Đồ án công nghệ sản xuất chocolate

Thành phần hóa học của các loại chocolate Ngoài các nguyên liệu chính trên, trong quá trình sảnxuất chocolate còn sử dụng các phụ gia như chất tạo nhũlecithin, chất tạo hương va-ni, chất

MỤC LỤC

A Nguyên liệu 2

1 Bột cacao 2

2 Bơ cacao 3

3 Đường 5

4 Sữa 5

5 Các nguyên liệu khác 5

B Quy trình công nghệ sản xuất Chocolate 7

1 Sơ đồ quy trình công nghệ 7

2 Thuyết minh quy trình công nghệ 8

2.1 Phối trộn : 8

2.2 Nghiền mịn : 12

2.3 Đảo trộn nhiệt : 15

2.4 Xử lý nhiệt : 21

2.5 Rót khuôn : 24

2.6 Làm mát : 26

2.7 Đóng gói : 29

C Chocolate thành phẩm 32

1 Phân loại 32

2 Thành phần dinh dưỡng của chocolate 33

3 Giá trị dinh dưỡng của chocolate 35

4 Các chỉ tiêu đánh giá sản phẩm chocolate 35

Hướng phát triển mới 42

D Tài liệu tham khảo 43

1

A.NGUYÊN LIỆU:

Trong công nghệ sản xuất chocolate, ta sử dụng cácnguyên liệu chính sau: Bột cacao và bơ cacao (lấy từ hạtcacao), sữa (dạng bột hoặc lỏng), đường Tùy vào sự phốitrộn của các thành phần đó, ta sẽ có được nhiều loạichocolate khác nhau

Thành phần hóa học của các loại chocolate

Ngoài các nguyên liệu chính trên, trong quá trình sảnxuất chocolate còn sử dụng các phụ gia như chất tạo nhũ(lecithin), chất tạo hương (va-ni), chất tạo màu, chất tạo mùi,chất ổn định và các chất bảo quản (trong giới hạn chophép)

1 Bột cacao :

Nguyên liệu bột cacao được làm từ hạt cacao thô (đãđược lên men, nghiền ra và tiến hành ép bơ) Yêu cầu làtrong bột cacao, hàm lượng mầm và mảnh vỏ vụn (do táchchưa hết trong quá trình sản xuất bột cacao) phải thấp hơn5% tổng lượng chất khô

Có hai loại bột ca cao thường được sản xuất :

 Bột giàu bơ: chứa 18 - 22% bơ, thường dùng chếbiến nước giải khát, bột sữa cacao ( Milo, Ovaltine…)

 Bột kiệt bơ: chứa 10 - 12% bơ, thường dùng chếbiến bánh, kẹo, kem và các sản phẩm khác Để

nhiên, chocolate sản xuất hoàn toàn từ bơ ca caosẽ có vị thơm ngon hơn loại chocolate dùng bơ thựcvật thay thế Chocolate Châu Âu cho phép dùng 5%CBS, còn Hoa Kỳ không cho phép sử dụng CBS trongcác sản phẩm mang tên chocolate.

Dưới đây là thông số tham khảo về thành phần cấutạo của bột ca cao Lưu ý rằng các con số này thay đổitheo điều kiện rang, kiềm hóa và quá trình ép sử dụngtrong sản xuất

Tro hòa tan trong nước (%) 2.2

Tro tan trong nước có tính kiềm (như

K2O trong hạt ca cao ban đầu) (%) 0.8

Phosphate (tính theo P2O5) (%) 1.9

Chloride (tính theo NaCl) (%) 0.04

Tro không hòa tan trong 50% HCl 0.08

Vỏ (tính theo lượng hạt nhân không

3

Ngoài ra, bơ cacao còn được chiết trực tiếp từ hạt cacaođã xay và loại mầm Một số dung môi thường dùng đểchiết bơ cacao như: tricloethylen, cyclohexan, rượu etylic,isopropylic …

Đây là nguồn nguyên liệu không chỉ cung cấp chấtdinh dưỡng cho cơ thể, có chứa một lượng lớn chấtpolyphenol chống oxy hóa tự nhiên; mà trong quá trình chếbiến, bơ cacao sẽ giúp tạo ra hương vị thơm ngon đặc trưngcho chocolate Do nó có khả năng kết tinh đa hình tùy theonhiệt độ, dạng bơ kết tinh β’ có cấu trúc tinh thể mịn,bóng, vị thơm đặc trưng, tan chảy nhanh dưới điều kiệnthân nhiệt

Từ lâu, người ta đã cố gắng nghiên cứu ứng dụngmột số chất có khả năng thay thế bơ cacao để giảm giáthành sản phẩm; vừa khắc phục những khó khăn trongquá trình xử lý nhiệt chocolate, vừa làm tăng thời gian sửdụng, mức độ chịu nhiệt, độ cứng, đặc tính cảm quan …Tuy nhiên, các chất thay thế chỉ tương tự bơ cacao về tínhchất vật lý, hóa lý, nhưng lại không tạo được hương vị đặctrưng cho sản phẩm chocolate như bơ cacao

Một số chỉ tiêu đối với bơ cacao làm nguyên liệu

sản xuất chocolate STT Tên chỉ tiêu chất

lượng Tiêu chuẩn

3 Đường :

Người ta chủ yếu dùng đường saccharose trong sảnxuất chocolate ở dạng đường mịn Do đó, đường saccharosedạng tinh thể có cỡ hạt không đều cần phải được nghiềnnhuyễn để kích thước phân tử đường đưa vào sản xuấtchỉ còn khoảng 25 - 30 μm

4 Sữa :

Sữa cung cấp rất nhiều chất dinh dưỡng cho cơ thể vàtrong quá trình sản xuất (trong khi gia nhiệt), các acid amintrong sữa sẽ tham gia vào các phản ứng tạo màu để làmtăng độ màu cho chocolate thành phẩm (phản ứng Mailard)

Ta có thể dùng nguyên liệu sữa ở dạng bột hoặcdạng lỏng (sữa tươi) Tuy nhiên, người ta thường dùng sữabột hơn do sữa tươi có hàm lượng nước cao (trên 87%) lạichứa rất nhiều chất dinh dưỡng, nên rất dễ bị biến chấtvà hư hỏng dưới tác dụng của vi sinh vật

Ngoài ra, sữa bột còn có một số ưu điểm như: dễbảo quản và bảo quản được lâu, dung tích nhỏ, chuyênchở thuận lợi … Do đó, sữa bột là dạng lý tưởng nhấtthuận tiện cho quá trình sản xuất chocolate Nhưng cần phảilưu ý đến chế độ bảo quản đối với sữa bột Vì nó cótính hút ẩm mạnh nên phải bao gói thật kín, bảo quản nơikhô ráo, mát mẻ, độ ẩm tương đối trong kho không quá

70 - 75%, nhiệt độ không quá 15oC

Thành phần của sữa bột (tính cho 100g chất khô)

Nước Lipid Protein Lactose Tro

5 Các nguyên liệu khác :

 Chất tạo nhũ: Lecithin ở dạng tinh khiết là một khối

kết dính, có màu sáng, khi gia nhiệt thì trở nên mềm vàhòa tan tốt trong chất béo Nó có khả năng tạo ra nhữnglớp mỏng trên bề mặt phân chia giữa pha ưa nước và pha

ưa béo, tránh sự tách pha Ngoài ra, việc bổ sung lecithin(dùng dạng bột) còn giúp giảm độ nhớt của khối hỗnhợp chocolate sau quá trình nghiền Do đó mà lecithin đượcsử dụng như một chất nhũ hóa trong công nghệ thựcphẩm

Trong hạt cacao có từ 0,3 - 0,4% lecithin so với trọnglượng của hạt và chiếm 0,1% trong vỏ ở trạng thái liênkết

5

Ngoài ra, ta có thể sử dụng một số chất tạo nhũkhác như: mono - và di - glycerides, muối amonium của acidphosphatidic, polyglycerol polyrecinoleate, sorbitan monostearate,sorbitan tristearate, polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate.

Hàm lượng cho phép của các chất phụ gia (Codex 87 –

1981) Chất tạo nhũ Hàm lượng tối

đa trong sản phẩm (g/kg)

Mono - và di – glycerides của

 Va-ni: có dạng tinh thể hình kim, ở dạng bột, không

màu, có mùi thơm đặc trưng, tan trong rượu etylic Va-nithường được cho thêm vào để làm cho sản phẩm

”dậy” mùi thơm

Một số tiêu chuẩn về va-ni Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn

Nhiệt độ nóng

oC

Kim loại nặng <10 ppm

 Ngoài ra: muối (sodium chloride), các vitamin, các chấtmàu, phụ gia bảo quản … cũng được dùng để cảithiện tính chất của sản phẩm, kéo dài thời gian bảo

chất phụ gia trên góp phần rất lớn vào việc đa dạnghoá các dạng sản phẩm chocolate.

7

B QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHOCOLATE:

1 Sơ đồ quy trình công nghệ:

Bơ cacao, sữa, đường mịn

Xử lý nhiệt

Đảo trộn nhiệt

Phối trộn

Bột cacao

Bao gói Làm mát Rót khuôn

Lecithin

Nghiền tinh

Sản phẩm

2 Thuyết minh quy trình công nghệ :

2.1 Phối trộn:

 Mục đích: Chuẩn bị

Trộn các nguyên liệu (bột cacao, bơ cacao, đường, sữa)lại với nhau theo một tỉ lệ thích hợp để hình thành nênhỗn hợp huyền phù đồng nhất sử dụng cho các quá trìnhtiếp theo

 Các biến đổi xảy ra trong quá trình:

 Phương pháp thực hiện - Các thông số kỹ thuật:

Ban đầu cho bơ cacao vào thùng phối trộn tạo môitrường liên tục, sau đó cho từ từ bột cacao, sữa, đườngdạng bột vào tạo thành pha phân tán Cho cánh khuấyhoạt động trong suốt quá trình

Thời gian nhào trộn: 20 - 30 phút Nhiệt độ: 40 o C

-45 o C Nếu nhiệt độ nhào trộn vượt quá 60oC sẽ gây ảnhhưởng xấu đến chất lượng sản phẩm (do các chất béotrong sữa rất dễ bị oxy hóa trong điều kiện đảo trộn ởnhiệt độ cao và thời gian kéo dài)

Độ ẩm trong bột cacao càng cao thì quá trình tạo ra cácphần tử có kích thước lớn càng mạnh, quá trình nghiền sau

đó sẽ phức tạp hơn Độ ẩm thích hợp cho việc nhào trộn của khối chocolate là 1 - 2%, khi đó khối chocolate còn giữ

được tính linh động, nên không gây khó khăn cho quá trìnhnhào Các chất thơm được cho thêm vào cuối giai đoạnnhào

 Thiết bị:

Máy phối trộn (năng suất: 30 - 40 kg/mẻ)

 Cấu tạo : Thiết bị được cấu tạo bằng thép không rỉ.Nguyên liệu gồm bột cacao, bơ cacao, đường và sữa sẽ

9

được đưa vào máy phối trộn qua phễu nhập liệu (1) Mỗicylon nhập liệu đều có bộ phận điều chỉnh lưu lượng.Nguyên tắc phối trộn bằng trục vít (3) Bộ phận tháo liệu(4) nằm phía dưới máy.

 Thông số :

Tốc độ trục vít: 60 vòng/phút

Thời gian: 30 phút

 Cách thực hiện : Khởi động máy, cho bơ cacao vàotrước, sau đó cho từ từ bột cacao, đường, sữa vào Sauthời gian đảo trộn, ta tháo sản phẩm cho vào thùng chứa,chuẩn bị cho giai đoạn nghiền

MÁY PHỐI TRỘN (1) Phễu nhập liệu (2) Máy trộn (3) Trục vít (4)

Ống tháo liệu

11

Máy đảo trộn chocolate cao tốc (K & Kurt High Speed Chocolate Mixer)

 Máy được thiết kế đặc biệt để đáp ứng yêu cầu

cần thiết của quá trình sản xuất chocolate là đơn giản và

dễ sử dụng

 Máy hoàn toàn phù hợp đối với quá trình sản xuất

chocolate và chocolate bột Tay trộn được thiết kế đặc biệt

để trộn nhanh và tạo ra hỗn hợp đồng nhất

 Máy trộn có những đặc điểm sau:

o Tất cả các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm

đều được làm bằng thép không gỉ

o Hệ thống kiểm soát nhiệt độ cho nước và khối

bột nhào

o Hướng quay của dao trộn được điều chỉnh để có

thể quay cùng chiều và ngược chiều kim đồng hồ

o 4 cánh tay trộn được thiết kế đặc biệt để trộn

nhanh và lắp trên dao trộn để tạo ra hỗn hợp đồng nhất

o Đuôi máy trộn được gắn thêm các tấm ván để

bảo vệ

o Máy phù hợp với điều kiện thiết kế an toàn để

tránh gây tai nạn

o Máy mạnh, dễ hoạt động, ít hư hỏng

13

Biến đổi quan trọng của quá trình là kích thước các

hạt giảm xuống thấp hơn 30μm Nhiệt độ hỗn hợp tăng

do ma sát; độ nhớt hỗn hợp giảm đến thấp nhất, do cáchạt mịn và độ ẩm hỗn hợp giảm

 Phương pháp thực hiện - Các thông số kỹ thuật:

Hỗn hợp chocolate sau khi nhào trộn có nhiều phần tửcó kích thước lớn sẽ được đưa vào thiết bị nghiền 5 trục -nhập liệu tự động - để nghiền bột đến kích thước khoảng

30 μm, tạo ra hỗn hợp rất mịn, độ đồng đều cao Các trụcquay với tốc độ tăng dần từ trục đáy lên trục đỉnh, bột

ca cao và các tinh thể đường được nghiền mịn; sau đó đượctách ra khỏi trục đỉnh bằng một dao cạo sắc

Nhiệt độ của hỗn hợp trong thiết bị phải giữ ở

khoảng 45 - 48 o C Trong quá trình nghiền, ma sát giữa các

trục sẽ sinh nhiệt làm các trục nóng lên rất nhiều Đểổn định nhiệt độ, ta cần cho nước luân chuyển trong ốngđể làm nguội các trục

Ở một số nhà máy, người ta tiến hành quá trìnhnày 2 lần nhằm đạt được yêu cầu cao hơn về độ mịn

 Thiết bị:

 Cấu tạo : Thiết bị nghiền trục gồm 5 trục bằng thépkhông rỉ, được đặt nằm ngang và xếp chồng lên nhau.Nhập liệu từ trục cuối tạo thành dòng liên tục, bộ phậntháo liệu ở phía trên và có 1 dao cạo sắt để cạo sảnphẩm ra khỏi trục

Trong quá trình nghiền, do ma sát giữa các trục vàgiữa trục với nguyên liệu sẽ sinh nhiệt làm các trục nónglên rất nhiều, gây ảnh hưởng đến công suất nghiền Dođó, ta cần phải làm nguội thiết bị bằng cách cho nướcluân chuyển trong lòng các trục

 Thông số kỹ thuật :

Vận tốc trục: các trục này quay với vận tốc tăngdần từ dưới lên đỉnh Trục cuối cùng có thể quay 200vòng/phút

Kích thước trục: D x L 40 cm x 140 - 180 cm

 Cách thực hiện : Khối chocolate lỏng được cho vào phễuphân phối thành một màng mỏng chảy vào khe hẹp giữahai trục Tác dụng nghiền được tạo ra do sức ép của haitrục; kết quả khối chocolate được nghiền mịn và chảy vàománg hứng

Loại HFS 140 – HFS 180 Công suất cực đại:

1200 – 1500 kg/h

15

Máy nghiền tinh 2 trục (The K & Kurt 2 Roll Refiner)

 Máy được thiết kế dễ sử dụng, dung tích sản phẩmlớn, chất lượng đạt yêu cầu Quá trình nghiền nát cácthành phần của chocolate giữa 2 trục nghiền tạo ra khảnăng sử dụng đường tinh thể thay cho đường bột Bằngcách này, người ta cũng có thể làm giảm bớt ẩm bêntrong chocolate

 Máy có thể giúp nâng cao độ đồng nhất nhưngkhông làm hư hỏng sản phẩm, bởi vì sự quá nhiệt là đặcđiểm tiêu biểu của quá trình nghiền tinh Các phần tử tạothành sau khi nghiền tinh có kích thước nhỏ khoảng 25 µm

 Vùng nối kết giữa 2 trục được giới hạn và 50% bềmặt của các trục được sử dụng như vùng làm mát

 Các kết quả có thể đạt được nhờ sử dụng 2 trụcnghiền là: chất lượng, hương vị và các đặc tính kỹ thuậtcủa sản phẩm cuối cùng và những đặc điểm này khôngthể đạt được khi sử dụng những hệ thống khác Bởi vì cócác quá trình khác cũng diễn ra đồng thời trong suốt quátrình nghiền tinh, và đây là cơ sở để tạo thành các đặctính riêng cho sản phẩm sau cùng

Nguyên lý hoạt động của máy nghiền 2 trục

17

2.3 Đảo trộn nhiệt:

 Hóa học:

Quá trình xảy ra ở nhiệt độ cao và trong khoảng thờigian dài nên có nhiều phản ứng xảy ra Đặc biệt làphản ứng Maillard giữa acid amin và đường khử tạo màu,mùi, vị đặc trưng cho sản phẩm

Loại các acid dễ bay hơi có mùi khó chịu như acidacetic

Các chất màu bị oxy hóa tạo màu đặc trưng chochocolate

Độ ẩm hỗn hợp giảm

+ Cải thiện cấu trúc chocolate

+ Làm giảm nguy cơ xuất hiện hiện tượng nở hoachất béo

Ngoài ra, ta có thể cho thêm các chất tạo nhũ tươngnước trong dầu, có gốc phosphatid nhằm làm giảm độnhớt của chocolate.

 Thông số kỹ thuật : Các cánh khuấy quay với vận tốc và chiều khácnhau

19

MÁY ĐẢO TRỘN NHIỆT FRISSE (1) Ống hồi lưu (2) Bảng điều khiển (3) Ống thổi

khí (4) Phễu nhập liệu.

(5) Cánh khuấy (6) Trục vít (7) Bơm hồi lưu

 Thiết bị: Longitudinal Conche (Năng suất: 100 – 1000

kg/mẻ)

 Cấu tạo : Thiết bị gồm một máng (5) cóđáy (6) làm bằng đá granite Trong đó có một trục lăn (4)bằng đá granite nằm ngang di chuyển qua lại trên mặt đáycó tác dụng đảo trộn khối hỗn hợp, trục lăn này đượcđiều khiển bởi bộ truyền động (1) và (2) thông qua tayquay (3) Bộ phận (7) để gia nhiệt và nắp (8) để che đậy

 Thông số kỹ thuật : Tần số bộ truyền động: 20 - 40 vòng/ phút

Kích thước trục lăn phụ thuộc vào năng suất củamáy

Thời gian đảo trộn: 48 - 72 giờ (có khi lên đến 96 giờ)

 Nguyên lý : Quá trình trượt giữa trụ tròn vàđáy máng tạo ma sát làm tăng nhiệt độ Thiết bị này

21

thích hợp với nguyên liệu dạng nhão hoặc nguyên liệu cóhàm lượng béo cao Để giúp cho quá trình bay hơi ẩm hiệuquả hơn, trong quá trình đảo trộn ta cần gia nhiệt thêm chokhối nguyên liệu

Figure 1: Old longitudinal conche (Source: H Mikle, Chocolats Halba 2004)

"CONCHE" MACHINES.

Reproduced by permission of Messrs J Baker & Sons,

Willesden.

23

- Nhiệt độ được điều khiển

một cách chính xác nhờ hệ

thống vỏ áo và bộ điều

nhiệt

- Thời gian đảo trộn nhanh 14

- 16 giờ, do khối chocolate

chịu nhiều tác động nhào,

cắt, trượt … của cánh

khuấy và dao trộn

- Hương vị không đặc trưng

bằng (do thời gian đảo trộn

ngắn)

- Nguyên liệu có thể ở

dạng bột nhão hoặc bột

khô

- Có bộ phận thông gió

giúp cho quá trình bay hơi

ẩm tốt hơn

- Khó kiểm soát nhiệt độhơn

- Thời gian đảo trộn 48 - 72giờ, do khối chocolate chỉchịu tác động nhào vàtrượt của trục lăn

- Tạo hương vị đặc trưng hơn:

do một số acid amin cầnmột thời gian dài mới thamgia vào phản ứng Maillardvới các phân tử đường

- Nguyên liệu phải ở dạngbột nhão hoặc có hàmlượng chất béo cao (khôngcho nguyên liệu ở dạng bộtkhô)

- Không có bộ phận thônggió

 Chuẩn bị:

Sau khi tinh thể chocolate hình thành, nâng nhiệtđộ lên 32oC - 33oC tạo điều kiện thuận lợi cho việcrót khuôn

 Các biến đổi xảy ra trong quá trình:

Vật lý: