Báo cáo công nghệ sản xuất sữa ca cao tiệt trung đóng hộp

DANH MỤC BẢNGBảng 1: Ttiêu chí chất lượng điển hình cho khối lượng ca cao...9 Bảng 2: So sánh giữa một số thành phần trong hạt cacao lên men và cacao chưa lên men...12 Bảng 3: Thành phần

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Tổng quan sữa ca cao tiệt trùng 2

1.1 Tổng quan về ca cao 2

1.1.1 Nguồn gốc 2

1.1.2 Sự phân bố của cây ca cao trên thế giới 5

1.1.3 Đặc điểm cây ca cao 6

1.1.4 Phân loại cacao 8

1.1.5 Thành phần của ca cao 14

1.1.6 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cacao 25

1.1.7 Vai trò của cacao 26

1.2 Tổng quan về sữa 26

1.2.1 Sữa ca cao tiệt trùng 26

1.2.2 Nguyên liệu sản xuất sữa ca cao tiệt trùng 27

1.2.3 Giá trị dinh dưỡng 44

2 Công nghệ và thiết bị sản xuất bột ca cao 46

2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất 46

2.2 Giải thích quy trình 47

2.2.1 Phối trộn 47

2.2.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô 49

2.2.3 Đồng hóa 53

2.2.4 Bài khí 56

2.2.5 Rót sản phẩm 58

2.2.6 Tiệt trùng 62

2.2.7 Bảo quản 68

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp 68

3.1 Ảnh hưởng của ca cao 68

3.2 Ảnh hưởng của casein 69

3.3 Thành phần chất béo 70

3.3.1 Ảnh hưởng đến sự hình thành của Lactulose trong sữa cacao tiệt trùng 70

3.3.2 Ảnh hưởng đến sự hình thành của furosine trong sữa cacao tiệt trùng 70

3.3.3 Ảnh hưởng đến sự biến tính của β-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùnglactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùng 71

4 Chỉ tiêu sản phẩm sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp 71

4.1 Sản phẩm 71

4.2 Chỉ tiêu cảm quan 71

4.3 Chỉ tiêu hóa lý 72

4.4 Chỉ tiêu vi sinh vật 72

4.5 Các chất nhiễm bẩn 72

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Sự phân bố của cây ca cao trên thế giới 6

Hình 2: Cây ca cao 7

Hình 3:Bơ ca cao 20

Hình 4: Epicatechin và cấu trúc trùng hợp của nó 22

Hình 5: Công thức phân tử của Threobromine 23

Hình 6: Công thức hóa học của caffeine 24

Hình 7: Công thức cấu tạo của α-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùnglactose và β-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùnglactose 33

Hình 8: Cấu tạo micelle casein 35

Hình 9: Bột ca cao 42

Hình 10: Sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp 45

Hình 11: Thiết bị phối trộn 2 trục dạng đứng 49

Hình 12: Cấu tạo của thiết bị ly tâm tách béo dạng đĩa 51

Hình 13: Thiết bị ly tâm chuẩn hóa chất béo 51

Hình 14: Quy trình chuẩn hóa sữa bằng hệ thống tách ly tâm Seperator 52

Hình 15: Máy đồng hóa áp lực cao sữa 56

Hình 16: Thiết bị bài khí sữa 58

Hình 17: Thiết bị chiết rót vô trùng 61

Hình 18: Thiết bị tiệt trùng thủy lực 65

Hình 19: Thiết bị tiệt trùng liên tục hydrolock 66

Hình 20: Thiết bị tiệt trùng gián đoạn 66

Hình 21: Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng 67

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Ttiêu chí chất lượng điển hình cho khối lượng ca cao 9

Bảng 2: So sánh giữa một số thành phần trong hạt cacao lên men và cacao chưa lên men 12

Bảng 3: Thành phần acid amin trong hạt cacao lên men và hạt cacao không lên men 13

Bảng 4: Các thành phần trong sản phẩm bột cacao đã kiềm hóa thương mại 14

Bảng 5: Thành phần hóa lí của ca cao 15

Bảng 6: Đặc tính vật lý của quả và hạt ca cao 16

Bảng 7: Thành phần của hạt sau khi lên men và sấy khô 17

Bảng 8: Thành phần hạt của ca cao Tây Phi (Forastero) chưa lên men 17

Bảng 9: Thành phần acid béo có trong bơ ca cao 19

Bảng 10: Đặc điểm tinh thể của bơ ca cao 19

Bảng 11: Tỷ trọng của các thành phần trong sữa tại 20 o C 28

Bảng 12: Độ dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm sữa (kcal/m.h o C) 29

Bảng 13: Hệ số dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm 29

Bảng 14: Tính acid của một số sản phẩm sữa 30

Bảng 15: Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) 31

Bảng 16: Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùnglactose monohydrous và β-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùnglactose anhydrour theo nhiệt độ 33

Bảng 17: Thành phần các protein hòa tan trong sữa bò 36

Bảng 18: Thành phần chất béo trong sữa bò 37

Bảng 19: Các chỉ tiêu chung của sữa tươi nguyên liệu 38

Bảng 20: Chỉ tiêu cảm quan đường 39

Bảng 21: Chỉ tiêu vi sinh vật của đường 40

Bảng 22: Các thông số chất lượng của bột ca cao 41

Bảng 23: So sánh ưu nhược điểm của hai phương pháp tiệt trùng 68

Bảng 24: Các chỉ tiêu cảm quan 71

Bảng 25: Chỉ tiêu vi sinh vật theo QCVN 5-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùng1:2010/BYT 72 Bảng 26: Hàm lượng kim loại nặng theo TCVN 7018:2009 73

LỜI MỞ ĐẦU

Ca cao là một trong những nguồn nguyên liệu phổ biến ngày nay Là nguồnnguyên liệu thiết yếu cho các ngành công nghệ chế biến thực phẩm như sô cô la, sữa,bánh, kẹo,… Một trong những thực phẩm cung cấp chất dinh dưỡng khá cao và mang lạinhiều lợi ích sức khỏe cho con người Một trong những sản phẩm đang trên đà phát triển

mà sử dụng nguồn nguyên liệu ca cao đó là sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp

Trước đây người ta muốn uống sữa ca cao thì chỉ bằng cách pha bột ca cao truyềnthống Ngày nay, để không tốn nhiều thời gian thì trên thị trường đã ra dòng sữa ca caotiệt trùng đóng hộp Nó không như các dòng sữa milo, sữa bổ sung sô cô la Vì sô cô la làmột dạng hỗn hợp của ca cao, bơ ca cao và các thành phần khác

Để hiểu rõ hơn về dòng sản phẩm sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp này, nhóm chúng

em đã nghiên cứu đề tài báo cáo “Công nghệ và thiết bị chế biến sữa ca cao tiệt trùngđóng hôp”

Bài tiểu luận còn nhiều thiếu sót, mong Thầy và các bạn góp ý để bài báo cáo

được hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn

1 Tổng quan sữa ca cao tiệt trùng

1.1 Tổng quan về ca cao

1.1.1 Nguồn gốc

Hạt cacao có nguồn gốc từ cây cacao, thuộc loài cacao Theobroma Theobromacacao là một loại cây có nguồn gốc từ các vùng nhiệt đới ẩm ở phía bắc của Nam Mỹ và

Trung Mỹ (Miranda et al,1962) Có 2 loại cacao chính được trồng ở khu vực này là

Criollo và Forastero Nguồn gốc và cây cacao thuần hóa vẫn còn một số tranh cãi Nguồngốc có khả năng cao nhất của cây cacao là khu lưu vực sông Orinoco và Amazon, trongcác thung lũng của các nhánh sông của chúng Trung tâm xuất xứ của cây cacao đã đượcxem xét ở Thượng Amazon gần biên giới Colobia - Ecuador, trên sườn phía đông của dãy

Andes (Cheesman 1944) Mặc dù cacao được trồng ở Mexico và Trung Mỹ trong hơn

2000 năm, nhưng không có quần thể hoang dã thực sự nào ở khu vực này, cho thấycacao được đưa từ nơi khác đến Trung Mỹ và Mexico Khi cacao đã lang rộng khắpthung lũng Amazon, nó có thể đã phân tán dọc theo 2 tuyến đường : một dẫn về phía bắc

và một dẫn về phía tây (Schultes 1984) Do đó, có thể khẳng định rằng cacao được thuần

hóa ở Nam Mỹ và sau đó lan sang Trung Mỹ và Nam Mexico, do người Ấn Độ di cư thựchiện

Cách đây khoảng 2000 năm, cây cacao hay chính xác hơn là các chế phẩm từ hạtcacao đã sớm phổ biến và trở nên thiết yếu đối với người dân sống ở khu vực Mỹ Latin.Bằng chứng khảo cổ học ở Costa Rica cho thấy cacao đã được uống bởi các thương nhânMayan sớm nhất là 400 năm trước Công nguyên Văn hóa Aztec, chiếm ưu thế ởMesoamerica từ thế kỷ XIV đến cuộc chinh phạt, nhấn mạnh nhiều vào sự tôn nghiêmcủa cacao Và các nhà khoa học đã chứng thực rằng người Mayan và người Aztec đãtrồng cây cacao từ rất lâu trước khi những nhà thám hiểm Châu Âu đặt chân lên vùng đất

này (J C Motamayor, 2002) Cả người Maya và Aztec đều đánh giá cao cacao, sử dụng

hạt cacao không chỉ cho mục đích ẩm thực mà còn để buôn bán và tạo ra tiền Chocolatehầu như là một loại nước uống có nhiều hình thức và hương vị Chocolate cũng có tầm

quan trọng trong các nghi lễ lớn đối với người Maya và người Aztec, được phục vụ trongcác bữa tiệc xa hoa, chôn cất người chết và dùng để xức dầu cho trẻ sơ sinh Tuy nhiên,lịch sử choccolate có lẽ lâu đời hơn nhiều so với dự đoán ban đầu, vì trong các tàu gốm

từ khoảng 1100 trước Công nguyên ở Puerto Escondido, Honduras, dư lượng đã được tìm

thấy của một hợp chất hóa học chỉ có thể đến từ sô cô la (Hermann A Jürgen Pohlan

2010)

Dựa trên sự đa dạng hình thái lớn được quan sát ở Trung Mỹ và Nam Mỹ, quầnthể cacao Bắc và Nam Mỹ phát triển thành 2 dạng, phân tách bởi Isthmus Panama Cả

hai quần thể tiến hóa độc lập và được công nhận là phân loài riêng biệt (T.

cacao ssp cacao and T cacao ssp sphaerocarpum), (Cuatrecasas, 1964) Thực vật

hoang dã từ rừng nhiệt đới Lacandona từ Mexico có thể là tổ tiên của cacao thuầnhóa Nguồn gốc và thuần hóa đồng thời riêng biệt ở cả Trung và Nam Mỹ đã được đề

xuất cho loại hạt phổ biến, Phaseolus vulgaris (Velasquez and Gepts, 1994).

Theobroma đã được chia thành hai mươi hai loài trong đó Theobroma cacao làđược biết đến rộng rãi nhất Người Maya tin rằng cây ca cao là của Thượng Đế và hạt cacao là ân sủng của chúa cho con người Người Maya là những người đầu tiên trên trái đấtnày sử dụng ca cao làm thực phẩm Họ đã làm đồ uống với những hạt ca cao được nướnglên, nghiền nhuyễn và pha với bột ngô nhằm tạo độ sánh khi uống Tuy nhiên khi ấy cáchthức chế biến rất đơn giản

Khi Tây Ban Nha xâm chiếm vùng đất này vào thế kỷ 15, hạt ca cao theo nhữngchiếc thuyền buồm đến Châu Âu và trở thành một loại thức uống quý tộc Người Aztecgọi thức uống từ hạt ca cao lên men là Xocolatl Nhưng người Tây Ban Nha không thểphát âm được cái tên như vậy nên biến thành Chocolat Và đến người Anh thì gọi làChocolate

Trong gần 1 thế kỷ, ca cao được coi là thức uống đặc trưng và là điều bí mật củanhững người Tây Ban Nha Tuy nhiên do giá cả quá đắt đỏ nên những người Tây BanNha thực dụng và nhạy bén đã ngay lập tức trồng cây ca cao trên các thuộc địa của họ đểxuất khẩu tới những quốc gia khác trong châu lục Và thu lại khoản lợi nhuận khổng lồ

Ca cao đã lan truyền khắp Châu Âu Việc uống bột ca cao thành một trào lưu ở Pháp

Dưới thời vua Louis 14 và 15, thức uống ca cao rất được ưa chuộng tại Versailles Tuynhiên, lúc này thức uống ca cao chỉ được uống dưới dạng nóng Vì trong bột ca cao vẫncòn nguyên bơ ca cao, dễ bị kết tinh thô nhám khi bị lạnh

Người ngoài đầu tiên uống chocolate là Christopher Columbus, người đã đếnNicaragua vào năm 1502 để tìm đường đi biển đến các loại gia vị của phương Đông.Moctezuma II, Hoàng đế Aztec (1465-1520), đã chào đón Hernando Cortés và quân độicủa ông vào năm 1519 bằng một thức uống chocolate, rất có thể là một cử chỉ của tìnhbạn vì cacao là thức uống dành cho quý tộc, chiến binh và thương nhân Theo BernalDíaz, sô cô la đã được phục vụ cho Moctezuma trong các tàu bằng vàng nguyên chất và

ăn bằng thìa vàng Trên thị trường, có những người bán đồ uống chocolate hảo hạng đượclàm bằng mật ong, hoa, vani và thậm chí là tiêu Chocolate này được làm từ hạt cacaonghiền có thêm gia vị, và là một dạng cay, không vị, không ngọt của những gì chúng tagọi ngày nay chỉ đơn giản là sô cô la

Các tu sĩ Capuchin Tây Ban Nha bắt đầu phát triển Crioche cacao ở Ecuador vàonăm 1635 Các quốc gia châu Âu đòi đất để trồng ca cao bắt đầu từ cuối thế kỷ XVII

Pháp đã giới thiệu cacao cho Martinique và St Lucia (1660), Cộng hòa Dominican

(1665), Brazil (1677), Guyana (1684) và Grenada (1714); Anh đã trồng cacao ở Jamaica

vào năm 1670; và trước đó, người Hà Lan đã tiếp quản các đồn điền ở Curaçao khi họchiếm đảo vào năm 1620

Sau đó, vụ bùng nổ đòi hỏi phải trồng thêm cacao Amelonado cacao từ Brazilđược trồng ở Principe vào năm 1822, tại Sao Tomé năm 1830 và ở Fernando Po năm

1854, sau đó ở Nigeria vào năm 1874 và Ghana năm 1879 Đã có một đồn điền nhỏ ởBonny, miền đông Nigeria được thành lập bởi Chánh Iboningi vào năm 1847 , cũng nhưcác đồn điền khác do gia đình Coker điều hành được thành lập bởi các phái bộ Kitô giáo.Những hạt giống được trồng ở Ghana được Tetteh Quarshie hoặc người học việc Adjahmang đến từ Fernando Po, sau những nỗ lực trước đó của Hà Lan (1815) và Thụy Sĩ(1843) để giới thiệu ca cao ở Ghana đã thất bại

Trinitario cacao được trồng lần đầu tiên ở Ceylon vào năm 1834, và sau đó thử lạivào năm 1880 Trong cùng thời gian đó, nó đã được cấy ghép đến Fiji, Madagascar,

Samoa, Singapore và Tanzania Ở Cameroon, cây ca cao được giới thiệu trong thời kỳ

thuộc địa giữa năm 1925 và 1939 (Hermann A Jürgen Pohlan 2010).

Đến năm 1828, Van Houten đã phát minh ra máy ép thủy lực để giảm gần một nửahàm lượng bơ ca cao, từ đó tạo ra một "chiếc bánh" có thể nghiền thành bột ca cao Sự rađời của bột ca cao không chỉ tạo điều kiện cho việc tạo ra đồ uống sô cô la, mà còn có thểkết hợp sô cô la với đường và trộn với bơ ca cao để tạo ra sô cô la rắn Điều này đượcphép tạo ra các sản phẩm sô cô la mới, bắt đầu sản xuất hàng loạt và tiêu thụ sô cô la

hoặc, như một số người gọi nó là "dân chủ hóa" sô cô la (Nguyễn Thị Hiền và cộng sự,

2010)

Ở Việt Nam, ca cao được du nhập vào rất sớm, theo chân các nhà truyền giáophương Tây từ nhiều năm trước Cây cacao được đưa lần đầu tiên vào Việt Nam bởi thựcdân Pháp vào thế kỷ 19 nhưng do không mang lại nhiều lợi nhuận như cây cà phê, tiêu,điều nên không được tiếp tục trồng nữa Sau đó trong một giai đoạn khá ngắn ngủi vàonhững năm 1980, chính phủ Sô Viết đã cử các chuyên gia sang Việt Nam trong nỗ lựcnhằm phát triển cây ca cao Tuy nhiên, sự tan rã của Liên bang Sô Viết không lâu sau đóvào năm 1991 đã đặt dấu chấm hết cho các nỗ lực này Năm 2000, Bộ Nông nghiệp vàPhát triển nông thôn công bố một chương trình dài hạn nhằm khuyến khích việc sản xuấtcacao ở Việt Nam Năm 2013, diện tích trồng cacao ở nước ta đạt 20.000 hecta, sảnlượng đạt 5.000 tấn hạt Năm 2020, sẽ nâng diện tích trồng ca cao lên 50.000 hecta Hiệntại, cacao được nhân rộng trồng ở nhiều vùng miền, trong đó nổi bật vùng Tây Nguyênvẫn được đánh giá là có điều kiện lý tưởng nhất cho phát triển cây ca cao Ở đây, theonghiên cứu thống kê thì cây ra hoa cho quả quanh năm, sản lượng bình quân đạt 3 kg hạtkhô / 1 cây 5 năm tuổi Vào giai đoạn trước, cây cacao vẫn chưa được đầu tư mạnh vìnhững khó khăn khi thu hoạch, bảo quản và phân phối nhưng hiện nay khi kỹ thuật tiêntiến, nhu cầu con người về các sản phẩm được chế biến từ cacao tăng lên thì cây ca caongày càng được người dân mạnh dạng đầu tư trồng trọt

1.1.2 Sự phân bố của cây ca cao trên thế giới

Cây cacao có nguồn gốc từ Nam và Trung Mỹ nhưng hiện nay đã được trồng phổbiến ở nhiều nơi trên thế giới Điều kiện thích hợp cho cây cacao sinh trưởng và phát

triển là những vùng nhiệt đới nằm trong vĩ tuyến 20°Bắc đến 20° Nam của đường xíchđạo, nhiệt độ trong cả năm ≥27°C ,có độ ẩm không khí cao, lượng mưa hàng năm từ1500-2500 mm Đất đai phải màu mỡ, có khả năng thoát nước tốt , nằm ở độ cao nhỏ hơn

700 m so với mực nước biển Trên thế giới , cây cacao hiện được trồng ở 3 khu vực chính: Nam Mỹ, Tây Phi và Đông Nam Á

( Nguồn : ICCO - Hiệp hội ca cao thế giới )

Theo số liệu của hiệp hội cacao thế giới, sản lượng của cacao hiện nay trên toànthế giới đạt hơn 4 triệu tấn một năm, riêng châu Phi (chủ yếu là Bờ Biển Ngà và Ghana)

Hình 1: Sự phân bố của cây ca cao trên thế giới

cung cấp hơn 70% trong tổng sản lượng đó nhưng hạt cacao từ châu Phi lại chủ yếu làgiống Forastero, loại hạt có ít mùi vị nhất trong gia đình cacao

1.1.3 Đặc điểm cây ca cao

Có bốn loại giống cây trồng ca cao chính là: Criollo, Forastero, Trinitario vàNacional Trong đó Forastero được trồng rất nhiều ở châu Phi, Trung và Nam Mỹ vàchiếm khoảng 80% sản lượng ca cao của toàn thế giới Giống cây này phát triển nhanhhơn và cho năng suất cao hơn so với các loại giống ca cao khác

Cây cacao là một loại thân gỗ có chiều cao trung bình 5-7m Tuổi thọ của câythường từ 20-30 năm, sau khi trồng được 3-4 năm cây bắt đầu cho hoa, hoa có nhiều màunhư: đỏ, hồng hoặc tím Cây cacao ra hoa cả năm nhưng nhìn chung hoa thường nở rộvào hai khoảng thời gian: từ tháng 4 đến tháng 7 và từ tháng 11 đến tháng 1 Hoa mọctrực tiếp từ thân cây và những cành to chứ không mọc ở ngọn như những cây khác Hoacacao thuộc loại lưỡng tính Mỗi cây cacao có thể nở đến 100.000 hoa nhưng tỉ lệ đậu tráirất thấp, chỉ vào khoảng 0,5% là cao Hơn nữa, khi quả non đã đậu thì lại có hiện tượngkhô héo và rụng, có khi tới 90%

Khi chín, vỏ trái cacao đổi màu: các trái màu xanh lục hay oliu khi chín chuyểnsang màu vàng tươi, các trái màu ửng đỏ khi chín có màu da cam, trái tím lợt thì chuyểnsang tím đậm Quả cacao có kích thước lớn, thường có dạng hình cầu, dài hay nhọn tuỳtheo từng giống Chiều dài quả từ 7-30 cm (trung bình là từ 12-15 cm) Trọng lượng cả

vỏ và hạt khoảng 200g đến 1kg Từ lúc ra hoa cho đến lúc quả chín mất khoảng 5-7tháng Trong mỗi quả chứa từ 30-40 hạt Mỗi cây cacao hàng năm cho từ 0.5 đến 2 kghạt, thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện sản xuất Trung bình mỗi ha thu được khoảng 1

tấn hạt

Với khả năng thích nghi rộng và không đòi hỏi nhiều về kỹ thuật chăm sóc, cây cacao thường được trồng nhiều tại những vùng đất trống hoặc phủ xanh đồi trọc, làm câylâm sinh hay là trồng xen Cây cacao thích hợp với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưanhiều cây thích hợp với nhiệt độ trung bình 25oC, độ ẩm 85%, lượng mưa bình quân trên

1500 mm/năm Cacao là cây ưa ánh sáng tán xạ (50-60% cường độ ánh sáng tự nhiên)nên thích hợp trồng dưới tán cây ăn trái hoặc cây che bóng Nếu quá 35oC thì cây bắt đầuhéo rũ, nhiệt độ quá thấp sẽ khiến cây ngừng sinh trưởng Cây cacao thích hợp với nhiều

Hình 2: Cây ca cao

loại đất khác nhau từ đất đỏ, đất xám, đất phù sa cổ, song thích hợp nhất với đất có thànhphần cơ giới trung bình đến nhẹ, pH từ 5,5- 5,8, tầng canh tác dày 1-1,5 m, dễ thoát nước,

có khả năng giữ nước cao, giàu chất hữu cơ Bằng biện pháp canh tác (bón vôi, bón phânhữu cơ…) bà con có thể giúp cây ca cao đạt năng suất cao trên vùng đất kém mầu mỡ.Cacao không thích hợp với những vùng có gió mạnh bởi bộ rễ cây khá yếu Nếu trồngcacao ở vùng thường xuyên có gió lớn nhất quyết phải trồng thêm cây chắn gió để câysinh trưởng và phát triển tốt nhất Cây cacao thường ra hoa và phát triển trái trong mùamưa, khi cây đã được định hình đầy đủ Nếu trong mùa khô được cung cấp nước đầy đủthì cây ca cao có thể ra trái quanh năm.Đây là cây ưa bóng, chính vì vậy cây rất thích hợptrồng xen với những vườn cây công nghiệp khác như điều, chuối hay các loại cây côngnghiệp có tán thưa

1.1.4 Phân loại cacao

1.1.4.1 Phân loại theo thành phần hóa học

- Cacao giàu béo: hàm lượng béo lớn hơn 22% khối lượng hạt cacao

- Cacao độ béo trung bình: hàm lượng béo chiếm 12-22% khối lượng hạt cacao

- Cacao ít béo: hàm lượng béo chiếm 10-12% khối lượng hạt cacao

1.1.4.2 Phân loại cacao theo kích cỡ và hình dạng

 Bột cacao: Cách sử dụng ca cao phổ biến nhất là sô cô la và các sản phẩm bánhkẹo Tuy nhiên, ở nhiều quốc gia, một trong những cách tiêu thụ ca cao chính là các chếphẩm có chứa ca cao (được gọi là bột ca cao) để hòa tan trong sữa, thường là cho bữasáng Tây Ban Nha là quốc gia có mức tiêu thụ bột ca cao cao nhất thế giới (1,7kg/người / năm) Các quốc gia khác có mức tiêu thụ cao các sản phẩm như vậy là Na Uy,

Thụy Điển, Pháp, Brazil, Áo và Úc (Caobisco 2003) Do mức tiêu thụ cao ở Tây Ban Nha, một nghiên cứu đã được thực hiện cho thấy (Zamora-Ros R 2004) nguồn flavonoid

chính trong dân số trẻ (trẻ em và thanh thiếu niên khoảng 15 tuổi) là bột ca cao, đặc biệtđược tiêu thụ trong bữa sáng với sữa Trên thực tế, tiêu thụ bột ca cao chiếm khoảng 50%tổng lượng flavonoid hàng ngày, phần còn lại được cung cấp bởi rau và trái cây Nhữngkết quả này khá đáng chú ý đặc biệt có tính đến việc trẻ em và thanh thiếu niên khôngđược uống rượu, một trong những nguồn flavonoid chính trong chế độ ăn Bột ca cao

chứa carbohydrate 47 g / 100 g (sucrose 46 g/100 g; tinh bột 1 g/100 g), chất xơ 16 g/100

g, chất béo 5,4 g/100 g, protein 14,1 g/100 g, ( -) - Ec 70,5 mg / 100 g, Procyanidin B2

63,75 mg/100 g, catechin 21 mg/100 g và 5 mg/100 g flavonol, bao gồm isoquercitrin,quercetin, quercetin-3-glucoside và quercetin-3 arabinoside

 Cacao khối (cacao đóng bánh): Tất cả các loại ca cao khối có thể khác nhau về hỗnhợp hạt, độ mịn, hàm lượng chất béo, chỉ tiêu vi sinh, v.v Đối với sô cô la, nhiều nhàsản xuất châu Âu thích hạt cacao ở Ghana và Nigeria vì hương vị của nó Đối với sô cô lachất lượng hàng đầu Nam Mỹ, Tây Ấn Độ Một trong những đặc tính mong muốn nhấtcủa ca cao khối được sử dụng trong các nhà máy ghiền và sô cô la lớn hiện đại là tínhnhất quán về chất lượng Điều này không thể đạt được khi sử dụng một nguồn hạt ca caothay đổi và phụ thuộc vào thiên nhiên Kiểm soát chặt chẽ các quy trình như rang và kiềmhóa là cần thiết, cần cả kinh nghiệm và chuyên môn Điều này chỉ có trong các công tychế biến hạt ca cao lớn và đây cũng là một trong những lý do tại sao các nhà máy sảnxuất sô cô la nhỏ (và thậm chí không quá nhỏ) thường mua ca cao khối từ các nhà máysản xuất lớn Khoảng 30% hạt ca cao thế giới được chế biến thành ca cao khối ở quốc gianơi nó được trồng (đôi khi được gọi là rượu gốc hoặc khối lượng) Một khối lượng nhưvậy thường không nên được sử dụng một mình, mà được pha trộn với khối lượng từ cácnguồn khác Bảng 1.1 đưa ra một bộ tiêu chí chất lượng điển hình cho khối lượng ca cao

Bảng 1: Ttiêu chí chất lượng điển hình cho khối lượng ca cao.

 Cacao ngòi: Sự tiêu thụ tăng lên trong các mặt hàng sô cô la ít chất béo và kem

(Zoumas & Smulten, 1992) Những sản phẩm có hương vị sô cô la ít chất béo này được

làm từ bột ca cao được chế biến từ ca cao ngòi Ca cao ngòi là một sản phẩm thu đượcbằng cách loại bỏ vỏ khỏi hạt ca cao đã được xử lý, làm sạch, sấy khô và được làm nứt

(FDA 2003) Hạt ca cao là nguồn cung cấp bột ca cao và bơ ca cao được chế biến để

mang lại hương vị và mùi thơm, được bóc vỏ để lấy thịt của hạt, được gọi là ngòi

(Arizona 2004) Bột ca cao được sản xuất bằng cách nghiền thành phần nguyên liệu còn

lại sau khi một phần chất béo được lấy ra khỏi ngòi ca cao (Theobroma ca cao)

1.1.4.3 Phân loại cacao theo mục đích sử dụng

Có ba cách phân loại cacao dùng để sản xuất chocolate gồm Crioche, Forastero vàgiống lai giữa hai loài, được gọi là Trinitario Forastero là loại thường được sử dụng đểsản xuất sô cô la phổ biến nhất hiện nay Hơn 90% cacao trên thế giới là loại Forastero vàhầu hết được trồng ở Tây Phi Hai giống còn lại thì mang lại hương vị đặc trưng cho sô

cô la là các loại hạt Crioche và Trinitario

 Crioche: là một loại cacao có màu đỏ rất đặc trưng và hương vị phức tạp, nó có thểbao gồm cả hương vị kẹo bơ cứng, các loại hạt, cam quýt và loại quả màu đỏ HạtCrioche rất hiếm và thường được biết đến là một loại hạt cacao có hương thơm tuyệt vờinhất trong tất cả các loại cacao Tuy nhiên, hương thơm rất với với phần lớn sô cô la đenhiện nay được làm từ hạt Forastero mà tất cả chúng ta đều quen thuộc hơn Hai tăm nămtrước đây, Crioche là hạt cacao chiếm ưu thế được trồng rất nhiều nhưng khả năng chốnglại sâu bệnh của chúng kém vì vậy ngày nay trở nên quý hiếm và khó thu nhận Forastero

có khả năng chống lại bệnh tật cao hơn nhiều so với Crioche và hiện đang thống trị thịtrường sô cô la trên thế giới Ngày nay, hầu hết các loại hạt Crioche gần với giốngTrinitario hơn so với giống thuần chúng của chúng trước đây Crioche hiện nay được tìmthấy ở Venezuela Nổi tiếng nhất trong số này là Porcelana (cũng bắt nguồn từVenezuela)

 Trinitario: là một loại hạt cacao lai giữa giống Crioche và Frorastero có nguồn gốc

từ Trinidad Hạt Trinitario có hương vị hơi cay, mùi của đất và mùi của trái cây Năm

1727 một thảm họa xảy ra ở vùng Trinidad làm cho vụ mua cacao ở đây tổn hại nặng nề

Nguyên nhân có thể được biết đến là do nấm và bệnh Đây là một cú đánh rất lớn đối vớinền kinh tế cacao của Trinidad, mãi cho đến năm 1756 nhờ việc giới thiệu giốngForastero từ khu vực Amazon mà chúng mới phát triển mạnh mẽ trở lại Giống mới kếthợp với Crioche còn lại tạo ra Trinitario ngày nay Ngày nay, hạt Trinitario có thể đượctìm thấy ở Venezuela, Ecuador, Cameroon, Samoa, Sri Lanka, Java và Papua NewGuinea Trinitario là loại ca cao hương vị tốt chiếm ưu thế và là loại hạt có trong thànhphần của sô cô la đen chất lượng cao Ngày nay, các giống Carenero và Rio-Caribe củaVenezuela cũng được đánh giá rất cao.

 Forastero: là một loại hạt cacao rất phổ biến được trồng để sản xuất hàng loạt.Chúng có nguồn gốc từ Amazon, trên thế giới có nhiều loại cây Forastero nhưng giốngphổ biến nhất được tìm thấy ở Brazil và Tây Phi là Amenolado Hạt Forastero có hươngthơm mạnh, đắng và chua Trong hầu hết các loại hạt thì Forastero được sử dụng với sốlượng lớn trong sô cô la Tây Ban Nha nhập khẩu Crioche độc quyền từ Venezuela và coigiống Crioche là giống cacao bản địa còn Forastero thì nhập từ khu vực Amazon nên

được coi là hạt cacao ngoại nhập (Fowler 1998).

1.1.4.4 Phân loại theo trạng thái lên men

 Cacao lên men: Lên men sau khi thu hoạch trái cacao: hạt cacao sẽ được lên mentrong thời gian từ 5 đến 8 ngày, các công nghệ lên men thông dụng hiện nay như ủ đốnghoặc ủ thùng Quá trình lên men làm cho hạt chuyển sang màu nâu, hạt cacao khô lênmen là một trong những quá trình quan trọng nhất để tạo ra sản phẩm Sôcôla có chấtlượng Phơi khô hoặc sấy khô: Sau giai đoạn lên men, hạt cacao sẽ được phơi khô hoặcsấy khô để bảo quản, độ ẩm thông thường để bảo quản tốt là 7.5% Rang Hạt: Tương tựnhư rang Café, hạt cacao được đã lên men và đã sấy khô sẽ được rang, là khâu quan trọngquyết định hương và vị của Sôcôla, thời gian và nhiệt độ rang hạt cacao tùy theo thợ rang,với nhiệt độ khoảng 1300C thì thời gian rang sẽ nằm trong khoảng 30 phút Tách vỏ lụacủa hạt: với số lượng nhỏ, việc loại bỏ vỏ lụa hạt cacao có thể được thực hiện bằng tay,phương pháp thổi để loại bỏ phân vỏ lụa thường được áp dụng với số lượng lớn Xây hạt:hạt cacao rang được xay thô thành những vụn nhỏ, còn gọi là hạt cacao Nibs hoặc hạtcacao ngòi để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo là nghiền mịn Nghiền mịn: Thực hiện

nghiền mịn hạt cacao bằng máy nghiền cacao con lăn đá hoặc máy nghiền trục, quá trìnhnghiền kết thúc sẽ cho ta dung dịch lỏng sệt Thêm đường, sữa vv thùy theo công thức

và loại Sôcôla muốn tạo ra Ổn định nhiệt độ và đổ khuôn: Sau giai đoạn ổn định nhiệt,dung dịch đã sẵn sàng để được đổ vào khuôn, loại bỏ những bọt khí trên bề mặt và bảoquản lạnh ở nhiệt độ khoảng 200C, sau khoảng từ 30 đến 60 phút ta sẽ có sản phẩmSôcôla bỗ dưỡng để thưởng thức

 Cacao không lên men: là một loại cacao không khi rang lên không có hương thơm

đặc trưng mà có mùi như những loại hạt phổ biên khác (Knapp 1937).

Bảng 2: So sánh giữa một số thành phần trong hạt cacao lên men và cacao

chưa lên men Thành phần Hạt cacao lên men Hạt cacao không lên men

này được cũng được tìm thấy trong thành phần của sô cô la (Bailey 1962) Còn sucrose

trong cacao không lên men thì không thể tham gia vào phản ứng Maillard, vì vậy người ta

thường sử dụng cacao lên men để sẩn xuất sô cô la (Schonberg và Moubather 1952) và

(Frankel và Katchalsky 1937).

Hàm lượng acid amin trong hai loại cacao này cũng khác nhau Theo nhữngnghiên cứu cho thấy hàm lượng acid amin trong hạt cacao lên men tăng lên đáng kể trong

khi đó hàm lượng acid amin trong hạt cacao không lên mên thì rất thấp (Dewitt 1957).

Những acid amin này là những acid amin tự do cũng là một tiền chất để tạo nên hương vịtrong sô cô la

Bảng 3: Thành phần acid amin trong hạt cacao lên men và hạt cacao không lên men

1.1.4.5 Phân loại theo hương bị

- Cacao hương vị tự nhiên

- Cacao hương vị đắng

- Cacao hương vị truyển thống và đặc trưng từng vùng trồng trọt và chế biến cacao

1.1.4.6 Phân loại theo trạng thái kiềm hóa

- Cacao đã kiềm hóa: gồm nhiều loại như kiềm hóa rượu, kiềm hóa bột, hay kiềmhóa ngòi…

- Cacao chưa kiềm hóa: là loại cacao tự nhiên khô qua quá trình kiềm hóa

Bảng 4: Các thành phần trong sản phẩm bột cacao đã kiềm hóa thương mại

Các sản phẩm có nguồn gốc từ Cacao được phân loại là rất giàu năng lượng, kích

thích và chất chống oxy hóa (Nasrollahzadeh et al 2015), do hàm lượng chất béo cao 40% đến 50% khối lượng hạt và các hợp chất tốt cho cơ thể như polyphenol (Ioanonne et

al 2015) Các hợp chất phenolic chính được tìm thấy trong ca cao nằm trong nhóm

tannin và flavonoid (Efraim et al 2011) Flavonoid có tác dụng chống viêm chống lại các

bệnh tim mạch và ngăn ngừa oxy hóa cholesterol ngăn ngừa hoặc trì hoãn sự tích tụ chất

béo trong thành mạch máu (Silva et al 2013)

Vỏ (testa) chiếm trọng 10-14% lượng khô của hạt ca cao Nhân hoặc lá mầm, hầuhết chiếm 86-90% khối lượng hạt có hương vị và mùi thơm đặc trưng của sô cô la Cácpolyphenolic (14-20% trọng lượng khô) chứa không bào lớn là bộ phận duy nhất chứa

đầy polyphenol và các ancaloit bao gồm caffeine, theobromine và theophylline (Osman

et al 2004) Các polyphenol hình thành sắc tố, khi không bị xáo trộn, tạo ra màu tím đậm

cho lá mầm Forastero tươi Mặt khác, các tế bào lipid-protein có các tế bào chất đượcđóng gói chặt chẽ với nhiều không bào protein và lipid nhỏ và các thành phần khác như

hạt tinh bột Tất cả đều đóng vai trò xác định hương vị ca cao và mùi thơm (Kim và

Chất rắn hòa tan oBrix 12.97 16.55

so với những loại quả thông thường trong tự nhiên khác từ 12.97-16.55 bx Trong quả cacao chứa 3 loại đường chính là Sucrose, Glucose, Fructose Trong đó đường Sucrose làchiếm số lượng cao nhất gấp 1.55 lần so với đường Glucose, gấp 1.4 lần so với đườngFructose Hàm lượng nước có trong quả ca cao cũng khá cao chiếm 75.33-80.06% khốilượng vì thế mà hoạt độ nước của quả ca cao cũng tương đối cao 0.9-0.94 Nên đây làmột trong những môi trường giàu dinh dưỡng dễ bị tấn công bởi các vi sinh vật

Bảng 6: Đặc tính vật lý của quả và hạt ca cao

(Efraim et all 2009)

Đường kính ngang của

quả

bình

Những thông số trên có thể giúp bạn biết được những thông số về kích thước vật lícủa hạt ca cao Quả cây ca cao thường dài 138.90-232.30 mm trong khi hạt chỉ dài 24.30-39.90 mm Sự chênh lệch giữa chiều dài của quả và hạt là tuong đối lớn cụ thể là chiềudài quả gấp 14.11 lần chiều dài của hạt, tuy nhiên bù lại là số lượng hạt tương đối nhiềukhoảng gần 40 hạt trên 1 quả.

Tiếp đến là hai bảng nói về thành phần hóa học của hạt cây ca cao Tuy nhiên haibảng này có một sự khác biệt đó là với bảng đầu tiên nói về hạt ca cao khi lên men và sấykhô, bảng thứ 2 nói đến hạt của cây ca cao chưa qua giai đoạn lên men Thông qua quátrình lên men và sấy khô thì một số tính chất cũng như hàm lượng của các chất có tronghạt cây ca cao có một số thay đổi rõ rệt

Lên men là một giai đoạn chế biến quan trọng tạo điều kiện loại bỏ thịt quả vàchuẩn bị cho giai đoạn làm khô tiếp theo Trong giai đoạn này, có sự khởi đầu của sựhình thành tiền chất hương vị và phát triển màu sắc, và giảm đáng kể vị đắng Trong cácphản ứng nhiệt của quá trình rang biến đổi quan trọng xảy ra, bao gồm các phản ứngMaillard với sự đóng góp từ việc giảm đường và axit amin, mỗi biến thể cho thấy cácbiến thể có tác dụng loại bỏ axit dễ bay hơi, loại bỏ độ ẩm, điều chỉnh độ nhớt và thay đổi

màu sắc do quá trình nhũ hóa và oxy hóa tannin (Mermet et al 1992)

Bảng 7: Thành phần của hạt sau khi lên men và sấy khô

Bảng 8: Thành phần hạt của ca cao Tây Phi (Forastero) chưa lên men

(Rohan 1963; Reineccius et al 1972).

Thành phần Hạt khô (%) Hạt không chứa

- Ở điều kiện thường nó cứng, dòn Do đó tạo cho sản phẩm chocolate có độ cứng

và dòn đặc trưng

- Bơ ca cao có nhiệt độ nóng chảy ở 35oC (thấp hơn nhiệt độ cơ thể người) Do đó

dễ tan và không để lại trong miệng người ăn Tạo cảm giác dễ chịu Ở điều kiện thường,

ca cao khá bền và khó bị oxi hóa Do đó có thể để lâu mà không bị hôi, thậm chí có thể

để 5-6 năm mà không thấy có hiện tượng ôi (TS Nguyễn Tiến Lực 2019).

Bảng 9: Thành phần acid béo có trong bơ ca cao

Bảng 10: Đặc điểm tinh thể của bơ ca cao

Bơ ca cao chủ yếu gồm các tryglycerid của các acid béo no và cũng do chứa nhiềuglycerid khác nhau nên bơ ca cao có thể hình thành nhiều dạng tinh thể khác nhau Chính

vì vậy người ta gọi bơ ca cao là chất béo đa tinh thể (hay polymorphic) Dạng tinh thểchủ yếu của bơ ca cao phụ thuộc vào nhiệt độ dông đặc của khối chất béo Số lượng, kíchthước và hình dạng tinh thể phụ thuộc vào tốc độ làm lạnh (làm dịu) hoạc làm nóng, vào

sự khuấy trong các giai đoạn này và vào điều kiện (thời gian, nhiệt độ và sự thay đổi củanhiệt độ) của sự bảo quản về sau

1.1.5.2 Acid

Axit axetic và axit lactic, được tạo ra từ thịt quả trong quá trình lên men, được cho

là gây ra axit và vị chua của ca cao thô Trong quá trình lên men, axit axetic ảnh hưởngđến giá trị pH và do đó phản ứng enzyme xảy ra và hình thành tiền chất tạo hương vị.Điều này có nghĩa là điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân enzyme sucrose và protein

trong hạt nằm trong phạm vi axit (Biehl và Passern, 1982; Biehl et al., 1985) Theo Jinap

và Dimick (1990) hạt ca cao từ Malaysia hoặc Brazil (Bahia) có độ pH thấp (4,7-5,2),những hạt từ Tây Phi hoặc Indonesia có độ pH trung bình (5,2-5,5) và những loại ca cao

từ Ecuador, Venezuela hoặc Guatemala có độ pH cao ( 5,5-5.8) Độ pH cao hơn tươngquan với mức độ lên men thấp hơn Nồng độ của axit axetic và axit lactic trong ca caocủa Malaysia hoặc Brazil lần lượt là 5,2-8,2 g/kg và 2,7-5.0 g/kg, và trong các loại khác

4.2 -5,6 g / kg và 2.1-3.0 g / kg, tương ứng (Jinap và Dimick, 1990) Điều kiện tiên quyết

Hình 3:Bơ ca cao

của bột giấy bằng cách lưu trữ sau khi thu hoạch vỏ ca cao trong khoảng 10 ngày dẫn đến

giảm axit gây ra trong quá trình lên men tiếp theo (Biehl et al., 1989).

1.1.5.3 Polyphenol

Ca cao rất giàu polyphenol, cụ thể là catechin (flavan3-ols) và procyanidin, được

lưu trữ trong các tế bào sắc tố của lá mầm và lá ca cao (Osman et al 2004) Tùy thuộc

vào hàm lượng anthocyanin, sắc tố trong các tế bào lưu trữ polyphenol có màu từ trắngđến tím đậm Polyphenol và alkaloids chiếm 14-20% trọng lượng hạt, là thành phầnchính cho hương vị hạt Ba nhóm polyphenol là: catechin hoặc flavan-3-ols (khoảng37%), anthocyanin (khoảng 4%) và proanthocyanidin (khoảng 58%) Catechin chính là(-) - epicatechin, chiếm tới 35% tổng số polyphenol và từ 34,65 đến 43,27 mg / g hạtCrioche và Forastero mới thu hoạch Chiếm số lượng ít hơn là (+) - catechin (+) -gallocatechin và (-) - epigallocatechin Tổng số polyphenol dao động từ 45-52 mg/g trong

rượu ca cao , 34-60 trong hạt và 20-62 trong bột ca cao (Kim và Keeney.1984).

Polyphenols gây ra vị đắng và có thể làm giảm đi hương vị trái ca cao (Luna et al.,2002) Polyphenol bao gồm anthocyanin, catechin và epicatechin không màu, và các chấtlàm mờ, trimers, tetramers và oligomers được Epicatechin có xu hướng trùng hợp dưới

Hình 4: Epicatechin và cấu trúc trùng hợp của nó

tác động của oxy Hình dưới dây cho thấy cấu trúc phân tử của các polyphenol, monomeepicatechin, một dimer procyanidin được tạo thành từ hai tiểu đơn vị epicatechin và một

tetramer procyanidin được tạo thành từ bốn tiểu đơn vị Epicatechin và các Procyanidinnhỏ hơn có tới ba tiểu đơn vị hòa tan và do đó gây ra vị giác của ca cao Các phân tử,được xây dựng từ hơn ba tiểu đơn vị, không hòa tan và không gây ra hiện tượng làm se.Trong toàn bộ quá trình lên men, 50% polyphenol hòa tan bị mất do quá trình oxy hóa và

trùng hợp hoặc do chảy ra khỏi hạt (Wollgast và Anklam 2000).Vì vậy, độ đục của ca cao

bị giảm và màu sắc chuyển từ tím sang nâu

1.1.5.4 Threobromine

Hạt ca cao chứa khoảng 1-3% theobromine, hàm lượng của nó không có sự thayđổi định lượng về nồng độ trong quá trình lên men và rang Do ngưỡng phát hiện vị giác

thấp 10 mg/l, theobromine được cho là góp phần gây ra vị đắng (Ziegleder, G 2017).

Trong đó, chất này chiếm 1.5-1.7% so với trọng lượng của hạt và chiếm 0.5-1.3%trọng lượng của vỏ quả Nó có thể hòa tan trong tetracloruaaetan, trong cồn, acid aceticsôi,… và không tan trong ete, dầu hỏa, tetracloruacacbon Nó có khả năng oxi hóa nhanh

tạo ra những sản phẩm có màu mà người ta gọi là “chất nâu chocolate” (TS Nguyễn Tiến

kinh Do vậy, theobromine còn được trích từ quả ca cao để bổ sung vào vài loại thuốcchữa bệnh tim Trong một số sản phẩm chocolate, theobromine chỉ chiếm một hàm lượngthấp nên nó không nguy hại đến hệ thần kinh và tim mạch của người, àm chỉ cho ta một

vài cảm giác hư phấn mà thôi (PGS.TS Nguyễn Xuân Ngọ 2009)

1.1.5.5 Acid amin và protein

Trong quả ca cao chứa nhiều loại protein chủ yếu là globuline và albumin Trong

đó, protein trong vỏ quả chiếm 18% trọng lượng quả Cùi protein chiếm 0.6% trọng

Hình 5: Công thức phân tử của Threobromine

lượng quả Nội nhũ protein chiếm 8.4% trọng lượng quả lên men (TS Nguyễn Tiến Lực.

2019) Trong quả có chứa nhiều enzyme như amylase, fructosidase, pectinase, protease,

lipase, proxidase, polyphenoloxydase,… bị bất hoạt khi lên men

Hạt ca cao chín chứa từ 10 đến 16% protein và hàm lượng axit amin tự do thấp.Trong quá trình lên men, protein hạt bị phân hủy bởi quá trình thủy phân enzyme sau khienzyme mất đi tạo ra acid chiếm 1-2% của các axit amin tự do Sự phân giải protein tronghạt chủ yếu diễn ra trong vòng khoảng 24 giờ sau khi phá hủy các tế bào và axit hóa bằngaxit axetic Vì chủ yếu là các axit amin kỵ nước được đặt tự do, có sự khác biệt rõ rànggiữa các thành phần của axit amin tự do gắn với protein và tạo ra axit amin tự do

(Kirchhoff et al 1989) Các axit amin kỵ nước, đặc biệt là leucine, valine, alanine,

isoleucine, phenylalanine và peptide kỵ nước có tầm quan trọng chính là tiền chất cho sự

hình thành ca cao hương vị (Biehl và Ziegleder 2003).

1.1.5.6 Glucid

Trong các nhóm glucid có trong quả ca cao thì tinh bột thành phần nhiều nhất Nóchiếm 4.5% trong phôi nhũ chiếm đến 46% trong vỏ quả ca cao Chất lượng đường trongquả ca cao chiếm không nhiều và hầu như không có trong vỏ quả Hàm lượng đường có

trong cùi và phôi nhũ như sau: (PGS.TS Nguyễn Xuân Ngọ 2009).

thủy phân thành glucose và fructose khi quá trình lên men (Berbert 1978) Ở Sanchez

hoặc Arriba ca cao được lên men theo truyền thống, có tới 1% sucrose được tìm thấy saukhi đã lên men Tuy nhiên, hàm lượng sucrose trong ca cao thô nếu được lên men tốt gầnxấp xỉ bằng 0, nhưng hàm lượng fructose và glucose tăng lên khoảng 0,6% (khối lượngkhô) Vì lượng fructose và glucose hình thành thấp hơn đáng kể so với mức giảm của

sucrose, nên có vẻ như một phần đường trong quả ca cao bị hao hụt (Ziegleder, G 2017).

1.1.5.7 Caffein

Caffein có công thức hóa học là 1,3,7-Trimetylxantin Caffein có màu trắng, tinhthể dạng hình kim có vị đắng Nó bắt đầu bay hơi ở 100oC, nhiệt độ thăng hoa là 180oC

và nóng chảy ở 235oC Caffein có tính tan cao hơn theobromine có khả năng hóa tan

trong nước ấm với tỉ lệ 80% nước nóng pha với 20% nước lạnh (PGS.TS Nguyễn Xuân

Ngọ 2009).

Caffein được xem như là một chất kích thích vì có khả năng tác dụng đến hệ thầnkinh tạo ra cảm giác hưng phấn, sảng khoái cho người dùng Nếu hàm lượng quá cao nó

sẽ trở thành một chất độc đối với hệ thần kinh và hệ tuần hoàn Hàm lượng Caffein trong

vỏ hạt chiếm tối đa là 0.3% còn trong nội nhũ cũng chỉ chứa tối đa 0.7% Trong bột cacao thành phẩm hàm lượng caffein chỉ chiếm 0.1 g/100g sản phẩm Với liều lượng như

vậy thì nó không thể nào gây nguy hiểm cho người dùng (TS Nguyễn Tiến Lực 2019).

1.1.6 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cacao

1.1.6.1 Tình hình sản xuất

Các giống Forastero chiếm hầu hết các thị trường ca cao cơ bản, đây là giống mànhà sản xuất tạo ra với số lượng lớn Sản lượng hạt ca cao hàng năm trên thế giới làkhoảng 3,5 triệu tấn và các nhà sản xuất chính là Bờ biển Ngà, Ghana, Indonesia, Brazil,Nigeria, Cameroon và Ecuador Ngoài ra còn có một số nước khác cũng sản xuất ca cao

Hình 6: Công thức hóa học của caffeine

nhưng với quy mô nhỏ hơn (Afoakwa et all 2008) Nigieria là nước xuất khẩu ca cao

đứng thứ 4 trên thế giới sau Bờ biển Ngà, Indonesia, Ghana

Ở Việt Nam cây ca cao lần đâu tiên được đưa và Việt Nam trước năm 1945 Tuynhiên, thời gian đầu nó không được chú trọng bởi vì không tìm ra đưuọc thị trường tieuthụ hợp lí cho hạt ca cao Từ năm 2004, nhà nước đã có chương trình phát triển 50.000 hađến năm 2020 nước ta đã có diện tích cây cho trái là 42.000ha với năng suất trung bình1.2 tấn/ha Hiện nay nượng ca cao sản suất trên thế giới đang có xu hướng tăng nhanh rõrệt để đáp ứng nguồn cung cho thị trường ngày nay

1.1.6.2 Tình hình tiêu thụ

Nhu cầu ca cao trên thế giới tăng liên tục và tăng hàng năm riêng châu Âu Bắc Mĩchiếm 50% sản lượng tiêu thụ trên thế giới Chỉ xét vùng Đông Nam Á có Indonesia lànước xuất khẩu ca cao đứng thứ ba trên thế giới nhưng chất lượng ca cao thấp nên phảinhập từ Tây Phi về

Theo ước tính của các chuyên gia, chỉ riêng Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia đãchiếm 2.8 tỉ người mỗi người ở nước này tiêu thụ bình quân 0.06kg/người/năm Các nướcchâu Á sẽ dần trở thành thị trường tiêu thụ chocolate lớn nhất trong tương lai Ca cao làmột trong những sản phẩm có giá trị kinh tế cao sẽ có mức tiêu thụ đột phá và sức tiêuthụ ca cao sẽ có thể ngày càng tăng trong tương lai

1.1.7 Vai trò của cacao

Hạt cacao là nguồn cacao thương mại, có 4 loại sản phẩm chính làm trực tiếp từcacao là đồ uống cacao, bơ cacao, bánh cacao, bột cacao Bên cạnh đó còn có một sảnphẩm đi từ cacao là chocolate Trong đó, bột cacao cần thiết được sử dụng để tạo hươngthơm cho bánh quy, kem, sữa bột và bánh Bột cacao cũng được sử dụng trong công nghệ

đồ uống như trong sản xuất sữa chocolate

Cây cacao là loại cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, có nhiều ưu điểm nổi bật

so với các loài cây trồng khác, đặc biệt là khả năng chịu hạn tốt và khả năng sống cộngsinh xen kẽ dưới tán của các loại cây trồng khác như dừa,

Hàng năm, cây cacao cho một lượng lá rụng tạo ra một lớp thảm thực vật có tácdụng chóng xói mòn, giữ ẩm và trả lại một phần dinh dưỡng cho đất Trồng cây cacao

không cần nhiều nước tưới, có khả năng phủ xanh đất trống, đồi núi trọc, tạo được vẻ cânbằng về mặt sinh thái, bảo vệ môi trường tự nhiên.

1.2 Tổng quan về sữa

1.2.1 Sữa ca cao tiệt trùng

Sữa ca cao và sữa socola là hai loại sữa hoàn toàn khác nhau Sữa ca cao cung cấpnhiều năng lượng, đạm, khoáng, vitamin cho những ngày mệt mỏi cần sự tập trung Nóđược làm từ sữa, đường, ca cao và các phụ gia khác Còn sữa socola là sữa với thànhphần socola là sự kết hợp của 99% ca cao, bơ ca cao và 1% còn lại là đường, sữa, một sốphụ gia khác Sữa socola có hương vị thơm ngon, cung cấp vitamin và khoáng chất, làthức uống hồi phục lý tường sau khi tập luyện Về hương vị thì sữa ca cao có mùi thơmđặc trưng của ca cao, vị đắng xen kẽ vị ngọt dịu Còn sữa socola, tùy thuộc và lượng cacao và bơ ca cao trong sữa mà có vị khác nhau, đa phần nó có vị béo, ngọt hơn sữa cacao

Sữa tiệt trùng là sữa được xử lý ở nhiệt độ cao nhằm mục đích tiêu diệt tất cả các

vi sinh vật có mặt, bao gồm cả bào tử vi khuẩn, để sản phẩm được đóng gói có thể đượclưu trữ trong một thời gian dài ở nhiệt độ môi trường, không bị vi sinh vật làm hỏng Quátrình tiệt trùng diễn ra ở nhiệt độ cao, thời gian ngắn nên nó không làm bất hoạt tất cả cácenzyme, ví dụ, plasmin hầu như không bị ảnh hưởng và một số lipase và proteinase của

vi khuẩn hoàn toàn không, và do đó việc xử lý nhiệt ngắn như vậy hiếm khi được áp dụng

(Brennan and Grandison 2008) Sữa tiệt trùng có ưu điểm hơn so với sữa thanh trùng,

các nhà sản xuất có thể tiết kiệm được chi phí cho việc bảo quản và vận chuyển sản phẩmtrong điều kiện nhiệt độ bình thường Ngoài ra, sản phẩm còn được bản quản trong thờigian dài, nên việc tiếp thị đi xe thuận lợi, tăng lợi nhuận Tuy nhiên, đối với sữa tiệt trùngnhà sản xuất cần chú ý đến hệ vi sinh vật trong sữa tươi, đặc biệt là các vi khuẩn có khảnăng sinh bào tử và enzyme bền nhiệt Chúng sẽ ảnh hưởng đến chế độ tiệt trùng và mức

độ vô trùng công nghiệp sản phẩm

1.2.2 Nguyên liệu sản xuất sữa ca cao tiệt trùng

Sữa ca cao tiệt trùng được sản xuất từ nhiều nguyên liệu như sữa nguyên liệu,cream, đường, bột ca cao, các thành phần phụ gia như chất tạo hương, chất tạo màu, chấtbảo quản,…

1.2.2.1 Sữa nguyên liệu

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt và ổn định, sữa nguyên liệu phải đáp ứng cácyêu cầu về chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và vi sinh Sữa nguyên liệu để sản xuất sữa tiệt trùng

có thể là sữa tươi hoặc sữa bột Sữa thường được sử dụng trong sản xuất tại các nhà máyViệt Nam là nguồn sữa bò

Sữa bò là một loại thực phẩm lỏng màu trắng giàu chất dinh dưỡng được sản xuấtbởi các tuyến vú của động vật có vú Đây là nguồn dinh dưỡng chính cho động vật có vú

ở trẻ sơ sinh (bao gồm cả người được nuôi bằng sữa mẹ) trước khi chúng có thể tiêu hóacác loại thức ăn khác Sữa cho con bú sớm có chứa sữa non, mang kháng thể của người

mẹ từ nhỏ và có thể làm giảm nguy cơ mắc nhiều bệnh Nó chứa nhiều chất dinh dưỡng

khác bao gồm protein và đường sữa (Pehrsson 2000)

a Tính chất vật lý

Về mặt vật lý, sữa là một dạng nhũ tương khá loãng kết hợp với sự phân tán keotrong đó pha liên tục là một giải pháp Tính chất vật lý của nó tương tự như nước nhưngđược điều chỉnh bởi nồng độ các chất hòa tan và trạng thái phân tán của các thành phần

khác (Sherbon, J W 1988) Tính chất vật lý của sữa bao gồm:

 Màu sắc: sữa là một chất lỏng màu trắng đục đến vàng nhạt, màu của sữatrắng hay vàng phụ thuộc vào hàm lượng chất béo, protein và chất khoáng có trong sữa.Đối với sữa tách béo sẽ có màu trắng nhạt hay trong hơn sữa bình thường

 Tỷ trọng: tỷ trọng trung bình của sữa là 1030 kg/m3 tại 20oC, nó có thể thayđổi từ 1027-1033 kg/m3 Hàm lượng chất béo càng cao thì tỷ trọng của sữa sẽ thấp

Bảng 11: Tỷ trọng của các thành phần trong sữa tại 20 o C

(Walstra and Jenness 1984)

Thành phần p 20 (kg/m 3 )

 Hàm lượng chất khô: hàm lượng chất khô là lượng chất còn lại trong sữasau khi đã loại hết nước tự do, giá trị trung bình là 13%

 Độ dẫn điện: hệ số dẫn nhiệt là lượng nhiệt đi qua một đơn vị mặt phẳngtrong một đơn vị thời gian khi chênh lệch nhiệt độ của các mặt phẳng vật chất đó là 1oC

Độ dẫn nhiệt của sữa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc sản phẩm vànhiệt độ Sữa có hàm lượng chất béo cao hơn thường dẫn nhiệt chậm hơn

Bảng 12: Độ dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm sữa (kcal/m.h o C)

(TS Lâm Xuân Thanh 2003)

béo (%)

Xác định ở nhiệt độ 0-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùng2 o C 18-lactoglobulin trong sữa cacao tiệt trùng20 o C

Bơ được sản xuất theo:

- Phương pháp dây chuyền

- Phương pháp đảo trộn

8584

0.136_

0.2010.173

 Hệ số dẫn nhiệt: hệ số dẫn nhiệt là tỷ số giữa độ dẫn nhiệt và nhiệt dungriêng Hệ số dẫn nhiệt càng cao thì quá trình đun nóng hoặc làm lạnh sản phẩm càngnhanh

Bảng 13: Hệ số dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm

(TS Lâm Xuân Thanh 2003)

Raoult có thể được sử dụng để tính toán sơ bộ mối quan hệ giữa nồng độ của các thànhphần sữa và điểm đóng băng Điểm đóng băng của sữa thấp hơn nước và tỷ lệ thuận vớinồng độ của các thành phần hòa tan trong nước Các chất béo, micelle casein và whey

protein đóng góp không đáng kể vào trầm cảm điểm đóng băng (Sherban, 1988) Lactose,

muối clorua và các thành phần hòa tan trong nước khác như canxi, kali, magiê, lactate,

phốt phát, citrate, v.v lần lượt đóng góp khoảng 55%, 25% và 20% vào sự suy giảm

điểm đóng băng của sữa (Jenness và Patton , 1959) Phần lớn các loại sữa riêng lẻ có

điểm đóng băng trong phạm vi -0,512 đến -0,550oC và một vài sữa rơi ra ngoài phạm vi

-0,520 đến -0,530°C (Davis và MacDonald 1953; Shipe, 1959) Mặc dù nồng độ của các

thành phần chất tan trong sữa có thể thay đổi, nhưng tổng số mol của các thành phần hòatan vẫn không đổi Vì quá trình bài tiết sữa cho thấy rằng áp suất thẩm thấu của sữa đượcgiữ ở trạng thái cân bằng với máu, nên sự thẩm thấu không đổi được duy trì trong sữanhờ sự di chuyển của các thành phần máu vào tuyến vú Bất kỳ sự giảm hoặc tăng nồng

độ của đường sữa đều được bù đắp bằng sự thay đổi tỷ lệ trong nồng độ natri và clorua.Việc xác định điểm đóng băng được sử dụng rộng rãi để đánh giá xem sữa có bị tạpnhiễm hay không khi bổ sung nước và định lượng việc bổ sung Sữa có điểm đóng băng -0,525°C hoặc thấp hơn thường được coi là không pha trộn Việc lựa chọn -0,525°C làmgiới hạn trên được dựa trên đánh giá thống kê dữ liệu từ một cuộc khảo sát ở Bắc Mỹ

năm 1968 về các điểm đóng băng của các mẫu xác thực (Henningson, 1969) Điểm đóng

băng thường được xác định bằng máy đo nhiệt độ loại nhiệt điện trở hoặc kiểu Hortvet;

bộ máy và kỹ thuật đã được mô tả bởi AOAC (1995).

Trong ngành công nghiệp sữa, các phép đo tính chất vật lý của sữa và các sảnphẩm sữa được tạo ra để bảo đảm dữ liệu cần thiết cho thiết kế thiết bị sữa (ví dụ: độ dẫnnhiệt và độ nhớt), để xác định nồng độ của một thành phần hoặc nhóm thành phần (ví dụ:trọng lượng riêng để ước tính chất rắn không béo hoặc điểm đóng băng để xác định nướcthêm vào), hoặc để đánh giá mức độ thay đổi hóa học hoặc vật lý (ví dụ, độ axit chuẩn độ

để theo hành động của vi khuẩn hoặc độ nhớt để đánh giá sự kết hợp của proteinmiscelles hoặc chất béo) Ưu điểm lớn của các phép đo vật lý cho các mục đích như vậy

là tốc độ và sự đơn giản, cũng như tiềm năng của chúng để tự động hóa (Sherbon, J W.

1988).

b Thành phần hóa học

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein vàcác chất béo Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ các hợpchất chứa nito phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí Hàm lượng các chất

trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưgiống động vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phầnthức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết,…)

Bảng 15: Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng)

(Lê Văn Việt Mẫn 2010)

Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình

Chất khô không béo là hiệu số giữa tổng các chất khô và hàm lượng chất béo trongsữa Từ số liệu bảng trên ta suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chất khô không béo

trong sữa bò là 13.0 – 3.9 = 9.1% ((Lê Văn Việt Mẫn 2010)

Lượng đường chủ yếu trong sữa là đường lactose chiếm khoảng 4.6-4.8% Ngoài

ra nó còn có các loại đường khác như glucose (70mg/l), galactose (20mg/l) và các hợpchất chứa nito

Lactose là một disaccharide, nó là một loại đường bao gồm các tiểu đơn vịgalactose và glucose và có công thức phân tử C12H22O11 Là hợp chất rắn màu trắng, hòatan trong nước, không hút ẩm với vị ngọt nhẹ Được tổng hợp trong tuyến vú từ galactose

và glucose Sự xuất hiện của đường sữa trong sữa từ các động vật có vú khác nhau được

xem xét bởi Jenness & Sloan (1970) và Jenness & Holt (1987) Lactose rất khác nhau trong sữa của các động vật có vú khác nhau (Jenness & Sloan 1970) Đối với những

động vật này, hàm lượng đường lactose dao động từ 2,0% đối với chồn, đến 7,3% đối vớikhỉ đầu chó Trên cơ sở hàm lượng nước, đường lactose dao động từ 25,4 g/kg nước đối

với chồn, đến 84,3 g/kg nước đối với khỉ đầu chó Không có mối quan hệ nhất quán giữa

đường lactose và tổng chất rắn hoặc chất rắn không có chất béo (W James Harper.

1992)

Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới hai dạng:

- Dạng α-lactose monohydrous C12H22O11.H2O

Hình 7: Công thức cấu tạo của α-lactose và β-lactose