Công nghệ sản xuất socola

- Vì bột cacao không chỉ sử dụng như thành phẩm mà còn được dùng như một nguyên liệu cơ bản với quy mô lớn hơn rất nhiều trong sản xuất socola, kẹo, bánh có phủ socola nên các số liệu về

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SOCOLA

I GIỚI THIỆU

Socola là sản phẩm có một giá trị rất lớn về cảm quan và dinh dưỡng Nó không những được dùng làm bán thành phẩm cho các loại kẹo khác mà còn cung cấp cho chúng ta một lượng năng lượng khá lớn

Khi so sánh lượng calo của socola với các sản phẩm khác thì ta thấy rằng cứ 100g sản phẩm thực phẩm cho ta năng lượng như sau:

Thực phẩm Năng lượng (kcal/100g)

Nhờ cung cấp năng lượng cao nên socola có tác dụng làm giảm sự mệt mỏi của cơ thể người Ngoài ra socola để lâu không bị hỏng

Lịch sử sản xuất socola

Socola được sản xuất từ quả cacao lấy từ cây cacao

- Khu vực buôn bán cacao nằm trong khu vực Amazon cua Brasil Columbo trong chuyêns thám hiểm của mình đã phát hiện ra cây cacao và người Anhđiêng sử dụng hạt cacao để ăn và làm phương tiệnt hanh toán Trong thời gian xâm lược Mexico năm 1520, người Tây Ban Nha biết đến cacao ở Aztes

Họ đã có một số phương pháp chế biến cacao như chế biến đồ uống, chế biến những miếng bánh hình vuông tạo ra từ hạt cacao nghiền, sau đó trộn với bột ngô, mật ong và gia vị gần giống như miếng socola ngày nay

- Người Tây Ban Nha đã đem hạt cacao về nước Đầu tiên việc sử dụng và chế biến chỉ giới hạn ở Tây Ban Nha, cho đến thế kỷ 17 các nước Châu Âu khác mới biết đến Việc tiêu thụ socola tăng nhanh tới mức mà các đồn điền lớn trồng cacao không chỉ xuất hiện ở Trung và Nam Mỹ mà còn ở Indonesia, miền Trung và Tây Phi Hiện nay châu Phi sản xuất ra hơn một nửa sản lượng

cacao trên thế giới, đặc biệt là ở Ghana và Nigeria, Bờ Biển Ngà, Camơrun và Brasil

- Vì bột cacao không chỉ sử dụng như thành phẩm mà còn được dùng như một nguyên liệu cơ bản với quy mô lớn hơn rất nhiều trong sản xuất socola, kẹo, bánh có phủ socola nên các số liệu về mức độ tiêu thụ hiện nay rất khó xác định ở Hà Lan, lượng tiêu thụ các sản phẩm socola năm 1985 là 4,5kg/người/năm; ở Anh là 10kg/người/năm

2 Các sản phẩm từ cây cacao

a. Bột cacao: Được nghiền từ hạt cacao thô sau khi đã tách hết chất béo Nó có thể được sử dụng như bán thành phẩm trong sản xuất socola hoặc sản xuất đồ uống dinh dưỡng bằng cách trộn với sữa và đường

b. Socola: là hỗn hợp của bột cacao, bơ cacao và đường Để phân biệt với sản phẩm socola sữa, người ta dùng nhãn hiệu socola nguyên chất (pure) hoặc socola đen Không dùng các chất nhuộm hay hương liệu tổng hợp loại trừ etyl-vanilin

c. Socola sữa: là socola có chứa sữa bột

d. Praline: socola sữa có thêm hạt hạnh nhân ở dạng nguyên hoặc nghiền mịn, có thể thay thế hạnh nhân bằng lạc,vừng

e. Socola trắng: có chứa bơ cacao, sữa bột, đường và vani

f. Nhân socola: lượng socola có chứa 1/4 tổng khối lượng kẹo

g. Kem socola: bên cạnh bơ cacao còn có dầu dừa có thể nóng chảy trong miệng nhanh hơn bơ cacao Nó cho cảm giác lạnh khi ăn và cần được bảo quan trong

tủ lạnh

h. Bơ socola (chocolate spread) là sản phẩm mềm có thành phần chính là socola

Nó có chứa ít nhất 15% bột cacao dùng để ăn với bánh mỳ và sử dụng như bơ

3 Sản phẩm socola

Theo quan điểm cấu trúc thì khối socola rất giống kẹo dẻo, pha lỏng của nó là bơ cacao chiếm khoảng 35% so với trọng lượng khối socola, pha rắn là những tinh thể đường bé chiếm 50% Kích thước các tinh thể pha rắn đặc biệt là đường có đương

kính không quá 10 - 16µm Các phần tử có đường kính nhỏ hơn 16 µm càng nhiều thì socola càng mềm, mịn và ngon

II NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT SOCOLA

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất socola là bột cacao, bơ cacao, lexithin và đường

1 Bột cacao

Bột cacao thu được từ hạt cacao qua các công đoạn sau

Quả cacao

Bột cacao thô

Đường, sữa bột, hạt

Bột cacao

Nghiền

Bánh cacao Bơ cacao

Ép Dịch cacao kiềm hoá

Nghiền

Sấy Kiềm hoá

Bảo quản Đóng gói Tạo hình Điều hoà nhiệt Hoàn thiện Nghiền mịn Phối trộn

Hạt cacao Nghiền Tách vỏ và mầm

Nướng

Sấy Làm sạch Lên men

Các thành phần chính trong bột cacao

Thành phần chính của bột cacao là nước, protein, chất béo, carbon hydrat, chất khoáng, theobromin, cafein, axit hữu cơ, một số chất thơm và chất khoáng

Bảng thành phần các chất (tính theo % khối lượng)

-a. Dầu cacao

b. Theobromin: là thành phần đặc trưng của cacao, chiếm 1,2 - 1,5% khối lượng hạt cacao Theobromin thuộc nhóm alcaloit, có công thức phân tử là C7H8N4O2 ở dạng bột tinh thể có màu trắng, vị đắng đặc trưng cho socola Có khả năng làm tăng sức chịu đựng của tim

c. Cafein

d. Axit hữu cơ: có trong thành phần của hạt ở dạng dễ bay hơi và dạng không bay hơi với hàm lượng 0,7 - 2,33 tính theo axit tactric Bao gồm các axit: axit malic, axit tactric, axit oxalic và các axit hữu co tự do

e. Gluxit bao gồm 7% tinh bột, 1% đường, 2,5% xenluloza, 1,5% pentoza

f. Protein

g. Các chất thơm: là một trong những thành phần có giá trị lớn nhất trong quả cacao Chúng gồm những sản phẩm dễ và khó bay hơi Những chất thơm dễ bay hơi thì phần lớn mất đi trong lúc rang qua và trong thời gian hoàn thiện nâng cao chất lượng socola Những hợp chất thơm dễ bay hơi thường có mùi

vị khó chịu, như sự bay hơi mà hương vị của socola được tôt hơn Phần chất thơm khó bay hơi có giá trị lớn được giữ lại trong thành phần của socola và

được hoà tan trong dầu socola Chúng tạo nên hương vị thơm ngon cho sản phẩm socola

h. Khoáng chất

2 Dầu cacao và các chất thay thế

a Dầu cacao (bơ cacao)

- Dầu cacao là cấu tử chính của socola, nó làm cho socola có khả năng tạo hình bằng phương pháp rót khuôn, socola có vị ngon dễ chịu Với nhiệt độ nóng chảy khoảng 320C chiếm 32 - 26% trong socola, dầu cacao giúp cho sôccla tan chảy nhanh trong miệng tạo cảm giác mat dễ chịu cho người ăn

- Dầu cacao chiếm nhiều nhất trong hạt cacao: 48-50% so với trọng lượng hạt đã lên men và sấy khô Ở nhiệt độ bình thường dầu cacao cứng và dòn Điều này

có ý nghĩa rất lớn vì socola làm ra có độ cứng và dòn đặc trưng

- Thành phần chính của dầu cacao gồm những axit glixeric khác nhau có nhiệt

độ nóng chảy hầu hết gần bằng nhiệt độ nóng chảy của β-oleonalmetostearin (340C) Tất cả các triglyxerit còn lại không ảnh hưởng nhiều đến nhiệt độ nóng chảy của dầu cacao Nhờ có sự khác nhau không lớn lắm giữa nhiệt độ nóng chảy ban đầu và cuối nên bề mặt của dầu cacao không bị nứt

- Các chỉ số của dầu cacao:

o nhiệt độ nóng chảy ban đầu : 31 - 34 0C

o nhiệt độ nóng chảy cuối : 33 - 360C

- Dầu cacao ở nhiệt độ dưới 200C sẽ kết tinh và trở nên cứng và thô Nếu làm lạnh dầu cacao không có khuấy trộn hoặc nhân kết tinh ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đông tụ 100C thì dầu cacao sẽ giữ được cấu trúc phi tinh khá lâu Qua thời gian nó bị đục màu vì các tinh thể dầu xuất hiện lại phân bố không đều mà chỉ ở từng vùng riêng biệt Khả năng quá lạnh của dầu cacao (về trạng thái cứng không qua kết tinh) là một khó khăn lớn trong giai đoạn tạo hình vì đặc điểm này liên quan đến sự đông tụ của socola

- Một đặc tính rất quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng socola của dầu cacao là tính đa hình của tinh thể dầu cacao Trong dầu cacao có 4 dạng đa hình γ, α, β,

β’ Trong đó 3 dạng γ, α, β không bền, chỉ có dạng β’ bền Dạng này có thể chuyển sang dạng khác dưới ảnh hưởng của nhiệt độ xác định Khi dầu cacao

bị lạnh thì có dạng γ đa hình nóng chảy ở trạng thái trong suốt và cứng Dạng γ

đa hình này chuyển nhanh sang dạng α đa hình tinh thể có nhiệt độ nóng chảy cao hơn Tiếp tục chuyển ta được đa hình β’ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn β’

là dạng tinh thể có tính dễ nóng chảy cao nhất so với các dạng trên (hình vẽ)

- Tính đa hình của dầu cacao là do triglyxerit có khả năng tạo ra tinh thể rắn đồng nhất và vì vậy dầu cacao có những nét độc đáo riêng, đó là khả năng chuyển pha (tan chảy nhanh)

b Các nguyên liệu thay thế dầu cacao

Dầu cacao có ưu điểm là tạo cho sản phẩm socola dòn và cứng ở nhiệt độ phòng, tan chảy nhanh trong miệng là một trong những tính chất đặc trưng nhất của socola Tuy nhiên có nhược điểm là giá thành đắt, không ổn định giữa các vùng, nhiệt độ nóng chảy thấp nên khó bảo quản, quá trình chế biến rất phức tạp Vì vậy trong thực tế người ta tìm ra một số nguyên liệu có khả năng thay thế cho dầu cacao

- CBR (cacao butter replacer): có thể dùng thay thế một phần bơ cacao họăc hoàn toàn bơ cacao với ưu điểm là định hình tốt và độ bóng tốt, không có vị xà phòng, bảo quản được lâu, có thể kết hợp cùng với chất béo, sữa, thời gian nghiền trộn giảm nhưng có nhược điểm là tan chảy chậm

- CBS (cacao butter substitute) có ưu điểm là: nhiệt độ nóng chảy gần như bơ cacao, thời gian kết tinh ngắn, không đòi hỏi ủ nhiệt, dòn và dễ rót khuôn, giữ

độ bóng và có độ bóng vừa phải, có độ bền, ít bị oxy hoá, khó bị thuỷ phân, giá rẻ nhưng có nhược điểm là không dùng chung với bơ cacao được và không thể dúng quá 1% bột cacao mà trong đó chất béo chiếm 15%

- CBE (cacao butter equivalent) và CBI (cacao butter improver): chúng có khả năng thay thế và hoàn thiện để cho bơ cacao tốt hơn, nhưng đòi hỏi công nghệ

cầu kỳ hơn nên ít được ứng dụng hơn Chúng có ưu điểm là giống bơ cacao về

sự kết tinh, cấu trúc mùi, vị, cảm giác khi ăn

o CBE có thể trộn lẫn được với bơ cacao ở bất kỳ tỷ lệ nào mà khong thay đổi tính tan chảy, có thể hoà nhập được với bơ cacao giá rẻ

o CBI làm cho bơ cacao giảm đi ảnh hưởng của chất béo sữa và trở nên cứng hơn

c Các biến đổi của bơ cacao

- Hiện tượng xà phòng hoá

- Sự phân tách chất béo: các phân tử chất béo được tách ra làm nhiều phần

- Sự ôi thiu: Là mối quan hệ đặc trưng giữa sự phân tách chất béo với sự oxy hoá

- Sự thuỷ phân: dưới tác dụng của nước, triglyxerit tách ra thành hai hay nhiều phân tử tồn tại độc lập Các axit béo tự do sẽ làm tăng độ axit và tuỳ theo độ dài của mạch carbon gây ra mùi khó chịu Ví dụ, nếu axit lauric bị tách ra khỏi triglyxerit thì có thể cảm nhận được mùi xà phòng

- Hiện tượng oxy hoá: xảy ra đối với các axit béo không no Khi các chỉ số iod thấp nghĩa là hàm lượng các axit bé không no thấp và do vậy chúng khó bị oxy hoá

3 Lexithin

- Socola là một hệ ổn định gồm các hạt chất rắn rất mịn phân bố trong pha dầu Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất socola, chất béo luôn ở dạng lỏng, nhưng ở những giai đonạ sau, pha rắn là những tinh thể chất béo có ảnh hưởng đến độ chảy của socola cùng với các hạt đường, cacao, sữa

- Nước có trong socola ở dạng màng mỏng hấp phụ trên bề mặt của các pha rắn Màng hấp phụ này làm chậm sự thấm dầu của cacao lên bề mặt các phân tử thuộc pha rắn vì nó làm tăng ma sát giữa các phân tử dầu và pha rắn, làm chậm

sự di chuyển của chúng và do đó độ nhớt của khối socola tăng lên

- Vì vậy trong sản xuất socola, lexithin là thành phần không thể thiếu trong sản xuất socola Sự có mặt của lexithin làm cho hệ nhũ tương ổn định, giúp cho hạt

chất rắn phân bố đều trong pha béo, giảm độ nhớt và hạn chế sự kết tinh đường

và chất béo trên bề mặt

- Khi đưa lexithin vào thì phân tử của nó sẽ liên kết với nước qua nhóm hydroxyl và tạo ra lớp hấp phụ (các gốc glyxerit tác dụng tương hỗ với môi trường phân tán) làm cho bản chất bề mặt các phân tử bị thay đổi Nhờ vậy lực tương hỗ giữa chúng giảm (giảm sức căng bề mặt) và do đó độ nhớt của khối socola giảm

- Lượng lexithin cho vào 0,2 - 0,6%

4 Đường: Sử dụng đường trắng tinh khiết xay nhỏ, khô, mịn, có kích thước hạt <

80µm Đường bột phải được bảo quản ở nơi khô ráo, tránh hiện tượng vón cục

5 Sữa bột: thường sử dụng sữa bột tách bơ trong sản xuất socola sữa

III QUY TRÌNH SẢN XUẤT

1 Phối trộn: công đoạn này trộn lẫn các nguyên liệu vào nhau theo công thức phối chế của từng chủng loại Ví dụ dưới đây là thực đơn phối chế của hai loại socola

(%)

-Chất béo được gia nhiệt ở nhiệt độ 400C cho đên khi ở trạng thái lỏng Cho 50% chất béo vào máy trộn rồi lần lượt cho đường, bột cacao, sữa (trong trường hợp sản xuất socola sữa) vào máy trộn Ngoài ra nếu sản xuất các loại socola có độn khác như lạc, vừng, càphê đã nghiền cũng cho vào lúc này Thời gian đảo trộn khoảng 10 - 15 phút

2 Nghiền

- Mục đích là cán nhỏ các hạt đường, cacao thành những hạt nhỏ có kích thước

< 30µm Để nghiền nhỏ người ta dùng cá máy nghiền 3-5 trục (hình vẽ)

- Toàn bộ hỗn hợp lần lượt đi qua các trục Khoảng cách giữa các trục dễ điều chỉnh, vân tốc quay các trục tăng dần và khoảng cách giữa các trục giảm dần các trục dược chế tạo một cách rất chính xác tạo ra một lớp màng mỏng đều đặn bột nhão của socola trải đều trên bề mặt trục và kéo từ trục này sang trục khác

- Trong quá trình nghiền nhiệt độ của trục tăng dần do ma sát, do vậy trục nghiền được làm lạnh bằng nước chảy bên trong trục và có điều khiển nhiệt độ

- Socola ra khỏi máy nghền có dạng bột vì kích thước các hạt giảm Diện tích bề mặt tăng làm cho lượng dầu trong khối cacao không làm ướt hết các hạt cứng

- Mức độ nghiền với các chủng loại kẹo socola như sau:

o socola tráng miệng không độn kích thước hạt ≤ 30µm

o socola cao cấp ≥ 96% hạt đã được nghiền nhỏ ≤ 30 µm

o socola bình thường không độn ≥ 92% hạt đã được nghiền nhỏ ≤ 30µm

o socola bình thường có độn ≥ 90% hạt đã được nghiền nhỏ ≤ 30µm

3 Hoàn thiện:

- Đây là giai đoạn rất quan trọng trong sản xuất sôcola Là quá trình nghiền trộn cuối cùng tạo ra mùi và cấu trúc cho socola một cách hoàn chỉnh

- Quá trình này được thực hiện trên chảo lớn bằng đá hoa cương có các trục chuyển động tịnh tiến theo đáy chảo (hình vẽ) Dưới đáy chảo có bao hơi hoặc nước nóng để điều chỉnh nhiệt độ cần thiết cho khối socola Khi trục đá làm việc, khối socola luôn nằm trong trạng thái chuyển động, do đó các hạt đường

và bột cacao liên tục va chạm vào thành chảo, vào trục đá và chúng được khuấy đảo mạnh Ngoài ra còn có ma sát giữa các hạt với nhau

- Nhiệt độ trong thiết bị là 55 - 600C đối với khối socola đen và 45 - 500C đối với socola sữa vì ở nhiệt độ cao sữa bị giảm chất lượng

- Khối socola phải được nghiền nhỏ trước khi hoàn thiện, khi đó khối sôcla mới

có mùi vị tốt

- Trong quá trình hoàn thiện các hạt thô phân tán trong bơ được chuyển thành nhũ tương mịn có chứa các hạt đường, cacao và sữa bột phân bố trong bơ cacao ở dạng lỏng Trong quá trình này xảy ra các biến đổi hoá học và hoá lý rất phức tạp

o hàm lượng nước giảm từ 1,6% đến còn 0,6 - 0,8%

o làm bay hơi một phần axit (30% axit axetic) và aldehyt (50% các aldehyt)

o Hình thành các axit amin tự do (là cơ sở cho phản ứng Maillard)

o Mùi vị đặc trưng cho socola được hình thành đầy đủ trong quá trình này

- Quá trình này được thực hiện trong 3 ngày và đòi hỏi diện tích sản xuất lớn

4 Điều hoà nhiệt:

- Đảm bảo cho tinh thể bơ cacao được hình thành ở trạng thái bền vững đối với các loại socola sử dụng dầu cacao

- Do tính đa hình của các tinh thể dầu cacao nên nếu socola sau khi trộn cuối cùng hoặc hoàn thiện có nhiệt độ 45 - 500C được làm nguội tới 20 - 250C trong môi trường không khí thì socola sẽ có vị thô vì các hạt cứng của bột cacao và đường trong trạng thái tĩnh tập hợp thành trạng thái ximăng của dầu cacao Ngoài ra trên bề mặt của dầu có các vết xám do tinh thể dầu tích tụ lại Hiện tượng này gọi là hiện tượng xám của socola Để chống lại hiện tượng này cần phải tạo điều kiện cho tinh thể dầu ở trạng thái bền vững trước khi đổ khuôn (29 - 300C)

- Quá trình điều hoà nhiệt trải qua 4 giai đoạn:

o làm nóng chảy tất cả các tinh thể chất béo

o làm nguội tới 300C

o hình thành cả hai dạng tinh thể bền vững và tinh thể không bền vững

o Làm nóng chảy dạng tinh thể không bền vững, chỉ để lại dạng tinh thể bền vững

- Đối với các loại chất béo thay thế khác thì chỉ cần giữ nhiệt độ trong thùng chứa ở chế độ nhiệt 42 - 450C