Bài giảng môn công nghệ cà phê ca cao (Bách khoa hà nội )

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA HẠT CACAO TƯƠI, % THÀNH PHẦN HÓA HỌC  Đường: trong cùi nhớt Cơ chất cho quá trình Lên men loại dịch, tạo hương... BẢO QUẢN SAU THU HOẠCH  Mục đích: giảm bớt hà

BF5410: CÔNG NGHỆ CÀ PHÊ CACAO

Bài giảng cho sinh viên Kỹ thuật Thực phẩm

2013-2014

Hồ Phú Hà Phan Thanh Tâm

PHẦN II: CÔNG NGHỆ CACAO

 Chương I Giới thiệu về ca cao

 Chương II Nguyên liệu

 Chương III: Công nghệ sơ chế hạt cacao

 Chương IV Các sản phẩm từ cacao

 Chương V: Công nghệ sản xuất bột cacao

và dầu cacao

1 NGUỒN GỐC CÂY CACAO

 Theobroma cacao, (Sterculioidea họ

 Gia đình người Anh (Fry) xây

dựng nhà máy socola đầu

CÁC NƯỚC SẢN XUẤT CACAO HÀNG ĐẦU

TÌNH HÌNH SX CACAO

 Cả thế giới: 4-5 triệu nông dân trồng cacao,

40-50 triệu người sống phụ thuộc trực tiếp

vào cacao

 Hàng năm SX khoảng 3,5 triệu tấn

 Hàng năm giá trị thương mại: 5,1 tỷ USD

GIÁ CACAO TRÊN THẾ GIỚI

SẢN LƢỢNG CACAO TRÊN THẾ GIỚI

NĂNG SUẤT CACAO THẾ GIỚI

TÌNH HÌNH XUẤT KHẨU CACAO GIỮA CÁC

VÙNG TRÊN THẾ GIỚI

CACAO TẠI VIỆT NAM

 Đầu thế kỷ 20: Người Pháp đem giống cacao

vào Việt nam (Yersin) Năng suất không cao

 Thời kỳ 1980: Liên xô cũ, cacao được chú ý trở

lại

 Đầu những năm 90: Liên xô và Đông Âu tan rã,

cacao không bán được

 Những năm 2000: phát triển trở lại

 Năng suất thấp (TB 3,5 tạ/ha); sản lượng

khoảng 2500 tấn/ năm

 Bến tre: 5-15 tấn quả/ha

4 GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA CACAO

 Bổ sung năng lượng (giàu chất béo, protein,

 Giàu flavonoid, giúp giảm cục máu đông,

ngăn ngừa bện lý tim mạch

LỢI ÍCH ĐỐI VỚI SỨC KHỎE

 Giảm nguy cơ nhồi máu cơ tim

 Giúp điều hòa huyết áp, giảm nguy cơ tử

vong

 Chống mệt mỏi, giúp trí óc minh mẫn

 Hạn chế tiểu đường

SƠ CHẾ HẠT CACAO

CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU

1. Các loại giống cacao

2. Thành phần cấu tạo và thành phần lý hóa

của quả, hạt cacao

3. Thu hoạch

4. Chất lượng quả

1 CÁC LOẠI GIỐNG CACAO

CÁC GIỐNG CACAO Ở VIỆT NAM (2)

TS Phạm Hồng Đức Phước ĐH Nông Lâm.

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TẠO GIỐNG

chồi

GHÉP NGỌN

GHÉP CÀNH

ĐỘ ẨM CẦN THIẾT

ĐẶC ĐIỂM CANH TÁC

 Trồng dưới cây có bóng râm

Cacao + điều, dừa

Cacao + nhãn, bưởi, sầu riêng

2 CẤU TẠO QUẢ CACAO

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA HẠT CACAO

TƯƠI, %

THÀNH PHẦN HÓA HỌC

 Đường: (trong cùi nhớt) Cơ chất cho

quá trình Lên men loại dịch, tạo hương

 không có trong giống Criollo,

 L – epicatechin (L - EC) không có màu, vị chát, hòa

tan trong nuớc, bị oxy hóa nhanh chóng  sản

phẩm màu gọi là “ chất nâu cacao”

PHÁT TRIỂN CHẤT THƠM TRONG QUÁ

TRÌNH CHẾ BIẾN

ENZYME

 24 loại enzyme

 ß - glycosidaza, proteaza và enzyme oxi

hóa polyphenol EPPO

 ß – glycosidaza chuyển hóa anthyonin

3 -a- L arabinosidyl cyanidin và 3 ß -D galactosidyl cyanidin

 cyanidin và đường (arabinoza và galactoza)  chất màu

top= 44 o C, pH = 4 – 4,5

 Proteaza: Tạo axit amin  mùi, vị

 EPPO: enzyme trong hạt tươi và hạt lên men, khi sấy khô sẽ vô hoạt  tạo màu và mùi trong quá trình lên men

3 THU HOẠCH QUẢ CACAO

 Thời gian trồng đến khi bói quả: 5 năm

Phương pháp ghép cành: 3 năm

 Thời gian cho thu hoạch tốt nhất: 10 năm

 Hàng năm 1 cây cho 20.000 đến 100.000

hoa, 1-5% đậu quả

 Quả cacao đạt kích thước tối đa sau 75

ngày, tiếp theo là quá trình chín kéo dài

 Quả tươi thu hoạch bằng dao cắt, có thể để

tối đa 7-10 ngày trước khi chế biến

 Thu hoạch nhiều đợt, mỗi đợt cách nhau

7-10 ngày

CÔNG CỤ THU HÁI

 Tránh làm trầy xước, hỏng đệm hoa ảnh

hưởng đến vụ sau

 Kéo cắt cành (Bình Phước, Tây Nguyên)

 Dao (Đông Nam Bộ, Miền Tây)

4 CHẤT LƯỢNG QUẢ CACAO

Vùng

Tỷ lệ quả chín khi thu hoạch (%)

Tỷ lệ quả chưa chín (%)

Tỷ lệ thu hồi (% hạt khô so với quả tươi)

Chất lượng quả cacao và tỷ lệ thu hồi

XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM THU HÁI

 Chỉ có quả chín mới cho hạt cacao hương vị tốt

 Dấu hiệu rõ nhất để thu hoạch: rãnh trên quả

màu vàng hoặc cam

5 BẢO QUẢN SAU THU HOẠCH

 Mục đích:

giảm bớt hàm lượng cùi nhớt

kích thích một số phản ứng sinh hóa trong quả

trước khi lên men

tăng cường các hoạt động của vi sinh vật hiếu

khí trong quá trình lên men

 Bảo quản trong lồng, sọt tre hoặc gỗ

 Thoáng mát, xa vườn

A: Quả chín mới thu hoạch

B: Quả sau khi bảo quản

Thể tích cùi

 Hàm lượng đường

 Độ chua

Nguồn:Cocoa Atlas 2010, Germany

BẢO QUẢN QUẢ TƯƠI

BẢO QUẢN QUẢ TƯƠI

 Thời gian 7-10 ngày: nếu dài quá  khô, bị

nhiễm vi sinh vật gây hỏng

 Chú ý không làm ướt quả

nếu ướt gây nấm bệnh, vi sinh vật phát triển

Một số giống có khả năng mọc mầm sớm nên

không bảo quản quá 5 ngày

CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN QUẢ TƯƠI

THỜI GIAN BẢO QUẢN QUẢ TƯƠI

CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ SƠ

 Tách riêng lấy phần cùi nhớt để lên men

 Mỗi quả có khoảng > 30 hạt

 Thành phần vỏ quả

Tách vỏ quả

 Dùng vật cứng đập vỡ vỏ (dao, gạch, đá )

 Nhẹ nhàng tách thịt quả (găng tay), chừa phần

lõi

 Không đƣợc làm nát và cắt vào múi

2 Lên men cacao

Thành phần cùi nhớt

Thành phần hạt

Tiến hành lên men

 Hạt tách ra phải đƣợc lên men ngay trong

vòng 24 giờ

 Quá trình lên men kéo dài 4-7 ngày

 Khi khối hạt đạt nhiệt độ tối đa (tới 48oC)

Các giai đoạn quá trình lên men

 Yếm khí:

 trong 2 ngày đầu

 Đường ở cùi nhớt chuyển thành rượu

 Nhiệt độ không tăng, không cần thông khí

 Hiếu khí:

 Rượu chuyển thành axit acetic

 Cần đảo trộn, nhiệt độ tăng nhanh

Quá trình biến đổi

 Giải phóng enzyme

 Giải phóng cơ chất

 Do axit acetic, nhiệt lượng tỏa ra  phôi chết

De Vuyst, 2010

Quá trình biến đổi lớp thịt quả

Pectin (Galactose)n Glucose

Quá trình biến đổi

Protein Peptid Axit amin

Saccharose  Glucose + Fructose

Polyphenol  Sắc tố(nâu)

Biến đổi về mùi

Hạt cacao lấy ra từ ngày thứ 3 (⋄), thứ 4 (□), thứ 5 (▵) và thứ 6 (○) kể từ khi bắt đầu

lên men.

Biến đổi trong quá trình lên men

Các sản phẩm tạo ra trong quá

trình lên men

 Etanol tạo thànhf từ đường (1-2,5% khối lượng)

 Các enzyme thủy phân pectin

 Các axit hữu cơ:

 Đồng hóa axit citric

 Tạo thành axit lactic (0,2-0,5%)

 Tạo thành manitol, axit acetic

 Axit acetic có thể tạo đến 1,5-2,5%, phản ứng tỏa nhiệt

Biến đổi pH trong quá trình lên

Nấm men trong lên men cacao

De Vuyst, 2010

Nấm men trong lên men cacao

Vai trò của nấm men

 Tùy thuộc chủng giống

 Sinh enzyme thủy phân pectin và các đại phân

tử thành cơ chất cho các vi sinh vật khác

 Lên men chuyển đường thành rượu và các

sản phẩm khác

Đa dạng vi khuẩn lactic

Vai trò

 Tùy chủng giống

 Lên men tạo axit lactic

 Chuyển hóa axit citric

Vai trò của vi khuẩn acetic

 Đồng hóa citric

 Thủy phân pectin

 Tỏa nhiệt  diệt rễ, mầm

 Tạo hương vị

 Vi khuẩn đặc trưng: Accetobacter pasteurienus, A senegalensis

Thời điểm kết thúc lên men

 Hạt không nhớt

 Mùi thơm rượu, không nồng

 Cắt hạt làm đôi:

 Hạt màu tím: chưa lên men

 Hạt màu nâu: đã lên men

 Kiểm tra khi thấy trên 50% số hạt đạt yêu cầu

(nhân nâu đồng đều, tách vỏ) thì dừng lên

men

Lên men không đạt yêu cầu khi

 Hạt màu nâu không đồng đều trong 1 hạt

 Hạt màu nâu không đồng đều giữa các hạt

 Vỏ hạt cháy do không yếm khí

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất

lượng lên men

 Hạt lên men thuộc các giống khác nhau

 Độ chín quả không đồng đều

 Đảo trộn không tốt

 Nhiệt độ

Các phương pháp lên men

 Lên men Ủ đống

 Lên men trong thùng

 Lên men trong thúng

 Lên men trong khay

Cocoa Atlas, Germany, 2010

Lên men ủ đống

Một số biện pháp cải thiện quá

trình lên men

 Điều chỉnh chu kỳ đảo trộn (hàng ngày hoặc 3

ngày 1 lần)

 Thay đổi thời gian lên men

 Điều chỉnh khối lượng hạt đem lên men (100 –

2000 kg)

 Thêm nước hoặc tách bớt nước (giảm cùi)

3 Làm khô hạt cacao

 Mục đích:

 Đưa khối hạt về độ ẩm bảo quản

 Dừng quá trình lên men

 Yêu cầu: độ ẩm 7-8%

Làm khô hạt cacao

 Tiến hành:

 Nhiệt độ: không quá 60 o C (có thể quá do nilon kê

dưới ủ nhiệt)

 Tốc độ sấy: không quá nhanh để các hợp chất

màu tạo thành (giảm màu tím, tăng màu nâu)

 Nhanh: ẩm trong hạt không chuyển ra được, ngoài hạt

khô  khi bảo quản dễ gây mốc

 Chậm: hiệu suất giảm, hạt dễ hỏng, nhiều phản ứng

không mong muốn

 Phơi nắng: 5-10 ngày, có thể đến 14ngày

 Sấy máy sấy cơ: 2 ngày

 Phơi:

 Lưu ý 2 ngày đầu không phơi quá 5 tiếng/ngày

 Tránh hạt hút ẩm lại vào ban đêm

 Sấy lò: Tránh hạt bị nhiễm khói

4 Đánh giá chất lƣợng

 Kiểm tra hạt trong quá trình sấy

 Độ ẩm

 Kiểm tra vết cắt

Cocoa Atlas, Germany, 2010

 đƣợc lên men hoàn toàn

Yêu cầu kỹ thuật của hạt cacao

TCVN 7519 : 2005

TCVN 7519 : 2005

Loại Chỉ tiêu

4 Bảo quản và vận chuyển

 Lựa chọn phân loại

 Đấu trộn

 Đóng bao

Cocoa Atlas, Germany, 2010

Lưu ý khi bảo quản và vận chuyển

 Bao gói có giá đỡ cách mặt sàn 7 cm

 Cách trần ít nhất 1m

 Cách tường ít nhất 60 cm có lối đi ít nhất 60 cm

 Kiểm soát nhiệt độvà độ ẩm

 Kiểm soát côn trùng, mốc, ngập nước, nhiễm mùi

lạ

 Thường xuyên làm sạch không khí

 Khử trùng làm sạch kho tàng trước khi nhập kho

Bảo quản và vận chuyển

 Thường xuyên kiểm tra mẫu (tỷ lệ kiểm tra vết

cắt phải chiếm 30% số mẫu)

 Trong điều kiện bảo quản tốt cacao có thể bảo

quản được 1 năm

1 Giới thiệu các sản phẩm chủ yếu

2 Giá trị dinh dưỡng và thương phẩm của

 Dùng trong SX bánh kẹo, đồ uống

Chỉ tiêu đánh giá bột cacao

 Độ mịn

 Tỷ lệ vỏ/hạt

 Vi sinh

Một số chỉ tiêu của bột cacao kiềm

 Nhiệt độ nóng chảy khoảng 32 o C

 Chậm bị oxy hóa do trong thành phần chứa nhiều

chất chống oxy hóa

 Dùng trong sản xuất sôcôla, bánh kẹo, mỹ phẩm

9 Đóng gói và bảo quản

Quy trình chế biến hạt cacao

Tiêu chuẩn lựa chọn hạt

 Trên thị trường hạt nhỏ thường giá thấp

Tiêu chuẩn lựa chọn hạt

 Màu sắc mùi vị

 Tỷ lệ vỏ: 10-12%

 Hàm lượng chất béo (ít nhất 52%)

 Tỷ lệ các axit béo

 Tiêu diệt vi sinh vật

 Tiến hành: xông hơi

 Liên tục hoặc gián đoạn

 Hạt vỡ được xông hơi trước rang hoặc sau rang

 Sau khi tiệt trùng số VSV tổng số < 500 cfu/g,

Tiệt trùng

 Có thể trước khi rang (quy trình tự nhiên)

 Hoặc kiềm hóa trước (quy trình Hà lan) khi tiệt

trùng

 Có thể tiến hành sau rang để tiêu diệt vsv còn

sống sót sau quá trình rang

 Thường phun hoặc xông hơi trong thùng quay,

thời gian 20s

Quá trình kiềm hóa

 Mục đích:

 Nâng pH lên 6,8 -7,5

 Cải thiện màu sắc và hương vị, làm cho phần rắn

phân tán tốt hơn trong nước

 Tiến hành:

 Phun dung dịch NaOH trong thùng quay có chứa

nhân, sau đó làm khô nhiệt độ < 100 o C

 Quy trình này gọi là quy trình Hà lan (do Van

Houten người Hà lan phát triển)

 Hạt được rang để sau đó sàng tách vỏ

 Tách vỏ: hạt va đập mạnh với đĩa kim loại

Rang nhân

 Nhân cacao được rang sau khi đã tách vỏ

 Phương pháp này làm tăng hiệu quả kiềm

hóa, tăng sự tiếp xúc với đường sau này để

tăng hương vị ở một số loại cacao

Rang dịch cacao

 Nhân được nghiền trước khi rang

 Hạt được gia nhiệt để tách vỏ trước và sàng

sảy trước khi dịch tạo thành do nhiệt

 Vấn đề khi rang nhân và dịch là hạt không

được gia nhiệt trước  hiệu quả tách vỏ kém

 Cải tiến: thiết bị bổ sung phần gia nhiệt trước

để tách vỏ dễ dàng

Biến đổi trong quá trình rang

 Nhiệt độ rang

 Tốc độ mất nước

 Ảnh hưởng đến mức độ biến đổi hóa học và

vật lý của nhân cacao

 Rất quan trọng trong hình thành chất lượng

SP

Biến đổi trong quá trình rang

Nghiền nhân và sản xuất dịch

cacao

 Nghiền nhân thành dịch mịn, độ nhớt thấp,

hương vị sô cô la

 Thiết bị nghiền đĩa, nghiền trục, nghiền búa,

nghiền bi (nghiền hạt)

 Nhân cacao chứa 50-55% bơ ở dạng rắn

 Trong quá trình nghiền bị nóng chảy

  tạo thành dịch cacao (kích thước hạt <30

µm)

 Độ nhớt phụ thuộc độ ẩm và mức độ rang

 Dịch được gia nhiệt 90-100oC trong tăng chứa

để loại vi sinh vật và tàng trữ

 Sử dụng trong sản xuất sô cô la hoặc ép tách

bơ và bột cacao

Thiết bị nghiền

Bánh cacao

 Phần còn lại sau khi tách bơ

 Bánh cacao ít béo: 10-12% chất béo

 Bánh cacao giàu chất béo: 22-24% chất béo

 Bánh cacao được bẻ vụn và nghiền thành bột

cacao