thiết kế quy trình sản xuất socola đen

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 t

Lê Ngọc Quỳnh Hoa : 60700818

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

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 trục 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

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

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

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

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

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

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

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 III(fair average

1.1.4.Tiêu chuẩn chất lượng ca cao

Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng ca cao

hạt/100g Hạt mốc Hạt đen Khiếm khuyết Ẩm (%) Lẫn tạp chất FAO

Model

Ordinance

cập(đồng đều)

đề cập Không đề cập

CMAA

Ghi chú :**=Các lỗi do sâu bọ được tính gộp vào lỗi bị mốc

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 làkết quả từ hai nghiên cứu xác định thành phần phần trăm của Glyceride:

Bảng 1.4: Thành phần của Glyceride trong bơ ca cao

11

Bảng 1.5 : Các chỉ tiêu cơ bản của bơ ca cao trong sản xuất chocolate (Theo Cargill Corporation)

Một số quốc 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 chocolate Dưới đây, một số loại chất tạo vị ngọt thông dụng :

Đường saccharose :

- Đường saccharose là chất tạo vị ngọt được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất chocolate Đây là loại đường thông dụng hiện nay trên thị trường, nó được làm chủ yếu từ mía nên còn gọi là đường mía Saccharose do một phân tử α - D - Glucopiranoside (1→2) β - D - Glucofuranoside α - Glucose ở dạng piranose liên kết với một phân tử ở dạng furanose bằng liên kết glucoside xảy ra ở C1của gốc α - Glucose và C2 của gốc β - Fructose, loại

đi một phân tử H2O Do vậy saccharose còn được gọi là (có độ quay cực bằng + 66,50)

12

CH2OH

C O

H

H OH

OH C H

CH2OH 4

5

6

Hình 1.3: Công thức cấu tạo đường saccharose

-Saccharose (còn gọi là sucrose) là tinh thể không màu, không mùi, có vị ngọt, tan nhiều trong nước, nhất là nước nóng, nóng chảy ở 1850C, tỷ trọng: 1,5879 g/cm3

-Trong chocolate, saccharose có thể tồn tại ở dạng tinh thể Do đó, nếu kích thích các tinh thể đường quá to, người sử dụng có thể cảm nhận được chúng.Khi đó, tính chất cảm quan của chocolate sẽ bị giảm đi đáng kể Thông thường, kích thước mong muốn của tinh thể

saccharose trong chocolate nên nhỏ hơn 30µ𝑚𝑚

-Trong quá trình chế biến, sau khi đã nhào trộn để nghiền tinh thể đường đạt đến trạng thái theo yêu cầu sẽ tốn nhiều năng lượng và thời gian Nhưng cũng không thể nghiền đường saccharose ở trạng thái vô định hình sẽ không được tạo thành, ảnh hưởng đến tính chất cảm quan, đặc biệt là hương của sản phầm Ngoài ra, cần chú ý đến hiện tượng tái kết tinh trong quá trình bảo quản sản phẩm, sẽ gây nên hiện tượng nở hoa, làm giảm độ bóng mịn của bề mặt chocolate, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm Thông thường, đường dùng trong sản xuất chocolate là đường tinh luyện (refied extra –RE), có hàm lượng đường saccharose không thấp hơn 99,9%w/w, hàm ẩm nhỏ hơn 0,06%w/w, đường nghịch đảo không vượt quá 0,04% Kích thước, thông thường của tinh thể đường là 0.5-1,25mm, một số sản phẩm chocolate đòi hỏi đường saccharose phải có đường kính xấp xỉ

0,2mm

Ngoài ra, một số chất tạo ngọt khác cũng được sử dụng như các glucose, fructose, polyol, tagatose, isomaltulose…Các chất này được bổ sung vào 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

13

Trong sản xuất chocolate, thường sử dụng chất tạo nhũ, đặc biệt là lecithin, nhằm tạo điều kiện cho sự phân bố của các cấu tử ưa nước ( protein , đường…) vào pha liên tục

là chất béo được thuận lợi

Lecithin là hỗn hợp của phospholipid trong đó phosphatidylcholin là thành phần chủ yếu

Lecithin sản xuất trong công nghiệp chứa các phospholipid khác nhau ngoài

phospholipidcholin còn có photphatidylethanollamin và phosphatidylinositol Cấu trúc hóa học của chúng như sau:

O

R2

P O

O

R2

P O

OH

O OH

OH

OH

Hình 1.4 : CTCT Phophatidylethanollamin Hình 1.5 : CTCT Phophatidylinositol

Ghi chú: R1và R2là các axit béo

Trên 90% phospholipids trong lecithin của đậu là 3 dạng trên Lecithin có nhiều trong lòng đỏ trứng gà, trong đậu nành, trong máu, trong các dây thần kinh Qua cấu tạo ta nhận thấy nó gồm hai phần:

14

- Phần phân cực bao gồm phosphoric acid và base nitrogen ưa nước

- Phần không phân cực bao gồm các gốc acid béo, rượu glycerol kị nước

Do có cấu tạo như trên nên lecithin ở trong nước sẽ tạo thành dung dịch gọi là dung dịch giả

Nhờ đặc tính vừa ưa nước, vừa kị nước mà phospholipid tham gia trong việc bảo đảm tính thấm một chiều của các màng cấu trúc dưới tế bào

Lecithin có thể bị thuỷ phân bằng acid, kiềm hay enzyme

Lecithin là chất hoạt động bề mặt, dùng để tạo nhũ trong công nghệ thực phẩm do

nó có những tính chất sau:

-Làm tăng khả năng hấp thụ nước

-Tăng khả năng tạo hình của bột

-Giảm thời gian trộn

-Làm tăng khả năng hoạt động của máy móc

-Làm tăng thời gian bảo quản

Hàm lượng chất tạo nhũ thường không vượt quá 0,5% tồng khối lượng nguyên liệu

Tiêu chuẩn của lecithin trong sản xuất chocolate đen:

Vanillin là một hợp chất hữu cơ với công thức phân tử C8H8O3 Nhóm chức của nó bao gồm aldehyde, ete, và phenol Nó là thành phần chiết xuất từ hạt lan dây, hạt cà phê rang hay của một số loại hạt khác, nó cũng được tìm thấy ở các cây thông đỏ Trung

Quốc Tổng hợp vanillin, thay vì vanilla trích xuất tự nhiên, đôi khi được dùng như một

15

chất hương liệu trong thực phẩm, nước uống, và dược phẩm

Methylvanillin được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm cũng như ethylvanillin Nhưng ethylvanillin đắt hơn nhưng nó lại có một tác dụng tốt hơn Nó khác với methylvanillin bởi có một nhóm ethoxy (-O-CH2CH3) thay vì một nhóm

Xử lý nhiệt Tách vỏ Kiềm hóa Rang

Vỏ

Nghiền tinh Đảo trộn nhiệt

Đường Hương liệu

Chất nhũ hóa

Nghiền Nhào trộn

Làm dịu Tách khuôn, bao gói Chocolate

Bơ ca cao

17

2.2 Qui trình 2

Ca cao nhân thương phẩm Làm sạch Rang Tách vỏ Nghiền Kiềm hóa

Tạp chất

Vỏ

Nghiền tinh Đảo trộn nhiệt

Đường Hương liệu

Chất nhũ hóa Nhào trộn

Làm dịu Tách khuôn, bao gói Chocolate

Bơ ca cao

b Các biến đổi của nguyên liệu

Không xảy ra các biển đổi đáng kể, biến đổi chủ yếu chỉ là làm giảm hàm lượng các tạp chất, tỷ trọng hạt đồng đều hơn

c Phương pháp thực hiện:

Quá trình làm sạch ca cao thường được thực hiện theo các bước sau:

- Đầu tiên, ca cao được làm sạch bằng các sàng nhằm loại các tạp chất và các hạt

ca cao có kích thước nhỏ hơn hoặc lớn hơn hạt ca cao theo yêu cầu Thông thường, người ta sử dụng hai sàng nối tiếp và dòng ca cao sau làm sạch là dòng nằm giữa hai sàng

- Tiếp theo, ca cao sẽ được làm sạch các tạp chất kim loại bằng từ trường

- Cuối cùng, ca cao sẽ được làm sạch bằng khí động Tại đây, các tạp chất nặng hơn ca cao như cát, đá và các tạp chất nhẹ hơn ca cao như lá cây, cành cây khô, các hạt lép hoặc các miếng vỡ của ca cao sẽ được loại ra

d Thiết bị và thông số công nghệ

Hình 3.1 : Thiết bị sàng rung

và vỏ bị phá vỡ, vỏ sẽ tách rời khỏi nội nhũ

Lớp vỏ bị tác động của lực cơ học và vỡ ra Nội nhũ của hạt ca cao cũng bị vỡ nhỏ ra

Do đó khối lượng của nguyên liệu sẽ giảm đi, nên hàm lượng vỏ còn sót nhiều thì chất lượng sản phẩm kém

c Thiết bị và thông số công nghệ

Tương tự như thiết bị nghiền búa, sau đó dùng sàng và khí động để tách vỏ

Các hạt ca cao sau khi xử lý nhiệt sẽ được cho vào thiết bị tách vỏ Các cánh tay đập sẽ quay và làm cho hạt cũng chuyển động tròn theo Khi hạt chuyển động, nó sẽ va đập vào thành thiết bị cũng như cánh tay đòn làm cho vỏ vỡ ra (một phần hạt cũng vỡ theo) Sau

đó, ca cao sẽ được chuyển sang bộ phận phân riêng vỏ và nhân bằng hệ thống sàng và khí động

Thông thường, lượng vỏ còn sót lại sau quá trình tách vỏ chiếm tỷ lệ nhỏ hơn 1% khối lượng nguyên liệu

- Chuẩn bị:

Khi được kiềm hóa, hạt ca cao mềm và xốp hơn Quá trình nghiền được thực hiện

dễ dàng hơn

chocolate

c Thiết bị

Quá trình kiềm hóa được thực hiện gián đoạn, sử dụng tank hình trụ đáy côn, trang

bị vỏ áo để gia nhiệt Cánh khuấy được sử dụng là cánh khuấy dạng trục vis