Tiểu luận môn công nghệ sản xuất trà, cà phê, chocolate CÔNG NGHỆ và THIẾT bị sản XUẤT CHOCOLATE sữa

Tổng quan về cacao

Nguồn gốc

Cây cacao, với tên khoa học Theobroma cacao L, được biết đến với ý nghĩa "Thực phẩm của Chúa Trời", thuộc họ Sterculiaceae Cây này có nguồn gốc từ rừng Amazon và các khu vực trung tâm của châu Mỹ, đặc biệt là Mexico.

Cacao, thuộc chi Theobroma với 22 loài, trong đó Theobroma cacao là loài duy nhất được trồng rộng rãi, đã được người Mokaya ở Mexico sử dụng làm đồ uống từ năm 1900 trước Công nguyên Sau đó, người Maya và Aztec bắt đầu trồng và sử dụng cacao từ thế kỷ VI Ngoài ra, cacao từng được sử dụng như một loại tiền tệ trong giao dịch và buôn bán, và được Christopher Columbus phát hiện vào năm 1502, trở thành người châu Âu đầu tiên tìm ra cây cacao.

Cho đến đầu những năm 1800, cacao chỉ được sử dụng để chế biến một thức uống chocolate béo từ toàn bộ hạt cacao, đường và gia vị Năm 1828, Van Houten phát minh ra máy ép cacao, giúp loại bỏ một phần chất béo, tạo ra bột cacao với 23% chất béo, làm cho thức uống dễ tiêu hóa hơn Bơ cacao cũng được sử dụng để sản xuất chocolate lỏng, có thể đóng khuôn và phủ lên các sản phẩm bánh kẹo Vào những năm 1840 ở Anh, Fry và Cadbury đã chế tạo ra những thanh chocolate đầu tiên.

Hiện nay, cây cacao được trồng nhiều nhất là ở các nước Nam - Trung

Mỹ và Trung Quốc đang phát triển mạnh mẽ trong ngành cacao, trong khi các nước Đông Nam Á và Nam Á cũng bắt đầu trồng cây cacao Tuy nhiên, sản lượng cacao từ những khu vực này vẫn chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trên thị trường cacao toàn cầu.

Cây cacao được đưa vào Việt Nam bởi các nhà truyền giáo châu Âu và hiện nay được trồng phổ biến ở các tỉnh Đồng Nai, Bến Tre và khu vực Tây Nguyên.

Đặc điểm

Cây cacao là một loại cây công nghiệp lâu năm, phát triển chủ yếu ở vùng nhiệt đới, có tuổi thọ từ 20-30 năm và chiều cao khoảng 4-8 mét, có thể lên đến 10 mét nếu được trồng dưới bóng râm Thân cây thẳng và quả cacao sau khi thu hoạch thường dài từ 15-25 cm, nặng khoảng 300-400g, bên trong chứa từ 30-40 hạt nhỏ Hạt cacao, sau khi được lên men và sấy khô, có màu đỏ nâu và được bao phủ bởi lớp thịt quả màu trắng có vị ngọt.

Cây cacao phát triển tốt trong môi trường khí hậu nhiệt đới, với nhiệt độ lý tưởng từ 21-32 độ C Để cây sinh trưởng mạnh mẽ, cần có lượng mưa hàng năm từ 1500-2500mm và độ ẩm cao, đạt 70-80% vào ban ngày và có thể lên đến 100% vào ban đêm.

Cây cacao bắt đầu cho quả sau 5 năm trồng, với năng suất cao nhất đạt từ 300-500kg hạt khô/ha sau 8-10 năm, trong khi cây cacao lai có thể đạt năng suất lên tới 1000kg hạt khô/ha Cacao có hai mùa thu hoạch: vụ chính từ tháng 9 năm trước đến tháng 2 năm sau và mùa phụ từ tháng 5 đến tháng 6 hàng năm.

Sau khi thu hoạch, quả cacao thường phải đối mặt với tình trạng mất mùa lên đến 30% do sâu bệnh Các loại sâu bệnh chủ yếu gây hại cho cây cacao bao gồm bệnh thối đen quả (Black pod rot), bệnh chổi rồng (Witches’ broom disease), bệnh thối quả do sương giá (Monilia) và bệnh chết lùn mạch máu.

Bệnh dieback mạch máu, bệnh sưng chồi do vi rút, bệnh Capsid, bệnh Mirids và sâu đục quả cacao là những mối đe dọa nghiêm trọng đối với cây cacao Ngoài ra, các loài động vật như sóc, chuột và khỉ cũng gây ra thiệt hại cho mùa màng cacao Để kiểm soát hiệu quả các loại sâu bệnh này, cần kết hợp việc sử dụng giống cây trồng phù hợp, đảm bảo quy trình canh tác chất lượng và áp dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật được phê duyệt.

Cấu tạo

Quả cacao, thu được từ cây Theobroma cacao L., bao gồm lớp vỏ quả, lớp vỏ nhầy và hạt cacao Vỏ ngoài dày và cứng khi quả chín có thể được tận dụng làm phân hữu cơ, thức ăn chăn nuôi và nguồn kali cacbonat Phần thịt quả ăn được có màu trắng đục, chứa khoảng 12% đường và pH thấp (3.3 đến 4.0) do hàm lượng axit xitric cao, cùng với 10% pectin Thịt quả cacao có thể được chế biến thành mứt, thạch, đồ uống có cồn và dấm.

Hạt cacao, phần quan trọng nhất trong thương mại, bao gồm lớp vỏ ngoài, phôi và 2 lá mầm Lớp vỏ ngoài đóng vai trò bảo vệ hạt, trong khi phôi sẽ chết trong quá trình lên men Sau khi làm khô, hàm lượng chất béo của hạt cacao dao động từ 34% đến 56%.

Hình 1.3: Cấu tạo quả cacao

Tính chất hóa học

Lipid (Bơ cacao hay dầu cacao) có hương vị trung tính, chiếm khoảng

40 – 50% khối lượng hạt cacao và có các đặc tính như sau:

- Tạo cho sản phẩm cacao có độ cứng, giòn đặc trưng

- Nóng chảy ở 32oC, thấp hơn nhiệt độ trong cơ thể nên khi ăn sẽ dễ tan chảy và tạo cảm giác dễ chịu khi ăn.

- Có chứa chất chống oxy hóa nên có thể bảo quản lâu dài, có thể lên đến 5 năm mà không xuất hiện hiện tượng bị hôi.

Bơ cacao chủ yếu chứa các axit béo oleic, palmitic và stearic, chiếm hơn 90% triacylglycerol, cùng với một số axit béo không bão hòa đa như axit arachidonic và linoleic (5-10%) Các lipit trong bơ cacao không được hấp thụ hiệu quả như các chất béo thực vật khác do cấu trúc phân tử phức tạp của các axit béo trong triglyceride, dẫn đến thời gian chuyển hóa và hấp thu đường ruột chậm hơn.

Bơ cacao có tốc độ hấp thu triacylglyceride chậm hơn và chứa hàm lượng polyphenolic cao Nghiên cứu cho thấy, khi tiêu thụ cacao, mức cholesterol LDL huyết tương (cholesterol xấu) và apo B (polypeptide lipoprotein quan trọng cho chức năng LDL) giảm, trong khi cholesterol HDL huyết tương (cholesterol tốt) tăng lên.

Theobromin là một hợp chất tinh thể nhỏ, màu trắng và có vị đắng, với công thức phân tử C7H8N4O2 Khác với caffeine, theobromin có thêm một nhóm methyl và thuộc nhóm alkaloid Hợp chất này không cung cấp năng lượng nhưng có nhiều chức năng khác Theobromin được phát hiện bởi một nhà bác học người Nga vào năm 1842 Nó hòa tan trong clorofoc và axit axetic, bắt đầu thăng hoa ở nhiệt độ 308°C, và là thành phần chính trong cacao, chiếm khoảng 1.5-1.7% trọng lượng hạt.

Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Theobromin.

Theobromin có mặt không chỉ trong hạt cacao mà còn trong vỏ quả cacao, với hàm lượng từ 0.5-1.0% so với trọng lượng của vỏ Chất này có khả năng tăng cường sức chịu đựng của tim, vì vậy theobromin thường được sử dụng trong các hợp chất điều trị bệnh tim.

Caffeine có công thức hóa học là C8H10O2N4, được tìm thấy trong hạt cacao với hàm lượng 1g/100g bột cacao Chất này hòa tan trong nước với tỷ lệ 1/46 và dễ hòa tan trong dung môi clorofoc Caffeine có tác dụng kích thích hệ thần kinh trung ương, mang lại cảm giác hưng phấn và nâng cao năng lực làm việc của cơ bắp, đồng thời giúp thông tiểu Tuy nhiên, việc sử dụng caffeine với liều lượng cao có thể gây độc hại Hàm lượng caffeine có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như kỹ thuật bảo quản, giống cacao, thời gian thu hái và vị trí địa lý.

Hình 1.5: Công thức cấu tạo của Caffein

Hạt cacao mới thu hoạch chứa 12-14% carbohydrate có thể tiêu hóa, bao gồm 7% tinh bột, 1% đường, 2.5% xenlulose và 1.5% pentose, cùng với một lượng đáng kể carbohydrate chất xơ không tiêu hóa Vỏ cacao cũng chứa khoảng 16.5% xenlulose và 6% pentose Sau quá trình lên men, hàm lượng carbohydrate trong hạt cacao giảm xuống còn 5-6% do sự sản xuất các sản phẩm lên men.

Hạt cacao chứa 10% protein, trong khi vỏ cacao có 13.5% protein Albumin và globulin là hai thành phần protein chính trong cacao Tuy nhiên, hàm lượng methionine, một axit amin thiết yếu cho việc tạo ra protein hoàn chỉnh, lại thấp trong cacao.

1.4.6 Vitamin và các khoáng chất.

Cacao là nguồn cung cấp phong phú các khoáng chất thiết yếu, với hàm lượng chất khoáng trung bình trong hạt cacao đạt 2.5-3% và 6.5% trong vỏ Các khoáng chất quan trọng bao gồm sắt (Fe), magiê (Mg), photpho (P) và kali (K), trong đó tỷ lệ K2O là 34%, P2O5 là 32%, MgO là 16%, và Fe2O3 từ 0,01-0,03% Cần lưu ý rằng nếu hàm lượng sắt trong cacao tăng cao, có thể cần kiểm tra thiết bị sản xuất để tránh tình trạng bị vỡ.

Ngoài ra, trong cacao còn có chứa một lượng rất nhỏ Cu, Zn, As, I,

Chất thơm trong cacao bao gồm cả sản phẩm dễ và khó bay hơi Khi rang hạt cacao, phần lớn các chất thơm dễ bay hơi, thường mang mùi khó chịu, sẽ bay đi, giúp cải thiện hương vị và mùi thơm của cacao Ngược lại, những chất thơm có giá trị cao sẽ hòa tan trong dầu cacao, góp phần tạo nên sự hấp dẫn cho sản phẩm.

D-linalol là một trong những thành phần quý giá trong quả cacao, kết hợp với các axit béo có phân tử thấp như axit caprylic, axit capric, axit valerialic, amylaxetat và amylbutyrat.

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của Linalol

Phân loại

Hiện nay, thế giới có nhiều chủng cacao khác nhau, nhưng có thể phân loại chúng thành ba nhóm chính: Theobroma cacao Forastero, Criollo và Trinitario.

Theobroma cacao Forastero chiếm hơn 80% tổng sản lượng cacao toàn cầu, nổi bật với năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt, mặc dù chất lượng hạt chỉ ở mức trung bình Giống cacao này chủ yếu được trồng ở các quốc gia Châu Phi như Bờ Biển Ngà, Ghana và Nigeria Đặc điểm nhận dạng của Forastero bao gồm nhị hoa màu tím, quả màu xanh lá cây chuyển sang vàng khi chín, hình dáng dài và nhọn với bề mặt trơn Hạt cacao Forastero có màu đỏ đậm, hơi lép, với khoảng 30-60 hạt mỗi quả, có vị chát hoặc đắng.

Theobroma cacao Criollo là giống cacao nổi bật với chất lượng hương vị tuyệt vời, chiếm 5% thị trường chocolate toàn cầu Tuy nhiên, giống này khó trồng do khả năng kháng bệnh kém và năng suất thấp, hiện chỉ chiếm khoảng 5% tổng sản lượng cacao thế giới Hoa của nó có màu hồng nhạt, hạt hơi tròn, và quả thường có màu đỏ hoặc xanh trước khi chín, với hình dạng dài và nhọn, mang 10 khía đều nhau Vỏ quả sần sùi, mỏng và dễ cắt, lớp trong mỏng với ít mô gỗ Hạt tươi có màu trắng hoặc hơi vàng, trong khi hạt khô có mùi thơm mạnh và ít đắng, mỗi quả chứa từ 20-40 hạt.

Theobroma cacao Trinitario là một dòng cacao được hình thành từ sự lai tạo giữa Theobroma cacao Criollo và Theobroma cacao Forastero Dòng cacao này sở hữu những đặc tính trung gian như khả năng kháng bệnh cao và chất lượng tốt Đặc điểm nhận diện của Trinitario bao gồm phôi nhũ màu tím nhạt, quả dẹt với hơn 40 hạt mỗi quả và rãnh sâu không rõ nét Cacao Trinitario chủ yếu được trồng ở Nam Mỹ.

Tình hình sản xuất

Cacao hiện được trồng ở hơn 50 quốc gia, chủ yếu tại Tây Phi, Trung và Nam Mỹ cùng châu Á Tuy nhiên, khoảng 70% sản lượng cacao toàn cầu tập trung ở ba quốc gia: Bờ Biển Ngà, Ghana và Indonesia Trong niên vụ 1999/2000, Bờ Biển Ngà dẫn đầu thế giới với sản lượng 1,3 triệu tấn, chiếm 41,9% tổng sản lượng cacao toàn cầu, trong khi Ghana và Indonesia sản xuất khoảng 390.000-400.000 tấn.

- Châu Phi gồm có Bờ Biển Ngà (Cốtđivoa), Ghana, Nigieria, Uganda

- Châu Mỹ gồm có Brazil, Cameroon, Ecuador.

- Châu Á gồm có Inđônêsia, Malaysia, Việt Nam.

Trong mùa vụ cacao 2018/2019, sản lượng cacao toàn cầu đạt 4,8 triệu tấn, với Bờ Biển Ngà và Ghana là hai quốc gia dẫn đầu, chiếm hơn 60% tổng sản lượng Ecuador đứng thứ ba với 6% sản lượng, trong khi Indonesia là nước sản xuất cacao lớn nhất tại châu Á.

Hình 1.8: Các nước sản xuất cacao trên thế giới năm 2019.

Hạt cacao được chế biến thành nhiều sản phẩm như cacao khối, bơ cacao, bột cacao và chocolate Châu Âu chiếm gần 40% tổng sản lượng cacao hàng năm, trong đó Hà Lan chế biến khoảng 600.000 tấn và Thụy Sĩ khoảng 46.000 tấn cacao.

Hình 1.9: Các nước chế biến cacao trên thế giới năm 2019.

Trào lưu trồng cacao ở Việt Nam khởi đầu trước khi đất nước thống nhất, khi cây cacao được đưa vào miền Nam bởi người Pháp trước năm 1954 và người Mỹ trước năm 1975 Tuy nhiên, do chiến tranh và bất ổn trong sản xuất nông nghiệp, ngành công nghiệp cacao không thể phát triển tiềm năng thương mại Trong giai đoạn này, cacao không mang lại lợi nhuận như cà phê, tiêu hay điều, dẫn đến việc nhiều vườn cacao bị chặt bỏ.

Theo Ban Điều phối phát triển cacao Việt Nam (2019), diện tích canh tác cacao tại Việt Nam đạt đỉnh vào năm 2012 với 25.700 ha, nhưng đã liên tục giảm và chỉ còn 5.028 ha vào năm 2019 Những tỉnh có sự sụt giảm diện tích đáng kể bao gồm Bến Tre, Đắc Lắk, Bình Phước, Lâm Đồng, Bà Rịa - Vũng Tàu và Tiền Giang.

Hiện nay, nhiều doanh nghiệp và tổ chức đang đầu tư phát triển thị trường cacao tại Việt Nam, điển hình là dự án cánh đồng mẫu lớn của Công ty TNHH Cacao Trọng Đức và Công ty cổ phần Bamboo Capital tại Đồng Nai, cùng với Công ty TNHH Cao Nguyên Xanh ở Đắc Lắk Ngoài ra, một số công ty như Cacao Trọng Đức cũng đã đầu tư vào các nhà máy chế biến sản phẩm cacao với công nghệ tiên tiến.

Kimmy; Binon cacao - đồng thời đầu tư xây dựng khu du lịch sinh thái trải nghiệm về cacao.

Hạt cacao Việt Nam được xuất khẩu qua các công ty như Armajaro, Công ty TNHH Thương phẩm Atlantic Việt Nam (Acon) và Công ty TNHH Giải pháp Công nghệ Bến Thành Nhiều công ty chế biến cacao, như Công ty Phạm Minh, sản xuất bột nhão, bột và bơ cacao, trong khi các công ty như Công ty TNHH cacao Trọng Đức, Vina cacao và Binon cacao chế biến các sản phẩm như rượu, chocolate, bột cacao, bánh kẹo và sữa Sản phẩm chocolate từ hạt cacao Việt Nam đã nhận được sự công nhận quốc tế và đạt nhiều giải thưởng, nổi bật như sản phẩm của Công ty Marou và Công ty Stone Hill.

Việt Nam, một quốc gia mới phát triển trong ngành công nghiệp cacao toàn cầu, chỉ sản xuất khoảng 5.500 tấn hạt cacao hàng năm, trong khi sản lượng toàn cầu đạt khoảng 4,8 triệu tấn Tuy nhiên, hạt cacao Việt Nam đã được công nhận trên thị trường quốc tế với chất lượng lên men tốt nhờ sự quan tâm từ các khu vực công và tư nhân, cùng với điều kiện khí hậu đặc trưng của đất nước.

Việt Nam hiện xếp thứ 23 trong danh sách các quốc gia có sản phẩm cacao đạt hương vị tốt, là quốc gia châu Á thứ hai sau Indonesia Đáng chú ý, 40% sản lượng cacao của Việt Nam được công nhận, trong khi Indonesia chỉ có 1% Sự khác biệt này không chỉ do yếu tố thổ nhưỡng mà còn đến từ quy trình lên men tự nhiên, rang và nghiền hạt cacao, giúp làm nổi bật hương trái cây đặc trưng của cacao Việt Nam.

Thị trường tiêu thụ

Năm 2019, châu Âu chiếm 45% lượng tiêu thụ cacao toàn cầu, trong khi châu Mỹ đứng thứ hai với 32% Hoa Kỳ là quốc gia tiêu thụ cacao hàng đầu với 797.000 tấn, gấp đôi lượng tiêu thụ của Đức (347.000 tấn) và gần ba lần so với Pháp (228.000 tấn) Thụy Sĩ, mặc dù chỉ tiêu thụ 46.000 tấn, nhưng lại dẫn đầu về mức tiêu thụ cacao trên đầu người với 5.5 kg/người.

Hình 1.10: Thị trường tiêu thụ cacao trên thế giới năm 2019.

Cách chế biến cacao

Quả cacao sau khi thu hoạch sẽ được chế biến thành hạt cacao thông qua các bước chính như tách hạt, lên men và sấy khô Đầu tiên, sau khi lựa chọn, quả cacao sẽ trải qua quá trình tách hạt, trong đó phần thịt quả được loại bỏ để chuẩn bị cho lên men, đồng thời phải đảm bảo độ nguyên vẹn của hạt.

Hạt cacao được lên men bằng cách xếp thành đống trên sàn hoặc ủ trong thùng, được lót và đậy bằng lá chuối để tạo hương vị đặc trưng và tăng độ ngon Đây là bước quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn đến chất lượng hạt cacao thành phẩm; không có cách nào khắc phục hạt cacao đã lên men thất bại Quá trình lên men kéo dài từ năm đến sáu ngày, trong đó hạt cacao loại Forastero mất nhiều thời gian hơn so với loại Criollo Đến ngày thứ ba, nhiệt độ hạt cacao có thể tăng lên 45oC và duy trì trong khoảng 50oC cho đến khi quá trình lên men hoàn tất.

Research has identified that the microbial community involved in the fermentation of cocoa beans includes yeasts such as Saccharomyces and Kluyveromyces, molds like Aspergillus, Mucor, Penicillium, and Rhizopus, as well as bacteria including Lactobacillus and Streptococcus.

Sau khi hoàn tất quá trình lên men, hạt cacao sẽ được sấy hoặc phơi khô để giảm độ ẩm xuống khoảng 6-8% Cuối cùng, hạt cacao thành phẩm sẽ được bao gói và bảo quản.

Hình 1.12: Phơi khô hạt cacao đã lên men

Lợi ích của cacao

Hạt cacao và bột cacao nguyên chất chứa lớp vỏ cám giàu chất xơ, giúp cải thiện sức khỏe tim mạch Các sản phẩm cacao ít tinh chế cung cấp dưỡng chất quan trọng, có khả năng giảm cholesterol xấu (LDL cholesterol) trong cơ thể.

Cacao là nguồn giàu chất chống oxy hóa tự nhiên, chứa nhiều polyphenol, đặc biệt là flavonoid như catechin, epicatechin và procyanidin, giúp ngăn ngừa xơ vữa động mạch và tổn thương do oxy hóa Các flavonoid này còn cải thiện mức oxit nitric trong máu, làm giãn mạch và tăng cường lưu lượng máu Ngoài ra, cacao cũng chứa khoảng 1% methylxanthine theobromine, có tác dụng kích thích bài niệu và giãn mạch Hơn nữa, cacao có đặc tính kháng khuẩn và chống enzyme, tốt cho sức khỏe răng miệng Tuy nhiên, nhiều sản phẩm cacao trên thị trường hiện nay lại chứa đường, vì vậy cần phát triển các sản phẩm mới để tối ưu hóa lợi ích sức khỏe của cacao.

Cacao có tác dụng tích cực trong việc cải thiện tâm trạng nhờ vào flavanol, giúp chuyển đổi tryptophan thành serotonin, một chất tự nhiên ổn định tâm trạng Nghiên cứu cho thấy việc tiêu thụ sản phẩm từ cacao giúp giảm căng thẳng cho phụ nữ mang thai và cải thiện tâm trạng cho trẻ sơ sinh sau khi ra đời.

Các sản phẩm phổ biến

Cacao là một nguyên liệu quan trọng trong trong công nghệ sản xuất bánh kẹo các loại và có nhiều sản phẩm nổi tiếng trên thế giới như:

- Bột cacao: Phần cacao còn lại sau khi đã ép hết bơ cacao, sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh kẹo, đồ uống.

- Bơ cacao: Phần bơ của cacao sau khi được ép tách ra, sử dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm.

Chocolate là sản phẩm thực phẩm phổ biến nhất từ cacao, được yêu thích trên toàn cầu, đặc biệt là trong giới trẻ Cacao là nguyên liệu chính, thường được kết hợp với đường, sữa và chất béo Có nhiều loại chocolate khác nhau, bao gồm chocolate đen và chocolate sữa.

Tổng Quan Về Chocolate Sữa

Nguyên liệu sản xuất chocolate sữa

Chocolate sữa là sự kết hợp hoàn hảo giữa cacao, sữa và đường, trong đó đường mang lại vị ngọt đặc trưng Quy trình chế biến chocolate sữa rất đơn giản, bao gồm việc trộn bột cacao, sữa và khoảng 20% đường cho đến khi tạo thành hỗn hợp sệt Hỗn hợp này sau đó có thể được định hình thành các hình dạng như hình vuông.

Quy trình sản xuất chocolate sữa bao gồm nhiều bước phức tạp với các thành phần chính như cacao, sữa, đường, chiết xuất vani và lecithin Cacao có thể được sử dụng ở dạng tự nhiên hoặc chế biến với chất kiềm để giảm độ chua Đầu tiên, cacao cần được trộn với đường trước khi thêm các nguyên liệu khác Tiếp theo, chiết xuất vani và lecithin sẽ được bổ sung, cùng với các hương liệu khác như muối hoặc hạt cà phê nếu cần thiết.

Caocao chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng như nước, chất béo (bơ cacao), carbohydrates, nitrogen, acid hữu cơ và muối khoáng Hàm lượng của các thành phần này có sự khác biệt rõ rệt giữa chất nhầy, vỏ hạt và thịt hạt.

Chất nhầy trong thịt quả chứa nhiều nước và đường, cùng với acid citric giúp duy trì pH ở mức 3,5 Thịt hạt có hàm lượng bơ cacao cao, trong khi vỏ hạt chứa một lượng nhỏ và chất nhầy thì không có Vỏ hạt lại giàu carbohydrates (Trịnh Xuân Ngọ, 2009).

Thành phần hóa học của hạt cacao:

Bơ cacao, chiếm 48-50% trọng lượng hạt cacao đã lên men và sấy khô, là thành phần chính trong hạt cacao Sau khi được chiết tách, bơ cacao có dạng tinh thể nhỏ, màu trắng vàng và mang mùi thơm đặc trưng.

Bơ cacao có những đặc tính quan trọng như độ cứng và độ giòn ở nhiệt độ bình thường, giúp sản phẩm chocolate có kết cấu đặc trưng Nó nóng chảy ở 35°C, thấp hơn nhiệt độ cơ thể, tạo cảm giác dễ chịu khi tan trong miệng mà không để lại dư vị Cacao cũng có khả năng chống oxi hóa tốt, cho phép bảo quản lâu mà không bị hôi Ngoài ra, bơ cacao chủ yếu là triglycerid của các acid béo no, và nhờ vào sự đa dạng của các triglycerid, bơ cacao có nhiều dạng tinh thể khác nhau.

Sữa bột nguyên kem được sản xuất từ sữa tươi, có hàm lượng nước từ 2 – 7% và chứa 28.4% chất béo cùng 24.0% protein, tùy thuộc vào yêu cầu của từng công ty Đường saccharose, một phụ gia tạo ngọt phổ biến trong sản xuất chocolate, chủ yếu được chiết xuất từ cây mía, nhưng cũng có thể tìm thấy trong củ cải đường, thốt nốt, mật ong và một số loại trái cây Saccharose, với công thức C12H22O11 và trọng lượng phân tử 342.30 đvC, là disaccharide được cấu tạo từ hai monosaccharide là – D glucose và β– D fructose.

Vani, hay còn gọi là vanilla, là một chế phẩm tự nhiên được chiết xuất từ quả của loài lan dây leo Vanilla planifolia (Vanilla frazan) thuộc họ Orchidaceae Vani không chỉ giúp tăng cường hương vị cho món ăn mà còn tạo cảm giác ngon miệng hơn, làm dậy mùi cho các món ăn.

Chất hóa nhũ lecithin có hai dạng chính: dạng lỏng, sệt, màu nâu với mùi đặc trưng và dạng hạt màu vàng nâu, trơn Khi tiếp xúc với không khí, dạng hạt này sẽ chuyển sang màu nâu, tan trong nước và dầu nhưng không tan trong aceton Lecithin là một chất béo thiết yếu cho tế bào, đặc biệt là tế bào não.

Lecithin, một chất nhũ hóa phổ biến và được châu Âu công nhận là an toàn cho sức khỏe, thường được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm như kẹo và chocolate để tạo sự đồng nhất trong hỗn hợp Nó cải thiện tính thấm ướt của các loại bột ưa nước và lipophilic, đồng thời giúp kiểm soát bột trong thực phẩm bổ sung như whey protein Lecithin không chỉ giúp cô đặc whey protein mà còn làm cho nó dễ hòa tan trong nước và mang lại hương vị dễ chịu hơn.

Giá trị dinh dưỡng và lợi ích

Theo bảng phía dưới ta có thể thấy trong 100g chocolate sữa bao gồm:

- 43% carbohydrates, trong đó 97% là ở dạng đường tinh giản (đường sucrose).

- 51% chất béo trong đó 62% là chất béo bão hòa.

- 500 calories (đối với phụ nữ trên 60kg, lượng calories này chỉ khoảng 20% lượng cần thiết cho một ngày).

Bảng 1: Hàm lượng chất trung bình trong Chocolate

Grams per 100g Calories Tỉ lệ phầm trăm

Chất béo bão hòa 18.7 168.3 62% chất béo

Bảng trên chỉ cung cấp số liệu tham khảo tổng quan, vì chocolate sữa thường được bổ sung nhiều thành phần khác nhau Tỉ lệ các nguyên liệu trong chocolate sữa sẽ thay đổi tùy thuộc vào công thức và xu hướng thương mại của từng công ty.

2.2.2 Lợi ích của chocolate với sức khỏe.

Nhiều người lo ngại rằng chất béo trong chocolate có thể gây ra các vấn đề sức khỏe như mụn trứng cá, béo phì, tăng huyết áp, bệnh mạch vành và tiểu đường Tuy nhiên, các chuyên gia dinh dưỡng khẳng định rằng điều này không hoàn toàn đúng Lợi ích sức khỏe của chocolate chủ yếu đến từ các thành phần chống oxy hóa có trong cacao Chocolate chứa hàm lượng cacao cao và ít đường sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn cho sức khỏe.

Hình 2.2: Các viên chocolate được tạo hình tinh tế

Theo Livescience, chocolate đen tốt cho sức khỏe hơn chocolate sữa do chứa ít nhất 35% cacao, trong khi chocolate sữa chỉ có 10% Mặc dù chocolate đen có vị đắng hơn và không ngọt bằng chocolate sữa, nhưng nó vẫn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.

Giảm nguy cơ ung thư, đột quỵ, bệnh tim mạch

Nghiên cứu từ Đại học Aberdeen, Scotland, cho thấy việc tiêu thụ một thanh chocolate nhỏ mỗi ngày có thể giảm 11% nguy cơ mắc bệnh tim mạch và 23% nguy cơ đột quỵ ở người trung niên và cao tuổi Hợp chất flavanols trong chocolate đen không chỉ có tính chất chống viêm và chống oxy hóa mà còn giúp giảm tổn thương tế bào liên quan đến bệnh tim và huyết áp, đồng thời cải thiện chức năng mạch máu Điều này rất quan trọng trong việc kiểm soát hoạt động của các gốc tự do, từ đó hạn chế và ngăn ngừa nhiều loại ung thư tấn công tế bào cơ thể.

Chocolate giúp cải thiện tâm trạng.

Chocolate là món quà lý tưởng cho các cặp đôi trong ngày Valentine, không chỉ vì hương vị thơm ngon mà còn vì những lợi ích sức khỏe mà nó mang lại Sử dụng chocolate có thể giúp cải thiện tâm trạng, mang đến cảm giác vui vẻ và hạnh phúc cho người nhận.

Chocolate chứa tryptophan, một axit amin kích thích não sản sinh hormone serotonin, mang lại cảm giác hưng phấn Ngoài ra, chocolate còn chứa phenylethylalanine, một loại axit amin hoạt động như thuốc chống trầm cảm tự nhiên, giúp giảm lo âu và căng thẳng, cải thiện tâm trạng Đường trong chocolate cũng được chứng minh có tác dụng làm dịu cơn đau ở cả người và động vật.

Giúp làm giảm mức cholesterol trong máu.

Việc tiêu thụ chocolate có thể giúp bạn làm giảm đáng kể được nồng độ cholesterol xấu trong máu.

Phòng suy giảm trí nhớ

Nghiên cứu từ Đại học Y Harvard chỉ ra rằng việc tiêu thụ hai ly chocolate nóng mỗi ngày có thể giúp duy trì sức khỏe não bộ, tăng cường sự minh mẫn và giảm nguy cơ suy giảm trí nhớ ở người cao tuổi Đặc biệt, chiết xuất cacao gọi là lavado có khả năng giảm thiểu tổn thương thần kinh thường gặp ở bệnh nhân.

Alzheimer Do vậy nó làm chậm lại quá trình suy giảm trí nhớ, chứng quên do thoái hóa ở người cao tuổi.

Các nhà khoa học từ Đại học Edinburgh và Đại học Cambridge cho rằng chocolate đen, giàu magie, có thể hỗ trợ đồng hồ sinh học hoạt động ổn định Chỉ cần một thanh nhỏ chocolate đen có thể giúp cơ thể thích ứng với nhịp điệu ngày và đêm, từ đó cải thiện chất lượng giấc ngủ.

Giúp làm dịu cơn ho.

Chocolate chứa theobromine, một hợp chất có khả năng ngăn chặn cơn ho bằng cách tác động lên dây thần kinh phế vị, truyền tín hiệu từ hệ thống thần kinh trung ương đến não.

Mặc dù chocolate sữa mang lại hương vị ngọt ngào và được nhiều người ưa chuộng, nhưng các chuyên gia khuyến cáo rằng nó chứa hàm lượng đường cao và năng lượng dồi dào Do đó, những ai muốn giảm cân hoặc duy trì trọng lượng cơ thể nên tiêu thụ ở mức độ vừa phải Bên cạnh đó, lượng đường cao trong chocolate sữa còn có thể gây sâu răng, đặc biệt là ở trẻ em.

Quy trình và thiết bị sản xuất Chocolate sữa

Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 3.1: Sơ đồ qui trình công nghệ.

Giải thích qui trình

Mục đích công nghệ: Chuẩn bị

Quá trình nhào trộn là bước quan trọng để các nguyên liệu được phân bố đều, tạo ra dung dịch huyền phù Trong đó, bơ cacao đóng vai trò là môi trường phân tán, trong khi bột cacao, đường và sữa là các thành phần thuộc pha phân tán.

Các biến đổi của nguyên liệu

Trong quá trình nhào trộn sản xuất chocolate, sự phân bố đồng đều của các thành phần là yếu tố quan trọng nhất Cacao khối có độ nhớt cao và bơ cacao thường được sử dụng dưới dạng lỏng, trong khi đường và sữa chủ yếu ở dạng bột và là thành phần ưa nước Do đó, việc nhào trộn gặp khó khăn và phụ thuộc vào tỷ lệ giữa hai nhóm nguyên liệu, độ nhớt của pha lỏng và kích thước của pha rắn Nồng độ cao của các cấu tử pha rắn cùng với độ nhớt cao của pha lỏng sẽ làm tăng lực ma sát và nhiệt độ của hỗn hợp.

Khi thực hiện quá trình nhào trộn chocolate có bổ sung sữa, hỗn hợp sẽ trở thành một hệ nhũ tương giữa bơ cacao và nước Độ ẩm của khối chocolate nên duy trì ở mức 1-2% để giữ tính linh động, tránh gây khó khăn cho việc nhào trộn Tuy nhiên, nếu độ ẩm vượt quá 6%, độ nhớt sẽ tăng lên, khiến quá trình nhào trộn trở nên không khả thi Vì vậy, khi nhào trộn chocolate sữa với nguyên liệu sữa cô đặc, cần thêm đường để giảm độ ẩm, hoặc tốt nhất là sử dụng sữa bột.

Trong quá trình nhào trộn chocolate, độ ẩm của các thành phần có ảnh hưởng lớn đến kích thước của các cấu tử hình thành Cụ thể, độ ẩm cao trong bột cacao sẽ thúc đẩy sự tạo ra các cấu tử lớn hơn Nếu sau khi nhào trộn, hàm lượng cấu tử lớn vẫn còn cao, cần thực hiện giai đoạn nghiền để giảm kích thước của chúng.

Bơ cacao và cacao khối được hóa lỏng và đưa vào thiết bị nhào trộn, sau đó từ từ bổ sung hỗn hợp đường và sữa đã được nghiền mịn Trong giai đoạn này, chỉ một phần chất béo và chất nhũ hóa được thêm vào, phần còn lại sẽ được bổ sung trong giai đoạn xử lý nhiệt Hương liệu có thể được cho vào trong giai đoạn này hoặc trong giai đoạn xử lý nhiệt.

Thời gian nhào trộn hỗn hợp lý tưởng là từ 20 đến 30 phút, với nhiệt độ duy trì trong khoảng 40-45°C Nếu nhiệt độ vượt quá 60°C, chất lượng sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Sử dụng thiết bị melangeur, máy này có chảo xoay với lớp đá granit và hai con lăn bằng đá granit xoay Máy nạo giúp trộn hiệu quả bằng cách dẫn trực tiếp vật liệu vào dưới các trục lăn.

Hình 3.2: Thiết bị nhào trộn chocolate melangeur

Mục đích công nghệ: Chuẩn bị

Quá trình nghiền nhằm giảm kích thước các thành phần rắn trong huyền phù, đặc biệt là đường và bột sữa, nếu có Đây là một giai đoạn quan trọng, giúp tối ưu hóa cho quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.

 Các biến đổi của nguyên liệu:

Trong quá trình nghiền, kích thước của các cấu tử được giảm và hỗn hợp nguyên liệu trở nên đồng nhất hơn, chuyển dần sang dạng paste Sau khi nghiền, các hạt rắn có thể đạt kích thước khoảng 30μm Ma sát giữa các trục và nguyên liệu sinh ra nhiệt, làm nóng các trục và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Vì vậy, hỗn hợp cần được làm nguội ở nhiệt độ từ 45-48°C để đảm bảo chất lượng.

Phương pháp thực hiện, thiết bị, thông số kỹ thuật:

Sau khi nhào trộn, hỗn hợp nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị nghiền, thường là loại 5 trục trong sản xuất chocolate Hệ thống nghiền 5 trục bao gồm bốn cuộn nghiền dài 2.5m và đường kính 400 mm, được sắp xếp theo chiều dọc Cuộn nạp được đặt ở góc với cuộn xếp chồng thấp nhất, giúp điều chỉnh tốc độ nạp liệu và lưu lượng chocolate bằng cách thay đổi khe hở hoặc tốc độ cuộn Tốc độ cuộn nhanh hơn tại khe hở không đổi sẽ mang lại thông lượng lớn hơn cho sản phẩm.

Hình 3.3: Hệ thống thiết bị nghiền 5 trục trong sản xuất Chocolate

Mục đích công nghệ: Chế biến

Trong quy trình sản xuất chocolate, quá trình đảo trộn nhiệt đóng vai trò quan trọng, với mục đích tạo ra trạng thái đồng nhất cho hỗn hợp nguyên liệu Đây là giai đoạn quyết định độ mịn của sản phẩm chocolate Ngoài ra, xử lý nhiệt còn giúp tạo ra tổ hợp hương vị hài hòa bằng cách loại bỏ các thành phần gây mùi khó chịu và hình thành các cấu tử hương mới.

 Các biến đổi nguyên liệu:

Quá trình đảo trộn nhiệt trong vật lý và hóa lý giúp giảm kích thước hạt của pha rắn, tăng độ mịn và giải phóng chất béo cùng nước từ cấu trúc nguyên liệu Dưới tác động của nhiệt độ cao, nước bay hơi làm giảm độ ẩm, trong khi phần nước còn lại liên kết với chất béo nhờ lecithin được bổ sung trước khi kết thúc quá trình Điều này tạo ra hệ keo, giảm độ nhớt của pha lỏng và làm dịu sản phẩm.

Trong quá trình đảo trộn nhiệt ở nhiệt độ 60—80°C kéo dài, nhiều phản ứng hóa học diễn ra, trong đó phản ứng Maillard đóng vai trò quan trọng, giúp tăng cường hương vị của chocolate Đồng thời, tannin được chuyển hóa và các chất màu bị oxi hóa, từ đó cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm.

Hóa lý: xảy ra sự bay hơi của một số acid dễ bay hơi có mùi khó chịu như acid acetic.

 Phương pháp thực hiện và thiết bị:

Hiện nay, quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiện theo phương pháp gián đoạn Có hai kiểu thiết bị sử dụng cho quá trình này.

Thiết bị dạng trục dọc thường có năng suất nhỏ và thời gian thực hiện dài, nhưng lại mang lại chất lượng cảm quan cao cho chocolate Loại thiết bị này thường được sử dụng trong các cơ sở nhỏ hoặc để sản xuất các loại chocolate đặc biệt.

Thiết bị nghiền búa là một công cụ có năng suất cao, hoạt động với cơ chế trượt mạnh, giúp giảm thời gian xử lý nhiệt một cách hiệu quả.

Hình 3.4: Thiết bị xử lý nhiệt a) Thiết bị dạng trục dọc; b) Thiết bị dạng nghiền búa

Chỉ tiêu sản phẩm

3.3.1 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm.

Chocolate được người tiêu dùng đánh giá cao, với chất lượng cảm nhận đóng vai trò quan trọng Các sản phẩm chocolate phải tuân thủ các quy định cụ thể, bên cạnh tiêu chí chất lượng và an toàn theo Quy định Luật Thực phẩm Chung của Cộng đồng Châu Âu (EC) số 178/2002 Do đó, cần xem xét các tiêu chí và yêu cầu riêng đối với sản phẩm chocolate theo luật của EU cũng như các quy định tại một số quốc gia lớn khác.

Các yêu cầu chính về thành phần sản phẩm chocolate bao gồm hàm lượng tối thiểu của chất khô cacao, chất khô cacao không béo và bơ cacao Đối với chocolate sữa, tổng hàm lượng chất khô từ sữa cũng cần được xác định Trong những năm gần đây, việc bổ sung các thành phần sữa không đầy đủ, như bột whey, vào chocolate sữa đã thu hút sự chú ý Miễn là hàm lượng chất rắn sữa đạt yêu cầu tối thiểu và được duy trì theo tỷ lệ tự nhiên trong sữa, các thành phần bổ sung này được coi là chấp nhận được.

Chocolate sữa phải có ít nhất 25% chất khô cacao, trong đó bao gồm tối thiểu 2,5% chất rắn cacao không có chất béo, và từ 12% đến 14% chất rắn sữa, với tối thiểu 2,5% đến 3,5% chất béo sữa Các tiêu chuẩn về hàm lượng chất khô sữa và chất béo sữa sẽ được quy định bởi cơ quan có thẩm quyền theo pháp luật hiện hành Chất khô từ sữa được xác định bằng cách bổ sung các thành phần sữa theo tỷ lệ tự nhiên, ngoại trừ chất béo sữa có thể được điều chỉnh.

Hương vị chocolate đóng vai trò quan trọng nhất trong việc đánh giá cảm quan tổng thể Mặc dù nhiều nhà nghiên cứu đã nỗ lực tìm hiểu về hương vị này, nhưng đến nay vẫn chưa có mô tả nào có thể phủ nhận tầm quan trọng của nó.

Chocolate có ba đặc tính cảm quan quan trọng, trong đó kết cấu đóng vai trò chủ chốt, bên cạnh độ cứng và độ mịn Nghiên cứu cho thấy việc cải thiện độ mịn của chocolate dưới 10 mm là không cần thiết, vì các thụ thể thần kinh của con người không thể phân biệt được sự khác biệt này Nếu không đạt được độ mịn tối ưu, vị bơ không mong muốn, tương tự như bơ đậu phộng, có thể xuất hiện.

Nghiên cứu năm 1992 chỉ ra rằng kích thước tối ưu cho sản phẩm chocolate nằm trong khoảng từ 10 đến 50 mm, vượt qua mức mà các sản phẩm thường được coi là có sạn Một số nghiên cứu khác cho thấy chocolate có kích thước hạt 28 mm được xem là thô, ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng tổng thể, mặc dù lại mang hương vị ngọt hơn.

Kết cấu của bơ cacao liên quan chặt chẽ đến độ dẻo của nó, mang lại đặc tính độc đáo không tan trong miệng Cấu trúc tinh thể của bơ cacao không chỉ tạo độ bóng và ổn định cho chocolate mà còn giúp chuyển đổi từ dạng cứng sang dạng lỏng ở nhiệt độ miệng Độ cứng là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá cảm quan của chocolate, với các nhãn hiệu chocolate trơn thường có độ cứng cao hơn so với chocolate sữa, đồng thời được xem là có chất lượng vượt trội hơn về độ mịn.

Bảng 3: Một số chỉ tiêu cảm quan của chocolate

Các chỉ tiêu Yêu cầu

Sản phẩm có màu sắc đặc trưng từ nâu nhạt đến nâu đậm, với bề mặt mịn màng, không có lỗ khí hay sạn Khi để ở nhiệt độ phòng, chocolate sẽ bắt đầu tan chảy sau khoảng 30 giây Hương thơm của sản phẩm mang đặc trưng của cacao, từ nhẹ nhàng đến nồng nàn tùy thuộc vào nồng độ cacao.

Vị Vị ngọt nhẹ đến rất ngọt kèm chút vị đắng của cacao tuy vào phần trăm sữa và cacao trong sản phẩm.

Khi thưởng thức chocolate, cảm nhận được cấu trúc cứng ngay từ lần cắn đầu tiên, có thể dễ dàng bẻ bằng tay Hương vị đắng ngọt nhẹ sẽ vẫn còn lưu lại sau 10 giây nuốt Độ dính của chocolate cần đảm bảo vẫn còn cảm nhận trong khoang miệng sau 5 lần nhai Sau khi nhai, chocolate phải mịn màng, không cảm thấy hạt, và sẽ tan chảy từ từ trong miệng sau khoảng 30 giây ngậm.

Hành vi nóng vội của người tiêu dùng đang thúc đẩy sự tăng trưởng mạnh mẽ của thị trường chocolate Các sản phẩm chocolate được trưng bày tại các cửa hàng bách hóa và siêu thị dễ dàng thu hút sự chú ý của khách hàng, đặc biệt là những người đang chờ đợi, dẫn đến quyết định mua ngay cả những loại chocolate cao cấp Sự hấp dẫn từ màu sắc và phong cách đóng gói của sản phẩm cũng góp phần thuyết phục người tiêu dùng Ngoài ra, ngành thực phẩm tiện lợi, bao gồm bánh quy, bánh ngọt và kem, sử dụng chocolate như nguyên liệu chính, góp phần vào sự mở rộng và tăng doanh số bán chocolate.

Chocolate và các sản phẩm bánh kẹo chocolate là những thực phẩm phổ biến toàn cầu Tiêu thụ chocolate vừa phải có thể tăng cường serotonin, giúp làm dịu não và chống trầm cảm Ngoài ra, chocolate còn nâng cao tâm trạng bằng cách kích thích cơ thể sản sinh endorphin.

Sô cô la có đa dạng hình dạng, kích cỡ và bao bì phù hợp với từng dịp lễ Ngành công nghiệp sô cô la trị giá hàng tỷ đô la đang phát triển ổn định, với nhiều sản phẩm mới được ra mắt và quảng bá Sô cô la không chỉ có nhiều ứng dụng mà còn là một thành phần phổ biến, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao từ sở thích và khẩu vị của người tiêu dùng.

Thị trường chocolate đang có tiềm năng phát triển mạnh mẽ, với giá trị ngành công nghiệp này đạt hàng tỷ đô la trong thập kỷ qua Sự tăng trưởng chủ yếu đến từ dân số trẻ ở các quốc gia mới nổi, những người tiêu dùng chính thúc đẩy nhu cầu Thị trường chocolate còn được hỗ trợ bởi sự phát triển của lĩnh vực dịch vụ thực phẩm và các sản phẩm giá trị gia tăng Trong bối cảnh này, chocolate đã dần thay thế các loại bánh kẹo truyền thống ở các nước đang phát triển, với sự hiện diện mạnh mẽ của các thương hiệu khu vực tại Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ và Trung Quốc Đồng thời, các thương hiệu đa quốc gia cũng ngày càng phổ biến nhờ vào sự thay đổi trong sở thích khẩu vị và lòng trung thành với thương hiệu của người tiêu dùng.