Đặc điểm cấu tạo và tính chất của quả cà phê
Trong số 100 loài thuộc chi Coffea, chỉ có một số ít loài như cà phê chè (Coffea arabica), cà phê vối (Coffea canephora) và cà phê mít (Coffea liberica) có tầm quan trọng kinh tế và được trồng để thương mại Cà phê chè chiếm khoảng 70% tổng diện tích trồng cà phê trên toàn cầu và đóng góp hơn 75% sản lượng cà phê xuất khẩu hàng năm.
Cà phê chè (Coffea arabica) có quả hình trứng với hai nhân, vỏ dày, mọng nước và chứa nhiều đường Hạt cà phê có màu sắc đa dạng từ xanh xám đến xanh lục, tùy thuộc vào giống và phương pháp chế biến Kích thước, hình dáng và trọng lượng của hạt thay đổi theo giống, điều kiện tự nhiên và cách canh tác Các giống cà phê chè phổ biến hiện nay bao gồm Typica, Bourbon, Caturra, Catuai và Catimor.
100 hạt của các giống cà phê chè đang đ−ợc trồng dao động trong khoảng từ 14-18g Hàm l−ợng caffein trong nhân từ 1,8-2%
Cà phê vối (Coffea canephora Pierre) có quả hình trứng tròn, khi chín có màu đỏ thẫm với vỏ cứng và dai hơn cà phê chè Hạt cà phê vối nhỏ, bầu tròn và ngắn hơn so với cà phê chè, có màu xám, xanh đục hoặc ngà vàng tùy thuộc vào phương pháp chế biến và bảo quản Các giống cà phê vối phổ biến bao gồm Robusta và Konilou, với trọng lượng trung bình 100 hạt từ 13-16g và hàm lượng caffein trong hạt dao động từ 2,5-3%.
Cà phê mít (Coffea licrica bull) là loại quả có hình dạng to giống quả trứng, hơi dẹt và khi chín có màu đỏ thẫm Thịt quả giòn, ít ngọt, với hạt lớn có màu xanh ngả vàng.
100 hạt từ 15-20g, hàm l−ợng caffein 1,02-1,15% [7]
Nhìn chung quả cà phê gồm có 5 phần chính: 4 lớp vỏ chính là vỏ quả, vỏ thịt (vỏ nhớt), vỏ trấu và lớp vỏ lụa, trong cùng là nhân
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 4
Hình 1.1 Cấu tạo quả cà phê Đặc điểm: Xét từ ngoài vào trong:
- Cuống quả: Làm nhiệm vụ nâng đỡ quả và dẫn chất dinh d−ỡng từ thân cây để nuôi quả
Vỏ quả cà phê được bao bọc bên ngoài, có màu đỏ hoặc vàng khi chín Vỏ cà phê chè mềm hơn so với cà phê vối và cà phê mít, chiếm khoảng 41-45% khối lượng của quả.
- Vỏ thịt (Vỏ nhớt): Nằm phía trong lớp vỏ quả, chủ yếu là chất ngọt, nhiều n−ớc rễ xát Chiếm 20-30% khối l−ợng quả, chủ yếu là pectin
Vỏ trấu là lớp vỏ cứng bao bọc bên ngoài thịt quả, chiếm 6-8% khối lượng quả Với thành phần giàu chất xơ, lớp vỏ này gây khó khăn trong quá trình bóc vỏ.
- Lớp vỏ lụa là lớp nằm sát nhân, đó cũng là lớp vỏ cuối cùng, tuỳ từng loại mà có màu sắc và tình chất khác nhau
Tất cả 4 loại vỏ trên trong quá trình chế biến còn xót lại thì đều ảnh hưởng đến chất lượng của cà phê thành phẩm
Nhân cà phê là thành phần quan trọng trong quá trình chế biến, vì vậy cần tối ưu tỷ lệ thu hồi Nhân cà phê được chia thành hai phần: lớp ngoài có tế bào cứng chứa nhiều dầu và lớp trong với tế bào lớn, mềm hơn Mỗi quả cà phê thường có 1 đến 3 nhân, nhưng thường chỉ có 2 nhân.
1-Vỏ quả 4- Vỏ lụa 2- Vỏ thịt 5- Nhân 3-Vỏ trấu 6- Cuống quả
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 5
Trong quá trình chế biến nhân cà phê phải nguyên vẹn không bị tróc vỡ, nhân phải đồng đều thì cà phê mới có chất l−ợng cao
Bảng 1.1 Thành phần cấu tạo của cà phê
Các loại vỏ và nh©n
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của nhân
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 6
Các ph−ơng pháp chế biến cà phê nhân
Ph−ơng pháp chế biến khô
Phương pháp chế biến cà phê khô chủ yếu áp dụng cho cà phê vối và cà phê mít, bao gồm các bước thu hái, phơi sấy và xát để bóc vỏ quả cùng vỏ trấu, thu được cà phê nhân Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm thiết bị và nhân công, không cần nước, phù hợp với khí hậu khô nóng, tận dụng ánh nắng để phơi Tuy nhiên, nó cũng có nhiều nhược điểm như yêu cầu diện tích sân phơi lớn, kéo dài thời gian chế biến, chất lượng cà phê không cao do xát cả quả cà phê xanh và chín, và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, dễ gây hư hỏng cho nhân.
Ph−ơng pháp chế biến −ớt
Cà phê chè và cà phê vối đều trải qua quy trình chế biến tương tự Sau khi thu hoạch, cà phê quả chín được làm sạch và phân loại, sau đó xát tươi để loại bỏ vỏ quả và vỏ thịt, tạo ra cà phê thóc Tiếp theo, cà phê thóc được xát bỏ lớp vỏ thóc để thu được cà phê nhân Mặc dù phương pháp này yêu cầu nhiều thiết bị, tốn nước và chi phí chế biến cao, nhưng nó mang lại chất lượng cà phê vượt trội so với phương pháp chế biến khô Do đó, xu hướng chế biến ướt đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam và trên thế giới để nâng cao chất lượng cà phê, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng toàn cầu.
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 7
Sấy tĩnh -sấy trống quay Tách quả xanh, quả sót
Phân loại Xát vỏ thóc Đánh bóng bóc vá lôa
Phân loại kích th−íc
Nạp liệu Rửa-phân loại Xát vỏ Đánh nhớt Ngâm ủ
Phân loại trọng l−ợng Phân loại màu §ãng bao
1.3 Các quy trình chế biến cà phê nhân
D−ới đây, giới thiệu hai quy trình chế biến đang đ−ợc sử dụng phổ biến hiện nay [14]
1.3.1 Chế biến theo ph−ơng pháp −ớt
Cà phê quả tươi đến
1.3.2 Chế biến theo ph−ơng pháp khô
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 8
Trong hai phương pháp chế biến cà phê, chế biến ướt chủ yếu được áp dụng cho cà phê chè (Arabica), trong khi chế biến khô thường dùng cho cà phê vối (Robusta) Hiện nay, chế biến ướt đang dần thay thế chế biến khô do mang lại chất lượng cà phê cao hơn Đặc biệt, khi áp dụng công nghệ chế biến ướt cho cà phê vối (Robusta), chất lượng cà phê được cải thiện rõ rệt, từ đó nâng cao giá trị thương phẩm.
1.4 Sơ bộ về quá trình sản xuất cà phê nhân theo ph−ơng pháp −ớt
Quá trình chế biến cà phê nhân bắt đầu ngay sau khi thu hoạch Để đảm bảo chất lượng, cần chế biến cà phê trong vòng 12 giờ, nếu không, quả cà phê sẽ bị giảm chất lượng đáng kể.
Cà phê sau khi thu hái được chuyển đến nhà máy chế biến, nơi cà phê quả tươi sẽ qua nhiều thiết bị trong dây chuyền sản xuất Sản phẩm thu được từ quá trình này là cà phê thóc ớt Yêu cầu quan trọng là cà phê thóc phải sạch nhớt và tỷ lệ tróc vỡ phải đạt tiêu chuẩn quy định.
Sau khi đánh nhớt, cà phê thóc ướt được phơi nắng hoặc sấy tĩnh để giảm độ ẩm xuống khoảng 25 – 30% Tiếp theo, cà phê được sấy trống quay cho đến khi đạt độ ẩm bảo quản từ 11 – 12% Để thu được cà phê nhân, quá trình xát cà phê thóc diễn ra Để đảm bảo chất lượng cho cà phê nhân xuất khẩu, cần đánh bóng và phân loại hạt sao cho kích thước, màu sắc và độ bóng đồng đều Cà phê nhân sau đó sẽ được bảo quản, chế biến hoặc xuất khẩu Tại Việt Nam, cà phê được trồng ở nhiều vùng khác nhau với các giống và điều kiện khí hậu khác nhau, dẫn đến thời vụ thu hoạch và chế biến cũng khác nhau.
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 9
Bảng 1.3 Thời vụ thu hoạch tại các vùng trồng cà phê ở Việt Nam
Vùng Cà phê chè Cà phê vối Cà phê mít
Nghệ An Tháng 11 - 12 Tháng 11 - 4 Tháng 4 - 8
GiaLai Tháng 8 - 10 Tháng 10 - 12 Tháng 4 - 6 ĐắKlăk Tháng 8 - 10 Tháng 10 - 12 Tháng 4 - 6
Lâm Đồng Tháng 8 - 11 Tháng 11 - 1 Tháng 12 - 1 Đồng Nai Tháng 10 - 1
1.5 Một số công đoạn chính trong quy trình chế biến cà phê theo ph−ơng pháp −ớt
Việc thu hái cà phê cần được thực hiện đúng thời điểm để đảm bảo chất lượng quả cà phê nguyên liệu, đáp ứng tiêu chuẩn ngành 10 TCN 98-88 và quy trình kỹ thuật chế biến cà phê.
Cà phê là sản phẩm dễ mất chất lượng nếu không được thu hái và chế biến kịp thời Vì vậy, trong quá trình thu hái, cần chú ý đến các yêu cầu quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn tốt nhất.
- Cần thu hái đúng lúc, kịp thời, đúng tầm chín
- Không thu hái những quả cà phê còn xanh còn non, ch−a đầy đủ chất l−ợng
- Phải hái từng quả, không hái chùm ảnh hưởng đến cây và ảnh hưởng đến quá trình chế biến
- Sau khi thu hái phải vận chuyển ngay về nơi chế biến không để quá lâu làm cho cà phê lên men, bốc nóng giảm phẩm chất [12]
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 10
Tuy nhiên, ở nước ta, nguyên liệu cà phê quả tươi thường không đảm bảo tiêu chuẩn, với độ chín không đạt yêu cầu và còn lẫn nhiều quả xanh non cùng tạp chất do quy trình thu hái không đúng kỹ thuật.
Hình 1.2: Nguyên liệu cà phê quả t−ơi 1.5.2 Ph−ơng pháp chế biến cà phê thóc khô a) Ph−ơng pháp thứ nhất: Gồm các công đoạn chính:
Nguyên liệu→ Tách tạp chất →Rửa phân loại→Tách quả xanh→Tách vỏ quả →Ngâm ủ→ Tách vỏ nhớt→ Làm ráo sơ bộ→ Phơi sấy→ Cà phê thóc khô
Cũng có nơi công đoạn tách vỏ nhớt được làm trước sau đó đem ngâm ủ và rửa nhớt lại
Hiện nay ph−ơng pháp này đ−ợc nhiều cơ sở áp dụng, và đang ngày càng mở rộng ¦u ®iÓm:
- Chất lượng cà phê chế biến tốt và ổn định hơn các phương pháp chế biến khác
- Có thể sử dụng những thiết bị đơn giản để rửa sạch nhớt
- Nhiều ý kiến khẳng định ngâm ủ giúp làm dịu vị gắt và tăng cường h−ơng vị cà phê
- Kéo dài thời gian chế biến
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 11
- Hao hụt sản phẩm lớn hơn so với đánh nhớt bằng cơ học
Phương pháp thứ hai trong việc tăng thêm chi phí tương tự như phương pháp đầu tiên, nhưng không bao gồm công đoạn tách quả xanh Hiện nay, nhiều cơ sở đã áp dụng loại máy xát liên hoàn và hệ thống xát kiểu Colombia cho phương pháp này.
- Giảm đ−ợc thời gian chế biến do không phải tách quả xanh
- Giảm đ−ợc thiết bị tách quả xanh
- Đòi hỏi nguyên liệu có tỉ lệ quả chín cao, đồng đều
Chất lượng cà phê nhân sau chế biến có thể kém hơn nếu không áp dụng đúng phương pháp Phương pháp thứ ba tương tự như phương pháp đầu tiên nhưng không có công đoạn ngâm ủ Phương pháp này được áp dụng theo công nghệ của Brazil, trong đó cà phê được đánh nhớt cơ học ngay sau khi bóc vỏ quả và làm khô, bỏ qua bước ngâm ủ.
- Rút ngắn đ−ợc thời gian chế biến
- Giảm bớt đựơc thiết bị ngâm ủ
- Hao hụt sản phẩm thấp hơn so với ngâm ủ
- Thiết bị tách vỏ nhớt phức tạp
- Có ý kiến khẳng định đánh nhớt bằng phương pháp cơ học không giúp cải thiện chất lượng cà phê như đánh nhớt bằng phương pháp sinh hoá
Phương pháp thứ 4 tương tự như phương pháp thứ nhất nhưng không bao gồm các bước tách quả xanh và ngâm ủ, dẫn đến sản phẩm không sạch nhớt bằng cách ngâm ủ.
- Rút ngắn đ−ợc thời gian chế biến
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 12
- Giảm đ−ợc các thiết bị tách quả xanh và thiết bị ngâm ủ
- Giảm đ−ợc các chi phí
- Chỉ phù hợp với cà phê nguyên liệu có tỷ lệ quả chín cao
- Thiết bị đánh nhớt phức tạp
- Không sạch nhớt bằng cà phê qua ngâm ủ
- Cà phê có vị hăng, gắt khi uống
1.6 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy xát vỏ cà phê ở trong n−ớc và trên thÕ giíi
1.6.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy xát vỏ cà phê trên thế giới Hiện nay, những vùng có khí hậu tốt cho cây cà phê đều được các nước khai thác sử dụng để trồng và sản xuất cà phê Chính vì vậy mà dây chuyền nhanh chóng được cải tiến, nâng cấp và hiện đại hoá Các nước như Đức, Brazil, Colombia…là những nước có trình độ về sản xuất máy xát vỏ cà phê tiên tiến trên thế giới Đặc biệt, Đức tuy không phải là quốc gia sản xuất cà phê nh−ng trình độ sản xuất thiết bị dùng cho chế biến cà phê thuộc vào loại tốt nhất trên thế giới[11]
Một số n−ớc có sản l−ợng cà phê xuất khẩu lớn trên thế giới:
Colombia là quốc gia nổi tiếng với sản xuất cà phê chè (Arabica) chất lượng hàng đầu thế giới Phần lớn quá trình chế biến cà phê diễn ra tại các hộ gia đình, chủ yếu sử dụng phương pháp chế biến ướt Để đảm bảo hương vị tuyệt hảo, việc thu hái cà phê cần được thực hiện đúng độ chín, kết hợp với kỹ thuật lên men để loại bỏ vỏ nhớt.
Brazil là quốc gia sản xuất cà phê vối (Robusta) lớn nhất thế giới, chủ yếu chế biến theo phương pháp khô, với khoảng 2% sử dụng phương pháp ướt Thiết bị chế biến cà phê của Brazil được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam, đặc biệt ở các nông trường và cơ sở sản xuất nhỏ trên toàn quốc, như Công ty Thái Hòa ở Nghệ An, xí nghiệp chế biến cà phê Khe Sanh tại Quảng Trị, và Công ty cà phê Việt Thắng cùng Công ty cà phê DraocumeMhong ở Đaklak, nơi có số lượng sản xuất nhiều nhất.
Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 13
Cà phê vối (Robusta) tại Indonesia chủ yếu được chế biến theo phương pháp khô, trong khi cà phê chè (Arabica) được chế biến bằng phương pháp ướt Sau khi xát, cà phê sẽ trải qua quá trình ủ lên men và rửa sạch, thu được cà phê thóc sạch.
( Tin từ cục chế biến Nông lâm sản và ngành nghề nông thôn – Bộ NN và PTNN tháng 8/2002)