TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen

Tiểu luận, Luận văn, Đồ án, KHÓA LUẬNTiểu luận, Luận văn, Đồ án, KHÓA LUẬN TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen TIỂU LUẬN quy trình sản xuất chocolate đen

Lời mở đầu

Trên thế giới chocolate là một sản phẩm được mọi người

ưa chuộng vì hương vị thơm ngon và ý nghĩa ngọt ngào của nó

Năm 1875, lần đầu tiên Chocolate được sản xuất với quy

mô công nghiệp do nhà sản xuất Daniel Peter người Thụy Sỹ

tìm ra công thức trộn bột cacao, bơ cacao, sữa bột, đường,…

Năm1879, Rodolphe Lindt phát minh ra máy nghiền ủ đảo trộn,

giúp cho Chocolate có cấu trúc mịn, đồng nhất và mùi vị dễ

chịu Kể từ đây, quy trình sản xuất Chocolate quy mô công

nghiệp đã gần hoàn chỉnh Nhiều nhãn hiệu Chocolate nổi tiếng

lần lượt ra đời

Trong quá trình lịch sử lâu dài đó, công nghệ sản xuấtngày càng được hoàn thiện hơn, đa dạng hơn về sản phẩm và

chất lượng được nâng cao Trong bài chúng tôi xin giới thiệu

quy trình sản xuất chocolate đen

I Tổng quan về nguyên liệu:

Hình 1: Nguyên liệuchính cho sản xuất chocolate đen

(A) Đường, (B) Bơ cacao, (C) Bột cacao

Tỷ lệ thành phần các nguyên liệu trong công nghệ sản xản xuất chocolate đenphụ thuộc nhiều vào sản phẩm chocolate, chocolate đen dạng thỏi khác vớichocolate dùng để phủ vị hay chocolate chips…

Bảng 1: Thành phần nguyên liệu của chocolate đen dạng thỏi

loại phổ biến hiện nay và được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn Codex là phân loại theohàm lượng chất béo Theo cách phân loại này, ta có các dạng sản phẩm:

 Bột cacao hàm lượng béo cao: ≥ 20% bơ cacao

 Bột cacao có hàm lượng béo trung bình: 10-20% bơ cacao

 Bột cacao có hàm lượng béo thấp: ≤ 10% bơ cacao

Ở đây chúng tôi sử dụng bột cacao có hàm lượng béo trung bình

Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của bột cacao theo OICC

Xơ hòa tan

Xơ không hòa tan

34727

1.1 Theobromine trong hạt cacao

Là thành phần đặc trưng của hạt cacao vì chính nó đã tạo ra vị đắng đặc trưngcho sản phẩm chocolate Chất này chiếm từ 1,5 - 1,7% so với trọng lượng hạt vàchiếm 0,5 -1,3% trọng lượng vỏ quả

Chất theobromine thường tồn tại ở dạng bột với tinh thể màu trắng nhỏ và có

Theobromine là một chất thuộc họ Akanloid, có công thức phân tử là

C7H8N4O2 Nó có thể hòa tan trong Tetracloruaetan, trong cồn, acid acetic sôi

và không tan trong ete, dầu hỏa và tetracloruacacbon Nó có khả năng oxi hóanhanh và tạo ra những sản phẩm có màu mà người ta thường gọi là “chất nâucacao” Màu nâu này tạo cho sản phẩm chocolate có một màu đặc trưng

Theobromine là một chất kích thích yếu, tuy nhiên ít nhiều nó cũng tác độngđến hệ cơ tim và hệ thần kinh Tuy nhiên trong sản phẩm chocolate, theobromine

có hàm lượng thấp cho nên nó không gây nguy hại gì cho hệ thần kinh và timmạch của người, mà chỉ có thể tạo cho ta một vài cảm giác hưng phấn nhỏ màthôi

1.2 Caffein

Caffein có công thức là 1,3,7-Trimetylxantin, có màu trắng, tinh thể dạng hìnhkim và có vị đắng Nó bắt đầu bay hơi ở 100 °C, nhiệt độ thăng hoa là 180 °C vànóng chảy ở 235 °C

Caffein được xem như một chất kích thích vì có khả năng tác dụng đến hệ thầnkinh tạo ra những cảm giác hưng phấn, sảng khoái cho người dùng Nếu hàmlượng quá cao nó sẽ trở thành một chất độc đối với hệ thần kinh và hệ tuần hoàn.Hàm lượng caffein trong bột cacao thành phẩm hàm lượng caffein chỉ chiếm0,1 g/100g sản phẩm Với liều lượng như vậy thì nó không thể nào gây nguyhiểm cho người dùng

1.3 Các polyphenol

Cacao giàu các chất polyphenol có hoạt tính sinh học cao (ví dụ như flavonoid

và carotenoid) được cho là có lợi cho sức khỏe người Trong hạt cacao chưa lênmen, các sắc tố chiếm từ 11-13% của mô Các tế bào sắc tố chứa khoảng 65-70%

cũng làm gây ra sự thay đổi Hàm lượng polyphenol sẽ thay đổi tùy loại hạt cacao

1.5 Các acid hữu cơ

Có trong thành phần hạt ở hai dạng : dễ bay hơi và không bay hơi Qua nghiêncứu người ta cho biết rằng những acid không bay hơi trong cacao gồm có acidmalic, acid tauric, acid ovalic Trong cacao còn chứa một lượng nhỏ các acidhữu cơ tự do Còn đối với các acid dễ bay hơi sẽ được loại bỏ dần trong quá trìnhchế biến Các acid hữu cơ trong cacao (1.2-1.6%) được hình thành chủ yếu trongquá trình ủ và chứa hầu hết là acid acetic (hợp chất tạo mùi), acid citric (0.45-0.75%), và acid oxalic (0.32-0.5%) Lượng acid này được tạo thành từ hạt cacao

và một phần được giữ lại trong lá mầm hạt cacao

1.6 Protein

Thành phần protein chiếm nhiều nhất trong quả cacao là Albumin và Globulin.Trong vỏ quả cacao chứa một lượng protein vào khoảng 18% trọng lượng quả, ởcùi có 0,6% và chiếm khoảng 8,4% trong nội nhũ Khoảng 60% Nitơ tổng tronghạt đã lên men nằm trong protein Hợp chất phi protein được tìm thấy ở dạng

amino acid, khoảng 0.3% dưới dạng amid, 0.02% dưới dạng muối amino Các

hợp chất này được hình thành trong quá tình ủ hạt Nhiều loại enzyme (amylase,

polyphenoloxidase) và một số loại hợp chất hữu cơ (alkaline, acid photphotase, )cũng được xác định là có trong hạt tươi Quá trình đã vô hoạt hầu hết cácenzyme.

1.7 Các chất mùi

Là một trong những thành phần có giá trị lớn nhất trong quả cacao Chất thơmtrong quả cacao là D-Linalool có trong thành phần hợp chất với acid béo thấp vàete của chúng (acid caprylic, acid capric, acid valerialic, amylacetat,amylbutyrat).Chất thơm trong cacao gồm những chất dễ và khó bay hơi, nhữngchất thơm dễ bay hơi thì hầu hết sẽ bay đi trong quá trình rang và trong giai đoạnđảo trộn nhiệt Những chất này thường có mùi khó chịu tuy nhiên nhờ sự dễ bayhơi của chúng mà trong quá trình tạo hương nó không ảnh hưởng đấn mùi vịcacao

Đối với những chất khó bay hơi hơn sẽ ảnh hưởng lớn đến hương vị của sảnphẩm chocolate Những chất này hoà tan trong bơ cacao và rất khó loại trừ

Bảng 3: Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bột cacao

có sự hiện diện các acid amin từ sữa thì thành phần bột cacao quyết định chínhđến hương vị của chocolate

Ngoài ra, các polyphenol trong bột cacao là một thành phần tạo màu quantrọng cho chocolate Tùy thuộc vào điều kiện của quá trình đảo trộn nhiệt,polyphenol sẽ biến đổi thành những hợp chất có màu khác nhau

2 Bơ cacao

Bơ cacao là nguyên liệu quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất chocolate,

có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chocolate thành phẩm Bơ cacao là sảnphẩm trung gian của quá trình sản xuất bột cacao, được tạo thành sau công đoạnép

Bơ cacao là nguồn cung cấp dinh dưỡng, vitamin và khoáng chất mà cơ thể dễdàng hấp thu được.Thành phần chủ yếu là chất béo (trên 70%), phần còn lại làprotein (15%) và chất đường (8%) Bơ cacao không có vị ngon, nhưng các chấtthơm có trong bột cacao như theobromine, cafein, linalool… kết hợp với chất béotrong bơ cacao để tạo ra mùi vị đặc trưng của chocolate Hàm lượng bơ cacao cóthể chiếm tới 50% trong Chocolate truyền thống

Bơ cacao có những đặc tính quan trọng sau :

 Ở điều kiện nhiệt độ lạnh nó cứng, giòn Do đó, tạo cho sản phẩmchocolate có độ cứng và độ giòn đặc trưng

 Bơ cacao nóng chảy ở 35°C (thấp hơn nhiệt độ cơ thể người) do đó nó dễtan và không để lại trong miệng người ăn, tạo cảm giác dễ chịu

 Ở điều kiện thường, bơ cacao khá bền và khó bị oxy hóa Do đó, có thể đểlâu mà không bị ôi

 Bơ cacao chủ yếu gồm các tryglyceride của các acid béo no và cũng dochứa nhiều glyceride khác nhau nên bơ cacao có thể hình thành nhiều dạngtinh thể khác nhau, chính vì vậy người ta gọi bơ cacao là chất béo đa tinhthể Dạng tinh thể của bơ cacao chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ đông đặccủa khối chất béo Trong thành phần bơ cacao chủ yếu: Palmityl-1; Oleyl-2; Stearyl-3; Dipalmityl-1,3; Distearyl 1,3 – oleyl -2 chiếm 80% tổng

Bảng 5: Một số tiêu chuẩn về bơ cacao

STT Tên chỉ tiêu chất lượng Tiêu chuẩn

1 Hàm lượng acid béo tự do < 1,75% khối lượng

Hiệu quả do Lecithin đem lại phụ thuộc nhiều vào thời điểm đưa nó vào khốichocolate: nên đưa vào giai đoạn đảo trộn nhiệt, và hiệu quả sẽ giảm nếu nó đượccho vào giai đoạn nghiền.Vì nếu cho quá sớm, lecithin sẽ bị hấp thụ vào trongpha liên tục do quá trình nghiền trộn kéo dài

Trong hạt cacao có từ 0,3 - 0,4% Lecithin so với trọng lượng của hạt và chiếm0,1% trong vỏ ở trạng thái liên kết

Bảng 6: Thành phần tương đối của Lecithin thương mại

Bảng 7: Chỉ tiêu chất lượng của Lecithin

Góc quay phân cực của đường được xem như một thước đo cho sự tinh khiếtcủa đường Đường tinh luyện thường được mặc định ở giá trị 99,90S (0S là đơn vị

đo độ tinh khiết của đường, hoặc dùng độ Pol) Hàm lượng nước thường khôngvượt quá 0,06%, đối với đường kết tinh chất lượng tốt thì không được vượt quá0,04% Tuy nhiên trên thực tế các giá trị trên còn thấp hơn nhiều

Bảng 8: Tiêu chuẩn chất lượng của đường tinh luyện (TCVN 6959:2001)

4 Tro độ dẫn, tính bằng % khối lượng ≤ 0,03

Bảng 9: Kích thước hạt của các loại đường tinh luyện

(mm)Coarse sugar 1-2,5Medium fine

sugar

0,6-1

Fine sugar 0,1-0,6Icing sugar 0,005-0,1Đường tinh luyện thường phải có kích thước hạt đồng đều và không bị chảynước Trong sản xuất chocolate người ta hay sử dụng loại đường mịn trung bình,

độ đồng đều của hạt đường thường nằm trong khoảng 0,5-1,25mm có thể chứa 1lượng hạt mịn (<0,2mm) nhưng không quá 2%

5 Vanilla

Trái vanilla thương phẩm ở mỗi nơi có một đặc trưng riêng bởi hàm lượng tinhdầu, thành phần tổ hợp các chất tạo mùi và tập quán chế biến khác nhau nơi mỗivùng canh tác Bình quân hàm lượng đường trong trái vanilla đã qua lên men là25%, chất béo 15%, cellulose thay đổi từ 15 - 30%, chất khoáng cao (trên dưới

Hương vanilla thiên nhiên được sản xuất từ quá trình lên men tự nhiên của tráivanilla.Vanillin là thành phần chính của hương vanilla thiên nhiên, chiếm đếnkhoảng 85%, tiếp theo là phydroxybenzal-dehyd khoảng 9% và p-hydroxy-benzyl methyl ether khoảng 1%; phần còn lại chia cho khoảng 200 chất tạo mùikhác và tuy ít, nhưng chúng tạo ra dấu ấn riêng cho các thương hiệu vanilla khácnhau, như Bourbon, TahitiVanillin: 4-hydroxy-3-metholxybenzaldehyde

Tahiti VanillinNên cho vanilla vào cuối giai đoạn đảo trộn nhiệt

Bảng 10: Tiêu chuẩn chất lượng vani

Nghiền Nhào trộn

Đảo trộn nhiệt

Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất Chocolate đen

 Độ ẩm của hỗn hợp giảm xuống còn 1-2%

 Sự phối trộn làm tăng khả năng tiếp xúc giữa các cấu tử, làm tăng sựtạo thành liên kết hóa học

 Hóa lý: Nguyên liệu đưa vào phối chế thường khác nhau về tính chất vật lí,hóa học, cảm quan Khi phối trộn các cấu tử có thể dễ dàng hòa tan vàonhau, tạo nên hỗn hợp đồng nhất

 Phương pháp thực hiện:

Ban đầu cho bơ cacao hóa lỏng vào thùng phối trộn tạo môi trường liên tục,sau đó cho từ đường và bột cacao vào tạo thành môi trường phân tán Chỉ bổ sungmột phần chất béo và chất nhũ hóa, phần còn lại sẽ được bổ sung trong giai đoạn

xử lí nhiệt Vanilla có thể bổ sung trong giai đoạn này hoặc giai đoạn xử lí nhiệt

 Thông số công nghệ

 Thời gian nhào trộn hỗn hợp là 20-30 phút

 Nhiệt độ phải từ 40-45oC Nếu nhiệt độ của hỗn hợp vượt quá 60oC sẽ gâyảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm Do các phản ứng oxy hóa bắt đầuxảy ra tạo ra các chất mùi xấu cho sản phẩm

Hình 2: Thiết bị nhào trộn melangeur

1.9 Nghiền

 Mục đích

Chuẩn bị: Quá trình nghiền tinh nhằm làm cho tất cả các cấu tử chocolate đềuphải có kích thước 20-30µm để trở thành hỗn hợp đồng đều và mịn, với kíchthước này các gai xúc giác trên lưỡi hầu như không còn phân biệt từng cấu tửtrong chocolate, tạo cảm giác như chocolate đang tan chảy trong miệng Đây làgiai đoạn quan trọng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lí nhiệt tiếp theo

 Biến đổi

 Vật lý và hóa lý: Giảm kích thước của các cấu tử, hỗn hợp nguyên liệu

sẽ trở nên đồng nhất hơn và dần chuyển sang dạng paste Sau quá trìnhnghiền các hạt rắn có thể đạt kích thước nhỏ hơn 30µm

 Phương pháp thực hiện và thiết bị:

Hỗn hợp nguyên liệu sau khi nhào trộn được cho vào phễu phân phối thànhmàng mỏng chảy vào khe hẹp giữa trục cán, tác dụng nghiền được tạo ra do sức

ép của hai trục, các tế bào cacao sẽ bị xé nát và các tinh thể đường sẽ bị vỡ vụntạo thành một hỗn hợp thật mịn, đồng nhất và được tách khỏi đỉnh trục bằng dao

Hình 3: Thiết bị nghiền 5 trục

Hình 4: Nguyên lý máy nghiền 5 trục

 Cấu tạo:

Thiết bị nghiền trục gồm 5 trục bằng thép, nằm ngang và xế chồng lên nhau,khoảng cách khe hẹp giữa các cặp trục giảm dần theo chiều từ vùng nhập liệu đếnvùng tháo sản phẩm Nhập liệu từ cuối trục tạo thành dòng liên tục Bộ phận tháosản phẩm ở phía trên và có dao cạo để tháo sản phẩm ra khỏi trục

 Thông số công nghệ

Quá trình nghiền tạo ra ma sát giữa các trục, giữa trục và hỗn hợp làm cho trụcnóng lên Để tránh các yếu tố làm ảnh hưởng đến sản phẩm và hiệu suất nghiềnngười ta cho nước luân chuyển trong ống để làm nguội các trục với nhiệt độ 45-

48oC

trạng thái đồng nhất của hỗn hợp nguyên liệu, quyết định độ mịn của sản phẩm.Bên cạnh đó quá trình đảo trộn nhiệt còn nhằm mục đích tạo tổ hợp hương vị củachocolate thông qua việc loại bỏ một số cấu tử tạo mùi xấu, tạo nên các cấu tửhương mới

 Những biến đổi

 Vật lý:

Quá trình chính diễn ra trong thiết bị đảo trộn nhiệt là sự di chuyển của các cấu tửhương giữa các thành phần khác nhau của chocolate Khi quá trình đảo trộn nhiệtmới bắt đầu hương vị của chocolate chỉ có trong các hạt cacao và bơ cacao, cònđường đã được nghiền chỉ có vị ngọt trong suốt quá trình đảo trộn nhiệt Đảo trộnnhiệt làm hương vị của cacao và chất béo một phần phủ lên bề mặt các hạtđường Sự phủ này dẫn đến kết quả hương vị cacao đồng đều và ít ngọt hơn Sựchuyển động các cấu tử hương là do gradient nồng độ cấu tử hương ban đầu giữacác hạt khác nhau hoặc giữa các pha khác nhau

Quá trình đảo trộn nhiệt làm giảm kích thước của các hạt pha rắn, tăng độ mịn

và giải phóng chất béo, nước từ bên trong nguyên liệu Dưới tác dụng của nhiệt

độ cao ( bao nhiêu độ) , một phần nước sẽ bay hơi làm giảm ẩm Phần nước cònlại sẽ liên kết với chất béo dưới tác dụng của lecithin và tạo hệ keo làm giảm nhớtcủa pha lỏng, nhờ đó làm dịu sản phẩm

Cuối quá trình đảo trộn sẽ bổ sung thêm lecithin để:

 Làm giảm độ nhớt, do đó cho phép sử dụng mức bơ cacao thấp hơn.( tiết kiệm dc bao nhiêu?)

 Làm giảm nguy cơ phát triển hiện tượng nở hoa chất béo

 Cải thiện kết cấu chocolate

Bảng 11: Phần trăm bề mặt chất rắn được bao phủ bởi lecithin

Hàm lượng (%) Phần trăm bao phủ

 Hóa học:

Trong thời gian đầu của quá trình này hàm lượng polyphenol giảm đáng kể,lượng chất dễ bay hơi giảm 80% trong vài giờ đầu của quá trình đảo trộn nhiệt Hương vị chocolate phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ của quá trình, nếu nhiệt độcao thì thời gian xử lí sẽ ngắn

Đảo trộn nhiệt diễn ra ở nhiệt độ 60-80oC trong một thời gian dài nên có hàngloạt phản ứng hóa học xảy ra, quan trọng nhất là phản ứng maillard làm hương vịchocolate tăng lên rõ rệt Ngoài ra, các tannin sẽ được chuyển hóa, các chất màu

bị oxy hóa, từ đó tạo giá trị cảm quan tốt hơn

 Hóa lý

Trong quá trình đảo trộn nhiệt, ẩm bốc hơi đồng thời cũng mang theo nhữngcấu tử hương không mong muốn Khoảng 30% acid acetic và 50% aldehyde dễbay hơi sẽ bay hơi trong giai đoạn này

Đây là giai đoạn bổ sung cuối cùng chất béo và chất nhũ hóa cho vàochocolate, nhờ vậy mà quá trình đảo trộn nhiệt diễn ra sâu sắc hơn

Phương pháp đo độ đảo trộn nhiệt: để được mức độ đảo trộn nhiệt, ta tiến hànhtách pha béo ra khỏi chocolate Sau đó, cấu tử hương dễ bay hơi trong pha béođược thu hồi bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và mang đi định tính

và định lượng cấu tử hương đó bằng GC-MS Mức độ đảo trộn sẽ được tính theocông thức sau:

conching degree= 1

(BA +TMP) fat[mg kg ]−1

BA : là nồng độ benzaldehyde trong chất béo

TMP : là nồng độ tetramethypyrazine trong chất béo