DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN VÀ CÀ PHÊ LON

2.1 Cấu trúc tổng thể của dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan

Một dây chuyền hiện đại bao gồm: hệ thống rang xay, chiết xuất, lọc, cô đặc, công nghệ sấy phun, thu hồi hương, đóng gói và kho vận.
Toàn bộ hệ thống sử dụng thép không gỉ SUS 304/316L, độ nhám bề mặt ≤ 0,6 µm để tránh bám cặn. Các điểm nối tuân thủ tiêu chuẩn 3A Sanitary, EHEDG.

Công suất thiết kế thường từ 500–5.000 kg bột/h. Khu vực chiết xuất cần diện tích ≥ 500 m², khu vực tháp sấy ≥ 800 m², chiều cao tháp 20–30 m. Hệ thống điều khiển PLC Siemens S7-1500, giao diện HMI 15”, tích hợp SCADA giám sát toàn bộ.

2.2 Công đoạn rang xay và chiết xuất

Cà phê xanh được rang ở 200–220 °C trong 8–12 phút để đạt chỉ số màu Agtron 55–65. Hàm lượng ẩm còn lại sau rang ≤ 2%. Hạt rang được xay đến kích thước 500–1.000 µm, tối ưu cho quá trình chiết xuất.

Chiết xuất diễn ra trong hệ thống chiết áp suất cao (10–15 bar), nhiệt độ 180–200 °C, tỷ lệ nước/khối lượng cà phê 3–4:1. Hiệu suất hòa tan đạt 28–30% chất khô. Đây là bước quyết định hàm lượng caffeine (2–3%) và hương vị.

2.3 Hệ thống lọc và cô đặc

Dịch chiết được lọc qua màng vi lọc 0,2–0,45 µm để loại bỏ bã mịn. Tiếp theo là quá trình cô đặc bằng bay hơi nhiều cấp, đạt 40–50% chất khô. Áp suất chân không 60–70 kPa, nhiệt độ 60–70 °C, giúp bảo toàn hợp chất thơm dễ bay hơi.

Hệ thống cô đặc tiết kiệm năng lượng với mức tiêu hao 0,25–0,3 kg hơi nước/kg nước bốc hơi. Lượng hương thu hồi từ giai đoạn này được tái nhập vào dịch cô đặc trước khi sấy, đảm bảo cà phê hòa tan có hương vị tự nhiên.

2.4 Công nghệ sấy phun

Dung dịch cà phê cô đặc được bơm áp lực 20 MPa vào đầu phun hoặc đĩa quay tốc độ 15.000–20.000 vòng/phút. Hạt sương có kích thước 50–120 µm tiếp xúc với khí nóng 170–200 °C, thoát hơi trong 10–15 giây.

Kết quả là cà phê hòa tan bột mịn, độ ẩm ≤ 4%, tỷ lệ tan ≥ 95%, mật độ khối 0,25–0,35 g/cm³. Hệ thống cyclone và túi lọc thu hồi bột đạt hiệu suất ≥ 99,5%. Bột sau sấy được làm nguội nhanh xuống 25 °C, đóng gói ngay trong môi trường khí N₂.

2.5 Cấu trúc dây chuyền cà phê lon

Khác với bột, dây chuyền cà phê lon tập trung vào công nghệ hòa tan, phối trộn, thanh trùng và chiết rót vô trùng. Nguyên liệu là cà phê chiết xuất hoặc bột hòa tan, hòa với đường, sữa, phụ gia.

Dung dịch phối trộn được xử lý UHT ở 135–140 °C trong 3–5 giây. Hệ thống đồng hóa 2 cấp ở 150–200 bar giúp phân tán lipid, tạo nhũ mịn, ngăn tách lớp.

Sau đó, sản phẩm được đưa vào buồng sạch cấp A (ISO 14644-1 Class 100), chiết rót vô trùng vào lon nhôm 250–330 ml. Máy ghép mí 6 đầu đảm bảo độ kín tuyệt đối, kiểm tra rò rỉ bằng phương pháp chân không ≤ 5%.

2.6 Đóng gói và bảo quản

Cà phê hòa tan được đóng trong túi nhôm 3–4 lớp hoặc lọ thủy tinh, chống ẩm (WVTR ≤ 1 g/m²/24h) và chống oxy (OTR ≤ 10 cm³/m²/24h).
Cà phê lon đóng hộp trong thùng carton 24 lon, bảo quản ở 5–25 °C, hạn sử dụng 9–12 tháng.

2.7 Nguyên lý vận hành tổng thể

Quy trình của dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan: rang xay → chiết xuất → lọc → cô đặc → sấy phun → thu hồi hương → đóng gói.
Quy trình của dây chuyền cà phê lon: hòa tan – phối trộn → UHT → đồng hóa → chiết rót vô trùng → đóng gói carton.

Cả hai quy trình đều được điều khiển tập trung, dữ liệu sản xuất tích hợp vào MES/ERP để giám sát hiệu suất, an toàn và truy xuất nguồn gốc.

3.1 Thông số kỹ thuật điển hình của dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan

Hạng mục – Giá trị tham chiếu:

• Nhiệt độ rang: 200 – 220 °C (8–12 phút)
• Kích thước hạt xay: 500 – 1.000 µm
• Áp suất chiết xuất: 10 – 15 bar
• Nhiệt độ chiết xuất: 180 – 200 °C
• Hàm lượng chất khô sau chiết: 28 – 30%
• Nồng độ cô đặc: 40 – 50% chất khô
• Nhiệt độ sấy phun vào: 170 – 200 °C
• Nhiệt độ sấy phun ra: 70 – 90 °C
• Độ ẩm sản phẩm cuối: ≤ 4%
• Kích thước hạt bột: 50 – 120 µm
• Độ hòa tan: ≥ 95%
• Hiệu suất thu hồi: ≥ 99,5%

3.2 Thông số kỹ thuật điển hình của dây chuyền cà phê lon

Hạng mục – Giá trị tham chiếu:

• Nhiệt độ xử lý UHT: 135 – 140 °C / 3 – 5 giây
• Áp suất đồng hóa: 150 – 200 bar
• Kích thước hạt nhũ hóa: ≤ 0,8 µm
• Nhiệt độ chiết rót: 25 – 30 °C (vô trùng)
• Độ kín lon sau ghép mí: ≤ 5% rò rỉ chân không
• Độ chính xác định lượng: ±0,3%
• Dung tích lon phổ biến: 250 ml, 330 ml
• Hạn sử dụng: 9 – 12 tháng ở 5 – 25 °C
• Tốc độ dây chuyền: 400 – 1.200 lon/phút (tùy công suất)

3.3 Hiệu suất vận hành

• OEE (Overall Equipment Effectiveness): 85 – 92%
• Mức tiêu hao năng lượng cho cà phê hòa tan: 3,5 – 4,5 kg hơi nước/kg sản phẩm, 100 – 120 kWh/tấn thành phẩm
• Mức tiêu hao năng lượng cho cà phê lon: 70 – 90 kWh/10.000 lon, nước làm mát 2 – 3 m³/1.000 lon
• Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu: < 0,5%/mẻ
• MTBF (Mean Time Between Failures): 15.000 – 18.000 giờ

3.4 Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế

Cả dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan và dây chuyền cà phê lon đều phải tuân thủ:

• ISO 22000:2018 – Hệ thống quản lý an toàn thực phẩm
• HACCP – Phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn
• FSSC 22000 – Chứng nhận toàn cầu về an toàn thực phẩm
• Codex Alimentarius STAN 141-1983 – Cà phê hòa tan
• Codex STAN 1-1985 – Nhãn mác thực phẩm đóng gói
• TCVN 5251:2015 – Cà phê hòa tan Việt Nam
• TCVN 7087:2008 – Đồ uống đóng hộp
• 3A Sanitary Standard, EHEDG – Thiết kế vệ sinh thiết bị

3.5 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm cà phê hòa tan

• Hàm lượng caffeine: 2 – 3%
• Protein: ≥ 12%
• Độ ẩm: ≤ 4%
• Độ hòa tan: ≥ 95%
• Tổng vi sinh vật hiếu khí: < 10³ CFU/g
• Coliform: âm tính/0,1 g
• Salmonella: âm tính/25 g
• Hàm lượng kim loại nặng: Pb ≤ 0,5 mg/kg, Cd ≤ 0,1 mg/kg

3.6 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm cà phê lon

• Hàm lượng caffeine: 40 – 65 mg/lon 250 ml
• Độ Brix: 8 – 12°
• pH sản phẩm: 4,5 – 6,0
• Vi sinh:
  • Tổng số hiếu khí < 10 CFU/ml
  • Nấm men, mốc < 10 CFU/ml
  • Salmonella âm tính/25 ml
• Kim loại nặng: Pb ≤ 0,05 mg/kg, As ≤ 0,01 mg/kg
• Chỉ số cảm quan: màu nâu sẫm đặc trưng, hương cà phê rõ rệt, không vẩn đục, không tách lớp.

3.7 Tiêu chuẩn bao bì và bảo quản

• Bao bì cà phê hòa tan: túi nhôm 3–4 lớp hoặc lọ thủy tinh, WVTR ≤ 1 g/m²/24h, OTR ≤ 10 cm³/m²/24h.
• Bao bì cà phê lon: lon nhôm 2 mảnh hoặc 3 mảnh, lớp phủ epoxy không chứa BPA, chịu áp lực ≥ 6 bar.
• Bảo quản: 5 – 25 °C, độ ẩm ≤ 65%.

Vận chuyển: container lạnh ≤ 25 °C để giữ hương vị ổn định.

4.1 Lợi ích vận hành cho doanh nghiệp

Một dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan hiện đại giúp doanh nghiệp đạt OEE (Overall Equipment Effectiveness) từ 85–92%, nghĩa là giảm đáng kể thời gian dừng máy, tăng hiệu suất.
Trong quá trình sấy phun, tỷ lệ hao hụt nguyên liệu < 0,5%, thấp hơn nhiều so với sấy trục (2–3%). Điều này có thể tiết kiệm hàng trăm tấn nguyên liệu mỗi năm.

Với dây chuyền cà phê lon, công nghệ chiết rót vô trùng đảm bảo tỷ lệ hỏng bao bì < 0,3%, giúp duy trì năng suất cao ngay cả khi chạy 1.200 lon/phút. Nhờ thiết kế mô-đun, doanh nghiệp có thể thay đổi dung tích lon (250–330 ml) chỉ trong 2 giờ, tối ưu thời gian sản xuất.

4.2 Lợi ích tài chính và chi phí năng lượng

Đầu tư một dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan công suất 3.000 kg/h có thời gian hoàn vốn trung bình 3–4 năm. Chi phí sản xuất 1 tấn cà phê hòa tan giảm 15–20% nhờ hệ thống thu hồi hương, tái sử dụng hơi thứ và giảm điện năng tiêu thụ.

Với dây chuyền cà phê lon, chi phí sản xuất 1.000 lon cà phê được giảm xuống 12–15% nhờ hệ thống đồng hóa hiệu quả và kiểm soát định lượng chính xác (sai số ±0,3%).
Một nhà máy công suất 200 triệu lon/năm có thể tiết kiệm hàng triệu USD chi phí năng lượng và nguyên liệu mỗi năm.

4.3 Lợi ích chất lượng sản phẩm

Cà phê hòa tan đạt độ tan ≥ 95%, hương thơm ổn định nhờ tái nhập hương thu hồi vào dịch cô đặc. Bột có độ ẩm ≤ 4%, dễ bảo quản 18–24 tháng mà không biến đổi cảm quan.

Cà phê lon giữ hương vị tự nhiên, không cần chất bảo quản nhờ xử lý UHT và đóng gói vô trùng. Chỉ số cảm quan đạt chuẩn: màu nâu sẫm, hương cà phê đậm, vị cân bằng. Sản phẩm đáp ứng các thị trường khó tính như EU, Nhật, Mỹ.

Việc tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn chất lượng (HACCP, ISO 22000, Codex) tạo lợi thế xuất khẩu, giúp doanh nghiệp mở rộng sang hơn 30 quốc gia.

4.4 Giá trị trải nghiệm và thị trường tiêu thụ

Người tiêu dùng ưu tiên sản phẩm tiện lợi, hương vị chuẩn và an toàn. Cà phê hòa tan phù hợp cho cá nhân, văn phòng, khách sạn – dễ pha chế, đa dạng hương vị (đen, sữa, mocha, cappuccino).
Cà phê lon phục vụ thị trường dịch vụ nhanh (siêu thị, cửa hàng tiện lợi, máy bán hàng tự động), tăng trưởng 8–12%/năm ở châu Á – Thái Bình Dương.

Các khảo sát thị trường cho thấy: 65% người tiêu dùng trẻ tuổi (18–35) ưu tiên cà phê lon khi di chuyển; 70% dân văn phòng chọn cà phê hòa tan vì sự tiện lợi. Doanh nghiệp triển khai cả hai dây chuyền có thể đáp ứng song song hai phân khúc lớn nhất.

4.5 Ứng dụng thực tế trong nhà máy đồ uống

• Cà phê hòa tan: làm nguyên liệu cho ngành thực phẩm (bánh kẹo, kem, socola), sản xuất túi lọc hòa tan, đóng gói stick 2g–20g.
• Cà phê lon: dùng cho chuỗi bán lẻ, hàng không, khách sạn, vending machine.
• Sản phẩm kết hợp: cà phê RTD (Ready-To-Drink) đóng chai PET, hộp giấy, mở rộng từ dây chuyền lon sang nhiều dạng bao bì khác.

Nhờ thiết kế modul hóa, dây chuyền có thể mở rộng từ 1.000 kg/h lên 5.000 kg/h mà không thay đổi toàn bộ hệ thống. Đây là lợi thế cho doanh nghiệp muốn tăng trưởng nhanh nhưng kiểm soát vốn đầu tư.

4.6 Lợi ích môi trường và phát triển bền vững

Hệ thống cô đặc nhiều cấp và sấy phun thu hồi nhiệt giúp giảm phát thải CO₂ tới 1.500 tấn/năm cho dây chuyền 3.000 kg/h.
Dây chuyền cà phê lon tái sử dụng nước ngưng và áp dụng năng lượng tái tạo (hơi từ biomass, điện mặt trời).
Bao bì lon nhôm có khả năng tái chế 100%, giúp doanh nghiệp đạt chứng nhận bền vững (ESG, Carbon Neutral).

5.1 Giải pháp tổng thể – tối ưu hóa chi phí đầu tư

ETEK cung cấp dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan và dây chuyền cà phê lon theo mô hình EPC trọn gói: khảo sát, thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành thử, bàn giao và bảo trì dài hạn.
Mô hình này giúp doanh nghiệp giảm 15–20% chi phí đầu tư so với việc thuê nhiều nhà thầu riêng lẻ. Đồng thời, nhờ đồng bộ từ khâu thiết kế layout nhà máy đến hệ thống phụ trợ (hơi, điện, nước, khí nén), quá trình triển khai diễn ra nhanh, giảm thiểu rủi ro.

ETEK còn xây dựng phương án tối ưu dòng nguyên liệu – năng lượng, giúp doanh nghiệp tiết kiệm 10–15% diện tích xây dựng và rút ngắn thời gian hoàn vốn.

5.2 Công nghệ quốc tế – hiệu suất vận hành cao

ETEK sử dụng công nghệ sấy phun nhập khẩu châu Âu, kiểm soát kích thước hạt bột 50–120 µm, độ ẩm ≤ 4%, tỷ lệ tan ≥ 95%. Hệ thống lọc và thu hồi hương đạt hiệu suất 98%, đảm bảo cà phê giữ nguyên hương vị đặc trưng.

Với dây chuyền cà phê lon, ETEK tích hợp công nghệ chiết rót vô trùng cấp A theo ISO 14644-1, giúp sản phẩm có hạn sử dụng 9–12 tháng mà không cần chất bảo quản. Hệ thống UHT đạt độ chính xác nhiệt ±1 °C, đồng hóa áp suất 200 bar tạo nhũ mịn, chống tách lớp hoàn toàn.

Toàn bộ thiết bị đạt chứng nhận CE, HACCP, ISO 22000 và FSSC 22000, bảo đảm chất lượng quốc tế và khả năng xuất khẩu sang EU, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc.

5.3 Dịch vụ hậu mãi và kỹ thuật 24/7

ETEK xây dựng trung tâm hỗ trợ kỹ thuật trực tuyến và hiện trường, sẵn sàng phản hồi trong vòng 6–12 giờ. Khi cần thay thế, linh kiện dự phòng (đầu phun, bơm cao áp, van vô trùng, gioăng) được cung ứng trong 24–48 giờ, hạn chế tối đa gián đoạn sản xuất.

Ngoài bảo trì định kỳ, ETEK còn cung cấp dịch vụ giám sát từ xa qua SCADA/IoT, cảnh báo sớm các sự cố. Hệ thống có khả năng cập nhật phần mềm điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng, giúp nhà máy luôn vận hành theo chuẩn công nghệ mới nhất.

5.4 Khả năng tùy chỉnh linh hoạt

Không phải doanh nghiệp nào cũng có quy mô và định hướng giống nhau. ETEK cung cấp giải pháp tùy chỉnh:

• Công suất linh hoạt từ 500 – 5.000 kg bột cà phê/h hoặc 400 – 1.200 lon/phút.
• Tùy biến công thức: cà phê đen, cà phê sữa, cà phê mocha, cappuccino hòa tan hoặc cà phê lon hương vị đa dạng.
• Thiết kế modul cho phép mở rộng công suất mà không thay toàn bộ dây chuyền.

Sự linh hoạt này giúp doanh nghiệp nhỏ có thể bắt đầu với quy mô vừa phải, sau đó dễ dàng nâng cấp lên quy mô xuất khẩu lớn.

5.5 Giá trị khác biệt khi chọn ETEK

Chọn ETEK, doanh nghiệp không chỉ mua thiết bị, mà nhận được một hệ sinh thái giải pháp toàn diện: công nghệ tiên tiến, quy trình đồng bộ, dịch vụ hậu mãi nhanh chóng, và hỗ trợ phát triển thị trường.

ETEK giúp doanh nghiệp:

• Giảm tiêu thụ năng lượng 15–20% nhờ hệ thống thu hồi nhiệt.
• Đảm bảo sản phẩm đạt chuẩn Codex, HACCP, ISO 22000 để xuất khẩu.
• Ổn định chất lượng cà phê với sai số phối trộn ≤ ±0,02%.
• Rút ngắn thời gian chuyển đổi công thức sản xuất xuống ≤ 2 giờ.
• Nâng cao hình ảnh thương hiệu qua sản phẩm đạt chuẩn quốc tế, bền vững.

Trong bối cảnh ngành đồ uống cạnh tranh toàn cầu, giải pháp từ ETEK giúp doanh nghiệp không chỉ tối ưu chi phí và hiệu quả vận hành, mà còn mở rộng thị trường, xây dựng thương hiệu cà phê Việt Nam trên bản đồ quốc tế. Đây chính là lý do nhiều doanh nghiệp lựa chọn ETEK để triển khai dây chuyền sản xuất cà phê hòa tan và dây chuyền cà phê lon bền vững, hiện đại và đột phá.

Các dây chuyền chế biến đồ uống khác

Các dịch vụ công nghệ khác của ETEK