CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BỘT CA CAO

TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆUCa cao hạt được phân loại theo trọng lượng thường là trọng lượng của 100hạt/110g và theo hàm lượng hạt không đạt yêu cầu hay hạt khuyết tật, đó là những hạt

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Hạt ca cao 6

Hình 2: Sản lượng ca cao của các nước qua từng năm 1990 – 2005 8

Hình 3: Biểu đồ thể hiện sản lượng ca cao trên Thế giới năm 2007 (%) 9

Hình 4: Tiêu thụ ca cao trên thế giới năm 2007 9

Hình 5: Giống ca cao Forastero 11

Hình 6: Sơ đồ quy trình công nghệ 1 13

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm sạch 14

Hình 8: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị rang dạng thùng quay 17

Hình 9: Cấu tạo thiết bị rang thùng quay 18

Hình 10: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục 19

Hình 11: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách vỏ 20

Hình 12: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục bánh răng 22

Hình 13: Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiềm hóa 24

Hình 14: Sơ đồ nguyên lý thiết bị ép bơ 26

Hình 15: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền búa 28

Hình 16: Cấu tạo thiết bị rây 30

Hình 17: Thiết bị bao gói 32

Hình 18: Sơ đồ quy trình công nghệ 2 33

Hình 19: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống xử lý nhiệt hồng ngoại 35

Hình 20: Sơ đồ nguyên lý thiết bị rang liên tục 39

Hình 21: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền nhiều trục 41

Hình 22: Màu sắc của các sản phẩm bột cacao khác nhau 44

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Những đặc tính chính của các nhóm ca cao 7

Bảng 2: Thành phần hóa học của hạt ca cao tươi 7

Bảng 3: Thành phần hóa học của hạt ca cao đầu vào (theo ICCO) 12

Bảng4: Nhiệt độ và thời gian tối ưu để hình thành một số chỉ tiêu cảm quan 17

Bảng 5: Sự ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến chất lượng ca cao thành phẩm 25

Bảng 6: Đánh giá ưu, nhược điểm của từng quá trình 42

Bảng 7: Đánh giá ưu, nhược điểm của quy trình 43

Bảng 8: Một số tiêu chuẩn chất lượng đối với bột ca cao có kiềm hoá 45

Bảng 9: Một số tiêu chuẩn chất lượng đối với bột ca cao 10 – 12% bơ có kiềm hoá của công ty American Health and Nutrition 46

Bảng 10: Thành phần dinh dưỡng của bột ca cao loại N-11-N theo ICCO (tính bằng g/100 g bột ca cao thành phẩm) 47

Bảng 11: Thành phần vitamin trong bột ca cao loại N-11-N theo ICCO 47

Bảng 12: Thành phần khoáng trong bột ca cao loại N-11-N theo ICCO 48

PHẦN 1 – TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CA CAO

1. Một số đặc điểm của ca cao

Ca cao thuộc họ Sterculiaceae, giống Theobroma, loài Ca cao, có nguồn gốc từ miền

nam Châu Phi

Hoa nhỏ, đường kính khoảng 15mm, có màu vàng, đỏ, trắng hay tím tùy theo loài.Hoa mọc trực tiếp từ thân và cành, thuộc loại lưỡng tính và thụ phấn chủ yếu là nhờ côntrùng 0,5% hoa nở tạo quả, trong đó 90% quả non sẽ bị khô và rụng

Hình dạng chung của quả ca cao:

• Quả ca cao có thể đạt chiều dài 15 – 20cm, khối lượng khoảng 200g hoặc hơn tùy giống Tùytheo từng loài mà hình dạng trái có khác nhau (dài, tròn hoặc bầu dục) Màu sắc trái khá đadạng: đỏ, xanh hay vàng

• Quả ca cao có chứa từ 25 đến 80 hạt Hạt ca cao có hình trứng, hơi dẹt và thường có màu tímhoa cà hơi đỏ nhạt Vỏ hạt gồm có phần vỏ ngoài, mỏng dễ vỡ cũng được gọi là vỏ cứng vàphần vỏ lụa trông rất mỏng có màu trắng mỡ bọc lấy lõi hạt và ăn vào phần lõi hạt, chia lõi hạt

ra thành những ô góc cạnh

• Hạt ca cao là hạt không có nhân, mập, dài 2 – 3cm, có lớp nhầy màu trắng, có vị ngọt hơichua bao quanh

• Hai phôi nhũ của phôi màu sắc có thể thay đổi từ trắng của Criollo sang tím đậm của

Forastero qua các màu trung gian của các giống lai Trinitario chiếm toàn bộ thể tích của hạt.

Phôi nhũ có nhiều nếp nhăn và gồm nhiều thùy chồng lên nhau, quanh chúng có màng mỏngtrong, bóng bao bọc Chúng được nối liền về phía gốc và bằng một cái rễ con dài 6-7 mm vàmột cái mầm thô sơ cặp vào giữa có thùy bao quanh để tạo thành mầm của hạt ca cao

Hình 1: Hạt ca cao

Có 3 chủng ca cao chủ yếu là: Forastero, Criollo và Trinitario.Trồng phổ biến nhất

Dạng quả Dài, thuôn, nhọn

Chất nhầy có chứa một hàm lượng đường (glucose, fructose, sucrose) và nước khácao Ngoài ra, còn có một lượng acid citric làm cho pH của chất nhầy luôn ổn định ở 3,5.

Protein trong vỏ quả chiếm 18%, trong cùi 0.6% và trong phôi nhũ: 8.4% Thành phầnprotein chiếm nhiều nhất trong quả ca cao là albumin và globulin

Một thành phần quan trọng khác trong ca cao là các alkaloid Alkaloid điển hình trong

ca cao là Theobromine (3,7-dimethylxanthine) Nó là chất kích thích nhẹ, tạo cảm giác hưngphấn cho cơ thể người Cường độ kích thích Theobromine thấp hơn caffein rất nhiều Trong

ca cao, hàm lượng Theobromine dao động trong khoảng 1 – 4%(w/w) Trong ca cao cũng cóchứa caffein nhưng hàm lượng rất thấp (0 – 2%) so với trong cà phê

2. Sản lượng ca cao thế giới

Hình 2: Sản lượng ca cao của các nước qua từng năm 1990 – 2005.

Hình 3: Biểu đồ thể hiện sản lượng ca cao trên Thế giới năm 2007 (%).

Hình 4: Tiêu thụ ca cao trên thế giới năm 2007.

3. Ca cao ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cây ca cao được du nhập từ rất sớm theo chân các nhà truyền giáophương Tây nhưng phát triển rất chậm cho đến thời gian gần đây

Hiện tại, ca cao được trồng rộng rãi ở nhiều nơi: Tây Nguyên, một số tỉnh vùng Đồngbằng sông Cửu Long, Bà Rịa-Vũng Tàu, Bình Phước Trong đó, vùng Tây Nguyên vẫn đượcđánh giá là có điều kiện lý tưởng nhất cho sự phát triển của cây ca cao Ở đây, theo nghiêncứu thống kê thì cây ra hoa cho quả quanh năm, sản lượng bình quân đạt 3 kg hạt khô/1 cây 5năm tuổi

Năm 2009, sản lượng ca cao của Việt Nam đạt 1000 tấn hạt khô Trong đó, ĐakLakchiếm 33%, Bến Tre 25%, Bà Rịa-Vũng Tàu 17%, Tiền Giang 5% và Bình Phước 2%

Về định hướng phát triển cây ca cao ở nước ta trong thời gian tới, theo mục tiêu của

Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn là phát triển bền vững cây ca cao ở Việt Nam nhằmtăng khối lượng sản phẩm hàng hóa, tăng hiệu quả kinh tế trên đơn vị diện tích đất, nâng caothu nhập cho người dân và bảo vệ môi trường Cụ thể, đến năm 2015, dự kiến diện tích trồngcây ca cao đạt 60 000 ha, trong đó có 35.000 ha kinh doanh, năng suất bình quân 15 tạ/ha, sảnlượng hạt khô đạt 52.000 tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 50 – 60 triệu USD

Đến năm 2020, dự kiến diện tích đạt 80.000 ha, trong đó có 60.000 ha kinh doanh,năng suất bình quân 18 tạ/ha, sản lượng hạt khô 108.000 tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 100 –

120 triệu USD

4. Loại ca cao đề suất

Trong bài này sử dụng chủng ca cao Forastero vì chủng này khá phổ biến ở Việt Nam.

• Nguồn gốc: khu vực thượng lưu Amazon (Ecuador và Venezuela)

• Đặc điểm: có sản lượng cao và khả năng chịu bệnh

• Hình dạng: vỏ quả Forastero thường có màu xanh hay ôliu, khi chín có màu vàng.

Trái ít có hoặc không có rãnh, bề mặt trơn, đỉnh tròn Vỏ dày và khó cắt vì ở trong có nhiềuchất gỗ

• Hạt giống: hạt ca cao Forastero có hình dạng phẳng, hơi lép, tử diệp có màu tím đậm,

lúc tươi có vị chát hay đắng

• Hương vị: nó mang một mùi thơm và vị đắng đặc trưng, bởi vì hương và vị đậm này

của nó, hạt ca cao Forastero chủ yếu được sử dụng để pha trộn.

• Địa lý: sự phân bố rộng rãi của ca cao, đặc biệt là ở châu Phi (Ghana, Bờ Biển Ngà,Brazil,…) Ở nước ta nó được trồng ở Vĩnh Long, Tiền Giang, Buôn Ma Thuộc

• Sản xuất: hơn 85% sản lượng của thế giới

Hình 5: Giống ca cao Forastero

Tuy nhiên, việc phân loại ca cao chỉ dựa vào hình dạng quả bên ngoài mà phải tách ra

và phân loại các chủng riêng biệt

II. TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU

Ca cao hạt được phân loại theo trọng lượng (thường là trọng lượng của 100hạt/110g) và theo hàm lượng hạt không đạt yêu cầu hay hạt khuyết tật, đó là những hạt bịmốc, chưa được lên men, các hạt bị sâu bọ tấn công, hạt bắt đầu nảy mầm, hạt lép (không

có nhân bên trong)… Để kiểm tra hạt có khuyết tật hay không, người ta sử dụng phépkiểm tra vết cắt Người ta cũng sử dụng cách này để đánh giá mức độ lên men của hạt cacao

Một số tiêu chí chọn hạt ca cao nguyên liệu như sau:

• Hạt phải được lên men hoàn toàn

• Hàm ẩm trong hạt không được phép vượt quá 7,5%

• Hạt phải đồng đều về kích cỡ, không có hạt dính đôi, dính ba

• Nguyên liệu không được chứa hạt mốc: hàm lượng hạt mốc lên đến 3% có thểtạo ra mùi mốc khó chịu cho bột ca cao thành phẩm

• Hạt không bị côn trùng tấn công: côn trùng làm tổn thất nguyên liệu, gâynhiễm bẩn bởi chất thải của chúng

• Nguyên liệu không chứa hạt nảy mầm trước khi lên men vì các hạt nảy mầmsau khi sấy khô, mầm bị tách ra, tạo một lỗ hổng khiến cho côn trùng và nấmmốc dễ dàng thâm nhập vào nguyên liệu Nguyên liệu cũng không được chứahạt nám, ám khói, hạt lép và các loại tạp chất lạ (như mạt sắt,…)

• Khối lượng nhân bên trong hạt cũng là một chỉ tiêu quan trọng: hạt phải chắc,chứa nhiều nhân bên trong Bên cạnh đó, hàm lượng bơ cũng có ý nghĩa nhấtđịnh trong quy trình sản xuất (tuỳ thuộc vào yêu cầu của nhà sản xuất)

• Hạt không được có mùi lạ như mùi khói, mùi mốc hoặc mùi lên men, không

có vị lạ như chua acid, đắng gắt, vị khé hay các vị lạ khác

Bảng 3: Thành phần hóa học của hạt ca cao đầu vào (theo ICCO)

PHẦN 2 – QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO

A – QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 1

I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

Hình 6: Quy trình công nghệ sản xuất ca cao 1

II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1. Quá trình phân loại và làm sạch

1.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình

Vật lý: chủ yếu là tỉ trọng và kích thước của nguyên liệu được đồng đều hơn dotạp chất bị loại bỏ

1.3. Hệ thống làm sạch

1.3.1.Cấu tạo thiết bị

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm sạch.

Hệ thống làm sạch bao gồm một thiết bị sàng và một thiết bị làm sạch bằng khí động

• Thiết bị sàng gồm 2 mặt sàng được lắp kết hợp với nhau theo thứ tự đường kính lỗ giảmdần từ trên xuống Giữa các mặt sàng, người ta thường lắp các bi trống bít lỗ sàng để hạnchế hiện tượng các lỗ sàng bị bít lại

• Thiết bị làm sạch bằng khí động

1.3.2.Nguyên lý hoạt động:

Dòng hạt ca cao nguyên liệu được đưa đến vị trí nhập liệu của thiết bị sàng Ởsàng tầng 1 với kích thước lỗ lớn sẽ loại bỏ những tạp chất lớn như rơm rạ, đá, cành câykhô,… Hạt ca cao sẽ rơi xuống sàng tầng 2 để loại bỏ các tạp chất kích thước nhỏ như bụiđất, cát, mảnh kim loại, thủy tinh Quá trình sàng có sự rung lắc nhờ mô tơ Quá trìnhlàm sạch chính là quá trình phân loại dựa trên sự sai khác về kích thước của khối hạt còn

gọi là phương pháp phân loại bằng kích thước Đặt biệt, các tạp chất nhẹ (bụi, vỏ khô…)

bám lên trên bề mặt đống hạt cũng được tách nhờ hệ thống quạt thổi liên tục đặt ở đầu racủa sàng dưới

Sau đó hạt ca cao được đưa vào thiết bị làm sạch bằng khí động để tách các tạpchất còn sót lại Quá trình làm sạch chính là quá trình phân loại dựa trên sự sai khác về tỉ

trọng của các phần tử trong khối hạt còn gọi là phương pháp phân loại bằng trọng lực.

Khi đó, dòng hạt ca cao được đưa đến một bề mặt có đục lỗ và được đặt nằm nghiêng sovới mặt đất Dòng khí sẽ được thổi qua những lỗ này từ dưới lên trên vuông góc với bềmặt sàn kết hợp với chuyển động rung lắc có tác dụng làm cho khối hạt tung lên trên.Dưới tác dụng của dòng khí, các hạt ca cao và tạp chất có trọng lượng nhỏ bị lôi cuốn bởidòng khí ra ngoài, những tạp chất có trọng lượng lớn hơn sẽ rơi xuống dưới tác dụng củatrọng lực, hạt ca cao đạt yêu cầu sẽ ở đứng yên (trạng thái tầng sôi)

Bên cạnh đó, hệ thống còn có các cylon thu hồi tạp chất

1.4. Thông số công nghệ

Cỡ hạt ca cao lựa chọn: 100 hạt/ 110g

2. Quá trình rang

2.1.Mục đích

− Chuẩn bị: quá trình rang giúp chuẩn bị cho quá trình nghiền thuận lợi hơn

Lớp vỏ hạt ca cao thường mểm và có liên kết khá chặt với nội nhũ Khi chịu tácdụng của nhiệt độ, lớp vỏ hạt và nội nhũ bên trong sẽ có nhiều biến đổi: vỏ hạt sẽ mất ẩm

và cấu trúc hạt ca cao có xu hướng trương nở, nội nhũ thì bị biến dạng Khi đó, liên kếtgiữa nội nhũ và vỏ bị phá vỡ, vỏ tách rời khỏi nội nhũ

Quá trình rang sẽ làm cho lớp vỏ hạt ca cao trở nên giòn hơn và tách rời khỏi nộinhũ nên chỉ cần tác dụng lực cơ học vừa đủ mạnh lên hạt ca cao là có thể làm vỡ lớp vỏ

và tách lớp vỏ ra

− Chế biến: quá trình rang ca cao sẽ tạo ra những biến đổi cần thiết để hình thành nênhương vị đặc trưng cho các sản phẩm ca cao Quá trình này quan trọng nhất và có ảnhhưởng quyết định của sản phẩm bột ca cao cũng như các sản phẩm khác từ ca cao

− Bảo quản: quá trình rang còn có tác dụng giảm hàm ẩm góp phần vô hoạt enzyme và tiêudiệt vi sinh vật có hại, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

2.2.Các biến đổi xảy ra

Vật lý

• Nhiệt độ tăng lên kèm theo quá trình thoát ẩm làm giảm tỉ trọng hạt

• Độ xốp của vỏ ca cao thay đổi giúp cho hạt ca cao sau rang dễ nghiền và tách vỏ.

• Các acid dễ bay hơi và tạo mùi không mong muốn như acid acetic sẽ giảm đáng

kể trong suốt quá trình rang

• Một lượng nhỏ bơ ca cao bị chuyển thành thể lỏng khuếch tán ra ngoài vỏ

Hoá sinh và sinh học

Các vi sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật trên bề mặt hạt ca cao sẽ bị ức chế và tiêu diệt

Cảm quan

- Màu sắc: quá trình rang tạo màu nâu đặc trưng cho ca cao (thông qua

phản ứng Maillard và oxy hoá polyphenol)

- Mùi vị: một số cấu tử hương sẽ được hình thành ở nhiệt độ này như các

aldehyd, ester… Nhiều hợp chất dễ bay hơi như acid acetic, aldehyd, keton, rượu,ester phân tử lượng thấp có mùi vị không mong muốn sẽ bị loại bỏ

Bảng4: Nhiệt độ và thời gian tối ưu để hình thành một số chỉ tiêu cảm quan

Yêu cầu Thời gian tối ưu, phút Nhiệt độ tối ưu, o C

150

giảm tối đa

2.3. Thiết bị

2.3.1.Cấu tạo thiết bị

Hình 8: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị rang dạng thùng quay.

Thiết bị rang sử dụng là thiết bị rang gián đoạn dạng thùng quay

Cấu tạo của thiết bị bao gồm trống rang, thiết bị gia nhiệt và thiết bị làm nguội.Bên trong mặt trống có những thanh gờ được thiết kế theo hình xoắn ốc dọc theo thântrống

Hình 9: Cấu tạo thiết bị rang thùng quay

2.3.2.Nguyên lý hoạt động:

Thiết bị thùng rang dùng tác nhân nhiệt là không khí nóng Không khí được gianhiệt rồi cấp vào thùng rang Hạt ca cao được đưa vào thùng rang qua phễu nhập liệu vàtiếp xúc với không khí nóng Thùng rang có thể xoay quanh trục cố định để gia nhiệt

đồng đều hơn Sau khi quá trình rang hoàn tất, dòng hạt được đưa vào khoang dẫn có bốtrí quạt làm nguội.

Hình 10: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục.

Thiết bị nghiền trục bao gồm hai trục hình trụ nằm ngang, phễu nhập liệu vàthùng chứa sản phẩm sau nghiền

3.3.2.Nguyên lý hoạt động:

Khi vận hành thiết bị nghiền, hai trục nghiền sẽ chuyền động hướng vào nhau.Hạt ca cao sẽ được đưa vào thiết bị qua phễu nhập liệu, đưa vào khe giữa của hai trục từphía trên Nguyên liệu được kẹp giữa hai trục và kéo qua khe hẹp Khi đó, dưới tác dụngcủa lực nén ép, hạt sẽ bị vỡ ra

Mức độ nghiền được quyết định bởi đường kính trục nghiền, kích thước khe hẹpgiữa hai trục

• Lớp vỏ ca cao và nội nhũ của hạt ca cao bị tách vỡ ra

• Kích thước và khối lượng khối hạt giảm đi do vỏ ca cao được tách ra

4.3. Thiết bị

4.3.1.Cấu tạo thiết bị

Hình 11: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách vỏ

Hệ thống tách vỏ bao gồm thiết bị tách vỏ, thiết bị sàng và thiết bị khí động vàcylon thu hồi vỏ, tạp chất

• Thiết bị tách vỏ hình trụ có các cánh tay đập bố trí trong lòng hình trụ

• Thiết bị sàng gồm 5 lưới sàng có kích thước lỗ rây giảm dần

4.3.2.Nguyên lý hoạt động

Kết hợp hai quá trình sàng và thổi khí

Hạt ca cao sau khi rang và nghiền đã được tách vỏ một phần do đó đạt được hiệuquả tách vỏ tốt Sau khi nghiền thô, dòng hạt gồm vỏ hạt đã được xé ra một phần cùngvới nhân rơi xuống thiết bị tách vỏ Thiết bị này làm việc tương tự như thiết bị nghiềnbúa Ở đây, các cánh tay đập sẽ quay và làm cho hạt cũng chuyển động tròn theo Khi hạtchuyển động, nó sẽ va đập vào thành thiết bị cũng như cánh tay đòn làm cho vỏ vỡ ra

Sau đó, ca cao sẽ chuyển sang bộ phận phân riêng vỏ và nhân bằng hệ thống sàng

và khí động Hệ thống gồm nhiều sàng nối tiếp có chuyển động rung lắc Kích thước lỗsàng nhỏ dần từ trên xuống dưới Vỏ và các mảnh vụn cũng như bụi sẽ được tách ra nhờquạt hút Nhân sẽ rơi xuống dưới và đi ra ngoài

4.4. Thông số công nghệ

Ca cao mảnh sau khi tách vỏ chứa khoảng 83% nhân, trong đó chứa khoảng 1,5 –2% vỏ và một ít mầm.

• Kích thước hạt ca cao giảm dưới tác dụng của lực cơ học

• Nhiệt độ hạt ca cao tăng lên do chịu lực ma sát tác dụng lên nó và sinh nhiệt

− Hoá lý:

• Sự hoá lỏng của ca cao: ban đầu ca cao có dạng rắn Khi nghiền hạt ca cao đến một giớihạn kích thước nhất định, ca cao sẽ hoá lỏng thành ca cao khối

5.3. Thiết bị

5.3.1.Cấu tạo thiết bị

Hình 12: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục bánh răng

Thiết bị nghiền trục bao gồm hai trục hình trụ nằm ngang, phễu nhập liệu vàthùng chứa sản phẩm sau nghiền Trên bề mặt trục nghiền có các rãnh dạng bánh răng ănkhớp với nhau.

5.3.2.Nguyên lý hoạt động

Khi vận hành thiết bị nghiền, hai trục nghiền sẽ chuyền động hướng vào nhau.Hạt ca cao sẽ được đưa vào thiết bị qua phễu nhập liệu, đưa vào khe giữa của hai trục từphía trên Nguyên liệu được kẹp giữa hai trục và kéo qua khe hẹp Khi đó, dưới tác dụngcủa lực nén ép, hạt sẽ bị vỡ ra

Trong quá trình nghiền, khoảng cách giữa hai trục nghiền sẽ quyết định đến kíchthước của hạt Với thiết bị này không cần phải giải nhiệt cho ca cao vì lực ma sát trongphương pháp nghiền trục không cao nên sinh ít nhiệt

5.4.Thông số công nghệ

• Độ ẩm vào: 2 – 2,5%

• Độ nhớt: 1 – 2

• Nhiệt độ nghiền: 35 – 37oC (trên nhiệt độ nóng chảy của bơ ca cao)

• Kích thước hạt sau nghiền: 200 – 300μm

6. Quá trình kiềm hoá

− Góp phần cải thiện các chỉ tiêu của sản phẩm, góp phần nâng cao chất lượng cảm quancủa sản phẩm

• Làm dịu hương vị cho bột ca cao trước ép dầu

• Tạo màu sắc đặc trưng cho ca cao trước khi ép

• Tăng tính hòa tan cho bột ca cao

• Màu sắc của bột ca cao được sậm hơn

Chuẩn bị: ca cao paste khi được kiềm hoá thì cấu trúc khối ca cao sẽ được mềmhơn và có độ ẩm tối ưu cho quá trình ép bơ, giúp quá trình ép thực hiện dễ dàng hơn

6.2. Các biến đổi

− Hoá lý:

• Bơ ca cao tiếp tục được hoá lỏng: Nhiệt độ nóng chảy của các tinh thể lipidtrong ca cao cao nhất là 37°C mà nhiệt độ của quá trình kiềm hoá là > 80°Cnên bơ ca cao sẽ tiếp tục được hoá lỏng

• Ngoài ra, do có bổ sung thêm dung dịch K2CO3 nên khối ca cao được hấp phụnước làm tăng hàm ẩm trong ca cao

• Dưới tác dụng của nhiệt độ, nước trong khối hạt ca cao sẽ bay hơi, làm chohàm ẩm của khối ca cao giảm xuống nhưng không đáng kể so với lượng ẩmhấp phụ vào

• Sự thay đổi pH: trong quá trình kiềm hóa, pH của bột ca cao tăng

− Hoá học:

• Trung hòa các acid: Acetic, Citric, Tartatric, Tanic… làm giảm độ chua củabột ca cao

• Khử Tannin thành những hợp chất ít chát hơn

• Thủy phân lipid tạo ra các hợp chất tiền hương

• Thuỷ phân một phần protein tạo thành acid amin, hợp chất amin, amoniac tự

do, các hợp chất globulin tự do…

• Các polyphenol chuyển hóa thành quinon và ngưng tụ mạnh làm bột sẫm màu

• Tạo màu và mùi do phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin

• Giảm cấp cellulose cho ra những hợp chất có mùi tương tự vanillin và màunâu sậm tương tự caramel

6.3. Thiết bị

6.3.1.Cấu tạo thiết bị

Hình 13: Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiềm hóa

Cấu tạo của thiết bị gồm một tank hình trụ có lắp đặt cánh khuấy, thường là cánhkhuấy trục vis

Bằng cách điều chỉnh hai thông số cơ bản là nhiệt dộ kiềm hóa và lượng kiềm sửdụng, có thể kiểm soát được độ màu, mùi của bột ca cao theo mục đích sản xuất

• Ở nhiệt độ thấp, màu ca cao sẽ nhạt và hơi nâu

• Khi gia tăng nhiệt độ lên cao, ca cao sẽ chuyển màu nâu đậm và trở nên nặng mùi

• Ngoài ra, lượng kiềm sử dụng cũng ảnh hưởng nhiều đến màu sắc ca cao Càngkiềm tính, pH càng cao thì ca cao càng sậm màu

6.3.2.Nguyên lý hoạt động

Tác nhân truyền nhiệt sẽ đi phía vỏ, thường là hơi nước, hay nước nóng có thểđược gia nhiệt bằng điện trở tùy thuộc bộ phận điều khiển nhiệt độ Ca cao khối và dungdịch K2CO3 sẽ được đưa vào tank (nơi xảy ra quá trình kiềm hoá) và được cánh khuấy đểđảo trộn hỗn hợp kiềm hóa

Sau khi kiềm hóa, khí khô được sụt vào để giảm độ ẩm đến 2%

6.4. Thông số công nghệ

− Tỷ lệ: khối lượng kiềm chiếm 3 – 8% so với khối lượng ca cao nghiền

− Nâng pH từ 4.5-5 đến 6.8-7

− Nhiệt độ kềm hóa : 80 – 110°C tùy yêu cầu của sản phẩm

− Thời gian kiềm hóa 30 – 45 phút

− Độ ẩm sau kiềm hoá 1.5 – 2%

Bảng 5: Sự ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến chất lượng ca cao thành phẩm

K 2 CO 3

(g/100g ca cao)

Nước (g/100g ca cao)

5,025,047,013,045,0

6,17,08,57,09,5

Nâu vàngNâu vàngNâu sậmHồng xámNâu đen

7. Quá trình ép bơ

7.1. Mục đích công nghệ

- Khai thác: nhằm thu hồi lượng bơ cần thiết có trong ca cao, phục vụ cho côngnghệ sản xuất chocolate

- Hoàn thiện: bột ca cao thành phẩm cần phải có hương vị phù hợp và không bị chảy lỏng

ở nhiệt độ thường, trong khi đó chất béo trong ca cao nghiền có nhiệt độ nóng chảy thấp(chừng 34 – 35oC) Do vậy ca cao nghiền sau quá trình kiềm hóa cần phải được tách bớtbéo nhờ giai đoạn ép bơ Sản phẩm của quá trình ép bao gồm bánh và bơ ca cao Ngoài

ra, quá trình này còn tạo ra các loại sản phẩm với hàm lượng béo khác nhau phù hợp vớicác mục đích sử dụng khác nhau

- Bảo quản: ở góc độ cảm quan, bột ca cao sau khi ép bơ có thể bảo quản được lâu hơn dogiảm được hiện tượng oxi hoá chất béo gây mùi khó chịu cho sản phẩm

7.2. Các biến đổi xảy ra

− Vật lý:

• Thay đổi khối lượng do bơ được tách ra

• Giảm hàm lượng ẩm ( bị mất nước sau khi ra khỏi máy ép)

• Nhiệt độ tăng

− Hoá lý:

• Sự khuếch tán cấu tử lỏng ra bên ngoài

• Liên kết giữa các cấu tử rắn chặt chẽ hơn tạo thành khối rắn dạng bánh