Tìm hiểu quy trình sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp chế biến khô

Tìm hiểu quy trình sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp ướt. trong sản xuất cà phê có nhiều phương pháp khác nhau như chế biến ướt, chế biến khô,... từ đó ta sẽ chọn được phương pháp phù hợp cho từng loại cà phê

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HỒ CHÍ MINH

TÌM HIỂU QUY TRÌNH CA CAO LÊN MEN KHÔ

GVHD: ĐỖ MAI NGUYÊN PHƯƠNG

NHÓM: 14 Sinh viên thực hiện:

1 Phạm Thị Bích Ngân 2005190372

2 Ngô Thị Khánh Linh 2005190285

3 Hoàng Trần Thảo Nguyên 2005191188

4 Phạm Đinh Yến Nhi 2005190002

5 Phan Nguyễn Bích Thủy 2005191290

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

PHẦN MỞ ĐẦU

Cacao là cây công nghiệp dài ngày có nguồn gốc từ các khu rừng nhiệt đới ẩm ướtAmazon Từ thế kỷ 14, người Mayas và Aztecs của Mexico đã trồng loại cây này; cho đếnnăm 1519, sau khi nhận ra giá trị thương mại của loại thức uống từ cây cacao đem lại thìviệc trồng chúng cũng trở nên phổ biến ở các nước thuộc địa Cuối thế kỷ 16, cây cacaođược trồng khắp các vùng nhiệt đới Trung, Nam Mỹ và nhiều hòn đảo ở vùng biểnCaribê; đến thế kỷ 20, sản xuất cacao đã phát triển với quy mô rất lớn vì có sự mở rộngdiện tích đất trồng ở Châu Phi

Ở Việt Nam, trong quá trình khai thác thuộc địa của chủ nghĩa thực dân Pháp vàothế kỷ 18, cây cacao đã được đưa về đây nhằm thương mại hóa Tuy nhiên, nó đã khôngthể phát triển trong thời gian dài mà phải đến năm 1997, khi được trồng ở Đồng BằngSông Cửu Long, Tây Nguyên,… loại cây này đã nhanh chóng phát triển và được xuấtkhẩu với số lượng lớn

Song song với việc trồng cacao thì công nghệ chế biến cũng rất quan trọng Hiệnnay, Việt Nam đang cố gắng trở thành nơi xuất khẩu lớn đồng thời triển khai xây dựngthêm nhiều nhà máy chế biến và đạt được những thành quả nhất định về chất lượng sảnphẩm

Trong đó, hạt cacao lên men khô là một công nghệ chế biến được áp dụng từ lâu đờinay với quy trình đơn giản, dễ thực hiện bằng phương pháp lên men hạt sau đó đem đi sấykhô Trong bài tiểu luận, nhóm xin nghiên cứu quá trình lên men này nhằm tìm hiểu thêm

về những biến đổi của hạt cacao sau khi lên men cho đến khi tạo nên được sản phẩm cóhương vị đặc trưng là chocolate

PHẦN NỘI DUNG

1 NGUYÊN LIỆU

1.1 Quả ca cao tươi

Người ta thu hái ca cao dựa vào màu sắc của vỏ ( tùy theo giống ) cụ thể là khi quảchuyển từ màu đỏ sang màu đỏ cam hoặc quả xanh chuyển qua màu vàng lục Tuy nhiênđối với quả có màu tím rất đậm thì sự chuyển màu này không thật rõ nên dễ thu hoạch trễ

vụ Vì vậy khi thu hoạch giống ca cao có màu đỏ tím rất đậm thì chúng ta không nên chỉdựa vào màu sắc mà nên dựa vào âm thanh phát ra khi tiến hành gõ ngón tay vào quả, nếu

có âm thanh “bụp bụp” là biểu hiện của quả đã chín, chúng ta có thể thu hoạch

Hình 1.1 Quả ca cao tươi

Hình 1.2 Qủa cao cao tươi

1.2 Kỹ thuật thu hái

Trong thu hoạch ca cao cần thu hái đúng kĩ thuật cũng như đúng mùa vụ Nếu thuhoạch quả chưa chín thì hạt khó bóc ra, khó ủ, tỉ lệ hạt tím và xám cao, năng suất hạt cacao thô sẽ giảm nhiều dẫn đến sản phẩm là sản phẩm hạt cấp thấp Ngược lại, nếu thuhoạch trễ vụ thì quả dễ bị sâu bệnh, côn trùng, chim chóc phá hoại dẫn đến quả bị thốirữa, chín rục và hạt sẽ bị nảy mầm Vì vậy thu hoạch phải tiến hành đều đặn trung bình từ10-15 ngày/ 1 lượt hoặc không để quá 3 tuần

Hình 1.3 Quả chưa chín

Hình 1.5 Quả quá chínHình 1.4 Quả chín đạt chuẩn

Hiện nay ca cao chủ yếu được thu hái thủ công Đối với những quả vừa tầm, người

ta sẽ dùng dao sắc để cắt, quả ở trên cao thì sẽ dùng một luỡi cắt đặc biệt tuy nhiên khôngđược gây xây xát thân cây nhất là vùng đệm quả

Hình 1.6 Dụng cụ thu hoạch ca caoMột trong những kĩ thuật nâng cao chất lượng ca cao là tồn trữ quả Quả ca caonên được thu hoạch cẩn thận, tránh làm nứt, dập và được lưu trữ nơi thoáng mát từ 7-9ngày và nên tách hạt ngay sau 1-2 ngày Với khối lượng nhỏ, quả lưu trữ trong vòng 9ngày khi lên men cho chất lượng cao nhất Hạt khi đã tách khỏi trái cần phải ủ ngay vàkhông lưu quá 24 giờ

Hình 1.7 Mô tả tồn trữ quả ca cao

Quả ca cao tươi

Tách hạt

Hạt ca cao lên men khô

Lên men

Làm khô

Bảo quản

2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Hình: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hạt ca cao lên men khô

3 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Tách hạt

Mục đích: chuẩn bị (tách lớp vỏ ca cao ra khỏi nội nhũ, chuẩn bị cho quá trình lênmen ca cao dễ dàng và đạt hiểu quả cao hơn)

Yêu cầu: vỏ tách ra khỏi nhân càng triệt để càng tốt

Các biến đổi xảy ra :

- Vật lí : lớp vỏ ca cao sẽ bị vỡ và tách ra khỏi hạt, nhiệt độ của vỏ và hạt tăng lên do

ma sát giữa các lớp vỏ với nhau, giảm khối lượng của hạt

và màu sắc trong quá trình rang hạt về sau

Bảo quản: Làm cho phôi nhũ mở rộng hơn và giòn, dẫn đến lớp vỏ hạt hở ra và diệtđược rễ mầm trong hạt ca cao

Chuẩn bị: Hóa lỏng và loại bỏ hết lớp cơm nhầy bao quanh hạt ca cao tươi giúpthuận lợi cho quá trình sấy tiếp theo

Yêu cầu:

Bên ngoài hạt ca cao lên men có màu nâu sáng, không xuất hiện nấm mốc, mặt cắtbên trong hạt có màu nâu tím Lớp cơm nhầy phải được hóa lỏng và tách hoàn toàn khỏihạt ca cao sau khi lên men

độ acid của cơm nhầy bằng cách sử dụng acid citric và tạo ra các hợp chất thơm, góp phần

tạo ra mùi thơm chocolate và rất quan trọng để phát triển hương vị Nấm men cũng chịutrách nhiệm phân hủy cơm nhầy và sản xuất các enzyme phân hủy pectin Điều này sẽ tạođiều kiện thuận lợi cho không khí thâm nhập vào khối hạt ca cao Tuy nhiên, điều này làmtăng lưu lượng không khí, cùng với sự gia tăng độ pH và nồng độ cồn.

Vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic bắt đầu phát triển khi lớp cơm nhầy bị phân hủy, nấm men đang chếtdần Chức năng chính của vi khuẩn lactic là chuyển hóa đường (glucose và fructose) vàcitrate để tạo ra axit lactic, axit axetic, ethanol và mannitol Việc sản xuất axit lactic vàaxit axetic góp phần làm giảm độ pH Vi khuẩn lactic cũng được cho là góp phần vào khảnăng của nấm men sử dụng citrate làm nguồn carbon Những sản phẩm này rất tốt cho sựphát triển của vi khuẩn axetic và cho phép chúng chuyển đổi ethanol thành axit axetic,giải phóng nhiệt cũng như một số phụ phẩm làm chết hạt cacao

Vi khuẩn axetic

Càng về cuối quá trình lên men, sự hiện diện của nấm men và vi khuẩn lactic suygiảm, không khí bên trong khối hạt cacao tăng lên Do đó, những điều kiện này có thể dẫnđến sự phát triển của vi khuẩn axetic tiến hành lên men hiếu khí Vi khuẩn này oxy hóaethanol thành axit axetic, và cũng oxy hóa thêm acid axetic thành carbon dioxide và nước.Những sinh vật này được chuyển hóa do sự acid hóa của hạt ca cao ở nhiệt độ cao, gây ra

sự khuếch tán và thủy phân protein trong lá mầm Vi khuẩn acetic chủ yếu tạo thành tiềnchất của hương vị sô cô la Chúng bao gồm các thành viên của chi Acetobacter cũngnhư Gluconobacter

3.2.3 Các giai đoạn của quá trình lên men

Đây là một chuỗi các quá trình lên men của các nhóm vi sinh vật nối tiếp nhau.Đầu tiên là sự phát triển của nấm men, tiếp theo là vi khuẩn, cuối cùng là sự phát triển củamột số nấm sợi trên bề mặt của khối ủ Chất lượng hạt ca cao sau lên men tốt nhất trongđiều kiện nhiệt độ lên men ở 40oC, độ ẩm nguyên liệu là 82 % và thời gian lên men trong

7 ngày

Quá trình lên men trãi qua hai giai đoạn chính:

Giai đoạn yếm khí:

Do thịt quả có đường và độ pH axit (nhờ có mặt của axit citric) tạo điều kiện thích

hợp cho sự phát triển của vi sinh vật, nhất là nấm men phát triển và hoạt động Vi sinh vật

làm việc trong giai đoạn này là: nấm men và vi khuẩn lactic do nhiễm từ cây, đất, Giaiđoạn này xảy ra trong 2 ngày đầu và không cần O2

Nấm men thủy phân đường và axit citric tạo rượu C2H5OH, sản xuất các axit hữu cơ

và các hợp chất dễ bay hơi hình thành hương vị tốt cho chocolate Nấm men đạt mật sốcao nhất ngay ngày ủ đầu tiên

Kết quả: Đường trong lớp nhầy quanh hạt lên men yếm khí và chuyển hóa thànhrượu Nhiệt độ khối hạt không tăng hoặc tăng rất chậm

Giai đoạn hiếu khí:

Vào lúc ban đầu lượng thịt quả bao quanh hạt còn nhiều ngăn cản quá trình xâmnhập của oxy vào trong khối ủ nên các vi khuẩn hiếu khí khó phát triển được Sau đó nhờ

sự phát triển của nấm men phân hủy dần lớp cơm hạt, tạo điều kiện thông thoáng hơnthích hợp cho các vi khuẩn hiếu khí phát triển

Vi khuẩn lactic hiện diện ngay khi bắt đầu lên men Khi điều kiện phù hợp, pH giatăng cùng với sự gia tăng nhẹ của nhiệt độ, vi khuẩn lactic chiếm ưu thế nhưng chỉ trongmột thời gian ngắn Sau đó chúng giảm dần đến cuối quá trình

Trong giai đoạn này khi đường chuyển hết thành rượu, khối hạt cần oxy để rượuchuyển hóa thành acid acetic Vì vậy giai đoạn này cần phải đảo trộn hạt để oxy tiếp xúcvới toàn bộ khối hạt

Vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa ethanol thành axit axetic và cũng oxy hóa thêm axit

axetic thành carbon dioxide và nước Nhiệt độ khối hạt tăng nhanh sau mỗi lần đảo trộn

và có thể lên 50oC

3.2.4 Những vấn đề cần chú ý trong quá trình lên men:

Khối hạt lớn dễ đạt nhiệt độ cao nên chất lượng hạt sau này tốt hơn Với khối lượnghạt ít hơn thông thường không đạt được nhiệt độ thích hợp và sản xuất hạt cacao chấtlượng thấp

Việc giữ nhiệt độ cao cho khối hạt trong quá trình lên men rất quan trọng, quyết định

sự thành công của lên men Nếu trời lạnh cần sử dụng nhiều lớp áo bao gai để ủ và phơinắng

Tránh hiện tượng lên men không đồng đều trong khối ủ nó ảnh hưởng đến sản phẩmđầu ra chất lượng sẽ không đồng đều và không cao

Để thúc đẩy quá trình lên men có thê sử dụng một số vật liệu và dụng cụ như láchuối, thùng ủ hay thúng ủ đã qua sử dụng ở mẻ ủ trước để ủ mẻ sau

3.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men: giống ca cao; độ chín của quả; kỹthuật đảo trộn; điều kiện lên men (nhiệt độ, độ ẩm, thời gian, )

Độ chín của quả

Sử dụng những quả đã chín mọng Khi những quả đã chín mọng thành phần dinhdưỡng trong quả đã hoàn thiện, hạt ca cao đã trưởng thành đạt về kích thước và chấtlượng Đối với những quả chín mọng phần cơm nhầy trong quả đã đạt về cấu trúc, mềmhơn và dễ dàng tách ra khỏi phần vỏ quả

Kỹ thuật đảo trộn

Đối với tất cả các phương pháp lên men hạt ca cao nên được đảo trộn ở các ngàykhác nhau Đảo trộn có nghĩa là hạt cacao được trộn bằng xẻng hoặc bằng tay nhằm giúpkhông khí đi vào bên trong khối ca cao và giúp cho sự lên men đồng đều Khi không khí

đi vào bên trong khối cacao, là kết quả của quá trình đảo trộn hạt, mức độ lên men sẽ giatăng và nhiệt độ sẽ tăng nhanh chỉ trong vài giờ sau đó Khi thực hiện đảo trộn nên táchcác hạt ca cao bị dính với nhau vì những hạt này sẽ không được lên men hoàn toàn Thông

thường, hạt chỉ cần được đảo trộn ở ngày thứ hai của quá trình lên men Tuy nhiên, nếunhiệt độ tăng quá chậm, có thể gia tăng số lần đảo trộn, chẳng hạn ở ngày thứ ba hoặc thứ

tư như vậy sẽ giúp cho nhiệt độ tăng lên

Quá trình lên men đòi hỏi phải đảo hạt Việc đảo hạt rất quan trọng vì nó đảm bảonhiệt độ thích hợp, sự thông khí, phá vỡ sự kết dính giữa các hạt và ngăn chặn phát sinhnấm mốc Nếu không đảo hạt, hạt ca cao sẽ lên men không đúng cách, dễ bị nấm mốc,không tạo được hương sô cô la mong muốn

Điều kiện lên men

Ảnh hưởng đến hàm lượng tanin (vị chát của sản phẩm) trong quá trình lên men, cáchợp chất polyphenol có khuynh hướng khuếch tán ra bên ngoài và bị oxy hoá bởi enzympolyphenoloxydase làm giảm hàm lượng tanin trong sản phẩm Nếu quá trình với nhiệt độthích hợp thì quá trình lên men tốt, hoàn chỉnh lúc này hàm lượng tanin còn lại thấp và vịchát của hạt sẽ giảm nhiều Nếu nhiệt độ không thích hợp thì ngược lại lượng tanin cònnhiều đồng nghĩa với vị chát của sản phẩm cũng sẽ nhiều

Khi nhiệt độ không thích hợp có thể xuất hiện nhiều mốc điều này sẽ ảnh hưởng đếnkhả năng bảo quản của hạt, đồng thời sự phát triển của nấm mốc cũng gây mùi vị xấu chosản phẩm do sự tạo thành các axit béo ngắn mạch

Độ ẩm

Độ ẩm ảnh hưởng đến vị chát của sản phẩm (độ chát càng ít do càng ít tanin)

Độ ẩm ảnh hưởng đến mùi, khi độ ẩm không thích hợp sẽ tạo điều kiện cho các visinh vật lạ phát triển trong đó nấm mốc, làm cho hạt ca cao sau lên men có mùi lạ bêncạnh mùi thơm của hạt Còn ở aw thích hợp thì nấm men hoạt động mạnh, do đó các phảnứng tạo thành các hợp chất tiền sinh hương diễn ra mạnh mẽ hơn so với điều kiện bình

thường.

Thời gian

Quá trình lên men của hạt ca cao kéo dài 4-7 ngày Không để lên men quá 8 ngày.Nếu nếu thúc quá trình lên men phù hợp sẽ tạo ra được hạt ca cao với chất lượnghoàn thiện nhất, vị chua, vị chát, mùi hương đặc trưng đạt yêu cầu

Nếu kết thúc quá trình lên men quá sớm thì sự tạo thành các hợp chất tạo hươngchưa hoàn toàn, đồng thời vị đắng chát không giảm như mong muốn do lượng tanin tronghạt ca cao sau ủ lên men còn cao Nếu quá trình lên men kéo dài quá mức sẽ gây ra mùi vịxấu cho sản phẩm, sự phát triển mạnh của nấm sợi và sự phân hủy protein bởi cácproteaza tạo ra NH3 gây mùi rất khó chịu cho hạt ca cao sau lên men

3.2.6 Phương pháp lên men

Quá trình lên men có thể được tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau vàtrong thực tế có 4 phương pháp lên men cơ bản thường được sử dụng:

3.2.6.1 Lên men đống:

Đây là phương pháp lên men phổ biến nhất ở Tây Phi và Vanuatu Trong phươngpháp này hạt cacao sẽ đổ thành một đống hình nón trên các lớp lá chuối được xếp tròn.Bên dưới mỗi lớp lá chuối kê các cành cây hoặc thanh tre xếp thành nan hoa để tạo độthông thoáng giúp dịch nhầy xuất hiện khi lên men chảy ra dễ dàng, tránh trường hợp làmthối hạt Sau đó, lá chuối được cuộn lên khối cacao rồi dùng đá đè lên trên tạo môi trườngkín nhằm giữ hơi nóng trong suốt thời gian lên men

Hình 3.8 Lên men đốngKhối lượng đống hạt thường từ 120 kg, thời gian lên men khoảng 56 ngày và cứ 2ngày sẽ giở lá chuối ra đảo trộn rồi nén chặt lại như trước.

3.2.6.2 Lên men trong thúng:

Phương pháp này thường được sử dụng trong các trang trại nhỏ, lẻ hoặc quy mô giađình Người ta thường đổ hạt cacao vào những thúng bằng tre được lót lá chuối xungquanh, bên trên cũng được phủ bằng lá chuối vì vậy dịch nhầy sẽ chảy qua các mặt bên vàđáy của thúng; đồng thời tránh hiện tượng hạt bị khô và có thể giữ nhiệt

Hình 3.9 Lên men thúngGiống với phương pháp lên men đống, khối lượng hạt ở phương pháp này cũng từ

120 kg, thời gian lên men khoảng 56 ngày và cũng 2 ngày sẽ đảo trộn một lần bằng cách

đổ từ thúng này sang thúng kia Để đảm bảo quá trình lên men tốt người ta thường kiểmtra mùi lên men vào ngày thứ 5, nếu còn mùi chua thì nên để lên men thêm 1 ngày nữa.Phương pháp này cũng đã được thực hiện ở Châu Phi (Ghana)

3.2.6.3 Lên men trong thùng:

Phương pháp lên men thùng là phương pháp mà hiện nay khá thông dụng trên thếgiới đặc biệt là các trang trại lớn bởi nó có thể sử dụng cho khối hạt từ 201000kg Cácthùng lên men sẽ được lót lá chuối ở dưới đáy và các mặt xung quanh thành thùng rồi đổhạt cacao vào, chiều sâu của khối hạt trong thùng không nên quá 40cm Cuối cùng là đậykín miệng thùng bằng lá chuối và tiến hành lên men trong 57 ngày, cứ 2 ngày sẽ đảo trộnmột lần bằng cách xúc hạt từ thùng này sang thùng khác.

Hình 3.10 Lên men thùngThùng dùng trong phương pháp này là kiểu thùng gỗ lắp ghép, có thể tháo rời đượcvới kích thước 1,21,20,9m hoặc 1,22,00,7m vì nếu quá thấp sẽ không giữ được nhiệt vànếu quá cao sẽ khó đảo trộn, nhiệt giữa các phần sẽ không được đều Dưới đáy thùng phải

có những lỗ đường kính khoảng 15mm để dễ thông hơi và giúp dịch nhầy chảy ra

3.2.6.4 Lên men trên khay:

Khay lên men được làm bằng gỗ với chiều sâu 10cm, có kích thước 1,20,9m và có

thể chứa khoảng 45kg cacao Đáy khay sẽ được lót một lớp vạt tre để dễ thoát nước, hạt

cacao đổ vào một bên khay, 12 khay xếp chồng lên nhau và góc đầy hạt sẽ quay về cùngmột phía Lớp hạt bên trên của mỗi khay sẽ tiếp giáp với đáy vạt tre của khay trên