thiết kế quy trình sản xuất socola đen

GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 1 Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Khoa Kỹ thuật Hóa học  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM    Bài tiểu luận: CBHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Nhóm SVTH: Lê Nguyễn Phượng Ái : 60700095 Phan Thúy Diễm : 60700332 Phạm Thị Dư : 60700444 Lê Ngọc Quỳnh Hoa : 60700818 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 2 PHỤ LỤC 1. Nguyên liệu 6 1.1.Hạt ca cao 6 1.1.1.Cấu tạo 6 1.1.2.Thành phần hóa học 8 1.1.3. Chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu 8 1.1.4. Tiêu chuẩn chất lượng ca cao 9 1.2. Bơ ca cao 10 1.3. Một số chất khác 12 1.3.1. Chất tạo vị ngọt 12 1.3.2. Chất phụ gia 12 1.3.2.1. Chất tạo nhũ 12 1.3.2.2. Chất tạo hương 14 2. Quy trình công nghệ 16 3. Giải thích quy trình công nghệ 16 3.1.Làm sạch 18 3.2.Xử lý nhiệt 19 3.3.Tách vỏ hạt ca cao 20 3.4.Kiềm hóa 21 3.5.Rang 22 3.6.Nghiền 26 3.7.Nhào trộn 27 3.8.Nghiền 29 3.9.Đảo trộn nhiệt 32 3.10.Làm dịu 33 3.11.Rót khuôn và bao gói 35 4. So sánh hai quy trình 40 5. Sản phẩm 40 6. Thành tựu mới 43 7. Tài liệu tham khảo 44 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 3 PHỤ LỤC HÌNH 1.Nguyên liệu 6 Hình 1.1 : Trái ca cao tươi 6 Hình 1.2 : Cấu tạo trái ca cao 6 Hình 1.3 : Công thức cấu tạo saccharose 9 Hình 1.4 : CTCT Phophatidylethanollamin 13 Hình 1.5 : CTCT Phophatidylinositol 13 2. Quy trình công nghệ 16 Quy trình 1 16 Quy trình 2 17 3. Giải thích quy trình công nghệ 18 Hình 3.1 : Thiết bị sàng rung 18 Hình 3.2 : Thiết bị xử lý nhiệt 19 Hình 3.3 : Thiết bị tách vỏ hạt ca 21 Hình 3.4 : Thiết bị kiềm hoá 22 Hình 3.5 : Cấu tạo trong thiết bị kiềm hoá 22 Hình 3.6: Thiết bị rang hạt ca cao 24 Hình 3.7: Thiết bị rang ca cao thể hiện chiều ca cao vào và ra 25 Hình 3.8 : cấu tạo thiết bị nghiền 2 tr ục 26 Hình 3.9: Thiết bị nghiền 2 trục 27 Hình 3.10 : Sơ đồ cấu tạo thiết bị melangeur 28 Hình 3.11 : Thiết bị nhào trộn Melangeur 28 Hình 3.12: Thiết bị Melanguer hoạt động 29 Hình 3. 13: Sơ đồ dòng chuyển động trong thiết bị nghiền 5 trục 30 Hình 3.14 : Các thông số khi máy hoạt động 30 Hình 3.15: Sơ đồ cấu tạo thiết bị nghiền 5 trục 31 Hình 3.16: Cấu tạo bên trong máy nghiền 5 trục 31 Hình 3.17: Thiết bị đảo trộn nhiệt dạng trục dọc 33 Hình 3.18: Thiết bị đảo trộn nhiệt 34 Hình 3.19: Cấu tạo bên trong thiết bị đảo trộn nhiệt 34 Hình 3.20: Sơ đồ hoạt động của thiết bị đảo trộn nhiệt 35 Hình 3.21 : Hệ thống định hình chocolate dạng thanh hoặc viên 36 Hình 3.22: Hệ thống định hình chocolate dạng bao phủ 37 Hình 3.23: Sơ đồ liên kết 3 thiết bị đảo trộn nhiệt-làm dịu-định hình 37 Hình 3.24: Một số thiết bị đóng gói trên thị trường hiện nay 38 5. Sản phẩm 40 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 4 Hình 5.1 : Các sản phẩm chocolate trên thị trường 41 Hình 5.2: Chocolate dùng làm bánh 41 Hình 5.3: Chocolate làm hương vị 41 PH Ụ LỤC BẢNG Bảng 1.1: Sự thay đổi của hạt (Giống Forastero) sau quá trình ủ và phơi sấy 8 Bảng 1.2: Chỉ tiêu chất lượng ca cao 9 Bảng 1.3 : Tiêu chuẩn chất lượng ca cao 9 Bảng 1.4: Thành phần của Glyceride trong bơ ca cao 10 Bảng 1.5: Các chỉ tiêu cơ bản của bơ ca cao trong sản xuất chocolate 11 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 5 LỜI MỞ ĐẦU Trong học kì hai năm thứ ba tại trường Đại học Bách Khoa, chúng em - những sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm được học môn Công nghệ chế biến thực phẩm. Theo yêu cầu môn học, chúng em đã nhận được đề tài tiểu luận tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất chocolate đen. Hiện nay, các sản phẩm chocolate trên thị trường khá là phổ biến, chúng được nhiều người ưa chuộng và đa số người tiêu dùng chấp nhận. Sản phẩm chocolate đen có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người, và mang lại cho con người cảm giác hưng phấn. Lợi ích đầu tiên mà các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu đến là tác dụng trên hệ tim mạch. Chất phenolic có trong chocolate có tác dụng ngăn ngừa và hạn chế các nguy cơ rủi ro có thể xảy đến với hệ tim mạch. Vì thế việc tìm hiểu về quy trình sản xuất chocolate công nghiệp rất cần thiết cho sinh viên ngành thực phẩm. Chúng em xin cám ơn thầy Lê Văn Việt Mẫn đã tạo điều kiện và tận tình hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài tiểu luận này, giúp chúng em có dịp tự tìm hiểu và nắm vững hơn những kiến thức chuyên ngành rất cần thiết và bổ ích. Trong quá trình thực hiện dù chúng em đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong thầy hướng dẫn, sửa chữa để bài tiểu luận của chúng em được hoàn thiện hơn. GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 6 1. Nguyên liệu 1.1.Hạt ca cao 1.1.1.Cấu tạo Cây ca cao có tên khoa học là Theobroma, họ sterculiaceae. Cây ca cao là cây công nghiệp dài ngày, thích hợp vùng nhiệt đới, thân gỗ, cao 5-7m (thường phát triển dưới tán). Khi trồng 3-4 năm cây bắt đầu ra trái, 10 năm cây phát triển hoàn thiện. Cây có thể cho thu hoạch đến 50 năm. Quả ca cao phát triển trong 5-6 tháng. Màu sắc biến đổi tùy theo từng loài. Quả ca cao có kích thước lớn, không nứt. Hạt ca cao không có nhân, mập, dài 20-30mm, rộng 10-17mm và dày 7-12mm. Cùi nhớt màu trắng vị ngọt hơi chua. Hạt ca cao có vị đắng chát, phía trong có màu tím nâu. Bên ngoài là lớp vỏ mỏng chiếm khoảng 12% khối lượng hạt. Bên trong là hai phôi nhũ chiếm toàn bộ thể tích hạt có màu thay đổi từ trắng sang tím đậm. Hạt ca cao tươi có các thành phần như: phôi, thịt quả, vỏ hạt và lá mầm. Trong đó, thì mỗi hạt gồm hai lá mầm và một phôi, tất cả chúng nằm trong một lớp vỏ cứng bảo vệ ở bên ngoài. Hình 1.1: Trái ca cao tươi Hình 1.2: Cấu tạo hạt ca cao Từ trái ca cao qua quá trình thu hái, tồn trữ sau đó qua công đoạn tách vỏ quả. Tiếp đến chúng ta thu khối hạt ướt và thực hiện quá trình lên men để loại bỏ đi lớp vỏ nhầy, dừng quá trình hô hấp cũng như nảy mầm của hạt, bên cạnh đó lên men cũng tạo ra màu sắc đặc trưng, tạo các hợp chất tiền hương, làm mềm lớp vỏ cứng. Sau công đoạn lên men, khối hạt ca cao này sẽ được mang đi phơi sấy và đóng bao. Sản phẩm cuối cùng ta thu được chính là hạt ca cao nhân thương phẩm. GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 7 Quy trình tạo ra ca cao nhân thương phẩm từ trái ca cao tươi: Hạt ca cao dùng để sản xuất chocolate là hạt ca cao đã qua quá trình lên men, phơi sấy. Khi đó, thành phần hóa học của hạt ca cao bị biển đổi một cách sâu sắc. Làm sạch Ca cao Xử lý nhiệt Tách vỏ Lên men Phơi , sấy Ca cao nhân thương phẩm Vỏ GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 8 1.1.2. Thành phần hóa học Bảng 1.1: Sự thay đổi của hạt( Giống Forastero) sau quá trình ủ và phơi sấy Thành phần Hạt trước khi ủ(%) Hạt sau khi ủ và phơi(%) Nước 32-36 5-7 Protein 5-7 11-13 Lipid 31-33 46-48 Đường khử 0,3-0,5 0,1-0,2 Saccharose 1,8-2,1 0 Tinh bột 9-10 7-9 Sợi thô 10-12 19-21 Acid Acetic 0 0,8-1 Từ bảng trên ta thấy, thành phần hóa học chính của hạt ca cao chính là chất béo. Chất béo trong ca cao chủ yếu là các triglyceride của glycerol và các acid béo không no. Một thành phần quan trọng khác trong hạt ca cao là các alkaloid. Alkaloid điển hình trong ca cao là theobromine (3,7-dimethylxanthine) . Nó là chất kích thích nhẹ , tạo cảm giác hưng phấn cho cơ thể con người. Cường độ kích thích của theobromine thấp hơn caffeine rất nhiều. Trong ca cao, theobromine có hàm lượng dao động trong khoảng 1-4% (w/w). Trong ca cao cũng có chứa caffeine , tuy nhiên hàm lượng rất thấp so với trong cà phê . Ngoài các alkaloid, trong ca cao còn có một thành phần khác có dược tính là các polyphenol chủ yếu trong ca cao là các catechin. Các polyphenol này là chất chống oxy hóa tốt cho cơ thể. Vì vậy, các sản phẩm từ ca cao thường có tác dụng chống lão hóa cho cơ thể. 1.1.3.Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu Tiêu chuẩn chất lượng của hạt ca cao nhân thương phẩm sau quá trình lên men được quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam “Hạt ca cao: yêu cầu kỹ thuật” (TCVN 7519:2005) -Hạt ca cao phải được lên men hoàn toàn. -Không được chứa côn trùng sống. -Không có hạt dính đôi dính ba. GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 9 -Hạt khô và có độ cứng cần thiết, vỏ hạt ít bị nhăn nheo. -Hạt phải đồng đều về kích thước, hạt phải trơn bóng, không có hoặc có với tỉ lệ rất nhỏ các hạt lép, rỗng. -Có sự phân tách giữa vỏ và phôi nhũ. -Phôi nhũ có màu nâu hoặc nâu hơi tía, mùi thơm đặc trưng, ít chát. -Khối hạt chỉ có ít hạt xám (do lên men quá lâu) và hạt mốc. -Trọng lượng hạt sau phơi sấy bằng 10-15% trọng lượng hạt mới tách vỏ. -Hàm lượng nước không được quá 8%, không có hạt hôi khói hoặc mùi vị lạ khác, không có vật lạ và không pha trộn gian lận. Bảng 1.2: Chỉ tiêu chất lượng ca cao Loại hạt Hạt xám (%) Hạt mốc, nảy mầm, sâu Loại I(good fermented) Dưới 5% Dưới 5% Loại II(fair fermented) Dưới 10% Dưới 10% Loại III(fair average quanlity) Dưới 12% Không giới hạn 1.1.4.Tiêu chuẩn chất lượng ca cao Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng ca cao Tiêu chuẩn Mô tả Số lượng hạt/100g Hạt mốc Hạt đen Khiếm khuyết Ẩm (%) Lẫn tạp chất FAO Model Ordinance Loại 1 Không đề cập(đồng đều) 3 3 3 7,5 0 AFCC (Paris) Tốt Đã lên men 100 5 5 ** Không đề cập Không đề cập CAL (London) Tốt Đã lên men(mùa chính) 100 5 5 ** Không đề cập Không đề cập CMAA (NewYork) 100 4 10 4 Không đề cập Không đề cập Ghi chú :**=Các lỗi do sâu bọ được tính gộp vào lỗi bị mốc GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 10 1.2. Bơ ca cao Bơ ca cao được ép từ hạt bằng nhiều cách khác nhau. Bơ ép nguyên chất thu được khi ca cao tảng (cục) bị ép thẳng đứng. Hạt ca cao loại hai (không đạt chuẩn) có thể được ép (không cần loại bỏ vỏ trước) bằng máy ép liên tục. Bơ ép nguyên chất không cần làm sạch nhưng thường được khử mùi. Quá trình chiết lỏng cũng có thể được dùng để chiết bơ từ bánh (từ quá trình ép); loại bơ này cần được tinh chế. Bơ ca cao thu được từ quá trình ép mảnh ca cao có những đặc tính sau: giòn và dễ vỡ khi nhiệt độ thấp hơn 20°C. Bơ ca cao cũng chứa một số Glyceride. Dưới đây là kết quả từ hai nghiên cứu xác định thành phần phần trăm của Glyceride: Bảng 1.4: Thành phần của Glyceride trong bơ ca cao Glycerides Phần trăm (%) Trisaturated 2.5 - 3.0 Triunsaturated (triolein) 1.0 Diunsaturated Stearo-diolein 6 - 12 Palmito-diolein 7 - 8 Monounsaturated Oleo-distearin 18 - 22 Oleo-palmitostearin 52 - 57 Oleo-dipalmitin 4 - 6 Nhiệt độ nóng chảy của bơ ca cao dao động trong khoảng 16-37 o C , tùy thuộc vào dạng tinh thể của chất béo tạo thành trong quá trình kết tinh . Trong công nghệ sản xuất chocolate, bơ ca cao là thành phần quan trọng nhất. Tính chất đặc trưng của bơ ca cao sẽ tạo ra tính chất đặc biệt về cấu trúc của chocolate. Các chỉ tiêu chất lượng quan trọng của bơ ca cao để sản xuất chocolate : [...]... c Thiết bị Thiết bị trục dọc: thường có năng suất nhỏ, thời gian thực hiện dài Tuy nhiên chất lượng cảm quan của chocolate sản xuất theo phương pháp này rất tốt Thường sử dụng trong các cơ sở sản xúât nhỏ hay sản xuất các loại chocolate đặc biệt Thiết bị dạng nghiền búa: có năng suất cao hơn, có tác dụng trượt mạnh, do đó, thời gian xử lý thường ngắn hơn 32 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen. .. Chocolate đen Chocolate dạng bao phủ: là sản phẩm được dùng để bao phủ hoặc trang trí cho một số sản phẩm khác như bánh biscuit, bánh mì, kem… b Các biến đổi nguyên liệu Quá trình định hình là quá trình tiếp theo quá trình làm dịu Định hình gồm có ba giai đoạn chính : rót khuôn, làm lạnh và tách khuôn Trong quá trình định hình, các biến đổi trong quá trình làm dịu vẫn tiếp diễn Các chất béo dần kết tinh... gia quy định rằng trong sản xuất chocolate không được sử dụng chất béo thực vật khác ngoài bơ ca cao 1.3 Một số chất khác 1.3.1.Chất tạo vị ngọt Chất tạo vị ngọt trong sản xuất chocolate có vai trò là góp phần tạo ra tính chất cảm quan đặc trưng cho chocolate về mùi, vị, cấu trúc, đồng thời chúng cũng cung cấp năng lượng cho sản phẩm Hiện nay, có nhiều loại chất tạo vị ngọt được sử dụng trong sản xuất. .. 30 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen Hình 3.15: Sơ đồ cấu tạo thiết bị nghiền 5 trục Hình 3.16: Cấu tạo bên trong máy nghiền 5 trục 31 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 3.9 Đảo trộn nhiệt a Mục đích công nghệ: Chế biến Trong quy trình công nghệ sản xúât chocolate, quá trình đảo trộn nhiệt có vai trò rất quan trọng Mục đích chính của quá trình xử lý nhiệt là tạo ra trạng thái đồng... cần phải qua giai đoạn nghiền để làm giảm kích thước của chúng 27 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen c Thiết bị: sử dụng thiết bị melangeur Hình 3.10 : Sơ đồ cấu tạo thiết bị melangeur Hình 3.11 : Thiết bị nhào trộn Melangeur 28 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen Hình 3.12: Thiết bị Melanguer hoạt động d Thông số công nghệ Thời gian nhào trộn hỗn hợp là 20-30 phút Nhiệt độ nhào trộn... Chất nhũ hóa GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 3 Giải thích quy trình công nghệ Qui trình 1: 3 1 Làm sạch a Mục đích công nghệ: Chuẩn bị Khi đưa vào sản xuất thì nguyên liệu bị lẫn các tạp chất như cành cây khô, lá, đất, đá, xác côn trùng Gian đoạn làm sạch sẽ giúp loại các tạp chất này ra, giúp kích thước của hạt đồng đều hơn, để quá trình chế biến tiếp theo thuận lợi hơn b Các biến đổi... lượng acid cao sẽ làm sản phẩm bị chua, giảm chất lượng cảm quan, quá trình kiềm hóa sẽ trung hòa các acid này, làm giảm vị chua của sản phẩm Quá trình kiềm hóa, góp phần làm tăng chất tiền hương, làm tăng chất lượng cảm quan cho sản phẩm - Chuẩn bị: Khi được kiềm hóa, hạt ca cao mềm và xốp hơn Quá trình nghiền được thực hiện dễ dàng hơn 21 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen b Các biển đổi của... thành phẩm trong quá trình bảo quản này Hiện tượng “nở hoa” chất béo là hiện tượng các tinh thể chất béo kém bền sẽ chuyển thành dạng tinh thể bền hơn trong quá trình bảo quản, khi đó , sẽ xuất hiện các vết “nổ” trên bề mặt sản phẩm Ngoài ra, khi các chất béo này kết tinh ở trạng thái ổn định, chúng giúp tạo ra sản phẩm chocolate có “độ giòn” nhất định và nhiệt độ tan chảy của sản phẩm phù hợp với... GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 3.5 Rang a Mục đích công nghệ - Chế biến: Quá trình rang tạo nên những biến đổi cần thiết để hình thành hương vị đặc trưng cho sản phẩm chocolate - Chuẩn bị: Sau quá trình rang sẽ có sự biến đổi cấu trúc để quá trình nghiền thuận tiện b Các biến đổi của nguyên liệu - Vật lý: Hạt ca cao giòn hơn và độ bền cơ học giảm, quá trình nghiền sẽ thuận tiện - Hóa lý:... chocolate nhằm tạo ra các tính chất cảm quan đặc trưng cho sản phẩm và thường được sử dụng một lượng tương đối nhỏ hơn so với đường saccharose 1.3.2 Các phụ gia Ngoài các thành phần cơ bản nói trên, trong sản xuất chocolate một số phụ gia sau đây cũng được sử dụng : 1.3.2.1 Chất tạo nhũ 12 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen Trong sản xuất chocolate, thường sử dụng chất tạo nhũ, đặc biệt là . 13 2. Quy trình công nghệ 16 Quy trình 1 16 Quy trình 2 17 3. Giải thích quy trình công nghệ 18 Hình 3.1 : Thiết bị sàng rung 18 Hình 3.2 : Thiết bị xử lý nhiệt 19 Hình 3.3 : Thiết bị. về quy trình công nghệ sản xuất chocolate đen. Hiện nay, các sản phẩm chocolate trên thị trường khá là phổ biến, chúng được nhiều người ưa chuộng và đa số người tiêu dùng chấp nhận. Sản. Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 18 3. Giải thích quy trình công nghệ Qui trình 1: 3. 1. Làm sạch a. Mục đích công nghệ: Chuẩn bị Khi đưa vào sản xuất thì nguyên liệu bị lẫn các