Đề tài Hệ thống kiểm tra chất lượng trong quá trình sản xuất cà phê hoà tan

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÀ PHÊ Sản xuất cà phê là một ngành sản xuất nông nghiệp tạo ra loại sản phẩm đặc biệt có giá trị cao trong lĩnh vực tiêu dùng vàxuất khẩu. Cà phê là một loại cây nhiệt đới tạo ra một thứ uống đặc biệt trong đời sống hàng ngày.Cà phê được canh tác vào khoang 575 công nguyên,được ghi lại do người Ả Rập sống ở thế kỷ thứ 10. Cà phê có nguồn gốc ở Ethiopia, nhưng lịch sử canh tác và chế biến thành thức uống lại bắt nguồn ở Ả Rập. Loại cà phê hoang dại khởi nguyên từ Ethiopia và phát hiện năm 850. Về sau cà phê Robusta được tìm ra ở Châu Phi, loại cà phê này thuận lợi trong việc chế biến cà phê hoà tan nhờ có nhiều dịch trích tan,do đó kinh tế trong kỹ nghệ chế biến cao cấp này. Ở Việt Nam cà phê được người Pháp đưa vào trồng năm 1857. Năm 1998, diện tích canh tác là 350.000 ha, sản lượng 400.000 tấn, xuất khẩu 390.000 tấn cho 40 nước trên thế giới. Giống chính là Robusta (97%), xuất khẩu đứng hàng thứ 4 trên thế giới. Nước ta gia nhập tổ chức cà phê Quốc tế năm 1991. Khuynh hướng phát triển hiện nay là thâm canh tăng năng suất cà phê Robusta,mở rộng diện tích cà phê Arabica trên vùng cao miền Bắc như Sơn La, Tuyên Quang, Thái Nguyên,...với những dòng chọn lọc như Catimor, hiện nay đã trồng khoảng 6.000 ha. Catimor cũng được đưa vào cao nguyên Lâm Đồng và Đắc Lắc để thay cho một số cây trồng dễ nhiễm bệnh rỉ sắt. Robusta là dòng sản xuất chính vì có đặc điểm dễ thích nghi,năng suất cao, trung bình 4 đến 5 tấn nhân/ha. Ở nước ta sản phẩm của cà phê ngày càng phong phú và đa dạng. Trên thế giới hiện nay có khoảng 79 nuớc trồng cà phê với tổng diện tích trên 10 triệu ha và sản lượng hàng năm biến đông trên dưới 6 triệu tấn. Năng suất bình quân chưa vuợt quá 6 tạ nhân/ha. Trong đó ở Châu Phi có 28 nước năng suất bình quân không vuợt quá 4 tạ nhân/ha. Các nước có diện tích cà phê lớn nhất là Brazil, Indonesia, Cote d’Ivoire, Colombia. Sự phát triển của các ngành chế biến cà phê ngày càng phong phú, sản phẩm từ cà phê rất đa dạng. Nhiều công ty, xí nghiệp sản xuất cà phê đã được ra đời để đáp nhu cầu tiêu thụ ngày càng cao của người tiêâu dùng. Tóm lại quá trình phát triển của ngành sản xuất cà phê trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng là một quá lâu dài và không ngừng được phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng. 2. ĐÔI NÉT VỀ THỊ TRƯỜNG CÀ PHÊ Trong nhiều thập niên và hiện nay, cà phê là loại hàng hoá quan trọng mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho một số nước trên thế giới. Trong thời đại ngày nay sự phát triển không ngừng về khoa học kỹ thuật, công nghệ mới và trao đổi thị trường đã tạo ra những yêu cầu về định hướng phát triển cà phê trong nước và trên thế giới. 2.1.Trên thế giới Thị trường cà phê trên thế giới trong những năm vừa qua thường chao đảo không ổn định nhất là về giá cả. Tổ chức cà phê thế giới ICO do không còn giữ đựơc hạn ngạch xuất nhập khẩu giá cả trôi nổi trên thị trường tự do, cho nên có những giai đoạn giá cà phê xuống thấp chưa từng có so với vài chục năm trở lại đây. Tình trạng này đã dẫn đến hậu quả nhà nước phải bỏ bớt diện tích cà phê hoặc không tiếp tục chăm sóc vì kinh doanh không còn thấy có hiệu quả. Năm 1994 do những đợt sương muối và sau đó là hạn hán diễn ra ở Brazil. Vì vậy đã làm cho sản lượng cà phê của nước này giảm xuống gần 80%, do đó đã góp phần làm cho giá cà phê tămg vọt, có lợi cho những người xuất khẩu cà phê trên thế giới. Mặc dù giá cà phê luông biến động nhưng tổng sản lượng vẫn lớn hơn so với nhu cầu tiêu dùng. Vì vậy theo hiệp ước,các nhà sản xuất cà phê trên thế giới có thể đoán được khả năng xảy ra khi đánh giá mức biến động giá cả cà phê toàn cầu và sự điều chỉnh quota. Việc xuất khẩu cà phê hoà tan là một trong những mặt hàng xuất khẩu lớn. Trong đó Brazil đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp cho Anh và Mỹ. Ở Anh trên 85% cà phê tiêu thụ ở dạng cà phê hoà tan. CaØ phê Robusta được thị trường chấp nhân cao từ sau năm 1940 nhờ vào kỹ nghệ làm cà phê hoà tan. Cà phê là một loại nước uống cao cấp, nhu cầu đòi hỏi của người tiêu dùng vẫn không ngừng tăng lên, chưa có những sản phẩm nhân tạo để thay thế cho cà phê. Vì vậy việc trồng, xuất khẩu,nhập khẩu loại hàng hoá đặc biệt này vẫn luôn luôn có một ý nghĩa kinh tế lớn đối với nhiều nước. Vấn đề quan trọng cần có nhận thức đầy đủ là sản phẩm cà phê đem ra thị trường phải đảm bảo chất lượng. 2.2. Thị trường Việt Nam Sản lượng cà phê Việt Nam gia tăng rất nhanh từ 100 ngàn tấn nhân năm 1991 lên 400 ngàn tấn nhân năm 1998 và xuất khẩu vụ 1998/1999 mang lại khoảng 680 triệu USD. Mặc dù giá cả biên động nhưng thu nhập cao và nhanh chóng đã thu hút nhiều cơ quan,tư nhân và nông hộ đầu tư vào ngành cà phê. Chưa tính đến thị hiếu tiêu thụ cà phê hoà tan đã phát triển, sức mua cà phê Việt Nam của hơn 40 nước trên thế giới, nhiều nhất là Mỹ, sau đó là Đức ,Italia, Hàn Quốc... Hiện nay có khoảng 10 thương hiệu cà phê hoà tan (với sản phẩm là cà phê nguyên chất và cà phê pha sẵn 3 trong1) đang có mặt trên thị trường Việt Nam như Vinacafé, Nescafe, Maccoffee, Gold Roast.Trong đó 2 thương hiệu lớn nhất đang chiếm giữ trên 90% thị phần là Vinacafe và Nescafe. Theo đánh giá của một số công ty cà phê,tiềm năng của thị trường cà phê hoà tan Việt Nam có khoảng 6.000 tấn/năm. Trong khi nhu cầu của khách hàng mỗi năm tăng lên rất nhiều và mặc dù mỗi năm nước ta thu hoạch được trên 400.000 tấn cà phê nhân nhưng phải nhập về hàng ngàn tấn loại hoà tan. Theo ông Đoàn Triệu Nhạn-Chủ tịch hiệp hội cà phê, ca cao Việt Nam cho rằng:”Trong tương lai Việt Nam vẫn chú trọng tới xuất khẩu cà phê nhân, vì thế việc chế biến cà phê hoà tan sẽ là mảnh đất màu mỡ cho các nhà đầu tư nước ngoài. Hiện nay ngoài nhà máy cà phê Biên Hoà công suất 100 tấn cà phê hoà tan/năm và xưởng chế biến cà phê Ngọc Hồi (Hà Nội), công suất 200 tấn cà phê sữa tan/năm.Đang tràn ngập trên thị trường hiện nay như Nestlé, Con ó...Các sản phẩm cà phê hoà tan của Việt Nam khó có thể cạnh tranh với các thương hiệu vốn đã quá nổi tiếng này. Hơn nữa chúng lại thường xuyên quảng cáo trên các phương tiện thông tin đại chúng với thời lượng lớn, hấp dẫn trong khi cà phê hoà tan Việt Nam thì hầu như im ắng. Vì vậy cấn có nhiều biên pháp để cải tiến kỷ thuật chế bến, nắm bắt thị trường nhanh chóng, đầu tư lớn để mặt hàng cà phê hoà tan của nước ta ngày càng được nâng cao trên thị trường. 3. NHỮNG CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÀ PHÊ Vào khoảng thế kỷ trước, một quy trình chiết rút cafein ở cà phê thương mại được khởi nguồn ở Châu Aâu.Tổ chức Kaffee H.A.G ở Bremen, Đức là đơn vị đầu tiên và quan trọng nhất trong việc phát triển sản phẩm và quy trình này. Khi đó Ludwig Roselius với Meyer và Wimmer đã có những sáng chế đặc quyền ở Mỹ và nhiều nước ở Châu Aâu. Một phát minh lớn của Mỹ năm 1908 đả công bố là ý tưởng cơ bản đáng kể được sử dụng trong những thập kỷ đó. Chương 2 : hệ thống kiểm tra chất lượng trong quá trình sản xuất cà phê hoà tan 1. hệ thống kiểm tra Màu sắc Aùp suất Nhiệt độ Chất hoà tan Tạp chất Cafein Độ ẩm Mùi vị Lipit Mùi vị Màu sắc Tro Độ ẩm Tạp chất Độ mịn Hàm lượng tro Cafein Độ ẩm Cafein KCS11 KCS21 Rang Lắng Trích ly Sấy Đóng gói Thành phẩm p phẩm KCS31 KCS41 KCS51 Nguyên liệu lliệu Xay và phân loại Cô đặc 2.phương pháp kiểm tra Mục đích chung: tuỳ theo yêu và mức độ đánh giá chất lượng sản phẩm mà có các mục đích sau: Dễ chấp nhận các sản phẩm theo các cấp chất lượng. Lập các chỉ tiêu chất lượng Chọn phương án sản xuất Theo dõi chất lượng sản phẩm theo diễn biến quá trình,để kích thích những người quản lý và sản xuất tạo ra sản phẩm có chất lượng 2.1. Độ ẩm 2.1.1.Mục đích Biết được độ ẩm là một điều quan trọng trong công tác phân tích xác định giá trị dinh dưỡng và chất lượng của thực phẩm. Nếu độ ẩm càng cao các chất dinh dưỡng khác càng thấp và ngược lại.Đồng thời khi biết được độ ẩm sẽ giúp ta xác định được chất lượng thực phẩm và khả năng bảo quản. 2.1.2.Nguyên lý Dựa trên phương pháp thay đổi khối lượng,tức là dùng sức nóng làm bay hơi hết nước trong cà phê. Cân trong lượng của nó trước và sau khi sấy, từ đó tính ra được % nước có trong cà phê. 2.1.3.Dụng cụ Tủ sấy,cân phân tích, bình hút ẩm, chén sấy ẩm. 2.1.4.Phương pháp Lấy chén sấy ẩm đem sấy ở 100-1050C cho đến khối lượng không đổi. Để nguội trong bình hút ẩm và đem cân Cho vào cốc khoảng 2-3 g cà phê hoà tan rồi đem cân Cho tất cả vào tủ sấy 1050C,sấy khô cho đến khối lượng không đổi. Sấy xong đem làm nguội ở bình hút ẩm và đem cân ở cân phân tích. 2.1.5.Kết quả Độ ẩm theo % X=x100(%) G là khối lượng của chén sau khi sấy đến khối lượng không đổi G1 là khối lượng của chén và mẫu trước khi sấy G2 là khối lượng của chén và mẫu sau khi sấy Thường độ ẩm của hạt cần phải đạt được khoảng 10-12% 2.2.Màu sắc: 2.2.1.Mục đích: Kiểm tra màu sắc là một trong những bước quan trọng.Màu sắc của hạt sẽ đánh giá được về mặt cảm quan cũng như chất lượng của sản phẩm,màu sắc một phần nào đó quyết định đến mùi của cà phê 2.2.2.Nguyên lý Dựa vào phương pháp thử cảm quan là dùng mắt để đánh giá màu sắc của cà phê. 2.2.3.Phương pháp: Dựa vào cảm quan người ta kiểm tra màu sắc của hạt cà phê nhân sống như sau: Màu sắc của hạt phải đẹp,tức là có màu sắc tư nhiên của hạt.Cà phê chè có màu xanh xám,cà phê vối có màu xám xanh,cà phê mít có màu xanh,lục vàng.Đối với từng loại,từng cấp thì có màu sắc khác nhau như hạt bạc,hạt nâu, hạt đen...Theo tiêu chuẩn của nhà nước để xác định màu sắc cho phép của từng loại 2.3.Mùi vị 2.3.1.Mục đích Kiểm tra mùi vị của cà phê hoà tan là khâu quan trọng đánh giá chất lượng của sản phẩm để đưa ra thị trường. 2.3.2.Nguyên lý Dựa vào phương pháp thử nếm để kiểm tra sản phẩm. 2.3.3.Dụng cụ Phòng thử nếm:sạch sẽ,không có mùi lạ Bàn thử nếm xoay tròn gồm 3 chỗ ngồi và có ống nhổ sau khi thử nếm 1 lần 2.3.4. Phương pháp Pha cà phê trong tách : nước tinh khiết đạt nhiệt độ sôi khoảng 950C Đánh giá cảm quan: ngửi mùi,vị nếm,hậu vị 2.3.5.K ết qu ả Hạt đen: vị đắng, mùi hăng Hạt mốc: vị chua, hôi, có mùi rượu Hạt trắng bạc: vị như mùi gỗ, đôi khi có mùi cỏ Hạt ngâm ủ lâu: cho mùi thốiHạt phơi trên nền đất: cho mùi đất Đối với loại cà phê hoà tan có chất lượng tốt: màu nâu đen, ánh bạc, không kết dính, kích thước bột hạt tương đối đồng đều, có mùi dịu, thơm nồng, vị đậm. 2.4. Tạp chất 2.4.1.mục đích Kiểm tra hàm lượng tạp chất trong cà phê nhằm để đánh giá mức độ nhiễm bẩn của cà phê,từ đó đánh giá phẩm chất của sản phẩm 2.4.2.Phương pháp Cân G(g )cà phê vào chén sứ và nung ở nhiệt độ 550 – 6000C khi tro trắng thêm vào chén sứ có tro trắng dung dịch HCl để nóng trên nồi cách thuỷ để hoà tan. Lọc qua giấy lọc không tro để lấy cặn, rửa chén và giấy lọc có cặn bằng nước cất sôi cho đến khi nước rửa không còn Cl- (vài giọt nước lọc + vài giọt HNO3 +1 giọt AgNO3 0,1N không được có tủa) Cho toàn bộ giấy lọc và cặn vào chén sứ khác sạch đã nung khô toàn bộ trong tủ sấy 100 – 1050C rồi cho vào lò nung, tăng nhiệt độ và để ở 550 – 6000C. Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm và đem cân. Tỉ lệ tạp chất (g/kg) P là khối lượng của chén chứa cặn P’ là khối lượng chén G là trọng lượng mẫu thử 2.5.Độ mịn 2.5.1. Mục đích Kiểm tra độ mịn nhằm đánh giá chất lượng cà phê. Cà phê càng mịn thì chất lượng càng cao 2.5.2.Nguyên lý Dựa vào phương pháp thử cảm quan là dùng tay 2.5.3.Phương pháp Dùng tay sờ, bóp cà phê sẽ thấy được độ mịn của sản phẩm 2.5.4.Kết quả Loại cà phê có độ mịn nhỏ sẽ có cảm giác mát mịn, nếu cà phê có độ nghiền to thì ngược lại. 2.6.Hàm lượng tro 2.6.1.Nguyên lý Dùng sức nóng, nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ, phân còn lại đem cân và tính ra % tro có trong cà phê. 2.6.2.Dụng cụ Chèn nung, bếp điện, lò nung, cân, bình hút ẩm… 2.6.3.Phương pháp Chén nung trong lò nung tới 550-6000C đến trọng lượng không đổi. Để nguội trong bình hút ẩm, cân khối lượng chén không đổi(G) Cho khoảng 2g(G1) cà phê vào chén đem sấy cho bay hơi hết hơi nước,than hoá trên bếp điện, sau đó cho vào lò nung . Nung cho đến khi tro trắng Lấy mẫu để nguội trong hút ẩm,cân Tiếp tục nung và cân đến khối lượng không đổi ta được (G2) 2.6.4.Kết quả Hàm lượng tro toàn phần: 2.7.Lipit 2.7.1.Mục đích: Xác định được hàam lượng lipid để đánh giá phần nào chất lượng của sản phẩm. Hàm lượng lipid lớn thì sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và ngược lại. 2.7.2.Nguyên lý Dựa vào phương pháp chiết béo Soxlhet, dùng ete nóng để hoà tan các chất béo tự do có trong cà phê.Sau khi để bay hơi hết ete, cân chất béo còn lại và tính ra hàm lượng lipid trong cà phê 2.7.3.Dụng cụ Bình hút ẩm, giấy lọc, hệ thống chiết Soxlhet, bếp cách thuỷ chạy điện, ete etylic tinh khiết. 2.7.4.Phương pháp Cân khoảng vài g mẫu thử vào giấy lọc, gói thật kỹ không cho mẫu rơi vãi ra ngoài Cho gói mẫu vào ông 1chiết của hệ thống chiết béo Cho ete vào 2/3 bình cầu đã biết trước khối lượng trong cùng điều kiện Lắp vào hệ thống chiết Đun bình cầu trên bếp cách thuỷ chạy điện.Sau đó lấy bình cầu ra ngoài.đề bay hơi ete.cho vào tủ sấy ở 1050C chạy khoảng 2h Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm,cân Tiếp tục sấy và đem cân đến khối lượng không đổi 2.7.5.Kết quả Hàm lượng lipid trong 100g cà phê W2 là khối lượng bình có chứa chất béo W1 là khối lượng bình W là khối lượng mẫu 2.8.Chất hoà tan trong nước 2.8.1.Phương pháp Cân G(g) cà phê cho vào bình nón với nước sôi, ngâm khoảng 45 phút, lắc để hoà tan. Lọc giấy lọc, thêm nước sôi -> ngâm, lắc, làm đến khi chiết xuất hết chất hoà tan trong chè ra. Để bay hơi trên nồi cách thủy sôi cho đến khô, sấy đến khối lượng không đổi, cân ta tính hàm lượng chất hoà tan trong nước. 2.8.2.Kết quả Độ hoà tan(%) G: Trọng lượng chất không tan G: Trọng lượng mẫu thử % nước là độ ẩm tính ra g/100g cà phê 2.9.Cafein 2.9.1.Dụng cụ –hoá chất Ống ly tâm, bình nón, nồi cách thuỷ, hệ thống chưng cất dung dịch H2O2-acid acetic. 2.9.2.phương pháp tiến hành Cân 3 gam cà phê cho vào một ống ly tâm cỡ lớn với 3 ml amoni hydroxit. Để tiếp xúc nửa giờ,thỉnh thoảng khuấy. Chiết xuất bằng ete 4 lần, mỗi lần 25 ml, để 15 phút và khuấy liên tục,sau đó ly tâm 5 phút và gạn dịch chiết vào bình nón dung tích 150 ml. Tập chung dịch chiết và cất thu hồi ete cặn còn lại đem sấy khô ở nhiệt độ không quá 100OC trong 15 phút. Hoà tan cặn 3 lần, mỗi lần với 50 ml nước sôi và để trên nồi cách thuỷ vài phút. Tập trung hết dung dịch vào một cốc thuỷ tinh, làm nguội nhanh chóng, cho thêm khoảng 17 ml dung dịch Kalipecmanganat 1%, để tiếp xúc 15 phút rồi cho từng giọt dung dịch nước oxi già-acid acetic vào dung dịch cho đến khi pecmanganat chuyển màu và tủa xốp hình thành. Để cốc thuỷ tinh lên nồi cách thuỷ sôi và lúc này cho từ từ từng giọt oxi già-acid acetic vừa đủ để dung dịch mất màuhoàn toàn và mangan tủa hoàn toàn. Lọc qua giấy lọc nhanh, rửa cặn với nước sôi. Tinh chế lại caffein bằng cách cho cặn và giấy lọc vào một bình lắng gạn chiết xuất bằng clorofóc 4 lần,mỗi lần 25 ml. Dịch chiết cclorofóc lọc thẳng vào một bình nópn đã sấy khô, cân sẵn. Cất thu hồi clorofóc, cặn cafein còn lại sấy khô ở tủ sây 100OC nửa giờ và đem cân. 2.9.3.Kết quả Hàm lượng trong 100g cà phê (P-P’)x100 3 Việc kiểm tra hàm lượng cafein trong hạt cà phê nhân được trình bày ở bảng sau Theo tiêu chuẩn quốc tế trong một tách cà phê fa chế 8 g trong 170 ml nước thì hàm lượng cafein trung bình từ 40-160 mg nguồn Mẫu phân tích Cafein(% chất khô) Khoảng Trung bình+SD Charrier(1975) Chassevent&ctv(1973) Merrit&protor(1959) Menchu&ctv(1967) Rolfi&ctv(1971) Ferreira&ctv(1971) Wurziger&ctv(1977) Rolfi&ctv(1971) Chassevent&ctv(1973) Wurziger&ctv(1977) Charrier(1975) 130 dòng Arabica 680 dòng robusta một số Paracoffea 7 Mascarocoffea 7South American arabicas 39 Guatemalan arabicas 8 Angolan arabicas 34 Timor hybrids 7 Ivory Coast arabicas 28 Angolan robustas cameroon robustas arabusta 0,58-1,70 1,18-3,27 không có vết 1,07-1,29 0,53-0,97 1,21-1,45 - 1,47-1,83 2,18-2,72 - - - - 1,17±0.08 0,63±0,08 1,32±0,07 1,15±0,18 1,72±0,12 2,42±0,13 2,12 1,72 Các chỉ tiêu của cà phê rang(theo TCVN 5250-90) Tên chỉ tiêu Mức chất lượng(% khối lượng) Hạng I Hạng II 1. Về mặt cảm quan Hạt đồng đều không chảy cho phép đính ít vỏ lụa,ánh bạc. Hạt không được đồng đều,cho phép dính ít lụa,màu ánh bạc Màu sắc Màu nâu cánh gián đậm Màu nâu cánh gián đậm Hương Thơm đặc trưng của cà Thơm đặc trưng của cà phê rang,không có mùi lạ Vị Vị đâm đà,thể chất phong phú,hấp dẫn. Vị đậm,thể chất trung bình,không có mùi lạ. Nước pha Màu cánh giàn đâm, trong sánh, hấp dẫn Màu cánh gián đậm, trong, đạt yêu cầu 2. Hoá lý Hạt tốt không ít hơn 92 86 Mảnh vỡ không nhiều hơn 3 4 Hạt bị lỗi không nhiều hơn 5 10 Hàm lượng ẩm không nhiều hơn 5 5 Hàm lượng tro Tro không tan không nhiều hơn 0.1 0.1 Tỷ lệ chất tan trong nước không nhiều hơn 25 25 Tạp chất không nhiều hơn 0.3 0.3 BẢNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Chỉ tiêu Cà phê rang (%) Cà phê hoà tan(%) Acid Chlorogenic 7 17 Caramel 23 56 Tro 3,5 12 Trigonelline 1 3 Caffein 1,2 4 Lipit 10 0,1 Acid quinic 0,3 0,8 Acid citric 0,6 1,5 Acid malic 1,6 1,5 Acid tartaric 0,5 1,3 Acid pyruvic 0,06 0,1 chương 3: yêu cầu thiết bị và cách bảo quản 1.yêu cầu thiết bị Thiết bị sử dụng trong quá trình sản xuất phải đạt độ sạch sẽ. Vì vậy vệ sinh thiết bị là một tiêu chuẩn lớn cần đạt được. Các vật liệu sử dụng cần phải vệ sinh cao như nước ca