Đề tài Quy trình sản xuất cà phê hòa tan

thơm, vị không chua 4. XAY a. Bản chất Xay là quá trình làm vỡ hạt cà phê thành những hạt nhỏ, mịn theo yêu cầu để đưa vào quá trình trích ly. b. Mục đích Chuẩn bị: Chia nhỏ hạt cà phê, làm vỡ các tế bào để tăng diện tích tiếp xúc, nhờ đó, quá trình trích ly được dễ dàng và triệt để hơn. c. Các biến đổi Vật lý: Sự giảm kích thước hạt của cà phê từ hạt rắn sang dạng bột rắn khô. Giảm khối lượng toàn hạt và tăng khối lượng riêng xốp lượng do khí cacbonic, hơi nước và các chất dễ bay hơi tạo thành từ giai đoạn rang tiếp tục được giải phóng Sự gia tăng nhiệt độ do ma sát Sự tách tiếp tục lớp vỏ còn chưa được tách ra trong quá trình rang Hóa học: Có một số phản ứng phân hủy, oxy hóa do nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc tăng. Hóa lý: Sự tăng diện tích bề mặt riêng, sự bay hơi của một số chất mùi. Cảm quan: Giảm mùi thơm của cà phê do một số chất mùi bị thất thoát. d. Các yếu tố ảnh hưởng Bản chất của hạt: Độ cứng, độ giòn, độ ẩm, hình dạng, kích thước. Điều kiện: Nhiệt độ, cấu tạo thiết bị… Mức độ rang e. Phương pháp thực hiện Hạt cà phê sau khi rang cần lực cắt hơn là lực xé hay lực ép, do đó thiết bị xay thường sử dụng là các con lăn có răng cưa để cắt với nhiều kiểu dáng khác nhau. Ngoài ra còn có nhiều loại thiết bị khác để tạo cà phê hạt mịn hay cà phê dạng bông (thường có lợi cho quá trình ủ sau này). Hạt cà phê sau khi xay không nên còn quá thô vì thời gian trích ly bằng nước các chất rắn hòa tan và các cấu tử dễ bay hơi sẽ lớn, nhưng cũng không nên quá mịn có thể làm nghẹt lọc. Trong khi xay nên thêm một ít nước (bằng cách phun ẩm) để tạo thuận lợi cho quá trình trích ly bằng nước sau này. Theo nghiên cứu, lượng nước thêm vào trong giai đoạn này tốt nhất là khoảng 7%. Người ta có thể sử dụng phương pháp xay lạnh đông. Theo cách này, hạt cà phê sẽ được xay mịn hơn và lượng cấu tử hương thất thoát sẽ giảm xuống (trong quá trình xay ở nhiệt độ thường, sự ma sát sẽ làm tăng nhiệt độ cà phê). Khí thoát ra có thể được thu hồi và sử dụng ở các giai đoạn sản xuất sau và trong quá trình bao gói. Lớp vỏ bong ra có thể bị bỏ đi hay được tận dụng để phối trộn với cà phê bột lúc sau nhằm tận thu hết những chất dầu thấm ra vỏ trong quá trình rang và khống chế khối lượng riêng thể tích của khối bột sau xay. f. Thiết bị Thiết bị xay trong công nghiệp được thiết kế gồm nhiều con lăn có tốc độ quay khác nhau. Trên bề mặt các con lăn có các rãnh răng cưa: trên bề mặt con lăn tốc độ cao có các răng cưa hình chữ U nằm nghiêng, còn trên bề mặt con lăn tốc độ thấp có các răng cưa hình chữ U thẳng đứng. Hai con lăn với tốc độ quay khác nhau sẽ tạo thành một cặp, giữa mỗi cặp sẽ có một khoảng cách thích hợp với mức độ nghiền. Đi từ trên xuống dưới, mức độ nghiền sẽ đi từ thô sang tinh hơn. Thông số công nghệ: Kích thước của bột cà phê ảnh hưởng đến quá trình trích ly do ảnh hưởng đến độ giảm áp của dòng nước khi đi qua thiết bị trích ly. Để quá trình trích ly dễ dàng, bột cà phê có đường kính khoảng 1000 – 2000μm (qua rây 8 mesh và trên rây 20 mesh). 5. TRÍCH LY a. Bản chất Trong sản xuất cà phê hòa tan, người ta sử dụng quá trình trích ly lỏng – rắn. Đây là quá trình tách các chất hòa tan trong bột cà phê bằng nước nóng nhờ sự khuếch tán của các chất dễ hòa tan giữa hai pha. Động lực của quá trình là sự chênh lệch nồng độ chất hòa tan giữa hai pha. Quá trình được thực hiện cho đến khi đạt được sự cân bằng nồng độ giữa pha trích và pha raffinate. Vật liệu: • Pha rắn: cà phê bột • Pha lỏng: nước nóng b. Mục đích: Khai thác: Quá trình này nhằm khai thác các chất hòa tan trong bột cà phê. Đây là giai đoạn quan trọng, quyết định đến chất lượng, hương vị và cả sản lượng cà phê hòa tan. c. Các biến đổi Vật lý: Sự thay đổi về khối lượng riêng, thể tích, nhiệt độ của dung dịch và bã cà phê. Hóa lý: Độ ẩm của bột cà phê tăng Độ nhớt dung dịch tăng Có sự chuyển pha của các chất rắn hòa tan trong cà phê thành lỏng. Có sự thất thoát các cấu tử mùi. Một phần protein bị kết tủa do biến tính bất thuận nghịch. Hóa học: Sự thay đổi hàm lượng chất khô trong hai pha; Phản ứng phân hủy của một số chất nhất là các chất mùi là các rượu, ester, ceton… không bền; Phản ứng tạo màu. Sự thủy phân một số chất (đường, protein, hemicellulose). Cắt những polysaccharide mạch dài thành những polymer mạch ngắn có khả năng hòa tan. Sự giải phóng của một vài thành phần được giữ bởi thành tế bào, ngay cả những liên kết hóa trị, có lẽ cũng diễn ra, như là một số arabinogalactan. Tất cả những thành phần trong cà phê rang đều được trích ly, ngoại trừ cellulose, lignin và 1 số polysaccharide mạch dài. Nhiệt độ nước sử dụng càng cao thì mức độ trích ly các chất càng lớn. Mức độ của sự trích ly thay đổi từ 100% cho acid aliphatic và quinic, 85 – 100% cho alkaloid và acid unchanged chlorogenic, 40 – 100% cho những hợp chất dễ bay hơi, 15 – 20% cho “protein” và 20 – 25% cho melanoidine và giảm xuống 1 – 5% cho dầu cà phê. Xảy ra phản ứng Maillard, phản ứng caramel hóa. Cảm quan: Mùi thơm giảm, làm cho cà phê có mùi caramel, mùi khét, mùi nấu. Màu sậm hơn. Cà phê có vị chua, gắt và khan. d. Các yếu tố ảnh hưởng Sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha: Đây chính là động lực của quá trình. Khi chênh lệch nồng độ lớn thì hiệu quả trích ly càng cao, thời gian giảm, lượng dung môi giảm. Tính chất vật liệu (độ xốp, tính thấm nước) Thời gian trích ly: thời gian càng dài thì trích ly càng triệt để. Nhưng nếu cà phê tiếp xúc với nước nóng quá lâu thì sẽ có những biến đổi không tốt đến mùi vị sản phẩm. Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa bột cà phê và nước: Diện tích tiếp xúc càng lớn thì quá trình trích ly càng triệt để nhưng nếu bột cà phê quá mịn thì sẽ khó khăn cho quá trình lắng, lọc dịch cà phê. Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, tốc độ khuếch tán tăng, độ nhớt giảm, các phần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng hơn. Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ dẫn tới những phản ứng bất lợi cho hương vị, màu sắc của cà phê nên việc tăng nhiệt độ phải có giới hạn. e. Phương pháp thực hiện Nguyên tắc: Cho dung môi tiếp xúc trực tiếp với cà phê trong thiết bị, các chất hòa tan sẽ tan vào nước và được tách ra để đưa tiếp vào giai đoạn sau, bã cà phê được sấy khô. Trích ly có thể được thực hiện trong một hay nhiều bậc, nước và cà phê chuyển động ngược chiều hay xuôi chiều, gián đoạn hay liên tục. f. Thiết bị trích ly bộ lọc (Percolation batteries extraction) (quy trình I) Thiết bị trích ly gián đoạn, ngược chiều, nhiều bậc: một bộ 5-8 bình ngâm chiết. Đây là phương pháp phổ biến nhất. Hệ thống gồm khoảng 5-8 bình nối tiếp nhau, giữa các bình có thiết bị gia nhiệt để giữ nhiệt độ của nước theo yêu cầu. Cà phê bột được đổ đầy vào các bình (1), (2), (3),... (7), nước nóng được bơm lần lượt vào các bình từ (1), (2), (3),... và dịch trích ly được lấy ra ở bình (5). Các bình (6), (7), (8) là các bình dự trữ. Khi vật liệu trong bình (1) đã được trích ly triệt để, bình này được tách ra khỏi hệ thống để tháo bã, rửa và nạp cà phê mới. Bình (6) đã được nạp cà phê bột mới được nối vào sau bình (5). Lúc này, nước được đưa vào bình (2), dung dịch được lấy ra ở bình (6). Nước được cung cấp ở nhiệt độ rất cao, có thể lên đến 180oC. Khi đó, do sự tỏa nhiệt tự nhiên từ cột, nhiệt độ của chất lỏng và cặn trong mỗi cột sẽ giảm từ từ cho đến khi nhiệt độ của chất lỏng tiếp xúc với cà phê mới nhất đạt khoảng 100oC. Việc sử dụng nhiệt độ cao hơn cho phép trích ly được một lượng nhiều hơn và do đó ta sẽ thu được dịch trích ly có nồng độ cao hơn. Thế nhưng việc sử dụng nhiệt độ cao đòi hỏi hệ thống phải được giữ dưới một áp suất sao cho nước vẫn còn ở trạng thái lỏng (ví dụ nước ở 175oC cần áp suất là 120 PSI hoặc 828 kPa), và do đó những cột riêng lẻ và hệ thống đường ống của chúng phải được thiết kế sao cho có thể chịu được áp lực trên. Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, hoạt đôïng đơn giản. Nhược điểm : năng suất thấp, hiệu quả tách không cao, nồng độ dịch chiết thấp. Thông số công nghệ: (sử dụng tại nhà máy cà phê Biên Hòa) Aùp suất lò hơi: 16 – 18kg/cm2 Lưu lượng nước nóng: 250 – 280 l/h Mỗi bình làm việc chứa 70 kg cà phê Thời gian trích ly 1 bình: 45phút Dịch cà phê lấy ra bình cuối có áp suất 12 – 14 atm, nhiệt độä là 90 – 100oC 6. XỬ LÝ DỊCH CHIẾT a. Mục đích Chuẩn bị: làm sạch dịch chiết để giúp cho các quá trình cô đặc tiếp theo diễn ra tốt hơn. Hoàn thiện: tách các chất ảnh hưởng xấu đến sản phẩm. b. Các biến đổi Vật lý: Thể tích và khối lượng giảm. Tỷ trọng giảm. Nhiệt độ giảm. Độ nhớt giảm. Hóa lý: Có sự kết tủa của các chất keo tụ. c. Phương pháp thực hiện Dịch chiết có nhiệt độ cao sẽ được làm lạnh về nhiệt độ 5oC, sau đó được lọc tinh để gạn đi các tạp chất thô, tách cặn và các hợp chất keo tụ. d. Thiết bị Quá trình xử lý dịch chiết được thực hiện qua 2 thiết bị: Thiết bị làm lạnh dạng bản mỏng: thiết bị này sử dụng nước lạnh để làm lạnh dịch chiết về nhiệt độ yêu cầu. Thiết bị lọc khung bản: để tách cặn và các hợp chất keo tụ 7. CÔ ĐẶC a. Bản chất Cô đặc là quá trình nâng cao nồng độ chất khô các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi nước. b. Mục đích Chuẩn bị: quá trình cô đặc nhằm chuẩn bị cho quá trình sấy, nó làm tăng nồng độ chất khô trong dịch chiết giúp giảm chi phí về năng lượng, giảm thời gian sấy, tăng độ đậm đặc của sản phẩm. Có 2 phương pháp: Truyền thống: cô đặc bốc hơi trong nồi chân không ở nhiệt độ thấp Hiện đại: cô đặc kết tinh 1) Cô đặc bốc hơi (QUI TRÌNH I) a. Các biến đổi Vật lý: Khi nồng độ tăng; tính chất dung dịch thay đổi phụ thuộc vào thời gian cô đặc đó là: Giảm: Hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt. Tăng: Khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt độ sôi. Hóa học: Xảy ra phản ứng Maillard, phản ứng caramel hóa. Phản ứng thủy phân một số các hợp chất cao phân tử. Hóa lý: Một phần protein bị kết tủa do biến tính bất thuận nghịch. Hóa sinh: Một số enzyme có thể bị vô hoạt hoặc giảm hoạt tính bởi nhiệt độ nên sẽ làm giảm các phản ứng do enzyme xúc tác. Sinh học: Một số vi sinh vật không chịu nhiệt có thể bị tiêu diệt hoặc bị ức chế. Cảm quan: Màu cà phê sậm hơn do các phản ứng caramel, phản ứng Maillard tạo các hợp chất màu dạng keo. Giảm mùi thơm do các chất tạo mùi bay hơi. Có thêm các vị lạ. b. Phương pháp thực hiện Tiến hành cô đặc bằng thiết bị dạng màng rơi hoặc thiết bị dạng tấm bản, nồng độ cuối cùng của dịch trích cà phê có thể tăng lên đến 60% hoặc hơn. Điểm quan trọng trong quá trình này là việc sử dụng nhiệt độ bốc hơi thấp để tránh phá hủy dịch trích cà phê, và thiết bị bốc hơi nên có 3 hoặc 4 giai đoạn để tiết kiệm năng lượng. Vùng bốc hơi được vận hành dưới điều kiện chân không, có nghĩa là quá trình bốc hơi diễn ra tại nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ứng với áp suất khí quyển thông thường. Chân không được tạo ra bằng bơm chân không trước khi khởi động thiết bị bốc hơi, và được giữ bằng cách ngưng tụ hơi nước bằng nước lạnh. Thường sử dụng đối với sản phẩm sấy phun Hình 19: Nguyên lý hoạt động của thiết bị bốc hơi dạng màng rơi c. Thiết bị Hình 20: Thiết bị bốc hơi dạng màng rơi Chất lỏng được phân phối một cách đều đặn ở mặt trong của ống, chảy xuống tạo thành một màng mỏng. Quá trình bốc hơi sẽ diễn ra tại đây nhờ nhiệt được cung cấp bởi hơi nước. Hơi nước ngưng tụ và chảy xuống ở mặt ngoài của ống. Có nhiều ống được lắp đặt cạnh nhau tạo thành một chùm ống. Hai đầu của chùm ống được cố định bởi 2 vỉ ống và toàn bộ chúng được bao bọc bởi một lớp vỏ áo. Bộ phận như thế được gọi là calandria. Hơi nước được đưa vào bên trong lớp vỏ áo. Khoảng không gian giữa các ống gọi là vùng gia nhiệt, mặt trong của ống được gọi là vùng bốc hơi. Chất lỏng đã được cô đặc và hơi nước ra khỏi calandria tại phần đáy. Tại đó, phần lớn chất lỏng cô đặc sẽ được tháo ra. Phần được giữ lại sẽ đi vào bộ phận tách hơi cùng với hơi nước. Sau khi tách hơi, phần chất lỏng này cũng được tháo ra (thường sử dụng bơm giống như phần chính của dịch cô đặc tháo ra từ calandria). Còn hơi sẽ rời khỏi bộ phận tách hơi tại đỉnh. Hơi gia nhiệt ngưng tụ tại mặt ngoài của ống và được tập trung dưới dạng nước ngưng tại đáy của vùng gia nhiệt và cũng được tháo ra bằng bơm. Vì hơi thứ tạo ra từ dung dịch cô đặc còn chứa rất nhiều năng lượng, cho nên người ta tận dụng nó để làm tác nhân gia nhiệt. Điều này được thực hiện bằng cách thêm một calandria khác vào thiết bị bốc hơi. Calandria mới này có nhiệt độ bốc hơi thấp hơn, làm việc như là một bình ngưng tụ hơi thứ từ calandria thứ nhất. Để đạt được sự khác nhau về nhiệt độ giữa sản phẩm và hơi nước trong calandria thứ hai, vùng bốc hơi trong calandria được vận hành ở điều kiện chân không cao hơn tương ứng với nhiệt độ thấp hơn đó. Thông số công nghệ: Dịch trích sau khi lọc đưa qua thiết bị cô đặc chân không, với nhiệt độ nằm trong khoảng từ 35 đến 80oC, khi đó áp suất tuyệt đối từ 40 đến 360mmHg, nồng độ chất khô đạt được từ 35-55% khối lượng chất khô. 2) Cô đặc kết tinh (QUI TRÌNH II) Nước trong dịch trích sẽ bị đông thành những tinh thể đá tinh khiết, sau đó sẽ được lọc, làm tan chảy và tháo ra ngoài Cô đặc kết tinh là một phương pháp mới và đã được chứng minh tính ưu việt của nó về việc giữ được những hợp chất mùi so với những phương pháp khác Thiết bị Hệ thống gồm 3 bộ phận: Bộ phận kết tinh (Crystallization unit): có một hay nhiều bề mặt trao đổi nhiệt có gắn các lưỡi nạo. Gồm 2 ống đồng trục lồng vào nhau, ống trong có thân xoay cho chất lỏng đi qua. Sự truyền nhiệt diễn ra ở khoảng giữa 2 ống, tác nhân gia nhiệt làkhông khí lạnh. Các lưỡi nạo ở bề mặt ống trong sẽ nạo lớp đá khỏi thành. Bộ phận tái kết tinh (Recrystallization unit): đây như là một tank phối trộn được gắn một hay nhiều màng lọc. Màng lọc này có nhiệm vụ ngăn các tinh thể đá quay trở lại bộ phận kết tinh. Bộ phận rửa cột (Washcolumn): Tách tinh thể đá ra khỏi sản phẩm, tái sử dụng tinh thể đá. Nguyên lý hoạt động: Hình 21: Nguyên lý hoạt động của thiết bị cô đặc kết tinh Chất lỏng được bơm vào bình làm lạnh, không khí lạnh sẽ lấy nhiệt từ dịch hòa tan tạo nên các tinh thể đá. Các lưỡi nạo gắn ở thân ống trong sẽ nạo lớp đá ở thành. Sau đó, tiếp tục được đẩy qua bộ phận tái kết tinh. Tại đây những tinh thể đá nhỏ sẽ tan chảy, tinh thể đá lớn hơn được đẩy qua cột washcolumn. Chất lỏng sẽ được đưa trở lại bộ phận kết tinh sau khi lọc qua màng lọc phía đáy thiết bị. Khi đạt tới nồng độ chất khô từ 35 – 50%, dịch chất hòa tan sẽ được đưa ra ngoài. Những tinh thể đá sau khi tách ra khỏi dịch hòa tan nhờ cột washcolumn sẽ được rửa sạch để loại bỏ những chất hòa tan còn sót lại, tan chảy và thải ra ngoài để sản xuất nước sạch. Dịch chất hòa tan quay trở lại bộ phận kết tinh. Thông số công nghệ: Dịch trích đưa qua thiết bị cô đặc kết tinh được làm lạnh xuống xuống 2oC sau d0ó hạ dần xuống -4oC, nồng độ chất khô sau khi cô đặc có thể đạt được từ 35 – 40%. Hình 22: Thiết bị cô đặc kết tinh (Freeze concentration) 8. SẤY 1) Sấy Phun a. Bản Chất Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít, chi phí vận hành thấp. Trong sản xuất cà phê hòa tan thì yêu cầu của sản phẩm là khối bột mịn, không tạo thành cục vón có tính chất keo, độ ẩm rất thấp. Nguyên liệu: Dịch chiết cà phê đã cô đặc Tác nhân sấy: Không khí nóng b. Mục đích Chế biến: Dịch trích được phân tán thành các hạt nhỏ li ti trong buồng sấy rồi tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy. Do đó, hơi nước sẽ được bốc đi nhanh chóng, ta thu được bột cà phê hòa tan. Bảo quản: Bột cà phê thu được có hàm ẩm thấp (2 - 3%) nên sẽ kéo dài thời hạn bảo quản. c. Các biến đổi Vật lý: Sự thay đổi về tỷ trọng. Hóa học: Hàm ẩm giảm nhanh chóng. Có thể xảy ra các biến đổi do sự oxy hóa không enzyme đối với các hợp chất mẫn cảm với nhiệt độ như hương/mùi. Nhiệt độ cao gây biến tính một số protein hòa tan trong dịch trích ly. Xảy ra các phản ứng như phản ứng Maillard, Caramel hóa… Tuy nhiên, do thời gian sấy là rất ngắn nên sự biến đổi này là không đáng kể. Hóa lý: Sự bay hơi nước và các chất dễ bay hơi dưới tác động của nhiệt độ cao. Sự chuyển pha: dịch trích cà phê (dạng lỏng) sau quá trình sấy phun sẽ hình thành bột cà phê hòa tan (dạng rắn). Hóa sinh: Một số enzyme có thể bị vô hoạt hoặc giảm hoạt tính bởi nhiệt độ nên sẽ làm giảm các phản ứng do enzyme xúc tác. Sinh học: Một số vi sinh vật không chịu nhiệt có thể bị tiêu diệt hoặc bị ức chế. Tuy nhiên, do thời gian lưu trong buồng sấy là rất ngắn nên các biến đổi về hóa sinh và sinh học xảy ra không lớn lắm. Cảm quan: Làm tăng cường độ màu (màu thẫm, màu nâu). Một số chất thơm cũng được phát huy hoặc tạo thành Có hiện tượng bay hơi làm giảm cường độ của một số chất thơm dễ bay hơi. Cường độ vị tăng do độ ẩm giảm, nhất là vị đắng và ngọt. d. Phương pháp thực hiện: Quá trình sấy phun gồm 3 giai đoạn cơ bản: Giai đoạn phun sương (atomization): phân tán dòng nhập liệu thành những hạt nhỏ li ti nhờ vào cơ cấu phun. Giai đoạn trộn mẫu (dạng sương) với không khí nóng: các hạt nhỏ li ti vừa hình thành trong giai đoạn trên sẽ được trộn trực tiếp với không khí nóng để bốc hơi nước trong mẫu. Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau sấy từ dòng không khí thoát Cách thực hiện: Thực hiện quá trình sấy phun cùng chiều (co-current contact). Tác nhân sấy là không khí nóng được gia nhiệt bằng hơi. Nguyên tắc: Quạt hút không khí vào bộ phận lọc khí để tách bụi bẩn rồi nay qua caroriphe để gia nhiệt tới nhiệt độ yêu cầu rồi thổi vào phòng sấy Dung dịch được tạo bụi qua vòi phun vào phòng sấy. Ở đây tác nhân sấy đi cùng chiều. Các giọt chất lỏng tiếp xúc với không khí trong khoảng vài giây để bay hơi hết ẩm tạo thành những hạt bột mịn rơi xuống phễu hình nón. Hơi nước có lẫn bột cà phê được chuyển vào cyclon để tách khí còn bột cà phê rơi xuống cùng với những hạt cà phê tạo thành ban đầu. Hạt cà phê được đưa qua túi lọc để tách quặng bụi. Những quặng bụi này được hồi lưu về cylon tách khí để triệt để thu hồi sản phẩm Hình 23: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị sấy phun. e. Thiết bị : Hệ thống thiết bị gồm Cơ cấu phun sương Buồng sấy Caloriphe Quạt Bộ phận thu hồi sản phẩm Cơ cấu phun sương: Mục đích : phân tán dòng nhập liệu vào buồng sấy dưới dạng những hạt sương nhỏ li ti Dạng đầu phun: Đầu phun li tâm(rotary/ wheel atomizer) Cấu tạo: Góc phun: 180OC Năng suất: 200tấn/h Tốc độ quay của đĩa:10000-30000 rpm Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu được nén vào trong đầu phun nhờ một bơm cao áp để tạo áp suất chất lỏng cao ((³ 690 KPa » 100 PSI) hoặc thậm chí rất cao (13,8 – 69 MPa tức khoảng 2000 – 10000 PSI) để có thể tạo thành các giọt nhỏ có kích thước tương đương với các giọt tạo thành nhờ vào việc sử dụng các đĩa xoay tròn (spinning dics) với đường kính trung bình của giọt là £ 80mm. Hình 25: Cấu tạo đầu ly tâm Ưu điểm: Góc phun lớn tạo điều kiện tốt cho dịch cà phê tiếp xúc với khí nóng Phù hợp với mẫu huyền phù mịn Nhược điểm : Chi phí năng lượng cao Buồng sấy: Hình trụ đứng, đáy côn với đầu phun dòng nhập liệu và cửa vào của tác nhân say (không khí nóng) đều được bố trí trên đỉnh buồng. Nhiệt độ ra của bột cà phê hòa tan thấp hơn nhiệt độ không khí nóng tại cửa vào buồng sấy, do đó ít gây biến đổi các cấu tử mẫn cảm với nhiệt độ. Hình 26: Thiết bị sấy phun hiệu FSDTM Hệ thống thu hồi sản phẩm: Thường sử dụng cyclon để tách sản phẩm (dạng bụi nhỏ) khỏi khí thoát ra (phương pháp lắng xoáy tâm): Khí thoát ra có chứa sản phẩm sẽ được đưa vào cyclon từ phần đỉnh theo phương tiếp tuyến với thiết bị. Bột sản phẩm sẽ chuyển động theo quỹ đạo hình xoắn ốc và rơi xuống đáy cyclon. Còn dòng không khí sẽ thoát ta ngoài theo cửa trên đỉnh cyclon. Quạt: Dùng để tăng lưu lượng dòng không khí nóng chuyển động trong buồng sấy. Hệ thống sấy phun thường được trang bị hệ thống 2 quạt ly tâm: Quạt chính: đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm. Quạt phụ: đặt trước calorife dùng để gia nhiệt cho không khí nóng. Ngoài các tiết bị nêu trên, trong hệ thống sấy phun còn có thể có các thiết bị như: thiết bị chứa dịch trích cà phê cần sấy, thiết bị lọc dịch cà phê trước khi đưa vào cơ cấu phun sương, bơm cao áp (dùng nhập liệu), calorife (để gia nhiệt cho không khí nóng),cyclon vận chuyển sản phẩm, hệ thống màng lọc,… Tác nhân sấy: Không khí sạch nóng (thường tư ø230-2500C ) Gia nhiệt cho không khí bằng hơi, dầu, gas,…. Các nhà máy đặt trong khu công nghiệp thường được sử dụng hơi có nhiệt độ dao động từ 185¸260oC (thường nhiệt độ hơi lớn hơn nhiệt độ không khí nóng là 10oC). f.Thông số công nghệ: Nồng độ chất khô của nguyên liệu: 35-55% Nhiệt độ tác nhân sấy: 230-2500C Nhiệt độ không khí ra: 900C Độ ẩm bột sau khi sấy: 3.5% Trước khi phun dịch sẽ cho khí N2 nén vào lòng dịch để điều chỉnh tỷ trọng của bột sấy để độ phồng tròn tan đều khi sử dụng, lượng N2 đưa vào 18 – 20 kg/h. 2) Sấy thăng hoa: a. Bản Chất: Sấy thăng hoa là phương pháp tách ẩm từ các sản phẩm bằng phương pháp lạnh đông và tiếp theo là chuyển đá được làm trong quá trình lạnh đông thành hơi, qua pha lỏng ngắn ngủi khi đun nóng sản phẩm trong chân không. b. Mục đích Chế biến: Dịch trích cà phê sau khi được làm lạnh đông sẽ được sấy bằng không khí nóng hay tia hồng ngoại tạo thành bột cà phê Bảo quản: Sản phẩm sau khi sấy có thời gian bảo quản tốt hơn: Vi sinh vật bị tiêu diệt trong quá trình lạnh đông Sản phẩm sau khi sấy có hàm ẩm tốt hơn Hoàn thiện: Không làm mất đi một số hợp chất hương của cà phê. Buồng sấy chân không: c. Các biến đổi : Vật lý: Sự thay đổi về tỷ trọng Hoá học : Hàm ẩm giảm nhanh chóng Hoá lý: Có sự chuyển pha từ dung dịch lỏng sang rắn. Sự thăng hoa của tinh thể nước đá từ rắn sang khí Sinh học: Có thể tiêu diệt mo