Các thử nghiệm lên men Các nhân tố quan trọng trong tiến độ thực hiện các thử nghiệm lên men bao gồm: kích cỡ của đống/khối lên men, thời gian trữ trái trước khi tách hạt, phương thức t
Trang 1TIẾN ĐỘ CÁC THỬ NGHIỆM VỀ LÊN MEN VÀ SẤY CHƯƠNG TRÌNH CARD 05VIE013 – THÁNG 02/2007
ĐÍNH KÈM BÁO CÁO GIAI ĐOẠN 3
Cơ sở của các thử nghiệm lên men
Đại học Cần Thơ / Vùng Đồng bằng Sông Cửu Long
Như trong nội dung dự án, các thử nghiệm về lên men, sấy và các điều kiện cần được thực hiện trước tiên tại CTU đã được liệt kê ở mục 3.1 trong khung dự án gồm mục tiêu 2, kết quả từ 2.4 đến 2.8 Hầu hết các điều kiện tiên quyết như kết quả 2.4, 2.5 và 2.8 đã được hoàn thành trước hoặc trong chuyến công tác đầu tiên của người đối tác Úc vào tháng 4/2006
Các thử nghiệm lên men
Các nhân tố quan trọng trong tiến độ thực hiện các thử nghiệm lên men bao gồm: kích cỡ của đống/khối lên men, thời gian trữ trái trước khi tách hạt, phương thức thông khí/đảo trộn đống lên men, thời gian lên men và biến đổi nhiệt độ trong suốt quá trình lên men Từng các nhân tố này được liệt kê trong kết quả 2.6 Thời gian sấy cũng rất quan trọng trong quá trình phát triển mùi vị và thông số này đã được tiêu chuẩn hoá bằng cách là tất cả các mẫu được đặt trên cùng một máy sấy
Các nhân tố riêng biệt này tương tác với nhau theo khuynh hhướng như sau:
• Kích cỡ đống/khối lên men: Nhân tố này có ảnh hưởng đến tỷ số bề mặt trên thể tích (surface to
volume: SVR) của khối lên men và khả năng khối lên men giữ được nhiệt độ từ sự oxy hoá trong suốt quá trình lên men Khối hạt lớn hơn có tỷ số SVR nhỏ hơn so với khối hạt nhỏ và do đó có tương quan
là sự mất nhiệt sẽ ít hơn Tỷ số SVR nhỏ hơn cũng có nghĩa là mức độ xâm nhập của không khí cũng kém hơn so với khối hạt nhỏ hơn
• Thời gian trữ trái: Các biến đổi về sinh hoá diễn ra trong suốt quá trình trữ trái, đặc biệt là sự phân
cắt và biến đổi các thành phần của đường và điều này có ảnh hưởng đến sự lên men Trong quá trình này ẩm độ từ phần cơm trái ca cao cũng bị mất đi do sự bốc hơi qua lớp vỏ trái Sự mất ẩm này làm tăng sự xâm nhập của không khí và do đó làm tăng mức độ lên men dẫn đến nhiệt độ cũng tăng theo
và khi trái được đập vỡ thì sự lên men đã bắt đầu
• Phương thức thông khí/đảo trộn: Phương thức đảo trộn là trộn cách quãng (chuyển từ thùng lên
men này đến thùng khác) trong khoảng thời gian lên men từ 5-7 ngày Mức độ đảo trộn tốt hơn thì khả năng xâm nhập khí tốt hơn Sự xâm nhập không khí cũng bị ảnh hưởng bởi các thao tác thông thường như việc đậy khối lên men với lá chuối và điều này sẽ làm chậm sự xâm nhập không khí giữa các lần đảo trộn Các nhân tố này đặc biệt quan trọng đối với khối lên men nhỏ, khi đó sẽ có sự thông khí tốt hơn tuy nhiên cũng làm gia tăng sự mất nhiệt do có tỷ số SVP lớn hơn
• Thời gian lên men: Nhân tố này có ảnh hưởng đến thuộc tính chất lượng bao gồm cả mùi vị và thành
phần vỏ Ảnh hưởng của thời gian lên men thay đổi theo các nhân tố khác như giống ca cao, có hay không có trữ trái Thời gian lên men thích hợp thay đổi theo những nhân tố này và do đó cần phải thiết lập theo các vùng/ đặc điểm di truyền/ phương pháp thực hiện khác nhau
• Biến đổi nhiệt độ trong quá trình lên men: Sự biến đổi nhiệt độ cơ bản được xác định dựa trên sự
kết hợp các nhân tố được đề cập trên Nhiệt độ tối đa đạt được khoảng 45-50oC sẽ là điều tiên quyết
để phát triển mùi vị tốt nhất
Các thử nghiệm sấy
Các điều kiện tiên quyết của kết quả 2.4, 2.5 và 2.8 về các thử nghiệm về sấy tại CTU đã được hoàn thành trước
Trang 2Thử nghiệm lên men lần thứ nhất (F1) và Thử nghiệm sấy tại Đại học Cần Thơ
Giới thiệu
Với thử nghiệm lên men lần thứ nhất (F1) và thử nghiệm sấy tại CTU trong tháng 4/2006 đã cố gắng để tiến hành thí nghiệm nhiều nhân tố của sự lên men trên cùng một thí nghiệm Các nhân tố này bao gồm:
• Kích cỡ và tỷ số bề mặt trên thể tích (SVR) của khối lên men: Nhân tố này đạt được thông qua các
nghiệm thức sau:
Nghiệm thức 1 (T1): Thùng lên men 100kg hạt ướt Tỷ số SVR là 12,86 m2/m3 hạt ướt
Nghiệm thức 2 (T2): Thùng lên men 50kg hạt ướt Tỷ số SVR là 16,60 m2/m3 hạt ướt
Nghiệm thức 3 (T3): Thùng lên men 25kg hạt ướt Tỷ số SVR là 20,56 m2/m3 hạt ướt
Nghiệm thức 3a (T3a): Lặp lại của nghiệm thức T3
Nghiệm thức 4 (T4): Thùng lên men 10kg hạt ướt Tỷ số SVR là 30 m2/m3 hạt ướt
Nghiệm thức 5 (T5): Ủ đống dạng hình nón với 25kg hạt ướt trên nền có lót lá chuối và xung quanh
cũng được đậy bằng lá chuối Tỷ số SVR là 30 m2/m3 hạt ướt Phương pháp này thông thường được dùng để lên men ở Tây Phi
Tất cả các thùng lên men được đậy với lá chuối để cố định tiêu chuẩn này
• Thời gian trữ trái: Hạt ca cao có được từ các hộ nông dân ở 3 xã khác nhau của tỉnh Bến Tre Phương
pháp tại địa phương là thu hoạch trái và trữ chúng đến khi đủ lượng trái tập trung để tiến hành lên men
Để đủ lượng hạt ca cao tươi thì không thể có được Thời gian trữ trái thì khác nhau ở từng hộ nông dân nhưng tính trung bình là 7 ngày Bởi vì rất khó có được hạt ca cao tươi từ Bến Tre nên đã quyết định chuyển thử nghiệm này đến WASI
• Phương thức thông khí/ Đảo trộn Các nghiệm thức có cùng một phương pháp đảo trộn là chỉ đảo trộn
một lần vào ngày ủ thứ hai, do đó coi như đã cố định thông số này Tất cả các thùng lên men và ủ đống được bao bọc phía trên, dưới và xung quanh bằng lá chuối nên cũng đã cố định thông số này Do đó sự thay đổi chính trong việc thông khí là tỷ lệ bề mặt và thể tích khối ủ và đây chính là đặc điểm về kích cỡ
và hình dạng của khối lên men
• Thời gian lên men: Nhân tố này được thực hiện bằng việc lấy mẫu ca cao để sấy sau 5 và 6 ngày lên
men Mẫu lên men 5 ngày được đánh dấu SDF5 trước khi sấy Do các mẫu được đặt trên cùng một máy sấy nên thời gian sấy của chúng cũng được coi là cố định
Tương tác giữa các nghiệm thức lên men và thời gian lên men nên có tổng cộng 10 mẫu ca cao khô, ví
dụ F1T1SDF5, F1T1SDF6, từ 5 nghiệm thức lên men
Vật liệu và Phương pháp
Hạt ca cao được mua từ Bến Tre như đã nói trên Trái được cân trước khi tách hạt và lượng hạt ướt thu được từ trái cũng được cân lại Điều này cho biết tỷ lệ thu hồi hạt ướt/ trái, đây là một nhân tố quan trọng để xem xét về mặt kinh tế
Nhiệt độ được đo đơn giản bằng cách ghi nhận giá trị từ nhiệt kế đặt giữa khối lên men sau mỗi ngày
Các phân tích về lý và hoá của các mẫu được lấy trong quá trình lên men được tiến hành dựa trên quyển hướng dẫn phân tích của dự án
Trang 3Kết quả và thảo luận
Điều ghi nhận đầu tiên trong thử nghiệm bước đầu đó là sự lên men không thành công ở tất cả các nghiệm thức ngoại trừ nghiệm thức 5 Đây là điều không bình thường chưa được ghi nhận trước đó bởi đối tác phía Úc Có thể được lý giải là do hạt được tách trong khu vực được tráng nền xi măng rộng nên có thể không có các loài côn trùng mà đây chính là nguồn chủng nhiễm chính Nguồn lây nhiễm quan trọng thứ hai đó là từ mặt dưới và các thành bên của thùng lên men từ các lần lên men trước đó Vì đây là các thùng lên men mới nên không có được hệ vi sinh vật từ các lần lên men trước Các thử nghiệm lên men tại CTU sau thí nghiêm này đều là các thử nghiệm được thực hiện thành công Vì lý do đó nên chỉ có kết quả của nghiệm thức T5 được trình bày và thảo luận chi tiết
Lên men
Thay đổi nhiệt độ theo ngày lên m en
30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Ngày lên men
F1R1T1 F1R1T2 F1R1T3a F1R1T3b F1R1T4 F1R1T5
Hình 1 Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình lên men
Hình 1 cho thấy sự gia tăng nhiệt độ mong muốn chỉ xuất hiện ở nghiệm thức T5 Nhiệt độ cao nhất có thể đạt được kế tiếp là ở nghiệm thức T1 đến 39oC và ở nhiệt độ này được ghi nhận là chưa đủ để phát triển mùi vị tốt nhất Nghiệm thứ T5 đạt được mức nhiệt độ đủ cao được ghi nhận là điển hình của sự lên men ca cao
TA hạt ca cao nguyên vỏ
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
F1R1T1 F1R1T2 F1R1T3a F1R1T3b F1R1T4 F1R1T5
Trang 4Hình 2 cho thấy một lần nữa là chỉ có nghiệm thức T5 đạt được sự lên men đầy đủ Chuẩn độ axit (TA) có khuynh hướng tăng trong quá trình lên men là do sản phẩm hình thành từ các vi sinh vật sinh axit lactic và axit axêtic
Do đó nghiệm thức T5 là nghiệm thức duy nhất sẽ được thảo luận chi tiết về sau
Hình 3 pH của các thành phần hạt ca cao ở nghiệm thức T5 trong quá trình lên men
Hình 3 cho thấy giá trị pH của các thành phần hạt ca cao trong quá trình lên men của nghiệm thức T5 Kết quả cũng tương tự với trung bình từ 10 mẫu lên men thương mại ở Papua New Guinea (Hình 4) Điều này cho thấy phương pháp không sử dụng thùng lên men mà chỉ đơn giản là ủ đống có thể là một lựa chọn cho các hộ nông dân Việt Nam Đây là một phương pháp lên men đơn giản có thể thực hiện và không cần tốn kém thêm cho việc làm các thùng lên men
Hình 4 Giá trị pH điển hình (trung bình 10 mẫu lên men) của các thành phần hạt cac cao lên men ở PNG
pH các thành phần hạt ca cao nghiệm thức T5 - Cần Thơ F1T5
3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00
Ngày lên men
Whole beans Kernel pulp
Nguyên hạt Nhân hạt Cơm hạt
Giá trị pH điển hình ở PNG
3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50
Ngày lên men
Whole beans Kernel pupl/testa
Nguyên hạt Nhân hạt Cơm hạt
Trang 5Hình 5 thể hiện giá trị chuẩn độ axit từ các thành phần khác nhau của hạt ca cao trong quá trình lên men ở nghiệm thức 5 Tương tự như vậy, giá trị chuẩn độ axit cũng giống với giá trị trung bình từ 10 mẫu lên men thương mại ở Papua New Guinea (PNG) được thể hiện ở hình 6 Điều này một lần nữa cho thấy đây là phương pháp lên men có thể thực hiện tại Việt Nam
Hình 5 Giá trị chuẩn độ axit của các thành phần hạt trong quá trình lên men ở nghiệm thức 5
Hình 6 Giá trị TA điển hình của các thành phần hạt trong quá trình lên men (trung bình 10 mẫu) tại PNG
Thử nghiệm sấy lần thứ nhất (D1) tại Đại học Cần Thơ (CTU)
Giới thiệu
TA các thành phần của hạt ca cao tại Cần Thơ - nghiệm thức F1T5
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
Ngày lên men
TA Whole Beans
TA Kernel
TA pulp
Nguyên hạt Nhân hạt Cơm hạt
Giá trị TA điển hình ở PNG
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
Ngày lên men
Whole beans Kernel Pulp / Testa
Nguyên hạt Nhân hạt Cơm hạt
Trang 6cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi sự tương quan giữa điều kiện thời tiết và thiết kế của máy sấy dựa trên các nhân tố sau: nhiệt độ, độ ẩm tương đối/ lượng mưa, tốc độ gió/ không khí, bề mặt tiếp xúc của sản phẩm và sự bức xạ mặt trời Thiết kế của máy sấy có mục đích là đạt được tất cả các nhân tố trên trong quá trình hoạt động
Vật liệu và Phương pháp
Hạt ca cao lên men được lấy từ ngày thứ 5 và thứ 6 và để thành những đống (khoảng 2 kg hạt ướt) khác nhau trên máy sấy Khi kết thúc quá trình lên men, tức là vào ngày thứ 6, lượng hạt còn lại trong tất cả các thùng lên men được trộn lại và cho vào máy sấy nhằm để theo dõi mức độ sấy với khối lượng hạt ca cao lớn hơn Lượng mẫu chung này có khối lượng là 220 kg hạt ướt
Nhiệt độ và độ ẩm tương đối bên trong máy sấy và cả nhiệt độ môi trường xung quanh được theo dõi bằng máy ghi dữ liệu được mua từ dự án
Các mẫu trong máy sấy được lấy độc lập theo các nghiệm thức lên men và mẫu của lượng hạt chung còn lại được lấy sau mỗi ngày sấy Ẩm độ, pH, TA được kiểm tra dựa trên quyển hướng dẫn của dự án
Kết quả và thảo luận
Mức độ sấy và sự thay đổi về pH và TA được thể hiện ở hình 7, 9 và 10 Các điều kiện bên trong máy sấy và môi trường xung quanh được thể hiện ở hình 8
Độ ẩm ( %) hạt ca c ao sấy k hô t heo t hời gian
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00
N gày s ấy k hô
F1R1T1SDF6 F1R1T2SDF6 F1R1T3aSDF6 F1R1T3bSDF6 F1R1T4SDF6 F1R1T5SDF6
M ẫu chung còn lại 220kg
Hình 7 Mức độ sấy hạt ca cao trong máy sấy năng lượng mặt trời
Kết quả thể hiện ở hình 7 cho thấy mức độ sấy nhanh, độ ẩm hạt đạt được 6-7% chỉ trong 4 ngày sấy Lượng mẫu của từng nghiệm thức lên men khoảng 2 kg và để riêng từng loại trên sàn sấy Lượng mẫu chung còn lại
220 kg quan sát thấy mức độ sấy chậm hơn nhưng cũng đạt được mức độ khô thương mại trong 4 ngày Các mức độ sấy này cho thấy thuận lợi hơn so với cách phơi thông thường phải mất đến 10-12 ngày để đạt được 7-8% ẩm Trong suốt quá trình sấy, điều kiện thời tiết không nắng lắm, có mưa ít Vì thế kết quả không cho thấy
rỏ được mức độ sấy sẽ như thế nào trong một mùa mưa kéo dài
Trang 7Nhiệt độ & RH ngày 25/04/06
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
120,0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Thời gian trong ngày
Hình 8 So sánh điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tương đối (RH) trong máy sấy và môi trường xung quanh
Hình 8 chứng minh được nhiệt độ bên trong máy sấy cao hơn nhiều so với nhiệt độ môi trường xung quanh Nhiệt độ trong sàn sấy đạt được trên 60oC trong khoảng thời gian từ 11 đến 13 giờ Trong khoảng thời gian ban đêm, nhiệt độ trong máy sấy luôn cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh và đây là điều rất quan trọng bởi vì hạt sẽ hút nước trở lại nếu nhiệt độ trong máy sấy không được giữ ở mức cao
Tương tự đối với độ ẩm tương đối (RH) bên trong máy sấy cũng ở mức thấp hơn nhiều so với môi trường xung quanh và điều này cũng thể hiện việc làm tăng mức độ sấy
pH hạt s ấy khô the o t hời gia n
4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50
N gày s ấy k hô
F1R1T1SDF6 F1R1T2SDF6 F1R1T3aSDF6 F1R1T3bSDF6 F1R1T4SDF6 F1R1T5SDF6
M ẫu chung còn lại 220kg
Trang 8T A hạt s ấy khô t he o t hời gia n
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50
N gày sấy k hô
F1R1T1SDF6 F1R1T2SDF6 F1R1T3aSDF6 F1R1T3bSDF6 F1R1T4SDF6 F1R1T5SDF6
M ẫu chung cò n lại 220kg
Hình 10: Giá trị chuẩn độ axit (TA) trong quá trình sấy khô
Giá trị pH và TA được thể hiện ở hình 9 và 10 Cả chỉ số pH và TA đều có tầm quan trọng trong việc thể hiện
mùi vị, mùi sô-cô-la tốt hơn được ghi nhận là khi ca cao có chỉ số axit thấp Chỉ có nghiệm thức T5 là lên men
đầy đủ vì thế chỉ có các chỉ số của nó được xem xét Ở nghiệm thức T5, giá trị pH của ca cao khi kết thúc quá
trình sấy là 5,09, đây là giá trị khá tốt khi so sánh với ca cao của Tây Phi thông thường pH trong khoảng
5,0-5,2 Phần lớn ca cao ở khu vực Thái Bình Dương và Đông Nam Á có giá trị pH trong khoảng 4,6-4,8 và được
đánh giá là quá axit/chua khi so với ca cao ở Tây Phi
Giá trị TA của nghiệm thức T5 có khuynh hướng tăng lên đến khi kết thúc quá trình sấy Đây là một đặc tính
của sự mất ẩm trong từng đơn vị được thể hiện bằng số ml NaOH 0,1N trên mỗi gam ca cao Vào cuối quá trình
sấy, độ axit của ca cao không thay đổi mặc dù trọng lượng của hạt ca cao giảm theo sự mất ẩm
Bảng 1: Giá trị pH và axit hữu cơ của các mẫu ca cao
từ thử nghiệm lên men so sánh với các mẫu ca cao thương mại của Việt Nam, Malaysia và Ghana
*NA: không xác định
Kết quả từ bảng 1 cho thấy các mẫu ca cao thương mại của Việt Nam có độ axit và các axit hữu cơ nằm ở vị trí
trung gian của ca cao của Ghana và Malaysia Mẫu ca cao từ nghiệm thức lên men T5 gần giống với ca cao của
Ghana Mẫu ca cao lên men 5 ngày (T5SDF5) có giá trị axit thấp hơn so với mẫu lên men 6 ngày (T5SDF6)
Các trị số axit hữu cơ của các mẫu thử nghiệm thì không có xác định trong đợt tập huấn tại QDPI&F vì nó được
tiến hành sau tháng 8/2006
Kết luận
Thử nghiệm bước đầu này nhằm mục đích: (1) xác lập kích cỡ tối thiểu cho quá trình lên men, chẳng hạn với
thùng lên men 10kg , (2) sự phù hợp của việc ủ đống, (3) ảnh hưởng của thời gian lên men, khác nhau giữa 5 và
6 ngày lên men và (4) hiệu quả của máy sấy năng lượng mặt trời
Trang 9Bởi vì các thử nghiệm lên men không được diễn ra hoàn toàn, ngoại trừ nghiệm thức T5, nên kết luận không đề cập đến khối lên men chỉ với 10kg hạt ướt Lên men bằng cách ủ đống, đậy với lá chuối đã diễn ra đầy đủ và cho thấy rằng phương pháp lên men này có thể được đề nghị Đây là phương pháp chuẩn để tiến hành lên men
ở các nước vùng Tây Phi Người đối tác Úc đã ghi nhận trước đó khi làm việc tại PNG, phương pháp lên men bằng cách ủ đống khoảng 25 kg là phương pháp lên men tốt nhất đã từng được kiểm tra ở đất nước sản xuất loại
ca cao của Tây Phi Sự đề nghị này sẽ được trình bày trong các tài liệu chuyên môn sắp được xuất bản Giá trị
pH của hạt khô từ nghiệm thức T5 tương đương với tiêu chuẩn ca cao của Tây Phi Lên men bằng cách ủ đống cũng có một sự thuận lợi đó là không cần tốn thêm chi phí để lắp đặt các thùng lên men
Kết quả đạt được cho thấy máy sấy năng lượng mặt trời được thiết kế cho hiệu quả cao Tuy nhiên kết quả này được ghi nhận là tiến hành trong điều kiện thời tiết nắng nóng Các kết quả về máy sấy trong điều kiện thời tiết mưa ẩm hơn sẽ được trình bày trong các báo cáo sau với những thử nghiệm được thực hiện tại CTU
