GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ - sachthucpham.com»¨ng dụng... · Phương pháp hóa học: thủy phân pectin trong vỏ thịt quả cà phê trong môi trường kiềm,

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ

1. Khái niệm

Cây cà phê là 1 chi thực vật thuộc họ Thiến Thảo (Rubiaceae).

Là một loại cây lâu năm.

Thân cây cà phê Vối Hạt cà phê trên cây Hạt cà phê rang


2. Phân loại

Theo mặt kinh tế cà phê Việt Nam có 3

nhóm phổ biến:

Cà phê Arabica – cà phê chè:

• Là loại cà phê có hạt hơi dài,chiếm tới

2/3 lượng cà phê hiện nay trên thế

giới.

• Quả Arabica được thu hoạch, rồi lên

men (ngâm nước cho nở…) rồi rửa

sạch rồi sấy. Arabica có ít caffeine và

nhiều hương thơm (aroma).

• Arabica có vị chua thanh xen lẫn với

vị đắng nhẹ, màu nước nâu nhạt.


Cà phê Robusta – Cà phê vối

• Hạt nhỏ, và được sấy trực tiếp, vị đắng chiếm chủ yếu. Có

mặt ở nhiều nước ( Ở Việt Nam loại này chiếm hơn 90% ).

• Hạt cà phê Robusta hình bàn cầu tròn và thường là 2 hạt trong

1 trái, có mùi thơm dịu, vị đắng gắt, nước có màu nâu sánh,

không chua, hàm lượng cafein vừa đủ.


Cà phê Lyberica/ Cherry – Cà phê mít

Hạt cà phê vàng, sáng bóng. Khi pha tạo ra mùi thơm thoang

thoảng, đặc biệt là vị chua của Cherry. Đây là loại cà phê có khả

năng chống chịu sâu bệnh rất tốt và năng suất rất cao.

Ngoài ra còn có các loại khác: Moka, Culi, Robusta –

Arabica,Robusta – Cherry,...


3. Cấu tạo quả

Quả cà phê gồm: Lớp vỏ quả, thịt quả, lớp nhầy, lớp vỏ trấu, lớp

vỏ lụa và nhân quả. Có thể chia làm hai phần chính bao gồm:

• Phần vỏ: Vỏ quả, Thịt quả

• Phần hạt: Lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân quả


4. Thành phần hóa học của nhân

Hàm lượng Caffeine:

• Arabica 1,1-1,7%

• Robusta 1,8-4%

Thành phần Hàm lượng (%)

Nước 8-12

Đường 10

Caffeine 1,1-4,5

Lipid 12

Chlorogenic acid 6,88

Protein 12

Ash 4,1


5. Vai trò về sức khỏe

• Giúp tỉnh táo (kích thích tim và hệ thần kinh).

• Lợi tiểu, chống dị ứng, chữa đau nửa đầu.

• Tạo điều kiện sử dụng acid béo, chống mệt mỏi.

• Giảm nguy cơ mắc bệnh hen xuyễn (kích thích của caffeine)

và chữa dị ứng.

• Giúp giảm đau (Caffeien)

• Có lợi cho tiêu hóa (kích thích tiết nước bọt và acid trong dạ

dày)

• Tăng sức mạnh cơ bắp

• Giảm bệnh tiểu đường, xơ gan

• Chứa nhiều chất chống oxy hóa, giúp giảm cân


Khuyến cáo:

• Thời điểm và liều lượng: 1-2 ly mỗi ngày (lượng caffeine

150-250 mg).

• Chọn cà phê sạch, không bị xử lý hóa chất, tốt nhất nên rang

xay tại nhà.

• Nạp đủ nước trước khi uống để đánh thức các giác quan vào

buổi sáng.

• Kết hợp với sữa, kem, đường,... Để nâng lượng calo cho cơ

thể, vì một tách cà phê chỉ chứa 5-8 calo

QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ THEO

PHƢƠNG PHÁP ƢỚT

Cà phê quả tươi

Phân loại và

Làm sạch

Loại bỏ vỏ quả

Loại bỏ lớp vỏ nhầy

Rửa cà phê

Làm khô và

sấy

Bảo quản

1. Phân loại và Làm sạch

• Dựa vào sự khác nhau về

kích thước của nguyên liệu

về các tạp chất.


sức chịu gió của nguyên

liệu và tạp chất


hình dáng, trạng thái bề

mặt, trọng lượng riêng

2. Loại bỏ vỏ quả

• Thành phần chủ yếu của lớp vỏ quả

là nước, gluxit và protein, các chất

này gây khó khăn như thối rữa, làm

kéo dài thời gian phơi sấy do đó vỏ

quả cần phải loại bỏ.

• Ngoài ra, lớp vỏ thịt, thành phần

chủ yếu là pectin, cũng không có

lợi cho các quá trình chế biến tiếp

theo nên cũng cần phải loại bỏ

3. Loại bỏ lớp vỏ nhầy (Lên men)

• Quá trình loại bỏ chất nhầy từ 24 đến 36 giờ tùy thuộc vào độ

dày, nhiệt độ của lớp chất nhầy và nồng độ của các enzyme.

• Sau quá trình lên men chất nhầy bám quanh hạt cà phê bị mất

kết cấu nhớt và dễ dàng được tẩy sạch bởi nước.

Gồm có 3 phƣơng pháp phổ biến:

Phương pháp cơ học: dùng để bóc vỏ quả, người ta

thường dùng các máy xát kiểu Gosdon, Hamburg,

Raoeng,...

Phương pháp lên men: tận dụng enzym sẵn có trong vỏ

thịt, chủ yếu là pectinase. Người ta tiến hành lên men yếm

khí (lên men trong nước)

Phương pháp hóa học: thủy phân pectin trong vỏ thịt quả

cà phê trong môi trường kiềm, người ta thường sử

dụng Na2CO3, NaOH, Ca(OH)2, nồng độ 2 %, thời gian

2 - 3 giờ. Phương pháp này rút ngắn được thời gian so với

phương pháp trên nhưng tốn hóa chất và mùi vị của sản

phẩm không tốt.

4. Rửa cà phê

Sau khi lên men, hạt cà phê được rửa bằng nước sạch, có độ ẩm

khoảng 57% - 60 %

•Quá trình lên men ảnh hưởng rất lớn đến quá trình rửa, nếu quá

trình lên men tốt, tức là lớp vỏ nhớt được phân hủy hoàn toàn thì

se thuận lợi cho quá trình rữa và ngược lại.

•Tốc độ khuấy cũng ảnh hưởng đến quá trình rửa, nếu tốc độ

khuấy nhỏ, ma sát giữa cánh khuấy và nguyên liệu ít, hiệu quả

rữa không cao và ngược lại.

•Tỉ lệ nước/nguyên liệu trong quá trình khoảng 0,9 - 1,2. Nếu tỉ

lệ này lớn quá se kéo dài thời gian rửa và quá trình rửa se không

hoàn toàn.

5. Làm khô và sấy hạt

Sấy khô hạt cà phê cho đến khi đạt được độ ẩm 12 – 13%.

Có thể làm khô hạt cà phê bằng cách phơi trên sân hoặc sấy bằng

điện,…

6. Bảo quản

Sau khi sấy, cà phê thóc se được lưu

kho và se xay xát thành cà phê nhân

ngay trước khi đóng bao xuất khẩu, hay

trước khi cho vào máy rang trong công

đoạn rang.

Trong quá trình bảo quản cà phê nhân

cần chú ý những điếm sau:

- Độ ẩm cà phê nhân đưa vào bảo quản

- Hàm lượng tạp chất

- Kho bảo quản phải được cách ẩm và

cách nhiệt tốt,

- Thời gian bảo quản không quá 5

tháng.

Ƣu – nhƣợc điểm của phƣơng pháp ƣớt

Ưu điểm

Hương vị thuần đồng nhất, sạch, vị

chua cam quýt.

Bảo vệ môi trường.

Thời gian phơi nhanh.

Chất lượng cà phê vượt trội

Nhược điểm

Quy trình chế biến cần rất nhiều nước .

Dễ bị lên men làm cà phê bị chua nếu như ngâm nước quá lâu.

So với các phương pháp khác sản xuất cà phê phương pháp

ướt có :

Độ acid cao hơn

Làm tăng chiều sâu và có hương vị đằm hơn

không có mặt của những hương vị tiêu cực như: đắng, chát

bất thường

Kiểm sát được chất lượng và sự ổn định của cà phê và những

khâu đầu tiên của sơ chế

ENZYME PECTINASE

1. Khái niệm

• Enzyme pectinase là enzyme tham gia các phản ứng thủy phân polymer pectin.Sự phân hủy pectin trong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây chín.Những enzyme này có vai trò hết sức quan trọng trong bảo quản trái cây và rau quả.

• Enzyme pectinase cũng được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, nó được dùng nhiều để tăng hiệu suất ép, làm trong nước quả, rượu quả.

• Pectinase được tạo ra trong suốt quá trình chín tự nhiên của của một số loại quả (cùng với cellulose), chúng giúp làm mềm thành tế bào của quả.

ENZYME PECTINASE

2. Phân loại

• Pectinesterase (PE): xúc tác sự thủy phân của các nhóm methyl ester.

• Polygalacturonase: xúc tác sự phân cắt các mối liên kết 𝛼-1,4 glycoside.

• Polymethylgalacturonase: tác dụng trên polygalacturonic acid đã được methoxyl hóa.

• Polygalacturonase: enzyme tác dụng trên pectic acid (hoặc pectinic)

• Pectate lyase (PEL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate không bị ester hóa. Các enzyme này đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình gây bệnh ở thực vật, gây ra sự phân hủy mô từ thành tế bào, làm mềm và làm mục mô thực vật. Ngoài ra còn có: Pectin-transeliminase, Polygalacturonate- transeliminase, Pectin lyase (PNL)

ENZYME PECTINASE

3. Cơ chế hoạt động

• Pectinase làm đứt trạng thái gắn chặt giữa phân tử acid

galacturonic để làm ngắn chuỗi pectin từ những đoạn lớn

thành những đoạn nhỏ hơn.

• Cơ chế xúc tác của pectinase sử dụng là nước, vì thế

pectinase được xem là một enzyme thủy phân.Nó cắt đứt

phân tử nước, gắn –H vào một C và gắn –OH vào

một C khác.

ENZYME PECTINASE

ENZYME PECTINASE

4. Hệ vi sinh vật tổng hợp Pectinase

• Nấm mốc

- Aspergillus awamori, Aspergillus foetidus, Aspergillus niger,

Aspergillusterrus, Aspergillus saitoi.

- Fusarium moniliforme.

- Penicillium galaucum, Penicillium ehrlichii, Penicillium

chrysogenum,

Penicillium expanam, Penicillium cilrrimin,…

• Nấm men: Saccharomyces fragilis

• Vi khuẩn: Bacillus polymyxa, Flavobacterium pectinovorum

• Ngoài ra, pectinase cũng được tiết ra bởi một số mầm bệnh cây

trồng như Nấm Monilinia fructigena

Quy trình sản xuất Enzyme Pectinase

ENZYME CELLULASE

1. Khái niệm

• Enzyme cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân

cellulose thông qua việc thủy phân liên kết 1,4- 𝛽 -glucoside trong

cellulose tạo ra sản phẩm glucose cung cấp cho công nghiệp lên

men.

• Nguồn thu enzyme cellulosse lớn nhất hiện nay là vi sinh vật.

• Cellulase là một phức hệ hydrolyse gồm từ cellulase C1 đến

cellulase CX và 𝛽-glucosidase. Chúng se phân hủy lần lượt

cellulose để cuối cùng tạo ra sản phẩm đường glucose.

ENZYME CELLULASE

ENZYME CELLULASE

3. Phân loại

• Enzyme cellulase được phân chia theo chức năng thành 3

nhóm sau:

- Endocellulase

- Exocellulase

- 𝛽-glucosidase

• Theo danh pháp quốc tế thì được chia thành 3 nhóm sau:

- 1,4-𝛽-D-glucan cellobiohydrolase

- 1,4-𝛽-D-glucan-4-glucanohydrolase

- 𝛽-D-glucoside glucohydrolase

ENZYME CELLULASE

4. Cơ chế hoạt động

• Thủy phân liên kết 𝛽-1,4-glucosid ở vị trí ngẫu nhiên trong chuỗi

cellulose, chuỗi cellodextrin và các dẫn xuất cellulose như

Carboxyl Methyl Cellulose (CMC) và Hydroxyethyl Cellulose

(HEC).

• Chúng tham gia tác động mạnh đến cellulose vô định hình, tác

động yếu đến cellulose kết tinh.

• Thủy phân đặc hiệu liên kết 𝛽 -1,4-glucoside ở đầu không khử của

chuỗi cellulose hoặc các cellodextrin để giải phóng cellobiose (cấu

trúc gồm 2 phân tử D-glucose nối với nhau bằng liên kết 𝛽-1,4-

glucoside).

ENZYME CELLULASE

Cơ chế hoạt động của Cellulase

ENZYME CELLULASE

5. Hệ vi sinh vật tổng hợp Cellulase

• Nấm sợi

Chủ yếu là nấm mốc và nấm quả thể, đa số có khả năng sinh

tổng hợp hai hoặc nhiều exocellulase, một vài endocellulase

và một ít 𝛽-glucosidase. Các enzyme này đều là enzyme

ngoại bào( được nấm tiết ra từ môi trường nuôi cấy).

VD: Aspergillus fumigates, Aspergillus flavus, Aspergillus

niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus sydovii, Aspergillus

terrus. Trichoderma koningi, Trichoderma lignorum,

Trichoderma roseum, Trichoderma reesei

ENZYME CELLULASE

5. Hệ vi sinh vật tổng hợp Cellilase

• Xạ khuẩn

- Actinomyces spp,…

- Chiếm ưu thế là loại xạ khuẩn chịu nhiệt Thermonospora

cruvata được phân lập từ phân rác ủ.

• Vi khuẩn

- Hệ vi sinh vật trong dạ dày của động vật ăn cỏ, ví dụ:

Cillobacterium cellulosolvens, Ruminococcus albus,

Ruminobacter parum, Celluvibrio gilvus, Acetobacter

xylinum,…

Trong đó, Trichoderma reesei được biết đến như một vi sinh

vật sản xuất cellulase rất tốt .Một số chủng đột biến của

Trichoderma reesei có thể sản xuất 160-250 UI/g cellulose

ENZYME CELLULASE

Giống VSV

Lên men

Phục hồi sơ cấp

Làm sạch

Phối trộn

Nghiền thành bột

Sản phẩm

ENZYME CELLULASE

6. Ứng dụng

• Trong công nghiệp thực phẩm: cellulase được sử dụng để sản

xuất glucose, mật đường từ nguyên liệu chứa nhiều cellulase

như rơm, gỗ vụn, mạt cưa…

• Trong công nghiệp sản xuất ethanol từ các phế liệu có chứa

cellulase.

• Trong chăn nuôi động vật ăn cỏ: việc bổ sung cellulase vào

thức ăn se tăng cường sự tiêu hóa hấp thụ thức ăn.

• Trong sản xuất dược liệu có nguồn gốc thực vật: cellulase phá

vỡ thành tế bào thực vật giúp cho việc trích ly được dễ dàng.

ỨNG DỤNG ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE

TRONG VIỆC TÁCH LỚP VỎ NHỚT

1. Mục đích

• Cà phê sau khi tách lớp vỏ tươi thì lớp nhớt vẫn còn bám xung quanh vỏ thóc.

• Lớp nhớt này là không tan trong nước, thành phần chủ yếu của lớp nhớt là pectin chiếm khoảng 5 – 6 % theo trọng lượng nguyên liệu tươi, nó dính chặt vào vỏ trấu làm trở ngại cho việc phơi sấy khô và bảo quản cà phê.

• Trong lớp nhớt còn chứa một lượng đường khá lớn là môi trường thuận lợi cho sự phát triển các loại nấm, vi khuẩn,… đặc biệt là các loại nấm mốc và vi sinh vật có hại gây trạng thái lên men.

• Một số nghiên cứu cho rằng ngâm ủ làm cho men hoạt động tăng hương vị của cà phê sau quá trình biến tính hoá học. Ngâm ủ không có ảnh hưởng gì đến hương vị và chất lượng của cà phê.



2. Yêu cầu

• Tránh dập hoặc vỡ vỏ trấu (6%).

• Màu cà phê sau khi tách lớp vỏ nhớt vẫn giữ được màu tự

nhiên.

• Chất lượng cà phê đảm bảo không bị biến đổi xấu đi.



3. Phƣơng pháp sinh hóa – Lên men

Cơ sở phƣơng pháp

• Sử dụng enzyme Pectinase và Cellulase có sẵn trong lớp vỏ

nhớt để phân cắt các tế bào liên kết với nhau bởi pectin và

cellulose.

• Cà phê, sau khi xát bỏ vỏ xanh, được đưa vào bể ủ, cho nước

ngập nhân cà phê (cà phê thóc), trộn kỹ enzyme với cà phê

trong bể ủ, sau đó chỉ rửa sạch rồi mang ra phơi. Liều lượng

enzyme sử dụng tùy thuộc vào thời gian cần xử lý và số

lượng cà phê.



Phƣơng pháp thực hiện

• Lên men khô (Len men hiếu khí)

• Cà phê sau khi tách lớp vỏ tươi được đưa đến bể lên

men (3-6 m2), phần cà phê chiếm 4/5 thể tích bể.

• Tháo thoát nước trong bể và phủ kín bề mặt.

• Đảo trộn sau 5-6h ủ, nhiệt độ khối ủ khống chế trong

khoảng 35-42oC

• Thời gian lên men khoảng 12-15h, với cà phê xanh thì

lâu hơn

• Tiến hành kiểm tra bằng cách xát mạnh, đem rửa nếu

sạch là đạt



Phƣơng pháp thực hiện

• Lên men ướt (Lên men yếm khí)

• Tiến hành tương tự lên men khô, tuy nhiên không tháo

thoát nước và phủ kín

• Thời gian lên men dài hơn lên men khô, khoảng 15-18h.





Ƣu – Nhƣợc điểm của phƣơng pháp

Lên men khô Lên men ướt

Ưu điểm Lên men nhanh

Lên men đều. Hạt không bị đen do quá trình oxy hóa

Nhược điểm

Lên men không đều. Hạt có thể bị đen do quá trình oxy hóa

Lên men chậm hơn



Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men

• Nguyên liệu: quả xanh chứa nhiều protopectin, cellulose gây

khó khăn và kéo dài thời gian lên men. Quả chín gây hiện

tượng hạt trắng.

• Khối lượng khối ủ: ảnh hưởng đến sự tích tụ nhiệt.

• Nhiệt độ khối ủ: liên quan đến hoạt động của enzyme.

• Thành phần nước: ảnh hưởng lớn đến chất lượng cà phê nhân

(Dùng nước sạch, không chứa vi sinh vật gây hại, pH thích

hợp 6,9-7,2, hạn chế kim loại nặng trong nước đặc biệt là Fe

làm hạt biến đen hoặc nâu.

• Thời gian lên men: phải phù hợp với các yếu tố trên

KẾT LUẬN

Loại bỏ lớp nhớt là công đoạn cực kỳ quan trọng trong chế biến

cà phê để tránh cà phê nhân khỏi bị nấm mốc.

Kết quả nghiên cứu của Viện KHKT-NLN Tây Nguyên cho thấy

khi sử dụng chế phẩm enzyme trong công nghệ chế biến cà phê

không những đảm bảo an toàn thực phẩm, mà còn mang lại hiệu

quả kinh tế cao hơn nhiều lần so với áp dụng hai phương pháp

truyền thống là ủ lên men và đánh nhớt cơ học cho cà phê nhân.

Vì vậy tương lai của ngành công nghiệp chế biến cà phê nói riêng

và các ngành công nghiệp chế biến nói chung nên ứng dụng phổ

biến chế phẩm enzyme trong việc cải thiện và nâng cao chất

lượng sản phẩm.

Documents

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÀ PHÊ - sachthucpham.com»¨ng dụng... · Phương pháp hóa học: thủy phân pectin trong vỏ thịt quả cà phê trong môi trường kiềm,