nghiên cứu quy trình sản xuất nước cacao lên men

i TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC CA CAO LÊN MEN GVHD: TS. Nguyễn Lệ Hà SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy MSSV: 1091101184 Tp.HCM, tháng 10 năm 2012 ii LỜI CẢM ƠN  Đầu tiên, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Lệ Hà, thầy Nguyễn Trọng Cẩn và các thầy cô trong phòng thí nghiệm khoa công nghệ thực phẩm đã hết lòng hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm để em có thể hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ đã tận tình dạy bảo, xây dựng những kiến thức cơ bản cần thiết cho quá trình học tập trong suốt thời gian học vừa qua. Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè, đặc biệt là các bạn lớp thực phẩm khóa 10HTP đã chia sẻ và giúp đỡ về nhiều mặt để bài luận văn được hoàn thành tốt đẹp. iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài “nghiên cứu quy trình sản xuất nước ca cao lên men” được thực hiện nhằm mục đích đa dạng hóa sản phẩm từ trái ca cao, tận dụng nguồn phế phẩm của ca cao để cho ra một loại sản phẩm nước giải khát lên men cung cấp cho người tiêu dùng. Đề tài khảo sát một số yếu tố quan trọng để xây dựng quy trình sản xuất như sau: - Khảo sát một số thông số cơ bản của nguyên liệu trái ca cao dùng cho lên men - Khảo sát quá trình xử lý sơ bộ dịch thịt ca cao chuẩn bị cho quá trình lên men. - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô, pH, tỷ lệ nấm men và thời gian đến quá trình lên men dịch thịt ca cao. Quá trình khảo sát đã nhận được kết quả sau: - Xây dựng được quy trình sản xuất nước ca cao lên men với các thông số:  Quá trình thu dịch thịt ca cao bằng enzyme pectinase: hàm lượng enzyme pectinase sử dụng 0,6%, thời gian ủ 3 giờ.  Quá trình lên men: hàm lượng chất khô hòa tan 18 0 Bx; pH=4,5; tỷ lệ nấm men so với dịch lên men là 1,5% và thời gian lên men 3 ngày. - Sản phẩm có độ cồn thấp, mùi vị hài hòa đặc trưng của nước giải khát lên men. - Sau khi phân tích các chỉ tiêu hóa lý và chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm, nhận thấy sản phẩm có đủ điều kiện về vệ sinh àn toàn thực phẩm và có thể bảo quản sản phẩm trong thời gian dài. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 1 Hình 1.1: Cây ca cao CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cây ca cao[7] 1.1.1. Nguồn gốc cây Ca cao Cây ca cao ( Theobroma cacao ) thuộc về thứ (genus) Theobroma cacao L., và họ (family) sterculiaceae. Thứ theobroma bao gồm hơn 20 loài (species), trong đó chỉ có loài Theobroma cacao được trồng rộng rãi còn các loài khác hoặc hoang dại, hoặc rất ít được trồng. Theobroma cacao là loài duy nhất có giá trị thương phẩm và nó được chia ra hai loài phụ, là Criollo và Forastero, ngoài ra còn có một loài nữa là Trinitario là kết quả của sự tạp giao giữa hai loài Criollo và Forastero. Tên Criollo (bản xứ) do người Tây Ban Nha đặt cho cây ca cao trồng đầu tiên ở Venezuela. Nhóm Forastero là các giống ca cao thường của Brazil và Tây Phi, chúng phân tán tự nhiên trong thung lũng sông Amazon. Nhóm Trinitario là giống lai của hai giống trên xuất hiện đầu tiên ở hòn đảo Trinidad, thuộc địa Tây Ban Nha, trong thế kỉ 18. Nông dân Maya là những người đầu tiên trồng cây ca cao ở Trung Mỹ và chủ yếu ở Mêhicô. Sử của người Astèque xác minh rằng, từ thế kỉ 14 cây ca cao đã được trồng ở Mêhicô. Ở đây, gieo trồng và thu hoạch vào những dịp tổ chức các lễ bái tôn giáo. Thực tế thì chỉ trong những năm của thế kỷ 19 nghề trồng ca cao mới đạt được những tiến bộ đáng kể, giúp cho kỹ nghệ chocolate có cơ sở để phát triển ở Châu Âu. Ở Châu Mỹ, hai nước sản xuất ca cao mới xuất hiện là Ecuador và Brazin. Ở Châu Phi, cây ca cao chỉ mới trồng ở các hòn đảo của vịnh Guinea. Trong thế kỷ 20, sản xuất ca cao phát triển với quy mô rất lớn vì có sự mở rộng cực kì nhanh chóng các diện tích trồng cây ca cao ở Châu Phi. Trong giai đoạn 1945 - 1985, năm “cường quốc” ca cao là Brazin (19%), Cameroon (6%), Ghana (11%), Ivory Coast (30%) và Nigeria (6%). Từ năm 1985 trở lại đây, các nước Châu Á bắt đầu phát triển mạnh ca cao, trước hết là ở các nước Malaysia, Indonesia, ấn Độ, Sri Lanka,… Ở Việt Nam, cây ca cao theo chân người Pháp đến Nam Bộ vào đầu thế kỉ 19 nhưng cây ca cao chưa được trồng với quy mô đồn điền như cây cao su. Có lẽ vì cao su không thể thiếu với ngành công nghiệp Pháp, còn hạt ca cao thì không được như vậy. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 2 Khoảng năm 1994, một dự án của nhà nước về trồng cây ca cao với quy mô 10.000 ha được thực hiện, chủ yếu ở Quảng Ngãi nhưng đã thất bại vì nhiều lý do. Mong muốn phát triển trồng cây ca cao tương tự như cây cà phê không thành. Chương trình nghiên cứu giống ca cao của nhà nước được bắt đầu thực hiện từ năm 2000. Ðến năm 2002, tổ chức Success Alliance có dự án phát triển cây ca cao mà khởi đầu từ tỉnh Bến Tre, sau đó là các tỉnh Tiền Giang, Bình Phước, Rịa Vũng Tàu, Daklak. Đến nay, 01 bộ giống ca cao gồm 8 dòng thương mại đã được công nhận để nhân giống phục vụ sản xuất. Tương lai của cây ca cao ở đồng bằng Sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên rất hứa hẹn, có thể từ một quốc gia vô tiếng tăm về sản xuất hạt ca cao, Việt Nam có thể bước lên thành một cường quốc xuất khẩu hạt ca cao trên thế giới, như đã thành công với cây cà phê Robusta . Theo đề án phát triển ca cao của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn là đến năm 2015 đạt 60000 ha và đến năm 2020 đạt diện tích 80.000 ha. 1.1.2. Đặc điểm của cây ca cao Ca cao là loài cây thân gỗ nhỏ có thể cao đến 10 – 20 m nếu mọc tự nhiên trong rừng. Trong sản xuất do trồng mật độ cao và khống chế sự phát triển thông qua tỉa cành nên cây thường có chiều cao trung bình khoảng 5 – 7 m, đường kính thân 10-18 cm. Ca cao sinh trưởng tốt dưới bóng che, do dó có thể trồng xen với một số loài cây kinh tế khác. Thời kỳ kinh doanh hiệu quả có thể kéo dài từ 25 – 40 năm. Hoa ca cao nhỏ, có đường kính khoảng 10 – 15 mm, hoa có 5 cánh trổ thành từng chùm nhỏ trên gỗ cũ, trên thân và cũng như trên những cành hoặc trên những nhánh ở chỗ lá đã rụng. Nụ hoa bắt đầu nở vào buổi chiều và nở hết vào buổi sáng hôm sau. Chỉ một phần rất nhỏ trong số các hoa nở sẽ đậu thành trái, mà nhân tố chính cho việc thụ phấn là những con ruồi nhỏ Ceratopoginidae. Thời gian phát triển của quả từ khi kết trái đến chín thường trong khoảng 5-6 tháng. Ngoài ra, quả non hình thành trên cây ca cao không chín hết được, mà số lớn thường khô héo và rụng khỏi cây. Quả ca cao có chiều dài 10 - 30 cm, đường kính 7 - 9 cm. Quả có thể cân nặng từ 200 – 1000 g. Tuỳ theo từng loài, hình dạng của quả thay đổi nhiều từ hình cầu, hình dài và nhọn, hình trứng hoặc hình ống. Màu sắc của quả khá đa dạng, có loại trái màu xanh, loại màu vàng và loại màu đỏ. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 3 Hình 1.2: Nhóm ca cao Criollo Hình 1.3: Nhóm ca cao forastero Hình 1.4: nhóm ca cao Trinotario Đặc tính của quả ca cao là khi chín thì vỏ không nở bung ra và ít bị rụng khỏi cây. Mỗi quả ca cao thường chứa 30 - 40 hạt được bao quanh bằng lớp nhầy. Lớp nhầy này có vị hơi ngọt và đó chính là cơ chất cho quá trình lên men khi ủ hạt sau này. 1.1.3. Các Giống ca cao trồng ở Việt Nam. Ca cao có 3 nhóm chính: - Nhóm Criollo: + Có nguồn gốc từ Nam Mỹ + Quả dài nhọn, rãnh sâu mang mười khía. + Màu đỏ vàng hoặc cam khi chín + Phôi nhũ trắng ngà + Vỏ sần sùi, mềm mỏng dễ cắt + Quả chứa 20-30 hạt + Quả có chất lượng cao, rất thơm và ít đắng, sản lượng thấp giá cao, dễ sâu bệnh. (khỏang 15% sản lượng thế giới). Chủ yếu là sản xuất chocolate chất lượng cao. - Nhóm Forastero + Có nguồn gốc thượng Amazone do người Brazil và Tây Phi + Quả tròn hình bầu dục, không có rãnh sâu + Nhị lép màu tím + Trái màu xanh hay Oliu khi chín có màu vàng. + Vỏ trơn cứng + Quả chứa 30-40 hạt + Sản lượng khá cao, kháng bệnh tốt, nhưng kém chất lượng hơn Criollo, được trồng nhiều trên thế giới (80%) - Nhóm Trinotario: (là kết quả của sự tạp giao giữa hai lòai Criollo và Forastero) Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 4 Hình 1.5: Thành phần cấu tạo của trái ca cao + Quả dài, vỏ dày và cứng + Màu sắc xanh vàng, đỏ + Phôi nhũ màu tím nhạt + Quả chứa 30 hạt hay nhiều hơn 1.1.4 Thành phần hóa học của ca cao [8] a. Thành phần hóa học vỏ quả (pod) Bảng 1.1. Thành phần hóa học của vỏ quả ca cao. STT Thành Phần Trung bình (% của tổng chất khô) 1 Protein 6,25 2 Chất xơ 27,30 3 Tro 8,10 4 NaOH 0,01 5 K 3,20 6 Ca 0,44 7 P 0,09 b. Thành phần hóa học của lớp cơm nhầy (pulp) Bảng 1.2. Thành phần hóa học của lớp cơm nhầy Thành phần Tỷ lệ% Nước 82-87 Đường 10-13 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 5 Pentosan 2-3 Axit citric 1-2 Muối khóang 10 c. Thành phần hóa học của nhân Bảng 1.3. Thành phần hóa học của nhân Thành phần Tỷ lệ % Nước 32-39 Cellulose 2-3 Tinh bột 4-6 Pentosan 4-6 Chất béo 30-32 Protein 8-10 Theobromin 2-3 Caffeine 1 Polyphenol 5-6 Axit 1 Đường sucrose 2-3 Muối khóang 2-3 1.1.5 Tình hình sản lượng ca cao trong nước và thế giới.[7] - Trên thế giới + Tình hình sản xuất Cây ca cao được trồng ở 50 quốc gia trên thế giới với diện tích khoảng 5 triệu ha, tuy nhiên mức cung lại phụ thuộc vào 3 quốc gia chính là Bờ Biển Ngà, Indonesia và Ghana, trong đó Bờ Biển Ngà là nước sản xuất nhiều ca cao nhất thế giới, chiếm 40,7% sản lượng toàn cầu, Indonesia chiếm 12% sản lượng, Ghana chiếm 21%. Sản lượng ca cao trên thế giới niên vụ 2003/04 lên tới 3,5 triệu tấn, tăng so với niên vụ 2002/03 là 13,8% . Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 6 Tây phi sản xuất ca cao chiếm 72,4% sản lượng ca cao thế giới. Từ giữa những năm 1970 đến nay sản lượng ca cao ở Đông Nam Á tăng nhanh và hiện chiếm 17%. Tại vùng Đông Nam Á, ca cao được trồng ở một số nước: Indonesia, Philipin, Malaysia, Việt Nam, Papua New Guinea, India và Srilanca và cho sản lượng khoảng 500.000 tấn. Ngược lại tại một số nước trồng ca cao khác sản lượng lại giảm đi do một số nguyên nhân như tại Brazil sản lượng ca cao liên tục giảm từ đầu những năm 1990 đến nay do bệnh tua mực (witches’ broom) tàn phá. Tại Malaysia, trong năm 1992 diện tích trồng ca cao ước tính đạt 380.000 ha, nhưng đến năm 2001 thì giảm xuống chỉ còn 70.000 ha, giảm khoảng 80% diện tích. Theo ICCO Annual report 2004/2005, sản lượng xuất khẩu ca cao trên thế giới niên vụ 2004/05 như sau: - Châu Phi: sản lượng xuất khẩu niên vụ 2004/05 đạt 2.309.000 Tấn. Trong đó nổi bật là Bờ Biển Ngà với sản lượng xuất khẩu cao nhất đạt 1.273.000 Tấn - Châu Mỹ: Niên vụ 2004/05 xuất khẩu đạt 445.000 Tấn - Châu Đại Dương và Châu Á: Niên vụ 2004/05 xuất khẩu đạt 534.000 Tấn Trong niên vụ này Indonesia là nước xuất khẩu nhiều nhất trong khu vực đạt 435.000 Tấn Tuy nhiên, niên vụ 2005 - 2006 (từ tháng 10/2005 đến 9/2006), thị trường ca cao thế giới sẽ thiếu hụt khoảng 221.000 tấn do sản lượng ca cao niên vụ này giảm. Nguyên nhân sản lượng ca cao thế giới giảm chủ yếu do sản lượng ca cao của Bờ Biển Ngà - nước sản xuất ca cao lớn nhất thế giới, giảm khoảng 1 triệu tấn. Nigiêria - nước xuất khẩu cacao lớn thứ 4 thế giới, sau Bờ Biển Ngà, Indonesia và Ghana - từng có 20 nhà máy chế biến cacao năm 1980, nhưng đến nay chỉ còn 3 nhà máy do lợi nhuận và sản lượng cacao đều giảm (từ mức 307 tấn/năm trong thập niên 80 xuống còn 60 tấn năm 2003). Bảng 1.4 Tình hình xuất khẩu ca cao trên thế giới Quốc Gia 2000/01 2001/02 2002/03 2003/04 Tây phi Bờ Biển Ngà Ghana Nigeria Cameroon Các nước châu Phi khác 147 1212 395 177 133 30 151 1265 341 187 131 29 2158 1320 497 165 140 36 2500 1405 736 175 145 39 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 7 Châu Á Thái Bình Dương Indonesia 488 392 539 455 528 425 514 415 Malaysia Các nước Châu Á khác 35 61 25 59 40 63 35 64 Châu Mỹ Brazil Các nước Châu Mỹ khác 418 163 255 371 124 247 416 163 253 438 164 274 Bảng 1.5: Sản lượng ca cao trên thế giới Quốc Gia 1999/00 2001/02 2003/04 Châu Âu Đức Hà Lan Các nước khác 1336 215 436 685 1282 195 418 669 1360 225 445 690 Châu Phi Bờ Biển Ngà Các nước khác 368 235 133 422 290 132 455 305 150 Châu Mỹ Brazil Mỹ Các nước khác 852 202 448 202 758 173 403 182 822 202 410 210 Châu Á Thái Bình Dương Indonesia Malaysia Các nước khác 404 92 115 197 413 105 105 203 540 120 180 240 [...]... bị nấm men Trong kĩ thuật chế biến nước giải khát lên men, cần thiết phải đưa vào nước quả một lượng tế bào nấm men nhất định Nguồn men giống có thể từ ba nguồn chính sau : - Từ men giống (ống giống thuần chủng ) - Sử dụng bánh men cổ truyền - Lên men tạo nguồn men giống cho các mẻ lên men sau * Kĩ thuật theo dõi lên men Trong quá trình lên men nước giải khát Kĩ thuật theo dõi quá trình lên men là... nấm men và hầu như kìm hãm lên men rượu 1.6 Tác nhân của quá trình lên men rượu : [2,6,12] Tác nhân chính của quá trình lên men rượu là nấm men Nấm men đóng vai trò quy t định trong sản xuất nước giải khát lên men trái cây vì quá trình trao đổi chất của tế bào nấm men là quá trình chuyển hóa nguyên liệu thành sản phẩm Quá trình chuyển hóa này gắn liền với sự tham gia của hệ enzymee trong tế bào nấm men. .. lớn đến nấm men và sự lên men Thông thường nhiệt độ phù hợp cho sự lên men là 28-300C Nhiệt độ khỏang hơn 500C và dưới 00C sự lên men hầu như đình chỉ SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 21 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp  Ảnh hưởng nồng độ rượu tạo thành Rượu tạo ra trong quá trình lên men có ảnh hưởng đến sự lên men Thông thường nấm men lên men đến nồng độ rượu đạt 12-14% Một số nấm men có thể lên men đạt nồng... nguyên liệu sử dụng, người ta chia nước giải khát lên men thành hai nhóm chính: nước giải khát lên men từ nguyên liệu chứa tinh bột (còn gọi là bia) và nước giải khát lên men từ trái cây (nước quả lên men) Dựa vào nguồn nguyên liệu mà ta có các sản phẩm như: nước giải khát lên men từ dứa, sơri, cam, chanh dây…và tùy theo yêu cầu mà ta có hay không có bổ sung CO2 vào trong nước giải khát SVTH: Nguyễn Ngọc... thích lên men Nhằm giúp cho quá trình lên men đạt hiệu quả tốt hơn, khi lên men nước giải khát người ta thường bổ sung thêm muối s’ufat amon (NH4)2SO4 hoặc cacbonat amon (NH4)2CO3 với lượng dùng 0,05 ÷ 0,1 g/l dịch lên men, đồng thời bổ sung hỗn hợp vitamine Nếu không có hỗn hợp vitamine thì phải bổ sung vitamine B1 với hàm lượng 0,5 mg/l 1.3 Bản chất của quá trình lên men[ 6] Lên men là một quá trình. .. lên men trong hô hấp kị khí thì vi sinh vật thu được nhiều năng lượng hơn 1.4 Cơ chế của quá trình lên men rượu.[6] Lên men rượu là một quá trình sinh học rất phức tạp, có sự tham gia củ nấm men Saccharomyces, trải qua hàng lọat các phản ứng vi sinh với sự tham gia của nhiều lọai enzyme xúc tác khác nhau Phương trình tổng quát của lên men rượu: C6H12O6 C2H5OH + 2 CO2 + 27 Kcal Trong lên men rượu, sản. .. 1.5: Quá trình lên men rượu etylic SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh Thy Trang 20 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trìh lên men rượu.[6]  Nồng độ đường Ảnh hưởng lớn đến hiệu suất lên men Nấm men chỉ có thể lên men đường thành rượu trong khỏang nồng độ đường phù hợp từ 10-18%, nồng độ đường quá cao sẽ ức chế nấm men, và năng lực lên men giảm, khi nồng độ đường từ 30-40% sự lên men gần... nấm men: phân loại theo hình thái học hoặc sinh lý học (độ lớn, hình dạng thông thường của nấm men hay loại đường chuyên dùng), nấm men dùng trong sản xuất nước giải khát lên men có hình oval (hình trứng) hoặc tròn với đường kính trung bình khoảng 5÷10µm Nấm men chìm thường biểu hiện từng đôi hoặc đơn lẻ Nấm men nổi thường biểu hiện thành hình nhánh, hình chuỗi Trong sản xuất nước giải khát lên men. .. thuộc loại nấm men nổi, được sử dụng phổ biến trong công nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát lên men, bánh mì và rượu vang Tế bào thường có dạng hình cầu, hình oval, kích thước khoảng 7÷10µm, sinh sản theo lối nảy chồi Nấm men Saccharomyces cerevisae có khả năng lên men ở nhiệt độ cao 28÷32oC, có năng lực lên men mạnh, biến đường thành rượu nhanh và hoàn toàn Sau khi lên men nấm men lắng chậm SVTH:... quá trình xử lý dịch quả trước khi lên men Nếu hàm lượng polyphenol cao sẽ làm cho nước giải khát lên men có vị chát mạnh, ảnh hưởng không tốt đến mùi vị và làm cho vị bị kém đi Đồng thời sẽ tạo nên hàm lượng tanin cao gây kết tủa protein của nước quả làm cho nước giải khát bị đục 1.2.3 Nguyên liệu chế biến nước giải khát lên men[ 3] 1.2.3.1 Yêu cầu với nguyên liệu Chất lượng của nước giải khát lên men . dụng bánh men cổ truyền. - Lên men tạo nguồn men giống cho các mẻ lên men sau. * Kĩ thuật theo dõi lên men. Trong quá trình lên men nước giải khát. Kĩ thuật theo dõi quá trình lên men là công. nước giải khát lên men 1.2.1.Giới thiệu: Nước giải khát lên men là sản phẩm của quá trình lên men rượu chưa kết thúc. Tùy theo nguồn nguyên liệu sử dụng, người ta chia nước giải khát lên men. tài nghiên cứu quy trình sản xuất nước ca cao lên men được thực hiện nhằm mục đích đa dạng hóa sản phẩm từ trái ca cao, tận dụng nguồn phế phẩm của ca cao để cho ra một loại sản phẩm nước