GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ, CÀ PHÊ, CA CAO

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Cúc (Chủ biên) Hồng Thị Trúc Quỳnh Nguyễn Thị Ngọc Hợi GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ, CÀ PHÊ, CA CAO (Lưu hành nội bộ) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2012 Nguyễn Thị Cúc Hoàng Thị Trúc Quỳnh Nguyễn Thị Ngọc Hợi GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ, CÀ PHÊ, CA CAO (Tài liệu dùng cho hệ đại học, cao đẳng) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2012 LỜI NÓI ĐẦU Chè, cà phê, ca cao công nghiệp dài ngày phù hợp với vùng đất nhiệt đới nóng ẩm Sản phẩm chế biến từ chè, cà phê, ca cao thức uống có sức lơi kỳ diệu, mê tất thực khách khó tính Việt Nam coi nôi chè giới Cây cà phê, ca cao đến Việt Nam theo bước chân nhà truyền giáo phương Tây từ kỷ 18 phát triển rộng rãi trình khai thác thuộc địa chủ nghĩa thực dân Pháp Nhờ ưu đãi thiên nhiên, sản lượng chè, cà phê, ca cao nước ta không đáp ứng nhu cầu nước mà cịn mặt hàng nơng sản xuất với số lượng lớn Hiện Việt Nam nước xuất cà phê lớn thứ 2, xuất chè đứng thứ 5, cố gắng vươn lên vị trí số thị trường xuất ca cao toàn giới Song song với phát triển diện tích sản lượng, cơng nghệ chế biến sản phẩm ngày dành nhiều quan tâm nhà nước Công nghệ chế biến chè, cà phê, ca cao giúp khai thác, khám phá sản phẩm thực phẩm đặc trưng hương vị đậm đà, kích thích cảm hứng sáng tạo người Giáo trình Cơng nghệ chế biến chè, cà phê, ca cao biên soạn với mục đích cung cấp cho người đọc thông tin nguồn gốc, lịch sử phát triển ngành công nghiệp chế biến chè, cà phê, ca cao Đồng thời qua giáo trình này, người đọc cập nhật kiến thức lĩnh vực sản xuất chế biến sản phẩm chè, cà phê, ca cao Trên tảng tích lũy phát triển kiến thức đến áp dụng vào thực tế sản xuất công nghiệp Giáo trình trình bày theo phần nội dung chính: Phần A Cơng nghệ chế biến chè Phần B Công nghệ chế biến cà phê Phần C Công nghệ chế biến ca cao ThS Nguyễn Thị Cúc biên soạn KS Hoàng Thị Trúc Quỳnh biên soạn ThS Nguyễn Thị Ngọc Hợi biên soạn Q trình biên soạn nhóm tác giả tham khảo nhiều tài liệu chuyên ngành, kế thừa kiến thức người trước, chuyên gia lĩnh vực công nghệ chế biến chè, cà phê, ca cao…tuy nhiên khó tránh khỏi sai sót Chúng tơi ln mong nhận góp ý, phản hồi từ phía độc giả để giáo trình hồn thiện tương lai Mọi góp ý xin gửi Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch, khoa Công nghệ thực phẩm Trân trọng cảm ơn! MỤCLỤC PHẦN THỨ NHẤT CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ Chương GIỚI THIỆU VỀ CÂY CHÈ .7 1.1 Giá trị chè 1.1.1 Giá trị sinh lý 1.1.2 Giá trị kinh tế 1.1.3 Giá trị xã hội .8 1.2 Lịch sử phát triển chè 1.2.1 Trên giới .9 1.2.2 Ở Việt Nam 10 1.3 Đặc điểm thực vật học chè .11 1.3.1 Phân loại 11 1.3.2 Đặc điểm thực vật học chè 12 1.4 Thành phần hóa học chè .16 1.4.1 Nước .16 1.4.2 Chất chiết 16 1.4.3 Tanin (chất chát) 17 1.4.4 Caffeine 17 1.4.5 Protein 17 1.4.6 Các acid hữu 18 1.4.7 Tinh dầu 18 1.4.8 Glucid .18 1.4.9 Pectin 19 1.4.10 Vitamin chất khoáng .19 1.4.11 Chất màu 19 1.4.12 Enzyme 19 Chương CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ ĐEN 21 2.1 Giới thiệu 21 2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 23 2.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 24 2.3.1 Lựa chọn, phân loại 24 2.3.2 Làm héo 24 2.3.3 Vò 28 2.3.4 Lên men 31 2.3.5 Sấy 35 2.3.6 Phân loại 38 2.3.7 Hoàn thiện sản phẩm 38 Chương CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ XANH 40 3.1 Giới thiệu 40 3.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 41 3.3 Thuyết minh sơ đồ quy trình cơng nghệ 41 3.3.1 Lựa chọn, phân loại 41 3.3.2 Diệt men 42 3.3.3 Vò 44 3.3.4 Sấy 44 3.3.5 Hoàn thiện sản phẩm 46 Chương CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ HƯƠNG .48 4.1 Giới thiệu 48 4.2 Nguyên liệu chế biến chè hương 48 4.2.1 Chè khô nguyên liệu 48 4.2.2 Hương liệu khô 48 4.2.3 Hương liệu tươi 49 4.3 Công nghệ chế biến chè ướp hương thảo mộc khô 50 4.3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ .50 4.3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 50 4.4 Công nghệ chế biến chè ướp hoa tươi 52 4.4.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ .52 4.4.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 53 PHẦN THỨ HAI CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ 53 Chương GIỚI THIỆU VỀ CÂY CÀ PHÊ 55 5.1 Giá trị cà phê 55 5.1.1 Giá trị sinh lý 55 5.1.2 Giá trị kinh tế 56 5.1.3 Giá trị xã hội 57 5.2 Lịch sử phát triển cà phê 57 5.2.1 Trên giới 57 5.2.2 Ở Việt Nam 59 5.3 Đặc điểm thực vật học cà phê 61 5.3.1 Phân loại 61 5.3.2 Cấu tạo cà phê 62 5.4 Thành phần hóa học cà phê .63 5.4.1 Caffeine 63 5.4.2 Protein acid amin 63 5.4.3 Các enzyme 64 5.4.4 Carbonhydrate 64 5.4.5 Lipid .64 5.4.6 Các acid hữu 64 5.4.7 Các chất thơm 64 5.4.8 Các chất khoáng 64 Chương CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN 66 6.1 Công nghệ chế biến cà phê khô (Phương pháp chế biến khô) 66 6.1.1 Nguyên liệu cà phê tươi 66 6.1.2 Làm khô 68 6.2 Cơng nghệ chế biến cà phê thóc khơ (Phương pháp chế biến ướt) .69 6.2.1 Cà phê tươi 70 6.2.2 Làm sạch, phân loại 70 6.2.3 Xát vỏ tươi 72 6.3 Công nghệ chế biến cà phê nhân 81 6.3.1 Tách tạp chất 82 6.3.2 Xay xát khô 82 6.3.3 Đánh bóng cà phê nhân 83 Chương CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ BỘT .89 7.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 89 7.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 89 7.2.1 Định lượng .89 7.2.2 Rang .89 PHẦN THỨ BA CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CA CAO 93 Chương GIỚI THIỆU VỀ CÂY CA CAO 95 12.1 Giá trị ca cao 95 12.1.1 Giá trị sinh lý 95 12.1.2 Giá trị kinh tế 95 12.2 Lịch sử phát triển ca cao 96 12.2.1 Trên giới 96 12.2.2 Ở Việt Nam 97 12.3 Đặc điểm thực vật học ca cao 97 12.4 Thành phần hóa học hạt ca cao 99 12.4.1 Thành phần hóa học lớp cơm nhầy 99 12.4.2 Thành phần hóa học vỏ hạt 100 12.4.3 Thành phần hóa học mầm 100 Chương CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN HẠT CA CAO LÊN MEN KHÔ 101 13.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 101 13.2 Thuyết minh sơ đồ quy trình cơng nghệ .101 13.2.1 Quả ca cao tươi 101 13.2.2 Tách hạt 102 13.2.3 Lên men 103 13.2.4 Làm khô .107 13.2.5 Bảo quản 109 Chương 10 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ CA CAO 111 14.1 Giới thiệu 111 14.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột ca cao chocolate .112 14.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ .113 14.3.1 Làm 113 14.3.2 Rang 114 14.3.3 Nghiền thô phân ly 116 14.3.4 Nghiền mảnh nhân .117 14.3.5 Ép .118 14.3.6 Công nghệ sản xuất bột ca cao 120 14.3.7 Công nghệ sản xuất chocolate 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO .125 PHẦN THỨ NHẤT CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ Chương GIỚI THIỆU VỀ CÂY CHÈ 1.1 Giá trị chè 1.1.1 Giá trị sinh lý Cách gần 2.000 năm, chè thầy thuốc Trung Quốc sử dụng vị thuốc giúp người khỏe trẻ Các nghiên cứu y khoa đại phát ngày nhiều giá trị dược dụng chè Việc sử dụng ngày loại đồ uống giúp phịng chữa nhiều bệnh tật Do chứa chất chống oxi hóa nên chè giúp làm chậm già cỗi tế bào Chất gallotanin chè ngăn chặn thối hóa tế bào thần kinh kích thích q trình phục hồi chúng Các flavonoide hạn chế lắng đọng cholesterol xơ hóa mạch máu, làm giảm nguy tai biến mạch máu não, nhồi máu tim tỷ lệ tử vong vấn đề tim mạch Chè có tác dụng kích thích thần kinh trung ương, giúp tinh thần hưng phấn, kích thích hơ hấp làm tim đập nhanh Nhiều nghiên cứu cho thấy, chè có khả phịng chống ung thư, ngăn chặn tổn thương ADN Việc uống chè thường xuyên giúp giảm 50% nguy ung thư dày, 40% nguy ung thư da (tỷ lệ lên đến 70% uống chè với chanh) Thứ đồ uống giúp ngăn ngừa tiến triển bệnh parkinson hạn chế loãng xương người già Chè biết đến loại thuốc giải độc cơng hiệu Trong Đơng y, dùng số trường hợp nhiễm độc kiềm thảo dược Những người làm việc với tia phóng xạ xem thói quen uống chè ngày giải pháp tự bảo vệ trước tia xạ độc hại Các nhà khoa học cho biết, hoạt chất acid tanic chè cịn có tác dụng thu giữ, làm lắng đọng gốc kim loại tự do, dùng cho người bị nhiễm độc kim loại nặng, kể thủy ngân Tình trạng nhiễm độc CO2 lị than hay ngộ độc rượu giảm bớt nhờ uống chè đặc Ngoài ra, chất tanin thứ đồ uống cịn có tác dụng làm se niêm mạc ruột, hiệu trường hợp tiêu chảy cấp Theo kinh nghiệm dân gian, dùng nước chè tươi đậm đặc chè tươi giã nát đắp vào vết hăm, lở loét, viêm tấy hay vết nứt da lạnh để giúp vết thương mau lành Cịn để chữa bầm dập chấn thương, trộn búp chè tươi với dấm để đắp Chè sản phẩm có tác dụng tốt sức khỏe người phòng chống, chữa số bệnh: đường ruột, cầm máu, chống phóng xạ, ngăn ngừa lão hóa tế bào Khoa học đại hồn tồn cơng nhận ý kiến người Trung Quốc thời xưa cho chè có tác dụng tốt đến q trình tiêu hóa, hệ thống mao mạch thần kinh 1.1.2 Giá trị kinh tế Chè cơng nghiệp lâu năm, có đời sống kinh tế lâu dài, mau cho sản phẩm, cho hiệu kinh tế cao Chè trồng lần, thu hoạch 30 ÷ 40 năm lâu Trong điều kiện thuận lợi sinh trưởng tốt cuối năm thứ thu bói búp/ha Các năm thứ hai, thứ ba (trong thời kỳ kiến thiết bản) cho sản lượng đáng kể khoảng ÷ búp/ha Từ năm thứ tư chè đưa vào kinh doanh sản xuất Chè sản phẩm có thị trường quốc tế ổn định, rộng lớn ngày mở rộng Theo dự đoán FAO (1967), lấy năm 1961-1963 100% năm 1975 yêu cầu chè hàng năm giới tăng 2,2 ÷ 2,7% sản xuất chè tăng 3,2% Ở nước ta, chè có giá trị xuất cao Căn vào suất bình quân đạt năm 1969 khu vực nông trường quốc doanh (42,39 tạ búp/ha), đứng mặt xuất mà xét chè khu vực nơng trường quốc doanh so với số công nghiệp dài ngày khu vực lần cà phê, gần 10 lần sả Nếu suất chè đạt 100 tạ búp/ha xuất thu đủ để nhập 46 tạ phân hóa học, 3,1 tạ bơng, 25÷30 tạ bột mì Như chè có suất 100 tạ búp có giá trị xuất ngang với 200 than Sản phẩm từ chè có giá trị xuất cao Do ngành chế biến chè nhà nước ý phát triển đầu tư Việc trồng chè chế biến số nước có điều kiện cho chè phát triển đầu tư nghiên cứu để hoàn chỉnh đáp ứng thị hiếu tiêu dùng 1.1.3 Giá trị xã hội Với nhiều dân tộc giới, từ lâu chè trở thành thứ đồ uống thông dụng Người Nga, Anh, Pháp hay Hà Lan say mê chè theo cách riêng Ðặc biệt, với người dân châu Á, uống chè nâng thành thứ nghệ thuật thưởng thức sành điệu mang đậm chất thơ màu sắc tơn giáo Nổi bật có Nhật Bản, Trung Hoa Việt Nam Nhật Bản có “Trà Đạo”, Trung Hoa Việt Nam khơng có “Trà Đạo” muốn giữ chè vị trí nghệ thuật quan niệm nghệ thuật phải phi công thức Trung Hoa có “Trà Kinh”, hàng nghìn trang sách hàng vạn tư liệu nói nghệ thuật uống chè trưng bày thành bảo tàng chè Việt Nam có cách uống chè riêng, gọi chè phong (phong cách uống chè) Phong cách uống chè nguời Việt không bị ảnh hưởng theo Trung Hoa hay Nhật Bản quan niệm nhiều người Nghệ thuật uống chè biểu phong phú khía cạnh văn hóa ứng xử người Việt Nam Trong gia đình truyền thống, người pha chè cho người trên, phụ nữ pha chè cho đàn ơng Người ta uống chè cách im lặng im lặng chứa chất nhiều điều, người ta xét đoán tâm lý người đối diện lúc dùng chè trở thành thú khơng thể qn Chè đồng nghĩa với sảng khối, tỉnh táo, tĩnh tâm để mưu điều thiện, tránh điều ác Chè coi thức uống thiếu sinh hoạt hàng ngày, khơng có lợi cho sức khỏe mà nghi thức giao tiếp người với người, thú vui tinh thần ngồi yên lặng nhâm nhi chén chè, ngẫm nghĩ sống nhân sinh Chè quốc thủy người Việt, tinh chất văn minh lúa nước, chè vào tâm hồn Việt cách tự nhiên, tĩnh lặng Văn hóa chè Việt khơng thể thứ thức uống phổ biến đời sống sinh hoạt người dân mà trở thành phong tục tập quán, thú vui cao người Việt Từ lâu người Việt có tục pha chè với nước sơi hãm nóng để uống Chè diện khắp nơi, từ mảnh vườn sau nhà đồng bằng, làm bạn với cọ Trung du, hay mọc thành rừng cổ thụ hàng vạn miền núi Người Việt dù tầng lớp nào, người miền xuôi hay miền ngược, từ thành thị đến nông thôn coi trọng nét văn hóa chè Việt Trong dịp lễ tết, ma chay, cưới hỏi…chè thứ thiếu Chè xuất ban gia tiên gia đình, mâm lễ hỏi nhà trai sang nhà gái, chè dùng để mời khách khứa, họ hàng hai bên Vui uốngchè, mà buồn uống chè Cách thưởng thức chè ướp hương với chè sen, nhài ngâu sói, cúc, thủy tiên, lan vừa thể sang trọng, lịch lãm, vừa thể giao hòa thiên nhiên, cỏ hoa người Người Việt thưởng thức chè theo ngụm nhỏ để thưởng thức hết thơm chè cảm nhận ấm chén chè đủ nóng bàn tay mùa đơng lạnh giá Uống để đáp lại lòng mến khách người dâng chè, để dốc bầu tâm Chính cách thể tạo nên nét văn hóa, cao, tình tri âm, tri kỷ người với người Uống chè đơi cịn độc thoại với nội tâm, xét đoán tâm lý người đối thoại, tìm đến tỉnh táo, tĩnh tâm, xua tan phiền muộn bon chen Người Việt dùng chè dù theo cách truyền thống nào: từ độc ẩm, đối ẩm hay quần ẩm làm toát lên nét văn hóa chất người Việt Người xưa có câu: "Nhất thủy, nhì chè, tam bơi, tứ bình, ngũ quần anh", thú "thưởng" chè thực thụ 1.2 Lịch sử phát triển chè 1.2.1 Trên giới Sản phẩm chè làm từ chồi xanh non mà trình chế biến bị biến đổi mặt vật lí hóa học Mặc dầu chất chiết chè ứng dụng sớm y học việc dùng chè làm thứ nước uống bắt đầu có thần thoại từ thời cổ đại người ta biết đến chè từ 2000 ÷ 3000 năm Theo truyền thuyết Vua Thần nông Trung Quốc thời xưa phát tác dụng kích thích chè vào khoảng năm 2700 trước công nguyên Cây chè mà đầu Linnaues xếp loại gọi Theasinensis sau lại O Kuntze đặt tên Camellia sinensis (L) có nguồn gốc hay trung tâm phân tán vùng đông nam Trung Quốc Cây chè phát triển rộng khắp từ vùng xuất xứ chủ yếu Đông Nam Á, với cách trồng cổ truyền theo lối nông dân sang vùng nhiệt đới cận đới Tại vùng sản xuất chè phát triển mạnh mẽ trở thành ngành công nghiệp đồn điền quan trọng kỷ 19 Những nước sản xuất lớn có truyền thống châu Á Ấn Độ, Pakistan, Bangladesh, Srilanca, Nhật Bản Indonesia Sau phải kể đến vùng Capcar Nga đặc biệt Đông Phi Theo quan điểm thực vật học, người ta phân biệt giống chè chủ yếu vùng xuất sứ chè, tức vùng cao nguyên Đông Nam Á: Chè Trung Quốc, chè Assam chè Campuchia hay chè Đông Dương Các loài hay thứ phân loài, phân thứ lai giống với cách dễ dàng Bên quần thể lai giống nói chung thường có nét trội làm cho thật có xu hướng nghiêng giống Assamica hay Sinensis thật mang tính trung gian Ngày nhu cầu thị trường nhà thực vật học nghiên cứu lai tạo nhiều phân thứ Lai giống nhằm mục đích làm cho chè có suất chất lượng cao, hương vị thơm ngon phù hợp với loại sản phẩm qua phương pháp chế biến khác Theo thống kê, giới có 40 nước sản xuất chè, có tới 100 nước tiêu dùng chè, tổng sản lượng chè luân chuyển hàng năm giới khoảng triệu Trong 10 năm trở lại đây, mặt hàng nơng sản có khối lượng lưu thơng lớn, chè mặt hàng có thị trường giá ổn định Châu Á trồng nhiều chè sau Châu Phi.Theo thống kê FAO năm 1990 diện tích trồng chè giới có 2.241.000 ha, suất bình qn 807 kg chè khô/ha Tổng sản lượng chè khô: 1.807.00 Những nước có diện tích, sản lượng chè nhiều giới Trung Quốc: có 1.322.000 ha, với sản lượng 551.000 tấn; Ấn Độ 418.000 ha, sản lượng 717.000 tấn; Srilanca 240.000 ha, sản lượng 233.000 tấn; Indonesia 108.000 với sản lượng 165.000 Sản lượng chè xuất khoảng 766.580 Những nước hàng năm nhập nhiều chè giới Anh, Mỹ, Ai Cập, Pakixtan, Canada 1.2.2 Ở Việt Nam Việt Nam bảy vùng xác định quê hương cuả chè Đất đai, khí hậu vùng Trung Du, phía Bắc, miền Bắc Trung Bộ, vùng cao nguyên Nam Trung Bộ, thích hợp cho chè sinh trưởng phát triển, đồng thời Việt Nam có lịch sử phát triển chè lâu đời kỷ Năm 1890, số đồn điền chè thành lập Vĩnh Phú, Quảng Nam – Đà Nẵng, Quảng Ngãi Thời kỳ 1925 - 1940 người Pháp mở đồn điền cao nguyên Trung Bộ Trong kháng chiến chống Pháp hầu hết vườn chè bị bỏ hoang Sau năm 1954 miền Bắc đẩy mạnh sản xuất chè thành lập nông trường hợp tác xã trồng chè Trước 1975, miền Bắc có 40.000 chè với sản lượng 10.000 tấn.Đến 1994 diện tích chè nước có 73.000 Ngày nhu cầu nước yêu cầu chè ngon, có chất lượng cao Mặt khác chè mặt hàng xuất có giá trị, nhu cầu xuất hàng năm lớn khoảng 4÷5 vạn Tuy nhiên, chè mặt hàng nông nghiệp với kỹ thuật chế biến đơn giản, chất lượng chè chưa cao Vì nhà nước ta ý đến việc nghiên cứu trồng kỹ thuật chế biến chè nhằm nâng cao suất chất lượng chè xuất Miền núi Việt Nam cịn phát triển thêm diện tích trồng chè vấn đề trồng chè đạt hiệu cao nhằm góp phần xóa dói giảm nghèo, cải tạo môi trường Phân bố vùng chè Việt Nam: - Vùng chè thượng du - Vùng chè trung du - Vùng chè khu IV cũ đồng Bắc 10 Chương 10 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ CA CAO 10.1 Giới thiệu Hạt cacao thô nguyên liệu quan trọng công nghệ cacao chocolate, từ hạt cacao thô sản xuất sản phẩm sau: Những sản phẩm bán hồn chỉnh cung cấp cho cơng nghệ khác: - Bột chocolate nhồi để nhà mát bánh kẹo sản xuất chocolate, bánh quy… - Bột ca cao dùng vào sản phẩm nước ngọt, nước ca cao… - Bơ ca cao dùng làm mứt, chocolate, mỹ phẩm, dược phẩm… Những sản phẩm đưa thẳng thị trường tiêu dùng: - Chocolate (nấu, pha sữa…) - Chocolate bột (tan không tan) - Mứt kẹo chocolate… Những phụ phẩm: phụ phẩm công nghệ khô dầu chiết ép lấy bơ cacao, chất béo chiết từ vỏ mầm dùng làm thức ăn chăn ni, làm phân bón, làm xà phịng… 111 10.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột ca cao chocolate Hạt ca cao thô Làm Đất, tạp chất Rang Nghiền thô, phân ly Vỏ hạt Mảnh nhân Nghiền Bột dẻo Ép Bánh dầu Nghiền tinh Rây Bơ ca cao Trộn,lọc Đảo, làm dịu, vơ khn Chocolate Bột ca cao Hình 10.1 Quy trình sản xuất bột ca cao chocolate 112 Đường, lecethine 10.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 10.3.1 Làm 10.3.1.1 Mục đích, yêu cầu a) Mục đích Làm nhằm phân li tạp chất khối hạt cacao khô vỏ hạt vụn, sợi bao bố, sỏi đá, mảnh kim loại, bụi bặm…Hao hụt qua hệ thống làm ước chừng 1÷1,3% khối lượng b) Yêu cầu Khối hạt ca cao sau làm phải loại bỏ hết tạp chất kích thước lớn nhỏ hạt ca cao, đồng thời không làm vỡ vụn hạt ca cao trình làm 10.3.1.2 Phương pháp làm Thông thường dùng hệ thống sàng để làm hạt ca cao thô a) Cấu tạo cyclone Hình 10.2 Hệ thống làm hạt ca cao khô Bộ phận sàng ống hút Nam châm Bộ phận tách đá phân ly tầng sôi Hệ thống làm gồm ba phận Bộ phận thứ sàng lắc có kích thước lỗ sàng khác ống hút Bộ phận thứ hai nam châm mạnh Bộ phận thứ ba sàng tách đá phân ly tầng sơi Ngồi cịn có cyclone tách bụi 113 b) Nguyên lý hoạt động Khối hạt cacao thô cấp cho sàng lắc với kích thước lỗ sàng khác nhau, tạp chất nặng dạng hạt tách ra, qua hết mặt sàng, khối hạt rơi xuống theo trọng lượng Bên đường rơi có ống hút hút tạp chất nhẹ bụi hạt ca cao qua nam châm mạnh, nhờ mà tạp chất kim loại tách khỏi khối hạt Tiếp theo khối hạt dẫn đến hệ thống tách đá phân ly tầng sơi, hạt đá có kích thước xấp xỉ hạt ca cao tách nhờ chuyển động rung sàng, bên sàng có ống hút giúp hút hạt bụi trước thải khí ngồi 10.3.2 Rang 10.3.2.1 Mục đích - Hình thành chất thơm để tạo cho thành phầm ca cao hương vị đặc biệt - Tách nhân vỏ mức độ làm lỏng lớp vỏ hạt - Hạ độ ẩm hạt xuống 2,5÷5% để sấy khơ phần nhân ca cao - Phát triển màu sắc đặc thù chocolate - Góp phần vơ hoạt Salmonella vi sinh vật có hại khác 10.3.2.2 Phương pháp rang Rang ca cao trình gia nhiệt mà nhiệt cung cấp liên tục khoảng thời gian cần thiết đủ để xuyên thấu qua tâm hạt mà lại không làm cháy lớp vỏ hạt Kết cấu máy cho hạt không bị nhiễm bẩn sản phẩm cháy nhiên liệu, acid bay hơi, ẩm sản phẩm phân hủy khác q trình rang dễ dàng Cường độ thời gian phải điều chỉnh cho phù hợp với giống, cỡ hạt, hàm lượng ẩm loại sản phẩm cần tinh chế Thời gian rang thay đổi khoảng 45÷70 phút tùy theo kết cấu máy khối lượng sản phẩm Nhiệt độ rang sản xuất bột ca cao khoảng 116÷1210C, cịn sản xuất chocolate thấp hơn, vào khoảng 99÷104 C Các nhiệt độ nêu nhiệt độ đo hạt cacao kết thúc mẻ rang Các nhiệt độ rang thấp áp dụng sản xuất bơ ca cao phương pháp ép đùn cần đủ làm ấm hạt nhằm làm lỏng lớp vỏ hạt mà thôi, đồng thời tạo cho bơ ca cao hương vị nhẹ thích hợp cho ngành chế biến chocolate sữa 10.3.2.3 Các thiết bị rang a) Thiết bị rang gián đoạn Kiểu máy rang đơn giản nồi rang hình trống, đốt nóng từ bên ngồi với nguồn cấp nhiệt thường dùng nhiên liệu rắn củi than, khí đốt hay dầu đốt Máy hoạt động theo chế độ mẻ Hạt xáo trộn bên trống truyền nhiệt theo nguyên tắc dẫn truyền 114 Sau máy cải tiến, điển hình máy rang Siroco, cách cho luồng khơng khí nóng thổi trực tiếp vào khối hạt theo nguyên tắc truyền nhiệt đối lưu nên máy cho sản phẩm rang đồng tiết kiệm lượng Hình 10.3 Dịng khơng khí máy rang Siroco b) Thiết bị rang liên tục Ngày máy rang liên tục ngày phát triển ứng dụng rộng rãi sản xuất máy rang tầng sơi Ngun lí hoạt động: lớp hạt chuyển động lên xuống liên tục luồng không khí nóng thời gian lưu trú hạt buồng ngắn nên hạt không bị nhiệt Hạt rang kĩ 20÷40 phút 100÷1050C Hạt vừa rang xong làm nguội để giữ hương thơm không bị chất béo Hình 10.4 Thiết bị rang tầng sơi Băng tải cấp liệu Sàng rung Vùng sấy tầng sôi Bộ tạo nhiệt Quạt cấp khơng khí nóng Vịi phun khơng khí nóng Cửa khơng khí ẩm Cyclone lọc bụi Thiết bị làm lạnh 10 Quạt cấp khơng khí lạnh 11 Vịi phun khơng khí lạnh 12 Cửa khơng khí mát 13 Cyclone lọc bụi 14 Cửa thành phẩm Các máy rang liên tục tiết kiệm lượng tiêu thụ đáng kể, hạt bị vỡ nát bơ ca cao bị chuyển từ mảnh hạt vào vỏ Hầu hết máy rang loại có trang bị kèm theo hệ thống làm nguội hạt sau rang 115 10.3.2.4 Các biến đổi trình rang Trong q trình ủ cacao trước tạo acid amin tự hạt Các acid amin tiền chất quan trọng tạo mùi hương cho chocolate, trình rang chúng bị phân hủy số Có nhóm acid amin phân lập thấy tất bị phân hủy phần rang với tỉ lệ khác nhau, khoảng 50% tổng số acid amin có hạt ca cao thơ ban đầu lại hạt ca cao rang Một điểm đáng lưu ý thành phần nitơ tổng số không bị suy giảm, điều giải thích nhờ kết hợp phức nitơ với đường khử Các đường khử phản ứng với acid amin tạo hương vị chocolate đặc trưng, trình rang đường khử bị phá hủy gần toàn Ngồi cịn có nước, màu sắc mảnh nhân trở nên đậm hương vị bớt đắng Bơ ca cao chiết từ hạt ca cao rang có vị nặng so với hạt chưa rang, hương vị đặc trưng chocolate khơng có bơ ca cao 10.3.3 Nghiền thô phân ly 10.3.3.1 Mục đích, u cầu a) Mục đích Nghiền thơ tiến trình nghiền sơ hạt cacao rang nhằm làm vỡ lớp vỏ hạt tách hoàn toàn vỏ hạt khỏi mảnh nhân b) Yêu cầu Trong nghiền thô, cố gắng giữ cho phần tử vỡ vỏ mảnh nhân lớn tốt (85÷95% phần tử nên có kích thước lớn 3mm) để tránh tạo mảnh hạt vụn bụi bặm 10.3.3.2 Thiết bị nghiền thô phân ly a) Cấu tạo Thiết bị gồm cặp trục nghiền thô, quạt thổi, ngăn có vách chắn máng thu (Hình 10.5) b) Nguyên lý hoạt động Khối nguyên liệu cấp vào máy vào hai trục nghiền thô, khoảng cách hai trục đủ đẻ ép cho hạt vỡ thành mảnh lớn vỏ hạt tách khỏi nhân không nghiền hạt thành mảnh vụn Sau hỗn hợp gồm vỏ vỏ hạt mảnh nhân rơi xuống gặp luồng khơng khí thổi mạnh từ lên, mảnh vỡ vỏ hạt nhẹ bị thổi xa vượt qua vách chắn theo máng riêng, cịn mảnh nhân nặng nên khơng bị thổi lọt xuống theo máng thu sản phẩm Các phần tử nhỏ li ti gom vào cyclone lắng bụi Sau phân ly ta hai cấu tử mảnh nhân chứa vỏ, mầm vỏ hạt chứa lượng mảnh nhân không đáng kể 116 Hình 10.5 Thiết bị nghiền thô phân ly Trục nghiền thô Quạt thổi Vách ngăn Máng thu mảnh nhân Máng thu vỏ hạt Cửa hút bụi 10.3.4 Nghiền mảnh nhân 10.3.4.1 Mục đích, yêu cầu a) Mục đích Mảnh nhân chứa khoảng 55% bơ ca cao pha rắn Nghiền mảnh nhân nhằm lỏng hóa bơ ca cao tạo thành chất bột nhão nhờ việc phá hủy thành tế bào nhiệt sinh ma sát nâng lên 340C - điểm nóng chảy bơ ca cao Bột ca cao nhào nghiền xong dùng để sản xuất bơ ca cao bột ca cao để làm chocolate Khi kích thước phần tử nghiền giảm dần chất bột nhão ngày có dạng lỏng gọi rượu mùi ca cao Hỗn hợp gồm phân tử chất rắn lơ lửng pha béo Người ta giữ thể lỏng nhiệt, để nguội trở nên rắn gọi ca cao khối b) Yêu cầu Khối bột dẻo sau nghiền phải có kích thc mn v ng u (50ữ100 àm) Tt c cỏc sản phẩm ca cao chế biến từ rượu mùi ca cao Tuy nhiên rượu mùi ca cao dùng sản xuất bơ, bánh bột ca cao phải nghiền mịn rượu mùi ca cao sản xuất chocolate khơng u cầu phải nghiền mịn 117 10.3.4.2 Máy nghiền mảnh nhân a) Cấu tạo Hình 10.6 Máy nghiền mảnh nhân Bơm cấp liệu Ống dẫn thành phẩm Các cặp thớt nghiền Bộ phận truyền động Ống dẫn bán thành phẩm Công đoạn nghiền mảnh nhân thực nhờ vào nhiều loại máy nghiền khác nhau, mẫu máy nghiền thông dụng thường dùng cối xay đá Cối xay có cấu tạo ba cặp thớt đá hoa cương, bề mặt làm việc có rãnh cắt, chồng lên Mỗi cặp thớt đá gồm lưỡi thớt cố định thớt xoay tròn, khoảng cách hai thớt định độ mịn sản phẩm b) Nguyên lí hoạt động Nguyên liệu cấp vào nhờ bơm cấp liệu 1, bán thành phẩm thu vành cối ống dẫn bán thành phẩm dẫn vào tâm cối phía để tiếp tục q trình nghiền Thành phẩm thu vành cối cuối Máy làm nguội hoạt động để tránh cho rượu mùi cacao không bị nhiệt Các máy nghiền đại dùng cặp trục nghiền hình ống thép chồng lên quay với tốc độ khác Khe hở ống hẹp dần làm cho khối bột nhão phải qua tất trục ống, nghiền thật nhỏ 10.3.5 Ép 10.3.5.1 Mục đích Tách bơ ca cao khỏi thành phần không chứa chất béo Bơ cacao chất béo có giá trị cao, khơng để sản xuất chocolate mà sử dụng ngành dược phẩm, mỹ phẩm bơ cacao chất lượng thấp dùng sản xuất xà phòng 118 10.3.5.2 Các phương pháp ép a) Ép đùn Máy ép đùn kiểu trục vít sử dụng rộng rãi công nghệ chế biến dầu thực vật dùng ngành công nghệp ca cao Hàm lượng bơ ca cao hoàn nguyên phương pháp có hiệu suất cao so với phương pháp ép thủy lực hàm lượng chất béo bánh dầu cacao cịn 8÷9% Hình 10.7 Cấu tạo trục vít máy p đùn Bánh dầu ca cao Lưỡi dao Rãnh xẻ để thu hồi bơ ca cao Chiều gia tăng áp suất Rượu mùi ca cao Cone điều chỉnh Trục vít ép đùn Cấu tạo: máy ép đùn kiểu trục vít gồm ống hình nón bao quanh trục vít có bước vít thay đổi Bề mặt làm việc ống có gia cơng rãnh kht theo suốt chiều dài ống, khe hở đầu sản phẩm thay nhờ vào van điều chỉnh hình nón Ngun lý làm việc: rượu mùi ca cao bị đẩy dần vào khoảng trống ống hình nón trục vít Khi di chuyển ống, rượu mùi ca cao chịu áp lực gia tăng liên tục lực cắt trục vít Bơ ca cao thu qua rãnh khoét, bánh dầu ép đùn cuối đầu b) Ép thủy lực Cấu tạo: máy ép thủy lực kiểu nằm ngang gồm từ 14÷22 mâm ép, mâm ép gồm buồng ép, khoang để tạo áp lực ép, phận dẫn thu dầu, bao quanh buồng ép có gắn màng lọc kim loại Nguyên lý hoạt động: máy làm việc theo chế độ mẻ, khối lượng làm việc mâm ép khoảng 18 kg/mẻ Rượu ca cao nóng với nhiệt độ 95÷1050C đưa vào máy ép với áp suất làm việc 400÷800 kg/cm2 Nhờ nhiệt độ cao áp lực ép mà dầu theo khe dẫn chảy vào máng thu, sản phẩm cịn lại bánh dầu ca cao cịn chứa 18% bơ ca cao Trong trường hợp ép với áp lực lớn làm cho bánh dầu chứa tối đa 10% chất béo gọi “ca cao nghèo” Năng suất máy ép suất thu bơ cacao phụ thuộc vào áp lực, thời gian hành trình ép 119 Hình 10.8 Cấu tạo mâm ép máy ép thủy lực Buồng ép Khoang Lưới kim loại Khe dẫn dầu ép Mâm ép Máng hứng dầu ép 10.3.6 Công nghệ sản xuất bột ca cao 10.3.6.1 Nghiền tinh Bánh dầu cacao sau khỏi mâm ép rơi vào thùng chứa băng chuyền để tiếp tục nghiền tinh thành bột mịn Cấu trúc bánh dầu ép kết chặt, đặc biệt bánh có hàm lượng chất béo thấp Do trước nghiền, bánh đập vỡ cách cho qua loạt cặp trục quay có bố trí xen kẽ Mục đích để đập vỡ bánh dầu thành miếng có kích thước nhỏ 5mm, sau đưa vào xay máy xay xát kiểu lăn Các miếng bánh dầu nạp liệu hoàn toàn tự động cho máy xay lăn Máy xay làm mát hoạt động cách cho tuần hồn khơng khí ống làm mát (21÷240C) lắng lọc qua cyclone Lượng khơng khí dùng để làm mát vận chuyển bột ca cao phải khơ với độ ẩm khơng cao 50÷60%, khơng bột cacao dễ bị hút ẩm nhiễm vi sinh vật tạo khả cho nấm mốc phát triển Tuy nhiên, độ ẩm khơng khí q thấp lại làm cho phần tử bột tích điện, làm cho bột ca cao đóng thành khối khó cho cơng việc đóng gói sau 10.3.6.2 Rây Sản phẩm bột cacao cuối rây qua vải lọc, nylon lưới kim loại trước đem đóng gói vật liệu chống hút ẩm 10.3.7 Công nghệ sản xuất chocolate Chocolate sản phẩm có giá trị lớn cảm quan dinh dưỡng Nó khơng dùng làm bán thành phẩm cho loại kẹo khác mà cung cấp cho lượng lượng lớn Nhờ cung cấp lượng cao nên chocolate có tác dụng làm giảm mệt mỏi thể người 120 10.3.7.1 Phối trộn a) Mục đích Trộn thành phần bổ sung vào bột dẻo đường, lecethine, đồng thời làm giảm kích thước hạt khối bột dẻo làm bay phần acid dễ bay b) Yêu cầu Khối bột dẻo sau phối trộn phải đồng đều, khơng có gợn hạt thành phần bổ sung c) Cấu tạo nồi Nồi trộn có đế xoay trịn hai lăn, tất đá hoa cương Khe hở bề mặt làm việc lăn mặt đế giảm dần Nhiệt gia cố đáy nồi đường ống nước nóng Có thể thay nồi trộn máy nhào bột, hỗn hợp bột đường nhào chân khơng nhiệt độ 60÷700C làm cho ẩm acid dễ bay Trục nghiền đá granit Hình 10.9 Cấu tạo nồi trộn Cánh lái Chảo quay d) Nguyên lý hoạt động Thiết bị làm việc theo chế độ mẻ Bột dẻo cacao giữ lỏng nhiệt độ đem trộn với đường nghiền nhỏ từ trước nồi, kích thước hạt đường tối đa 50÷60μm Khi chảo quay, khe hở làm việc lăn mặt chảo có tác dụng nghiền mịn hỗn hợp, cịn bánh lái giúp đảo trộn hỗn hợp 10.3.7.2 Lọc, đảo a) Mục đích Tác dụng khâu lọc, đảo vừa có tác dụng học: làm giảm kích thước phần tử, giải phóng chất bơ tăng tính dịu mịn cho chocolate; vừa có tác dụng lý học: làm cho bột thật nhuyễn, hạ bớt độ ẩm; vừa có tác dụng hóa học: loại bớt mốt số 121 acid dễ bay giúp cho chất tanin chuyển hóa Cần cho thêm lecthecine bơ ca cao để bột đủ lỏng lọc b) Yêu cầu Khối bột dẻo đồng nhất, cấu trúc mịn, đạt kích thước hạt theo yêu cầu chế biến chocolate, không bị nhiệt gây mùi khét mùi lạ khác c) Thiết bị lọc Máy dùng để lọc ống trơn thép xếp chồng lên nhau, khe hở hẹp dần quay nhanh dần theo chiều từ đáy lên, ống quay đến 200 vịng/phút Chocolate vừa bị nghiền, vừa bị cắt làm cho sản phần tử hỗn hợp bị xé nát nghiền vụn Kết thu sản phẩm có độ trơn láng với kích thước phần tử khoảng 25÷75μm Bên ống, nước luân chuyển để làm nguội hỗn hợp lọc Nếu cần lọc thêm lần thứ hai, sau hỗn hợp đưa đảo (quật) Phễu cấp liệu Hình 10.10 Thiết bị lọc Con lăn Máng thu sản phẩm Nước làm mát d) Thiết bị đảo trộn Đảo trộn khâu quan trọng sản xuất chocolate ảnh hưởng lớn đến hương vị kết cấu sản phẩm Thiết bị đảo trộn chảo gang lớn, dày, có trục lăn hay bánh xe chạy chạy lại, đảo trộn liên tục bột chocolate, làm cho trở nên dẻo, mịn thơm Tùy loại chocolate mà thời gian đảo trộn thay đổi từ 24÷72 giờ, nhiệt độ khối bột lúc đảo khoảng 60÷800C 122 Trục lăn Chảo H nh 10.11 Máy đảo trộn Ống truyền nhiệt Cửa thu sản phẩm 10.3.7.3 Làm dịu, vô khn a) Mục đích Làm dịu nhằm tạo điều kiện cho chocolate kết tinh ổn định, đồng thời tạo hình dáng hấp dẫn cho chocolate nhằm tăng giá trị cảm quan chủng loại sản phẩm b) Yêu cầu Chocolate kết tinh đều, chắc, bề mặt mịn khơng bị gợn lồi lõm có màu nâu bóng đặc trưng 3 10 11 12 13 14 H nh 10.12 Các bước vơ khn socola có nhân Bơm socola Làm lạnh vỏ lần đầu Bơm nhân 12 Làm lạnh mép 15 Tháo khuôn Lắc Vát 10 Định mức nhân 13 Làm đáy 15 3,4,5 Hình thành lớp vỏ Làm lạnh vỏ lần 11 Làm lạnh nhân 14 Làm lạnh lần cuối Làm dịu (kết tinh): Để chocolate kết tinh bơ cacao có tinh thể ổn định, thiết khơng bơ đơng chậm Vì người ta phải đưa thành phần bột chocolate nhiệt độ gần đến điểm kết đơng 28÷310C, đồng thời gieo mầm tinh thể, bột kết tinh nhanh 123 Vô khuôn: Bột làm dịu chuyển qua sàng cân Sàng đặt vào khuôn lượng bột định sẵn, khuôn sấy đến nhiệt độ làm dịu Tiến hành vỗ lắc liên tục để phân chocolate khuôn tống hết bọt khí Sau cho khn chạy vào hầm đơng lạnh có nhiệt độ khoảng 70C làm cho chocolate đông cứng Gặp lạnh chocolate co lại giúp cho việc tháo khuôn dễ dàng Hết đông lạnh, người ta cho chocolate vào buồng ấm, đổ khuôn đóng bao Câu hỏi ơn tập Câu Vẽ sơ đồ quy trình cơng nghệ chế biến bơ ca cao, bột ca cao, socola Nêu mục đích cơng đoạn Câu Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến chât lượng hạt ca cao trình rang Câu Trình bày phương pháp ép tách bơ ca cao, bột ca cao Nêu ưu, nhược điểm phương pháp Câu Nêu bước sản xuất socola nhân Mô tả cụ thể bước 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngơ Hữu Hợp (1980), Hóa sinh chè, NXB Đại học Bách khoa Hà Nội Đoàn Triệu Nhạn (chủ biên) (2000), Cây cà phê Việt Nam, NXB Nông nghiệp Đỗ Ngọc Quý (chủ biên) (2000), Cây chè Việt Nam, NXB Nơng nghiệp Nguyễn Duy Thịnh (1998), Hóa sinh Công nghệ sản xuất chè, Đại học Bách khoa Hà Nội Phạm Trí Thơng (1999), Giáo trình Bảo quản chế biến cà phê, Đại học Nông Lâm TP.HCM Phạm Trí Thơng (1999), Giáo trình Bảo quản chế biến ca cao, Đại học Nông Lâm TP.HCM Vũ Thy Thư, Đoàn Hùng Tiến (đồng chủ biên), Đỗ Thị Gấm, Giang Trung Khoa (2001), Các hợp chất hóa học có chè số phương pháp phân tích thơng dụng sản xuất chè Việt Nam, NXB Nông nghiệp Lê Ngọc Tú (chủ biên) (2005), Hóa sinh cơng nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật Hồng Quốc Tuấn (2004), Giáo trình trồng chế biến chè, Đại học Bách khoa Hà Nội 10 Nguyễn Văn Uyển (1999), Hướng dẫn kỹ thuật trồng ca cao, Nhà xuất Nông nghiệp 11 B.Sc, F.I.C Arthur W Knapp (2006), Cocoa and Chocolate – Their history from plantation to consumer, London Chapman and hall Ltd 12 Bernard W Minifie, C Chem, F.R.I.C., F.I.F.S.T (1980), Chocolate, Cocoa and Confectionery: Science and Technology, Westport, Connecticut 13 Brandon Head (2005), The food of God – A popular account of cocoa, London R Brimely Johnson 14 MichealSivetz and H Elliott Foote (1963), Coffee processing technology Volume 1: Fruit green, roast and soluble coffee, Westport, Connecticut 15 R J Clarke and R Macrae (1989), Coffee Volume 1: Chemistry, Elsevier applied science, London and NewYork 16 R J Clarke and R Macrae (1989), Coffee Volume 2: Technology, Elsevier applied science, London and NewYork 17 R J Clarke and R Macrae (1989), Coffee Volume 5: Related Beverages, Elsevier applied science, London and NewYork 125 ... Nguyễn Thị Ngọc Hợi GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ, CÀ PHÊ, CA CAO (Tài liệu dùng cho hệ đại học, cao đẳng) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2012 LỜI NÓI ĐẦU Chè, cà phê, ca cao công nghiệp dài ngày... nước Công nghệ chế biến chè, cà phê, ca cao giúp khai thác, khám phá sản phẩm thực phẩm đặc trưng hương vị đậm đà, kích thích cảm hứng sáng tạo người Giáo trình Cơng nghệ chế biến chè, cà phê, ca. .. Sản phẩm chế biến từ chè, cà phê, ca cao thức uống có sức lơi kỳ diệu, mê tất thực khách khó tính Việt Nam coi nôi chè giới Cây cà phê, ca cao đến Việt Nam theo bước chân nhà truyền giáo phương