Báo cáo giữa kì_Các phương pháp khử cafein trong sản xuất cafe decaf| BT môn Công nghệ sản phẩm nhiệt đới| Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện CNSH – CNTP Các phương pháp khử caffeine trong sản xuất Decaf Coffee Nhóm 3
GVHD: PGS. TS Phan Thanh Tâm
Đặng Thị Phương Thảo – 20175182 Đỗ Quang Hào – 20174651
Trương Thị Kim Chi – 20174475
Trần Quang Trường – 20175305 Nội dung
01Decaf coffee 02Các phương là gì?
pháp chiết và DECAF 03 04khử caffein
Các sản phẩm
Video minh họa
nổi bật trên thị
quá trình khử
trường Việt cafein theo Nam phương pháp Swiss Water Decaf Coffee là gì? 01
Khái niệm Decaf: Quá trình khử caffein (Decaffeination)
không chỉ áp dụng trên cà phê nhân xanh mà còn cả với trà.
Các sản phẩm khử caffein này thường được gọi chung là “decaf”.
Cà phê đã khử caffein không phải là 100% không có caffein.
Hầu hết các decaf còn lại khoảng 2-3% caffein so với lượng
ban đầu (dưới 0.3% về khối lượng), tức là từ 1 - 7 miligam
mỗi cốc – Theo sucafina. Tại sao xu hướng
Decaf Coffee ra đời?
Vẫn mang tất cả ưu điểm của sản
phẩm cà phê truyền thống nhưng
lượng Caffein ít hơn nhiều lần so với cà phê thông thường.
Phù hợp với người nhạy cảm Caffein.
Giảm ợ nóng hoặc trào ngược axit dạ dày
Các phương pháp chiết
02 và khử Caffein
Cơ sở quá trình tách chiết o
Là quá trình tách chất hữu cơ hoà tan khỏi nguyên liệu nhưng vẫn giữ được đầy đủ
thành phần và bản chất của nó. o
Trong tách chiết xảy ra 3 quá trình: ✔ Quá trình hoà tan ✔ Quá trình thẩm thấu ✔ Quá trình khuếch tán
❑ Đầu tiên dung môi thấm ướt bề mặt nguyên liệu 🡪 thấm vào trong (thẩm thấu) 🡪
dung dịch chứa hợp chất.
❑ Dung môi hoà tan chất trên bề mặt bằng cách đẩy bọt khí chiếm chỗ các khe vách trống của tế bào.
❑ Dung môi tiếp tục hoà tan các chất trong ống mao dẫn.
❑ 3 quá trình thực hiện liên tục cho đến khi dừng chiết
Các phương pháp áp dụng trong
PHÒNG THÍ NGHIỆM
Phương pháp ngấm kiệt
(Phương pháp ngâm nhỏ giọt) o Là quá trình chiết liên tục o Dung môi mới luôn được bổ sung để thay
Phương pháp ngâm dầm cho lớp dung môi cũ o Tiếp tục đến o
Nguyên liệu ngập đầy trong khi không thể
dung môi ở nhiệt độ phòng. thêm dung o
Dung môi hoà tan hợp chất tự môi nữa
nhiên, tăng hiệu quả chiết
bằng cách khuấy hoặc lắc nhẹ hỗn hợp. PP ngâm dầm * PP ngấm kiệt ** Ưu điểm
Đơn giản, dễ thực hiện Nhược điểm
Tốn thời gian, hiệu suất trích ly thấp Hiệu suất trích ly 54,6% 44% caffein (hạt đã rang xay) Loại dung môi, tỷ lệ Methanol; 1:20 Ethyl acetate; 1:5 NL/dm (g/mL) Nhiệt độ 20oC 27oC Thời gian 3h 14h
*Theo Wentao Bi và công sự
**Theo Ramalakshmi và cộng sự Phương pháp chiết Soxhlet o
Ưu điểm: tiết kiệm dung môi,
không cần tốn công lọc hay châm
dung môi mới, hiệu suất trích ly cao. o
Nhược điểm: kích thước bộ dụng
cụ chiết Soxhlet làm hạn chế
lượng nguyên liệu chiết 🡪 muốn
chiết lượng lớn sẽ tốn thời gian. o Dung môi: acetone o
Tỷ lệ nguyên liệu/dm: 1:15 (g/mL) o Hiệu suất: 56,70% o Thời gian: 2h
* Theo R. Shinde và cộng sự
Phương pháp chưng cất
lôi cuốn hơi nước
Phương pháp này chỉ phù hợp khi chiết
xuất Caffein trong lá trà, còn trong hạt
cà phê thì sẽ tốn kém và ít sử dụng.
Phương pháp chiết có hỗ trợ sóng siêu âm
(Ultrasound – assisted extraction)
Sóng siêu âm được áp dụng để tăng
hiệu quả chiết nhờ tác dụng phá vỡ
cấu trúc tế bào, tăng cường khả năng
tiếp xúc giữa dung môi và các chất tan
trong nguyên liệu, tăng quá trình khuếch tán chất tan. Tần số: 20KHz – 100 MHz o
Ưu điểm: rút ngắn thời gian chiết, áp
dụng nhiều loại dung môi, tốn ít dung
môi, chi phí thấp, giảm ô nhiễm. o
Nhược điểm: không áp dụng được
với chất dễ bị phân huỷ hoặc hoạt
tính không ổn định dưới tác dụng của o
Dung môi: methanol (NL/dm = 1:20 g/mL) sóng siêu âm. o Nhiệt độ: 20oC o Thời gian: 3h
*Theo Wentao Bi và công sự o Hiệu suất: 79,10%
Phương pháp chiết sử dụng năng lượng vi sóng
(Microwave – assisted extraction) Hiệu quả phương pháp phụ thuộc vào: • Tính chất dung môi • Vật liệu mẫu
• Thành phần được chiết o
Ưu điểm: chiết suất hiệu quả, tiết kiệm chi phí. o
Nhược điểm: năng lượng chiếu xạ lớn sẽ
làm 1 số cấu phần trong dịch chiết bị phân huỷ.
Các phương pháp áp dụng trong CÔNG NGHIỆP
Các phương pháp áp dụng trong công nghiệp Phương pháp cũ: o
Phát minh của thương nhân người Đức – Ludwig Roselius – 1903 o Cấp bằng sáng chế 1906 o
“Quy trình Roslius” : chưng cất hạt cà phê
với nước muối và sau đó dùng benzene làm dung môi để tách Caffein Hiện đại: o
Sử dụng dung môi (Solvent decaffeination) o
Sử dụng nước (Water decaffeination) o
CO siêu tới hạn (Supercritical carbon dioxdide 2 decaffeination)
Phương pháp khử caffein bằng dung môi
hữu cơ (Solvent decaffeination) o
Nguyên liệu được ngâm với hơi nước nóng (hoặc hấp) o
Hạt cà phê được rửa liên tục trong dung môi (hoà tan caffein) o
Dung môi chứa caffein được loại bỏ o
Hạt cà phê được hấp để loại dung môi dư
Dung môi: Methylen choloride, ethyl acetate
Nhược điểm: vẫn còn sót dung môi hữu cơ
Quy trình khử caffein bằng dung môi
Xử lý trực tiếp (direct solvent) Xử lý gián tiếp o
Hạt xanh được hấp trong 30 phút (indirect solvent) o
Ngâm hạt 10h trong dung môi, liên tục bổ sung dung môi o
Dung môi chứa nhiều caffein được rút ra o
Hấp để loại bỏ dung môi o
Hạt cà phê ngâm trong nước gần sôi trong vài giờ
Hạt cà phê tiếp xúc trực tiếp dung môi Chủ yếu dùng EA o
Nước được tách ra, đem xử lý bằng EA hoặc MC
Phương pháp khử caffein tự nhiên; phương pháp etyl axetat o
Hạt cà phê được đưa lại vào chất
lỏng để tái hấp thu hương vị
Lo ngại về dung môi hữu cơ ? o
Hấp để loại bỏ dung môi dư
Dung môi sẽ hấp thụ caffein và
FDA giới hạn lượng MC & EA dưới 10 phần triệu (0,001%)
để lại nhiều hương vị hơn
trong cà phê đã khử Caffein. Tuy nhiên:
Hạt cà phê không tiếp xúc trực tiếp với dung môi o
MC: nguy cơ gây mắc ung thư nhưng lại dễ bay hơi.
Bay hơi ở 40oC trong khi rang (khoảng 204oC) và pha
Chủ yếu sử dụng MC, phổ biến ở
chế (93oC) nên khó có khả năng MC còn sót lại Châu Âu
Phương pháp KVW, phương pháp o
EA: nguồn gốc từ trái cây hoặc mía đường 🡪 gây ảnh
hưởng đến hương vị cà phê Châu Âu, Ero Prep
Phương pháp khử caffein bằng nước (Water decaffeination)
Quy trình khử caffein bằng nước
Phương pháp khử caffein bằng nước (Water decaffeination)
Công nghệ Swiss Water dùng để tách caffeine khá phức tạp, nhưng nhìn chung gồm có 3 bước chính như sau:
- Bước 1: Cà phê được làm sạch và ngâm với nước tinh khiết để chuẩn bị cho việc chiết xuất caffeine.
- Bước 2: Cà phê được ngâm trong Chiết xuất cà phê xanh không có caffeine (Green
Coffee Extract – GEC), sau 8-10 giờ, caffeine sẽ được hút ra khỏi hạt cà phê Arabica
- Bước 3: GEC với lượng caffeine vừa có được sẽ được đi qua một hệ thống lọc than
hoạt tính để loại bỏ caffeine và được tái ngâm với lượng cà phê ban đầu cho đến khi
đạt được hạt cà phê có nồng độ caffeine cực thấp nhưng mong muốn. Sau đó, cà phê
được phơi khô và mang đi rang như thông thường.
* Chiết xuất cà phê xanh (GEC) là dung dịch có được từ việc chiết xuất các hạt cà phê
còn tươi và được đi qua một hệ thống lọc than hoạt tính để loại bỏ chất bẩn và
caffeine. Nên vì thế GEC là hoàn toàn tự nhiên và 100% không có hóa chất.
Quy trình khử nước bằng
phương pháp của Thuỵ Sĩ
Trong phương pháp này, hạt cafe sẽ được
ngâm trong dịch chiết cafe xanh nóng để loại
bỏ cafein, sau đó được lọc ra và sấy khô. Dịch
chiết cafe xanh sau đó sẽ đi qua bộ lọc than
hoạt tính để loại bỏ cafein nhưng vẫn giữ
được hương vị nên ở mẻ sau, dịch chiết đã
bão hòa hương vị, không hấp thu và ảnh
hưởng đến hương vị của hạt cafe ban đầu.
Quy trình khử nước bằng
phương pháp của Thuỵ Sĩ
Quy trình khử nước bằng
phương pháp của Pháp