây cà phê .
·Bón phân đúng định kì , đúng số lượng cần thiết .
·Số lượng và loại cây bóng mát cần thiết cho từng loại cây cà phê .
·Phòng trừ sâu bệnh hại cà phê .
Chăm sóc cây tốt sẽ có ảnh hưởng lớn đến chất lượng cà phê , độ mẩy của hạt cà phê , chất dinh dưỡng trong nhân đầy đủ.
-Ảnh hưởng của độ cao : Độ cao vùng đất trồng cũng ảnh hưởng đến chất lượng của cà phê . Cà phê trồng ở độ cao 2000 m trở lên có hương vị đặc biệt và xếp hạng cao hơn cà phê trồng ở thấp .
3.Thành phần hoá học của cà phê
a) Cấu tạo và giải phẫu quả cà phê:
Quả cà phê gồm những phần sau : lớp vỏ quả , lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân .
Lớp vỏ quả : là lớp vỏ ngoài , mềm , ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít .
Lớp vỏ thịt : dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt gọi là trung bì .Vỏ thịt cà phê chè mềm , chứa nhiều chất ngọt , dễ xay xát hơn . Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn .
Vỏ trấu : hạt cà phêsau khi loại bỏ các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc , vì bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ mềm gọi là vỏ trấu tức là nội bì . Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn và dễ đập hơn là vỏ trấu của cà phê vối và cà phê mít .
Vỏ lụa : bao bọc quanh nhân cà phê còn một lớp mỏng , mềm gọi là vỏ lụa , chúng có màu sắc khác nhau tuỳ theo từng loại cà phê . Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến . Vỏ lụa cà phê vối mầu nâu nhạt . Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê .
Nhân cà phê : ở trong cùng . 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 . Một quả cà phê thường có từ 1 , 2 hoặc 3 nhân. Thông thường chỉ có 2 nhân
b) Thành phần hoá học của quả cà phê:
Vỏ quả
Vỏ quả khi chín có màu đỏ , là chất antoxian , trong đó có vết của alcaloid , tanin , cafein , và các loại enzim . Trong vỏ quả có từ 21,5-30% chất khô.
Vỏ thịt
Phía dưới vỏ quả là lớp nhớt , nó gồm những tế bào mềm không có cafein, tanin , có nhiều đường và pectin .
Độ pH của lớp thịt phụ thuộc vào độ chín của quả , hường từ 5,6-5,7 , đôi khi lên đến 6,4 . Trong lớp nhớt có enzim pectinase phân giải pectin trong quá trình lên men .
Vỏ trấu
Vỏ trấu chứa cellulose là chủ yếu. Sau đây là thành phần hóa học của vỏ trấu cà phê.
Trong vỏ trấu có một ít cafein , khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô. Vỏ trấu dùng làm chất đốt , dễ cháy , có thể đóng thành bánh không cần chất dính bằng các loại ép than , ép mùn cưa .
Nhân cà phê
Trong nhân cà phê nước chiếm 10-12% , protein chiếm 9-11% , lipit chiếm 10-13% , các loại đường chiếm 5-10% , tinh bột chiếm 3-5% . Ngoài ra trong nhân còn chứa các chất thơm , các alkaloid .
Thành phần hoá học trong nhân cà phê biến đổi phụ thuộc vào chủng loại, độ chín , điều kiện canh tác , phương pháp chế biến và bảo quản .
o Nước
Trong nhân cà phê đã sấy khô , nước còn lại 10-12% ở dạng liên kết . Khi hàm lượng nước cao hơn , các loại nấm mốc phát triển mạnh làm hỏng hạt . Mặt khác , hàm lượng nước cao sẽ làm tăng thể tích bảo quản kho , khó khăn trong quá trình rang , tốn nhiều nhiên liệu và nhất là làm tổn thất hương cà phê. Hàm lượng nước trong cà phê sau khi rang còn 2,7% .
o Chất khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3-5% , chủ yếu là kali, nitơ magie , photpho , clo. Ngoài ra còn thấy nhôm , sắt , đồng , iod , lưu huỳnh…Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê . Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại.
o Glucid
Chiếm khoảng ½ tổng số chất khô , đại bộ phận không tham gia vào thành phần nước uống mà chỉ cho màu và vị caramen . Đường có trong cà phê do trong quá trình thuỷ phân dưới tác dụng của axit hữu cơ và enzim thuỷ phân Hàm lượng saccharose có trong cà phê phụ thuộc vào mức độ chín : quả càng chín thì hàm lượng saccharose càng cao . Saccharose bị caramen hoá trong quá trình rang nên sẽ tạo hương vị cho nước cà phê . Hạt cà phê còn chứa nhiều polysaccarit nhưng phần lớn bị loại ra ngoài bã cà phê sau quá trình trích ly .
o Protein
Hàm lượng protein trong cà phê không cao nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hương vị của sản phẩm . Bằng phương pháp thuỷ phân , người ta thấy trong thành phần protein của cà phê có những axit amin sau: cysteine , alanie , phenylalanine , histidine , leucine , lysine , derine …. Các axit amin này ít thấy ở trạng thái tự do , chúng thường ở dạng liên kết . Khi gia nhiệ t, các mạch polypeptit bị phân cắt , các axít amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phê rang. Trong số các axit amin kể trên đáng chú ý nhất là những axít amin có chứa lưu huỳnh như cystein , methionine và proline , chúng góp phần tạo nên hương đặc trưng của cà phê sau khi rang . Đặc biệt , methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ oxi hoá 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 axit amin , còn phần lớn bị biến thành hợp chất không tan .
o Lipid
Hạt cà phê chứa lượng cà phê khá lớn (10-13%) . Lipid trong cà phê gồm chủ yếu dầu và sáp . Trong đó sáp chiếm 7-8% tổng lượng lipid , còn dầu chiếm 90% . Trong quá trình chế biến , lipid bị biến đổi , song một phần axit béo tham gia phản ứng dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm, lượng lipid không bị biến đổi là dung môi tốt hoà tan các chất thơm . Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ lipid đi vào nước còn phần lớn lưu lại trên bã .
o Các alcaloid
Trong cà phê có các alcaloid như cafein , trigonulin , colin . Trong đó quan trọng và được nghiên cứu nhiều hơn cả là cafein và trigonulin .
Cafein chiếm từ 1-3% phụ thuộc vào chủng loại , điều kiện khí hậu , điều kiện canh tác . Hàm lượng cafein thấp hơn trong chè nhưng nó kích thích hệ thần kinh với thời gian dài hơn vì khi uống cà phê tốc độ lưu thông của máu không tăng lên nên cafein thải ra ngoài chậm , mặt khác khi pha cà phê trong nước , cafein được giải phóng hoàn toàn ở trạng thái tự do , không hình thành những chất có khả năng kết tủa hoặc những chất không có hoạt tính của ancaloit .
Trigonellin ( acid metyl betanicotic : C7H7NO2) là ancanoit không có hoạt tính sinh lý , ít tan trong rượu etylic , không ta trong clorofoc và ete , tan nhiều trong nước nóng , nhiệt độ nóng chảy là 218oC . Tính chất đáng quý của trigonellin là dưới tác dụng của nhiệt độ cao nó bị thủy phân tạo thành acid nicotic ( tiền vitamin PP). Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy trong cà phê nhân không có acid nicotic nhưng nó được hình thành trong quá trình gia nhiệt trong đó sự nhiệt phân trigonellin giữ vị trí quan trọng .
o Chất thơm
Trong cà phê hàm lượng chất thơm nhỏ, nó được hình thành và tích lũy trong hạ t. Sự tích lũy chịu nhiều yếu tố như đất đai , khí hậu và nhất là chủng loại cà phê. Mặt khác nó được hình thành trong quá trình chế biến , đặc biệt trong quá trình rang . Chất thơm bao gồm nhiều cấu tử khác nhau : acid , aldehid , ceton , rượu, phnol , este . Trong quá trình rang , các chất thơm thoát ra ban đầu có mùi hắc sau chuyển thành mùi thơm . Các chất thơm của cà phê dễ bị bay hơi , biến đổi và dẫn đến hiện tượng cà phê bị mất mùi thơm nên cần đựng trong bao bì kín và tiêu thụ nhanh .