Tài liệu TIỂU LUẬN: QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO HOÀ TAN doc

SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM: Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại thức uống bổ dưõng khác nhau như: cà phê, Cola, nước ngọt, sữa đậu nành, cacao hòa tan…Tuy nhiên, cac

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

TIỂU LUẬN

QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO HOÀ TAN

I SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM:

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại thức uống bổ dưõng khác nhau như: cà phê, Cola, nước ngọt, sữa đậu nành, cacao hòa tan…Tuy nhiên, cacao hòa tan là sản phẩm hiện nay bán rất chạy do thị trường rất ưa chuộng, do nó là một loại thức uống bổ dưỡng có chứa: đường, lipit, vitamin, chất khoáng…đặc biệt là không gây nghiện và rất

có lợi cho thận Cacao hòa tan còn là nguyên liệu cho sản xuất các sản phẩm khác như: chocolate, mỹ phẩm, dược phẩm…Chính vì được sử dụng nhiều nên sản lượng ngày càng tăng Hiện nay, Côte d’Ivoire (Ivoiry coast, Bờ Biển Ngà) là nước dẫn đầu thế giới

về xuất khẩu chiếm sản lượng 46% sản lượng thế giới, còn Ghana-nước láng giềng- đứng thứ 2 chiếm 15% Indonesia đứng háng thứ 3 và đứng đầu Đông Nam Á chiếm 12,5%

Bảng 1: Sản lượng cacao của một số nước

Tại Việt Nam, nghành công nghệp sản xuất cacao chưa phát triển cao Tuy nhiên, theo các chuyên gia nước ngoài tham dự cuộc hội thảo về buôn bán cacao tại thành phố Southampton (Anh) nhận định rằng Việt Nam sẽ trở thành nước sản xuất cacao chủ chốt vào năm 2010 với sản lượng lên tới 100.000 tấn Theo chuyên gia Roger Dehnel, nhận định trên hoàn toàn có cơ sở vì Việt Nam có điều kiện địa lý thuận lợi cho quá trình phát triển, Chính phủ Việt Nam hổ trợ nông dân trồng cacao và được các Tổ chức

Cacao quốc tế giúp đỡ về mặt kỹ thuật trong đó có chương trình hổ trợ trồng cacao trong 5 năm của Quỷ Cacao thế giới (WCF)

Theo thông tin từ Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, thì hai tỉnh Bến Tre và Daklak dự kiến mỗi tỉnh sẽ trồng 150 và 130 ha trong năm nay Được biết năng suất cacao của Việt Nam hiện nay mới chỉ đạt 471 kg/ha trong năm 2002 nhưng theo các chuyên gia dự đoán có thể sẽ tăng lên đến 1.250 kg/ha trong năm nay

Cũng theo thông tin từ Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông Thôn, thì hãng thương mại ED&F có trụ sở tại London (Anh) đang thực hiện chính sách khuyến khích người dân trồng cacao bằng biện pháp sẽ bao tiêu toàn bộ sản phẩm

Hình 1: Các nước sản xuất và xuất khẩu cacao trên thế giới

II CÂY CACAO:

II.1 Đặc điểm:

Cây cacao còn có tên là Theobroma cocoa, nghĩa của nó là “sản phẩm dành cho

Thượng đế” Sở dĩ, người ta gọi như vậy là do cây cacao rất quý Cây cacao là một loại thân gổ có chiều cao trung bình 5-7m Tuổi thọ của cây thường từ 20-30 năm, sau khi trồng được 3-4 năm cây bắt đầu cho hoa, hoa có nhiều m àu như: đỏ, hồng hoặc tím Cây cacao ra hoa cả năm nhưng nhìn chung hoa

thường nở rộ vào hai khoảng thời gian: từ tháng 4

đến tháng 7 và từ tháng 11 đến tháng 1 Hoa mọc

trực tiếp từ thân cây và những cành to chứ không

mọc ở ngọn như những cây khác Hoa cacao

thuộc loại lưỡng tính

Mỗi cây cacao có thể nở đến 100.000 hoa

nhưng tỉ lệ đậu trái rất thấp, chỉ vào khoảng 0,5%

là cao Hơn nữa, khi quả non đã đậu thì lại có hiện

tượng khô héo và rụng, có khi tới 90%

Khi chín vỏ trái cacao đổi màu: các trái màu

lục xanh hay oliu khi chín chuyển sang màu vàng tươi, các trái màu ửng đỏ khi chín có

màu da cam, trái tím lợt thì chuyển sang tím đậm Quả cacao có kích thước lớn, thường

có dạng hình cầu, dài hay nhọn tuỳ theo 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 5-7 tháng Trong mỗi quả chứa từ 30-40 hạt

Mỗi cây cacao hàng năm cho từ 0.5

đến 2 kg hạt, thay đổi tuỳ theo giống và

điều kiện sản xuất Trung bình mỗi ha thu

được khoảng 1 tấn hạt

Cây cacao chịu hạn kém nên chỉ

trồng được ở những vùng thuộc khu vực

xích đạo nóng ẩm có nhiệt độ 20-30 OC,

lượng mưa trung bình hàng năm

1500-2000 mm/năm Cây cacao phát triển tốt

trên đất có pH=6,5 và phải bón phân đầy

đủ: đạm, kali và các khoáng vi lượng…

II.2 Các giống cacao:

Hiện nay, người ta chia cacao ra làm 3 nhóm lớn là: Criollo, Forastero và Trinitario

II.2.1 Nhóm Criollo:

Nhóm này có các đặc điểm sau:

 Nhị lép có màu hồng nhạt

 Trái có màu đỏ hoặc xanh trước khi chín

 Trái có dạng dài và có đỉnh rất nhọn, mang

10 rãnh đều nhau

 Vỏ thường sấn sùi mỏng, dễ cắt

 Hạt có tiết diện gần tròn, tử diệp màu trắng

ít đắng

Nhóm Criollo có nguồn gốc từ Nam Trung

Mỹ, chiếm 5% sản lượng cacao trên thế giới và là

giống làm ra loại chocolate ngon nhất Tuy nhiên

giống này có năng suất thấp và khả năng kháng bệnh

kém nên ít trồng

II.2.2: Nhóm Forastero:

Nhóm này có đặc điểm sau:

 Nhị lép có màu tím

 Trái màu xanh hay oliu, 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 nhiều chất gổ

 Hạt hơi lép, tử diệp có màu tím đậm, lúc tươi có

vị chát hay đắng

Nhóm này chiếm phần lớn sản lượng cacao của thế giới (khoảng 80%), trồng phổ biến ở Brazil, Venezuela, Tây Phi, Malaysia, Indonesia…và Việt Nam Tại Việt Nam

trồng chủ yếu tại Đồng bằng sông Cửu Long (Tiền Giang, Bến Tre…) và các vùng khác như Buôn Ma Thuộc…Giống này có chất lượng hạt trung bình, năng suất cao, khả năng kháng sâu bệnh tốt

II.2.3 Nhóm Trinitario:

Là dạng lai giữa hai giống Criollo và Forasterio, xuất

xứ từ Trnidad Trinitario có đặc điểm rất khó xác định,

nó mang đặc điểm trung gian của hai giống kia Giống

này chiếm 10-15% sản lượng cacao trên thế giới

III CÂY CACAO Ở VIỆT NAM:

Cây cacao là một loại cây kinh tế được trồng ở nhiều

nước Đây là loại cây công nghiệp có giá trị cao, khoảng

1.500-1.600 USD/tấn Tại Việt Nam, cacao hiện nay đang được khuyến khích trồng thay cho các loại cây khác Do có điều kiện khí hậu thuận lợi nên sản lượng hiện nay tăng lên rất rõ rệt khoảng 500.000 tấn trái/năm

IV THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA HẠT CACAO:

Hạt cacao không có nhân, dài 20-30mm, rộng 10-17mm và dày 7-12mm, có cùi nhớt màu trắng và có vị hơi chua

Bảng 2: Thành phần hoá học của hạt cacao tươi

IV.1 Lipid (bơ cacao):

Bơ cacao chiếm nhiều nhất trong hạt cacao hiếm tới 48-50% so với trọng lượng hạt

đã lên men và sấy khô Bơ cacao chiết từ hạt có dạng tinh thể nhỏ, màu trắng và mùi thơm đặc trưng

Hình 2: Hạt cacao sau sấy

Bơ cacao có những đặc tính quan trọng sau:

 Ở điều kiện bình thường nó cứng, dòn

 Bơ cacao nóng chảy ở 35OC (thấp hơn nhiệt độ cơ thể người) do đó nó dễ dàng tan trong miệng người và không để lại cảm giác khó chịu

 Cacao khá bền và khó bị oxi hoá, do đó có thể để lâu mà không bị hôi

 Bơ cacao chủ yếu chứa triglyxerid của các acid béo no

Bảng 3: Thành phần acid béo trong bơ cacao

Bảng 4: Đặc điểm tinh thể bơ cacao

IV.2 Theobromine:

Là thành phần đặc trưng của hạt cacao vì nó tạo ra vị đắng đặc trưng của cacao Chiếm từ 1,5-1,7% trọng lượng quả Chất Theobromine thường ở dạng bột với tinh thể màu trắng và có vị đắng, thăng hoa ở nhiệt độ 308OC

Theobromine là một chất thuộc họ alkaloid, có công thức phân tử là C 7 H 8 N 4 O 2 Nó

có thể tan trong tetraloruaetan, trong cồn, trong acid acetic sôi…và không tan trong ete, dầu hoả, tetraloruacacbon Nó có khả năng oxi hoá nhanh và tạo ra những sản phẩm có màu mà người ta thường gọi là “màu nâu cacao” Theobromine là một chất kích thích yếu, tuy nhiên ít nhiều nó cũng tác động đến hệ cơ tim và hệ thần kinh

IV.3 Caffein:

Caffein có công thức tổng quát là 1,3,7-Trimetylxantin Caffein là một chất kích thích vì có khả năng tác động đến hệ thần kinh tạo ra cảm giác hưng phấn, sảng khoái cho người dùng Nếu hàm lượng quá cao nó sẻ trở thành một chất độc đối với cơ thể con người

Hàm lượng caffein trong vỏ chiếm khoảng 0,7% (tối đa) do đó không có khả năng gây hại cho con người

IV.4 Các acid hữu cơ:

Có trong thành phần hạt ở hai dạng: dễ bay hơi và khó bay hơi Qua nghiên cứu, người ta cho biết rằng những acid không bay hơi trong cacao gồm có: acid malic, acid tauric, acid ovalic…Trong cacao còn chứa một lượng nhỏ các các acid hữu cơ tự do Còn đối với các acid dễ bay hơi sẽ được loại bỏ dần trong quá trình chế biến

IV.5 Glucid:

Tinh bột chiếm thành phần nhiều nhất, khoảng 4,5% trong phôi nhũ và chiếm đến 46% trong vỏ quả cacao Chất đường có trong quả cacao không nhiều Hàm lượng đường có trong phôi nhũ như sau:

 Glucose và Fructose: 5,55%

IV.6 Protein:

Thành phần chiếm nhiều nhất trong quả cacao là Albumin và Globulin Trong vỏ

quả cacao chứa một lượng protein vào khoảng 18% trọng lượng quả, cùi chiếm 0,6% và trong nội nhủ chiếm 8,4%

IV.7 Các chất mùi:

Là một trong những thành phần có giá trị lớn nhất trong quả cacao Chất thơm trong quả là D- Linalool

IV.8 Khoáng chất:

Hàm lượng khoáng trung bình có trong vỏ quả cacao vào khoảng 8,2% trọng lượng

vỏ, trong cùi 0,8% và trong nội nhũ khoảng 2,6% Trong đó đa số là Fe, K, P, Mg…với hàm lượng với một số muối khoáng như sau:

 P2O5: 32%

 Fe2O3: 0,01-0,02%

Ngoài ra trong cacao còn chứa một lượng khá cao những khoáng chất như: Cu, Zn,

As, I, Zn, Al…

V QUI TRÌNH SẢN XUẤT:

V.1 Thu hoạch:

Cây cacao trồng khoảng 3 năm thì bắt đầu cho trái, thời gian từ lúc kết trái cho tới lúc chín khoảng 2-3 tháng

Khi thu hoạch ta chỉ thu hái những trái có biểu hiện chín, không hái những trái chưa chín vì hàm lượng đường trong cơm thấp, khi ủ khó lên men

V.2 Bóc vỏ:

Bóc vỏ cacao là đập quả và lấy hạt ra để

sau khi tách hết phôi nhủ thì đưa vào ủ

Thời gian từ khi bóc vỏ cho tới khi ủ không

quá 24h

V.3 Lên men- ủ:

Mục đích của quá trình này là:

 Loại bỏ hết cùi nhớt bao quanh hạt

 Tách bỏ phôi để hạt không nảy mầm

được, nhờ đó cất giữ được lâu

 Tạo những biến đổi hoá sinh trong

phôi nhũ

Hình 3: Thiết bị ủ hạt

Những thay đổi sinh hoá làm cho phôi nhũ căng lên, mất màu tía ở giống Forastero

và Trinitario Lên men đạt kết quả cao nhất sau 5 ngày Lên men làm giảm vị đắng, vị chát và giúp cho những chất tiền hương cacao phát triển Những chất tiền hương này chưa được định danh nhưng người ta thấy rằng khi rang hạt cacao chúng sẽ tạo hương chocolate đặc trưng, quyết định chất lượng sản phẩm

Trái chín sau khi được bóc vỏ, phần hạt sẽ đưa đi ủ men Quá trình ủ lên men là quá trình phức tạp gồm:

 Những sự lên men do các vi sinh vật tực tiếp gây nên, vi sinh vật tìm thấy trong

quá trình lên men gồm hai loại: Kluyveromyces và Saccharomyces

 Những biến đổi do các enzym trong các phôi nhũ làm xúc tác

Ngoài ra trong hạt cacao còn có các loại vi sinh vật khác như:

 Vi khuẩn lactic: có khả năng chuyển hoá đường thành acid lactic và các loại acid hữu cơ khác, thường thấy các loại: Lactobacilus, Streptococus, Streptobacterium…

 Vi khuẩn acetic: chuyển hóa etanol thành acid acetic, như: Acetobacter sudoxydans, Acetobacter orleanenses…

V.4 Rửa hạt:

Sau khi lên men kết thúc, việc rửa hạt thường được áp dụng tại một số nước như Java, Madagasca, đôi khi ở Trung Mỹ Thực ra trong quá trình lên men hoàn chỉnh, toàn bộ cùi hạt bị phân huỷ thành rượu và ester làm cho hạt về căn bản sạch sẽ và thơm ngon, do đó để giữ lại hương vị này ta không nhất thiết phải rửa hạt Đối với giống Criollo, người ta không bao giờ rửa hạt, tại các nhà máy lớn người ta không qua công đoạn này mà thưòng đưa thẳng vào máy sấy

Sơ đồ qui trình sản xuất bột cacao hoà tan

Trái cacao

↓ Tàng trữ từ 0-10 ngày

↓ Tách lấy hạt

↓ Lên men 5-6 ngày

↓ Sấy khô (2-12 ngày)

↓ Nghiền tay

↓ Tách vỏ

↓ Nghiền mịn

↓ Kiềm hoá

↓

Ép bơ

↓

Bột nghiền

↓ Trích ly

↓

Sấ phun

↓ Bao gói

↓

Sả phẩ bộ cacao

V.5 Sấ hạ:

Mụ đch củ quá trình sấ là đ?a hàm ẩ củ hạ từ60% xuốg còn 7-8%, bở vì hạ cacao chỉđ?ợ bả vệtố hơ ởhàm ẩ bé hơ 8% Trong quá trình sấ còn diễ ra quá trình oxi hoá làm cho màu củ phôi nhũchuyể sang nâu, hư?ng

phát triể và mấ vịchát Thư?ng có hai

phư?ng pháp đ?ợ áp dụg trong quá trình sấ

V.5.1 Phơ dư?i ánh mặ trờ:

Trả hạ đ lên men thành nhữg lớ mỏg dả

khoảg 3-4 cm trên nhữg nề ximăg Nế nắg tố

thì quá trình phơ chỉkéo dài trong 5-7 ngày,

trong lúc phơ cầ phả đ?o trộ đ? hạ khô đ?u

V.5.2 Dùng lò sấ:

Sấ hạ cacao ởnhiệ đ? 50-60OC, ta không

nên sấ trự tiế vì sẽlàm hạ hôi khói, ảh hư?ng

đ?n chấ lư?ng hạ Có khi ngư?i ta kế hợ

cảhai phư?ng pháp này: phơ ngoài nắg trư?c

rồ đm sấ sau

Khi dùng phư?ng pháp phơ hay sấ thì mụ đch cũg không đ? cho men polyphenoloxidase bịtiêu diệ nhằ đ? cho sựnâu hoá tiế tụ xả ra tạ màu đ?p cho sả phẩ sau này

Hình 4: Thiế bịsấ phun Sau khi sơchếhạ đ?ợ đnh giá tố khi đ?t tiêu chuẩ sau:

 Hạ khô và có đ? ứg cầ thiế, vỏhạ ít bịnhă nheo

 Phôi nhũcó màu nâu hoặ nâu hơ tía, mùi thơ đ?c trưg, ít chát

 Hạ phả đ?ợ loạ bỏhế tạ chấ

Sau đ hạ đ?ợ kiể tra phân hạg và cho vào bao theo từg loạ Hạ phả đ?ợ bả quả ởnơ khô ráo và thoáng khí Trong quá trình bả quả phả có biệ pháp ngă ngừ sâu mọ nế thờ gian bả quả kéo dài Sau khi sấ xong, ngư?i ta kiể tra chấ lư?ng củ hạ theo tiêu chuẩ SP-45-1976

V.6 Nghiề thô:

Nghiề bểvỏvà hạ, làm cho vỏhạ tách rờ khỏ phầ nhân, tạ đề kiệ thuậ lợ cho quá trình tách vỏ

 Hạ đ?ợ phá vỡthành các mãnh lớ nhằ tránh hao hụ lư?ng cacao

 Tỷlệhao hụ: 0,1% khố lư?ng

V.6.2 Thiế bị

Sửdụg thiế bịnghiề trụ vớ công suấ 375kg/h Cấ tạ củ máy gồ hai cặ trụ quay ngư?c chiề nhau

V.7 Tách vỏ

Mụ đch: Tách lớ vỏcứg và vỏlụ cùng bụ ra khỏ lớ nhân, do vỏhạ cacao có hàm lư?ng cellulose cao (17%) nên khó tiêu hoá, làm giả chấ lư?ng củ sả phẩ Sau khi tách vỏhàm lư?ng vỏcó trong hạ khoảg 0,5-2%

V.8 Bộ nghiề:

V.8.1 Mụ đch:

Nghiề bộ cacao thô trởthành khố sề sệ gọ là dịh cacao hay khố cacao nhào Dịh cacao có khoảg 55% bơcacao ởdạg huyề phù trong đ pha lỏg là bơcacao, pha rắ là tinh

bộ và protein Các tếbào cacao sẽbịnghiề vờra giả phóng mộ lư?ng dịh bào, chủyế là bơcacao

V.8.2 Yêu cầ:

 Lư?ng hao hụ tố đ: 0,1% khố lư?ng

 Nhiệ đ?: 34-34 o

C

 Kích thư?c phân tửsau nghiề: 1,5-2mm

V.8.3 Thiế bịnghiề:

Sưdụg thiế bịlà máy nghiề trụ, có cấ tạ là mộ hệthốg gồ 5 trụ nằ ngang, tố đ? trụ trư?c bé hơ trụ sau

V.9 Kiề hoá:

Kiề hoá là mộ trong nhữg quá trình quan trọg nhấ trong sả xuấ cacao Nhờquá trình kiề hoá mà chấ lư?ng cả quan củ hạ cả thiệ rõ rệ, đ?c biệ vềmùi vị hư?ng thơ và màu sắ Tác nhân kiề hoá thư?ng là dung dịh Na2CO3, K2CO3 hoặ NaOH, Ca(OH)2 Phư?ng pháp kiề hoá bao gồ kiề hoá nhân cacao, kiề hoá dịh cacao hay kiề hoá cacao nguyên

hạ, nói chung là phụthuộ trạg thái cacao trư?c khi vào kiề hoá

Hình 5: thiế bịkiề hoá

V.9.1 Mụ đch và các biế đ?i:

 Trung hoà các acid tựdo nhưacid acetic, acid citric, acid taric và acid béo tựdo…àm giả đ? chua củ bơcacao

 Hydrate hoá các ester tạ ra sả phẩ là nhữg hợ chấ có mùi thơ

 Làm giả hàm lư?ng tanin

 Các hợ chấ polyphenol chuyể hoá thành quinon ngưg tụmạh làm cho hạ sẩ màu

hơ

 Ởnhiệ đ? cao, mộ sốcấ trúc protein bịphân huỷtạ thành các peptid và acid amin

 Ởnhiệ đ? cao, phả ứg melaloid giữ acid amin và đ?ờg xả ra mạh trong môi trư?ng kiề làm tăg giá trịcả quan vềmùi và vị

V.9.2 Yêu cầ:

 Hoá chấ: dung dịh Na2CO3, K2CO3, NaOH hay Ca(OH)2

 Tỷlệ khố lư?ng kiề chiế 2,5-3%

 Nâng pH từ4,5-5 đ?n 6,8-7

 Nhiêt đ?: 70-115OC

 Thờ gian: 25-60 phút

 Đ? ẩ sau kiề hoá không quá 2%

V.9.3 Phư?ng pháp và thiế bịkiề hoá:

Hạ cacao sau quá trình sấ và tách vỏsẽtiế tụ đ?ợ nghiề mị tạ ra bán thành phẩ là dịh keo sệ, đ?c quánh gọ là dịh cacao hay khố cacao nhào Phư?ng pháp này có ư để và đ?ợ sửdụg rộg rãi hơ phư?ng pháp kiề hoá nhân cacao bở vì:

 Bộ cacao nghiề đ trởthành dịh keo, nhờđ?ợ khuấ trộ nên dịh cacao và dung dịh kiề dễdàng tiế xúc và khuếh tán đ?ng nhấ vớ nhau, tăg cư?ng hiệ quảkiề hoá

 Rút ngắ thờ gian hơ so vớ phư?ng pháp kiề hoá do bỏqua giai đạ đ?i dung dịh kiề thẩ thấ hoàn toàn vào bên trong nhân cacao

Bảg 5: Sựảh hư?ng củ lư?ng kiề và nư?c lên màu sắ dịh cacao