Đề tài Công nghệ thu hoạch nhân cà phê

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU I. Giới thiệu về cà phê 1. Sơ lược về cà phê trên thị trường thế giới Cà phê được trồng và chế biến ở nhiều quốc gia trên thế giới, chủ yếu ở những vùng xích đạo có khí hậu nhiệt đới như: Việt Nam, Indonêxia,Malaixia, Aán Độ, Brazin… Hàng năm sản lượng cà phê nhân toàn cầu đạt tới 4.5đến 5 triệu tấn, phần lớn là để xuất khâủ sang các nước phát triển là nơi có mức sống cao và cà phê trỡ thành nhu yếu phẩm trong cuộc sống bình thường của mỗi người dân. 2. Cà phê ở Việt Nam Cà phê được đưa vào trồng ở Việt Nam từ 1875,trước hết là tại Hà nam, Quảng Bình và komtum…Đầu thế kỷ 20 trở đi thì cà phê được trồng trên quy moô lớn của càc đồn điền Pháp, Nghệ An, Đắc Lắc, Lâm Đồng nhưng tổng diện tích không qúa vài ngàn hecta. Ở miền nam trước ngày giãi phóng,1975 diện tích cà phê khoảng 10.000ha,tại Đacé Lắc 7000ha,Lâm Đông 1.700 ha và Đồng Nai 1.100 ha. Ở miền Bắc cà phê trồng trong những nămtrước đây chủ yếu là cà phê chè(Arabica)năng suất từ 400-600kg/ha, một số nơi có năng suất cao 1tấn/ha. Hạn chế lớn nhất đôí với việc trồng cà phêchè ở Miền Bắc là do tắc hại của sâu bệnh. Sâu đục thân (xylotrechos quadriper) và bệnh rỉ sắt cà phê (hemilia vastatric) laà 2 đối tượng sâu bệnh nguy hiểm nhất. Do điều kiện sinh thaí không phù hợp,đặc biệt có mùa đông giá lạnh kéo dài,vì vậy cà phê vối khó có khả năng phát triển . Ở miền Nam trước ngày giải phóng, chủ yếu là giống cà phê vối (Robusta),một số cà phê được trồng ở Lâm Đồng, năng suất thường đạt trên 1 tấn /ha.ở một số đồn điền có quy mô vừa và nhỏ đạt năng suất 2-3 tấn/ha. Ngày nay trong cơ chế quản lý mới được áp dụng, do đó năng suất tăng nhanh. Cà phê Việt Nam sẽ là một hàng quan trọng trên thị trường thế giới và sẽ đem lại nguồn lợi xứng đáng trong kinh tế quốc doanh . II. Phân loại giống cà phê Ba giống cà phê được trồng chủ yếu trên thế giới cũng như ở Việt Nam đó làArabica (cà phê chè), cà phe âRobusta(cà phê vối), cà phêChari (cà phê mít). Ba giống này có chất lượng khác nhau, điều này cho phép người ta trồng phối hợp một cách hợp lý giữa chúng để điều hóa thời vụt hhu hoạch nhằm kéo dài bảo quản trong năm. 1. Giống Arabica Đây là loại được trồng nhiều nhất trên thế giới, được phát hiện đầu tiên tại Etiopia thộc vùng nhiệt đớiĐông Châu Phi. Arabica cao từ 3-5m,trong điều kiện thuận lợi có thể cao đến 7m,có một thân hoặc nhiều thân. Đời sống có thể kéo dài 30-40năm.Tuy nhiên để kinh tế người ta thường trồng 12-14 năm sau đó phá hủy trồng lại cây mới. Qủa thường hình trứng, sau 4-5 tháng thì nhân hình thành ,lúc đầu mềm,sau cứng dần. Vỏ qủa đầu tiên có màu xanh đậm,sau xanh nhạt, và cuối cùng là màu vàng hoạc đỏ. Từ khi thụ phấn đến khi qủa chín kéo dài 6-9 tháng. Khi vỏ qủa có màu đạt hơn 2/3 màu vàng hoặc đỏ là cần thu hoạchdo qũa chín qúa sẽ bị rụng. Thường chín rộ vào tháng 12 và tháng 1. Ở Tây Nguyên chín sớm hơn khoảng 2-3 tháng so với miền Bắc. 2. Giống Robusta Co ùnguồn gốc khu vực sông Côngô và miền núithấùp xích đaọ và nhiệt đới Tây châu phi. Robustacao từ 5-7m, quả hình trứng hoặc tròn, quả chín có màu đỏthẩm. Vỏ qủa cứng và dai hơn Arabica. Qủa chín từ tháng 2-4 ở miền Bắc vàtừ tháng 12-2 Tây Nguyên.Nhân hình tròn, to ngang,vỏ lụa màu ánh nâu bạc, nhân có màu xám xanh,xanh bạc, lượng cafin 1.5-3%. 3. Giống Chari Có nguồn gốc ở Ubangui Chari, gần sa mạc Sahara.Cà phê mít cao 6 -15m, qủa hình trứng, hơi lồi và to. Thường chín vào tháng 5-7. III. Cấu tạo qủa cà phê Qủa cà phê gồm những phần sau: Lớp vỏ qủa: là lớp vỏ ngoài,mềm,ngoài bì có màu đỏ khi chín.vỏ qủa cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. Lớp vỏ thịt: còn gọi là trung bì. Vỏ qủa cà phê chè mềm và ngọt hơn so với cà phê vối và cà phê mít, do đó dể xay xát hơn. Vỏ trấu :nội bì. Vỏ trấu của cà phê chè dễ dập hơn. Vỏ lụa : nằm sát nân ,mềm, mỏng, có màu sắc và đặc tính khắc nhau tùy vào loại cà phê. Vỏ lụa cà phê chè màu trắng bạcvà dễ tách ra khỏi nhân,vỏ lụa cà phê voiá và cà phê mít dễ dễ tách. Nhân cà phê: ngoài cùng chứa những tế bào nhỏ, trong chứa chất dẻo và có những tế bào lớn hơn, mềm hơn. Tỷ lệ thành phần cấu tạo của qủa cà phê: Thành phần Ca øphê chè Cà phê vối Vỏ qủa 43-45% 41-42% Vỏ thịt 20-23% 21-22% Vỏ trấu 0.6-7.5% 6-8% Nhân và vỏ lụa 26-30% 26-29% CHƯƠNG II: QUY TRÌNH THU NHẬN CÀ PHÊ NHÂN Nguyên liệu chế biến cà phê nhân là qủa cà phê đã chín,được thu hoạch bằng máy hoặc bằng tay. Để làmra cà phê nhân người ta có hể áp dụng 2 phương pháp: Phương pháp khô Phương pháp ướt I. phương pháp ướt Pương pháp này người ta dùng những thiết bịvà qúa trình thích hợp để bóc lớp vỏ qủa và vỏ thịch, sau hai giai đoạn này, nhân cà phê còn bọc lớp vỏ trấu và vỏ lụa gọilà cà phê thóc ướt. Người ta dễ dàng làm khô cà phêthóc ướt đến độ ẩm thích hợpvà thu được bán thành phẩm là cà phê thóc khô. Quy trình công nghệ Phân loại quả và tách tạp chất Tách tạp chất Làm ráo và làmkhô kh06 rửa Nguyên liệu Bảo quản Bóc vỏ quả Bóc vỏ thịt Nhân cà phê đấu trộn, đóng bao Phân loại theo kích thước, màu sắc, khối lượng Bóc vỏ trấu và vỏ lụa 1. Nguyên liệu: Cà phê hái cần đảm bảo độ chín đồng đều của trái vì trái xanh làm trực tiếp giảm chất lượng thức uống cà phê. Trái được hái cần đạt độ chín khi trái có 2/3 màu đỏ, lúc đó trái đã chín sinh lý đày đủ, sự hình thành phôi nhủ sừng đã ổn định và không thay đổithành phần sinh hoá. Trong khi thu hái cà phê cần đảm bảo không làm rụng lá, nụ hoa đang hình thành để không ảnh hưởng đến mùa thu hoạch năm sau. Thông thừơng với cà phê Arabica vàRobusta, lúc trái chín thì nụ hoa đã hình và ở trạng thái tiềm sinh(domancy).Khoảng một tháng saukhi thu hoạch xong, nụ hoaphát triển và chuẩn bị nở. Cà phê cần được hái từng tái chín, không hái từng chùm hay suốt(strip picking) lẫn trái còn xanh, vì trái xanh cho nhân nhỏ, màu đen khi phơi khô và vị đắng. Trong thực tế cà phê không chiín một đợt mà phải thu hoạch nhiều lần, do đó thường chứatỷ lệ trái xanh vượt quá 5% cho phép. Cần chú ý chỉ hái trái chín để nâng cao chất kượng sản phẩm. Máy hái cà phê (havester) được sử dụng nhiều ở Brazin,Hawaii và Australia, vời năng suất tương đương100 công thu hoạch. Đầu tiên nó được thiết kế ở Hawaii và sau đuo7c5 cải tiến để không hái trái xanh. Loại máy này dùng hai trục quay, mỗi trục có nhiều cánh tay dài,khi chuyển động làm rung cành và tác động vào ngay cuống làm rụng trái. Đây là loại máy áp dụng rất tốt trên cà phê Arabica, dựa vào nguyên lýù lực tách rời trái (fruit removal force) tác động ngay vào phần cuống trái chín. Sau khi rụng, trái được chuyển ngay băng chuyền vào thùng chứa. Yêu cầu sử dụng cũa loại máy nàylà cần phải thiết kế hàng cây và khoảng cách cho phù hợp để máy di chuyển thuận lợi. Các nghiên cứu sử dụng máy hái trên cà phê Robusta còn hạn chế. Ta có thể sử dụng biện pháp chín tập trung dể thu hái nhanh. Trong công nghệ thu hoạch, để thu háicà phê nhanh, việc sử dụng ethephon để làm trái chín đồng loạt và thu hái một lần. Các nước sản xuất cà phê lớn trên thế giới đều sử dụng ethephon để llàm trái chín đồng loạt và giúp choviệc thu hoạch bằng máy được dể dàng.Ở Việt Nam sử dụng ethephon ở nồng độ 250 ppm cho vùng Đắc Lắc và Đồng Nai, nồng độ 500 ppm cho vùng Lâm Đồng giúp thu 80% trái cà phêb chín sau 15 ngày. Trái cà phê sau thu hoạch cần được vận chuyển sớm về nơi chế biến. Trường hợp với khối lượng lớn cà phê tươi,cần phải trải thành một lớp trên nền sạch,khô ráo,thoáng,vớichiều dày từ 30-40 cm. Trái cà phê không nên đổ thành đống lớn, vì vỏ trái chín thường chứa nhiều nước và đường của chất keo cho nên dể lên men, nhiều mốc trắng mọc lên làm cho các acid hửu cơ hiiình thành đưa đến sự lên men acetic, butiric,dẫn đến vị uống chua và hôi. Ttrái cà phê đổ thành đống thường hô hấp rất mạnh và toả nhiệt làm bốc hơi nóng, tăng sự lên men quá mức đưa đến hiện tượng “bạc bụng” làm giảm phẩp chất cà phê nhân. 2. Phân loại quả và tách tạp chất Khối quả thường có kích thước khắc nhau và lẩn nhiều tạp chất như cành lá, đất đá. Để tăng hiệu hiệu suất và năng suất của máy bóc vỏ quả, trước khi đưa nguyên liệu vào máy, phải phân loại quả và loại tạp chất. Để làm việc này người ta áp dụng 2 phương pháp kết hợp: Dùng sàng để phân loại quả theo kích thước và tách tạp chất lớn. Dùng bể xi phông để tách các tạp chất nặng như đất đá,kim loại và tạp chất nhẹ có kích thước tương tự như quả cà phê. Bể xi phông la một thùng lớn bănng2 kim loại hay bằng bê tông chứa đầy nước.Quả cà phê sau khi phân loại bằng sàng được cho vào bể. Tạp chất nhẹ sẽ nổi, tạp chất nặng sẻ chìm, còn quả cà phê có tỷ trọng xấp xỉ 1 lơ lửng trong nước. Hổn hợp nước và quả sẻ được dẩn vào máy bóc vỏ. Mặt khác do ngâm trong nước nên quả trở nên mềm vá dể bóc hơn. 3. Bóc vỏ quả(xát tươi) Xát vỏ tươi nhằm loại trừ lớp vỏ chứa nhiều chất nhớt bên ngoài, còn lại vỏ trấu dính sắt vào hạt cà phê. Trrái cần sát vỏ trong vòg 24 tiếng sau khi hái. có 2 loại máy xát:máy xát hình trụ và máy sát hình đĩa. Máy xát trụ Gosdon: Máy gồm một trục rỗng bằng kim loại quay nằm ngang và được bọc bằng một lớp đồng, có gai hình bầu dục như nút nhỏ. Một lớp vỏ ngang tròn bao lấy trụ để có thể điều chỉnh kích thước xát vỏ tươi. Trái cà phê tươi được cho vào một cái phểu lớn chạy qua trục ép và gai xé nhỏ vỏ trái ra, hạt sẽ được đưa ra miệng của máy và đi ra phía trước. Năng suất 500kg/giờ/miệng. Máy xát đĩa: Gồm 4 đĩa dược lắp trên trục ngang, đĩa có gai như máy xát trụ. Hai bên đĩa có 2 tấm kim loại gọi là má điều chỉnh. Trái cà phê được ép vào giữa đĩa làm bóc vỏ. Số vòng quay của đĩa la120 vòng/phút. Năng suất tuỳ thuộc vào số đĩa. Khi trái bị bóc vỏ, hạt sẻ được đưa ra ống bên ngoài. Lượng nước cần là 15 m3 để xát một tấn trái. Năng suất máy là một tấn trái tươi/đĩa/giờ. Máy xát tươi Raoeng: Máy gồm một trục rổng, trên bề mặt có nhiều đuờng gân nối chia làm 3 đoạn có tác dụng khác nhau. Đoạan đầu có đường gân xoắn như vít để đưa trái vào vị trí boc vỏ từ một cái phểu ở trên. Đoạn giữa là những đường gân nổi hình bình hành xé lớp vỏ trái, tách lớp thịt tráivà đẩy sang đoạn cuôí. Đoạn cuối gồm nhiều đường gân nối dài đánh nhớt và đẩy cà phê thocù ra phía ngoài. Ở ngoài trục có bộ phận lưới sàng bằng máy. Nước bơm áp lực từ bể xi phông chảy ra máy rửa nhớt và áp sut61 nhớt tron g ống trục đẩy vỏ trái qua mắt lưới ra ngoài.Máy này vừa bóc vỏ trái vừa đánh nhớt và rửa cà phê thóc. Số vòng quay của máy lớn hơn 50% so với máy xát đĩa. Lượng nước dùng cho máy này gp61 5-6 lần so với máy xát đĩa và máy xát trụ. Hiệu suất của 3 loại máy xát tươi như sau: loại máy Vỏ trái còn sót lại Cà phê bị bóc vỏ trấu và dập Cà phê sót nguyên trái Arabica Robusta chari Raoeng Máy xát đĩa Máy xát trụ 5-10 4-6 10-15 15 20 0-5 0-1 0-3 3-5 5-10 1-10 4. bóc vỏ thịt (tách lớp nhớt) Lớp nhớt gồm chất keo, pectin không tan trong nước và chất đường, rất thuận lợi cho nấm mốc phát triển. Lớp nhớt này khi phơi khô cũng hút ẩm rất nhanh, vì vậy cần loại bỏ ngay khi xát tươi. Có 4 phương pháp chính để tách lớp nhớt: a. Phương pháp lên men Chủ yếu là tạo cho pectin ở chung quanh vỏ bóc được chuyển hoá với hoạt động của men lactic, không cho lên men axetic, butyric, men thối làm giảm chất lượng cà phê chế biến. Các enzym pectinase có trong lớp nhớt phân giải pectin, đồng thời pectin cũng bị thuỷ phân theo phản ứng sau: Pectin + H2O galacturonic + acid acetic + lactose + arabinose + rượu metylic. Các vi sinh vật có thể xúc tiến quá trình lên men, tuy nhiên cũng cần phát triển vi khuẩn lên men lactic, hạn chế các loại E.coli và nấm mốc. Quy trìng lên men như sau: Cà phê thóc sau khi lên men được dẩn tới bể ngâm bằng xi măng, có thể tích khoảng 10 m3 , cao 1-1.5 m.Tháo cho ráo nước,phía trên che bằng mái lá hoặc bao tải ủ cho tan rả lớp pectin. Trong quá trình lên men, cần chú ý đảo 2-3 lần/ngày để điều hoà nhiệt độ bên trong đống cà phê. Thời gian ủ cho Arabica từ 12-48 giờ, Robusca tư2-36 giờ, Chari từ 48-60 giờ. Trong quá trình lên men nhiệt độ cần duy trì từ 35o-42oC. Trong giai đoạn ủ, độ PH giảm từ 6.5-6.8 xuống 4.5-4.8. Ủ cà phê có thể làm giảm chất lượng nếu: Trái còn xanh, lựơng protopectin không hoà tan chứa nhiều tinh bột chậm phân huỷ, hạt màu tối. Nước ngâm ủ không được sạch, nhiều vi sinh vật phân giải nitrat gây lên men thối, pH nước cao làm chậm quá trình lên men. Nhiều nước đọng, cà phê dễ bị thối. Thời gian ngâm ủ lâu làm hạt cà phê bạc bụng. Nhiệt độ lên men thấp cần ủ lâu hơn. Ủ lâu quá độ cà phê có vị chua. Phương pháp lên men áp dụng cho cà phê Arabica, tuy nhiên về sự tăng thêm chất lượng thì chưa rỏ. b. Phương pháp hoá học Các loại chất dùng tách lớp nhớt có thể dùng là Na2CO3 nồng độ 2% hoặc NAOH. Tuy nhiên phương pháp này ít được áp dụng vì ảnh hưởng xấu đến chất lượng cà phê, làm vị uống nhạt. c. Phương pháp cơ giới Phương pháp này được dùng rộng rãi bằng máy xát trục Raoeng, vừa xát lớp vỏ vừa xát lớp nhớt bao quanh lớp vỏ trấu. Máy gồm một vỏ kim loại có khe hở nhỏ, trụ có gờ xoắn ốc vận tốc quay từ 400-450 vòng / phút. Trái được đưa qua một cái phểu chạy vào trục xát nhiều vòng tách vỏ nhờn ra khỏi vỏ trấu. Yêu cầu của máy là hạt phải có kích thước đồng đều. Lưọng nước sử dụng lớn từ 3-9m3/giờ, năng suất trung bình tư‡50-3000 kg/giờ. Phương pháp này ít hao hụt(tỷ lệ hao hụt là 2%) còn phương pháp ngâm ủ tỷ lệ hao hụt rất cao. d. Phương pháp cơ hoá học Người ta sử dụng hoá chất có tính kiềm để ngâm ủ cà phê sau khi bóc vỏ quả, sau đó dùng lực ma sát để làm sạch phần còn lại của võ thịt. Phương pháp này ít được áp dụng vì chất lượng cà phê nhân không cao. 5. Rửa cà phê Mục tiêu là loại bỏ lớp chất nhớtđã lên men, tạp chất, vỏ trái còn dính vào vỏ thóc. Rửa cà phê còn ảnh hưởng rất quan trọng đến phẩm chất cà phê nhân vì nó tẩy sạch nhửng chất gây ảnh hưởng màu sắc hạt và mùi vị hạt lúc rang. Rửa cà phê được tiến hành ngay trong bể ngâm ủ. Có thể dùng cách rửa cơ giới bằng nhiều cánh quạt ly tâm hay thủ công đánh hết lớp nhờn và tạp chất. Xả nước ra khỏi ống thoát của bể có lưới chắn để giử hạt cà phê thóc lại. Năng suất của máy rửa ly tâm là 5-6 tấn/giờ. Khối lượng nước cần nhiều, khoảng 10 lit nước cho 1kg cà phê. Có thể rửa bằng máy lộ thiên, bằng cách cho dòng nước chảy qua và dùng cào để đánh rửa hạt. 6. Làm ráo và làm khô Hàm lượng nước trong cà phê chiếm 50-60%, phần nước bám xung quanh từ 8-10%. Sấy trực tiếp thường làm hạt có màu xấu, giảm phẩm chất vì nhiệt độ cao, hạt cà phê như bị luộc chín tạo ra màu xanh thẫm. Ngược lại nếu đem phơi trên sân thường phải kéo dài thời gian và nấm mốc lại phát triển trên sân phơi. Có 2 phương pháp cơ bản làm ráo cà phê thóc : a. Phương pháp ly tâm Có 2 phương pháp ly tâm: ly tâm gián đoạn và ly tâm liên tục. Ly tâm gián đoạn có 2 trục quay từ 100-200 vòng/phút làm bắn hạt nước ra ngoài lưới. Sau đó thùng được tháo ra để lấy cà phê ráo nước. Ly tâm liên tục gồm một bộ phận đưa hạt cà phê lên và đổ vào ống để ly tâm bắn nước qua thùng lưới. Máy loại này có năng suất cao, nhưng nhược điểm là làm hat cà phê bị vở và tróc vỏ trấu. b. Phương pháp quạt Cà phê thóc được trải rộng trên sàng lưới, dùng quạt gió thổi không khí từ dưói lên trên với vận tốc 10-15 m/s, trong thời gian từ 6-9 giờ, làm giảm được khoảng 90% lượng nước bao quanh hạt. Có 2 phương pháp làm khô cà phê a. Phơi cà phê Cà phê thóc được phơi trên nhiều loại vật liệu như vải bạt, sân xi măng, sân phơi ximăng tiện lợi nhất. Cà phê thóc ướt cần dược phơi với tỷ lệ 10kg/m2. Sân phơi có độ dốc 1-2o, và thoát nước tốt. Lớp cà phê thóc được rải thành lớp dày từ 2-3cm. Lúc khô gom lại cao 4-5 cm. Cần đảo lớp cà phê thóc bằng cào để hạt mau khô đồng đều và không làm nứt vỏ trấu. Hạn chế mặt dưới hạt quá ẩm. Thời gian phơi tuỳ thuộc vào nhiệt độ ban ngày, cường độ chiếu sáng, ẩm độ không khí và gió. Ở Việt Nam có thể phơi từ 3-4 nắng là khô. Aåm độ của hạt dược xác định đạt 12% là được. b. Sấy cà phê Sấy cà phê áp dụng cho nhửng nơi bị mưa kéo dài trong mùa thu hoạch, hợac làm khô nhanh hạt cà phê thóc. Phương pháp sấy tĩnh: Phương pháp cổ điển kiểu Java là dùng lò sấy có quạt đẩy nhiệt vào ống dẩn. Một khung lưới có lổ được xây trên một sàn gạch. Cà phê thóc được cho vào một lớp hoặc hai lớp. Dùng cào để đảo hạt xà phê thóc. Cần chú ý không để hạt cà phê thóc quá dày(chỉ từ 5-8cm), thường theo tỷ lệ 30-35 kg/cm2. Phương pháp này có nhiều nhược điểm như toả nhiệt,khó điều chỉnh được nhiệ độ, hao nhiên liệu và tốn thời gian. Nhiệt độ ban đầu là 40-50oC kéo dài trong 4-6 giờ, tiếp theo là 65-70oC trong 3-4 giờ, 60-65oC trong 14-15 giờ và cuôií cùng là 50oC kéo dài trong 2-3 giờ. Cần tính toán hàm lượng nước trong mỗi giai đoạn sấy. Phương pháp sấy tĩnh: Hiện nay trong các nhà máy lớn, phương pháp này được dùng nhiều. Có hai loại thường gặp là sấy bằng trống quay và sấy bằng tháp đứng. Sấy bằng trống quay kiểu Gardiola Máy gồm một ống hình trụ bằng tôn dày có đục lỗ, số vòng quay 2 vòng /phút. Trục chia làm 4 ngăn để chia hạt đồng đều. Gờ sắt trên thành trụ cuốn hạt cà phê lên cao rồi thả xuống giúp hạt cà phê được đảo liên tục. Khí nóng được đưa vào bằng những ống ở trung tâm xuyên qua ống trụ và hơi nứoc nóng được rút bay hơi. Thời gian sấy tuỳ thuộc vào lượng nước trong hạt, trung bình cần sấy từ 20-30 giờ. Năng suất máy từ 1-6 tấn cà phê thóc một đợt. Sấy bằng