quy trình công nghệ sản xuất bơ ca cao nhân tạo

Báo cáo mơn cơng nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 1 of 35 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KĨ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA THỰC PHẨM Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ CA CAO NHÂN TẠO GVHD: PGS.TS.LÊ VĂN VIỆT MẪN SVTH: Nguyễn Cảnh Hưng Dương Hồi Nam Tơ Phạm Khánh Trung Năm học 2009 – 2010 Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 2 of 35 MỤC LỤC A. TỔNG HỢP BƠ CA CAO TƯƠNG ĐƯƠNG 1. Nguyên liệu 1.1 Dầu cọ 1.2 Nhựa trái đu đủ Cariaca papaya 1.3 Methyl stearate 1.4 Phụ gia 2. Quy trình công nghệ 2.1 Quy trình 1 2.2 Quy trình 2 3. Giải thích quy trình công nghệ 3.1 Lọc nhựa đu đủ 3.2 Ly tâm nhựa đu đủ 3.3 Lọc dầu cọ 3.4 Ly tâm dầu cọ 3.5 Phản ứng 3.6 Lọc bơ ca cao tương đương 3.7 Lọc ép bơ ca cao tương đương 4. Sản phẩm 5. So sánh hai quy trình 6. Thành tựu công nghệ B. QUY TRÌNH CHIẾT RÚT BƠ CACAO TỪ HẠT CA CAO C. PHỤ LỤC D. TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 3 of 35 A. TỔNG HỢP BƠ CA CAO TƯƠNG ĐƯƠNG 1. NGUYÊN LIỆU Bơ cacao tương đương (CBE) có thể được tổng hợp bởi chất xúc tác este hóa laïi chất béo của dầu. Mục tiêu của việc nghiên cứu là để kiểm chưng việc tổng hợp bơ cacao tương đương từ chất este hóa dầu cọ xúc tác bởi enzyme carica papaya lipase (CPL). Nghiên cứu cho thấy thành phần cấu tạo của bơ cacao tương đương được tác động bởi nguồn cho gốc acid, tỷ lệ chất nền, hoạt tính enzyme ban đầu, thời gian phản ứng, nhiệt độ phản ứng và lượng enzyme. Giữa ba nguồn acid đã kiểm tra ( methyl stearate, ethyl sterate, và acid steric) methyl stearate tỏ ra là nguồn cho acid tốt nhất cho việc tổng hợp bơ cacao tương đương từ dầu cọ xúc tác bởi enzyme lipase papaya. Điều kiện phản ứng tốt nhất: tỉ lệ chất nền (dầu cọ, methyl stearate, mol/mol) là 1:4, hoạt tính của enzyme là 0.11, thời gan phản ứng 4 giờ, nhiệt độ phản ứng 45 0 C và lượng enzyme chiếm 18% khối lượng. Những tính chất hóa học và vật lý của bơ cacao tương đương là 9.75 ± 0.41% acid béo tự do, 44.89 ± 0.84 số nối đôi, 193.19 ± 0.78 chỉ số xà phòng hóa và điểm nóng chảy khoảng 37-39 0 C. Năng suất bơ cacao tương đương là 55% dựa trên lượng dầu cọ đã sử dụng. 1.1 Dầu cọ: Cọ dầu Cọ dầu (danh pháp khoa học: Elaeis) có hai loài thuộc họ Cau (Arecaceae). Chúng được trồng với quy mô lớn trong nông nghiệp để sản xuất dầu cọ. Cọ dầu châu Phi Elaeis guineensis có nguồn gốc ở miền tây châu Phi, trong khu vực giữa Angola và Gambia, trong khi cọ dầu châu Mỹ Elaeis oleifera có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Trung và Nam Mỹ. Các cây trưởng thành là loại có một thân cây, có thể cao tới 20 m. Lá thuộc loại lá lông chim, có thể dài tới 3-5 m. Các cây non sinh ra khoảng 30 lá mỗi năm. Những cây trên 10 năm tuổi sinh ra khoảng 20 lá mỗi năm. Hoa mọc thành cụm dày dặc; mỗi hoa riêng rẽ là hoa nhỏ, có ba đài hoa và ba cánh hoa. Quả phải mất 5 đến 6 tháng kể từ khi thụ phấn để có thể chín; nó chứa lớp cùi thịt ngoài chứa nhiều dầu (vỏ quả), với một hạt duy nhất (nhân), cũng rất nhiều dầu. Không giống như họ hàng của nó là dừa, cọ dầu không sản sinh ra các chồi phụ; sự nhân giống được thực hiện bằng cách gieo hạt. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 4 of 35 Dầu cọ Dầu cọ được chiết xuất từ thịt (cùi) của quả cọ. Dầu cọ thô sau khi ép có màu vàng-đỏ sậm do chúng chứa nhiều hàm lượng Caroten và Vitamin E. Dầu cọ được ví như món quà từ thiên nhiên dành tặng cho thế giới loài người. Lượng acid béo của dầu cọ được quyết định như một bước tiên quyết trong sự mô tả đặc tính. - Dầu cọ chứa lượng acid cao oleic acid (48%) và patimic acid (40,8%). Tuy nhiên, nó chứa rất ít lượng acid stearic (Bảng 1). - Cấu trúc của triacylglycerol (TAGS) trong dầu cọ bao gồm 26%POP, 24% LOP, 17% OOP, 4% OOO, 3% POS và SOO và 23% những chất khác. Điều này chỉ ra rằng dầu cọ thì hợp để làm nguyên liệu bắt đầu bởi vì nó chứa lượng oleic acid cao và đa số acid béo là trong liên kết 2 - Đây là điều kiện tiên quyết quan trọng của dầu bắt đầu trong san phẩm bơ cacoa tương đương từ 2-oleic acid được đòi hỏi cho sự duy trì đặc trưng rõ nét của điểm nóng chảy của bơ cacoa. Dầu cọ rất giàu vitamin K và magiê dạng tiêu hóa được. Dầu cọ chứa khoảng 43 % chất béo no, khoảng 43 % chất béo chưa no đơn nhóm và 13 % chất béo chưa no đa nhóm. Bảng 1: Thành phần các acid béo của dầu cọ Fatty Acid Phần trăm khối lượng % Myristic acid (C 14:0) 1.0 Palmitic acid (C 16:0) 40.8 Stearic acid (C 18:0) 0.6 Oleic acid (C 18:1) 48.1 Linoleic acid (C 18:2) 9.5 Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 5 of 35 Bảng 2: Tính chất cơ bản của dầu cọ và một số loại dầu khác Bảng 3: Tính chất lý hóa cơ bản của dầu cọ và một số loại dầu khác Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 6 of 35 Bảng 4: Chỉ tiêu chất lượng dầu cọ 1.2 Nhựa trái đu đủ Cariaca papaya: Đu đủ Đu đủ (danh pháp khoa học: Carica papaya) là một cây thuộc Họ Đu đủ. Đây là cây thân thảo to, không hoặc ít khi có nhánh, cao từ 3-10 m. Lá to hình chân vịt, cuống dài, đường kính 50-70 cm, có khoảng 7 khía. Hoa trắng hay xanh, đài nhỏ, vành to năm cánh. Quả đu đủ to tròn, dài, khi chín mềm, hạt vàng cam, có nhiều hạt. Là cây có nguồn gốc từ nam Mexico, Trung Mỹ và bắc Nam Mỹ, đu đủ ngày nay được trồng ở phần lớn các nước nhiệt đới như Brazil, Ấn Độ, Nam Phi, Sri Lanka, Philippines, Việt Nam. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 7 of 35 Hình 1: Đu đủ Carica papaya Thành phần hóa học: Mỗi 100 g, quả đu đủ xanh chứa 26 calo, 92.1 g H2O, 1.0 g protein, 0.1 g lipit, 6.2 g gluxit tổng, 0.9 g chất xơ, 0.6 g tro, 38 mg ca, 20 mg P, 0.3 mg Fe, 7 mg Na, 215 mg K, 15 ug bêta caroten tương đương, 0.02 mg thiamine, 0.03 mg riboflavin, 0.3 mg niaxin, và 40 mg ascorbic acid. Mỗi 100 g, hạt chứa 24.3 g protein, 25.3 g béo dầu, 32.5 g toàn diện hydratcacbon, 17.0 g thô sơ chất xơ, 8.8 g tro, 0.09% không ổn định dầu, glycoside, caricin, và enzym, myrosin. Dầu béo của hạt chứa 16.97% bão hoà a - xít ( 11.38% palmitic, 5.25% stearic, và 0.31% arachidic ) và 78.63% unsaturated acid ( 76.5% oleic và 2.13% linoleic ). Carica papaya Lipase (CPL) - Nhựa carica papaya tươi là chất lỏng màu trắng, thu được từ việc rạch dọc những trái đu đủ còn xanh (70-100 ngày) của cây đu đủ. - Nhựa tươi sau khi thu hoạch có hoạt tính của lipase khoảng 80 u/gam. - Nhựa Carica papaya Lipase được li tâm ở tốc độ cao (600 rmp trong khoảng 30 phút). Phần không hòa tan được sử dụng như Carica papaya lipase. - Hoạt độ của nước sau khi ly tâm là a w = 0.11. - Hoạt tính lipase sau khi ly tâm là khoảng 700 u/gam Sự ethanol phân của những dầu no và không no xúc tác bởi papaya lipase đã được chứng thực. Dầu no (tributyrin, tripalmitin và tristearin) được chấp nhận như một cơ chất cho sự ethanol phân, trong khi dầu không no (triolein) là một cơ chất xấu. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 8 of 35 Sự methanol phân, ethanol phân và butanol phân của tristearin lần lượt sản xuất đạt hiệu suất 6%, 50% và 55% của alkyl stearate. Sự thay thế ethanol của chloroform 50% làm giảm sự ethanol phân của triacylglycerols. Sự thủy phân của dầu thì được quan sát trong việc sử dụng papaya lipase lần đầu tiên nhiều hơn. Enzyme xúc tác tái sử dụng trước tiên xúc tác nhiều alcohol phân hơn sự thủy phân. 1.3 Methyl stearate Tên sản phẩm: Methyl stearat CAS: 112-61-8 Công thức: CH3(CH2)16COOCH3 Trọng lượng phân tử: 298.51g/mol Trạng thái: chất rắn, màu trắng. Độ tinh sạch: 97% Tỷ trọng: 0,84700-0,85300 ở 25,00 ° C Pounds mỗi gallon: 7,048-7,098 Hình 2: Methyl stearate 1.4 Phụ gia: Lithium chloride (LiCl), potassium acetate (CH3COOK), magnesiumchloride (MgCl2) và magnesium nitrate (Mg(NO3)2) Chỉ tiêu của phụ gia: đạt chỉ tiêu thương mại về độ tinh sạch. 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Quy trình công nghệ 1 Phụ gia Phản ứng Lọc ép Methyl stearate Tạp chất Dầu cọ Lọc Sản phẩm Lọc Lấy phần rắn Ly tâm Nhựa C.papaya Tạp chất Dịch lỏng Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 9 of 35 Quy trình công nghệ 2 3. GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Lọc nhựa đu đủ Mục đích: Chuẩn bị Biến đổi nguyên liệu: nhựa đu đủ hàm lượng tạp chất vô cơ, hữu cơ giảm. Thiết bị: lọc khung bản – màng lọc cotton Thông số công nghệ: - Thời gian lọc 35 phút - Tốc độ lọc: 2 m/s - Áp suất P = 0,5 bar. Hình 3: Thiết bị lọc khung bản 3.2 Ly tâm nhựa đu đủ Mục đích: chuẩn bị, khai thác Biến đổi nguyên liệu: hàm ẩm giảm, hoạt tính của enzyme tăng Thiết bị: thiết bị ly tâm đĩa Phụ gia Phản ứng Lọc Methyl stearate Tạp chất Dầu cọ Ly tâm Sản phẩm Lọc Lấy phần rắn Ly tâm Nhựa C.papaya Tạp chất Dịch lỏng Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 10 of 35 Hình 4: Thiết bị ly tâm đứng DBD Thông số công nghệ: - Ly tâm tại 600 rmp trong 30 phút. - Hoạt độ của nước sau khi ly tâm là a w = 0.11. - Hoạt tính lipase sau khi ly tâm là khoảng 700 u/gam 3.3 Lọc dầu cọ Mục đích: Chuẩn bị Biến đổi nguyên liệu: dầu cọ hàm lượng tạp chất vô cơ, hữu cơ giảm. Thiết bị: lọc khung bản – màng lọc coton Thông số công nghệ: - Thời gian lọc 30 phút - Tốc độ lọc: 2 m/s - Áp suất P = 0,3 bar. Hình 5: máy lọc khung bản 3.4 Ly tâm dầu cọ Mục đích: chuẩn bị, khai thác Biến đổi nguyên liệu: lượng tạp chất trong dầu cọ giảm. Thiết bị: thiết bị ly tâm lắng [...]... Đặc điểm kỹ thật tiêu chuẩn này được quy định để sản xuất chất bơ ca cao tinh luyện (ngun chất) hồn hảo 2.Mơ tả 2.1 Bơ ca cao Bơ ca cao là chất béo được tạo ra từ một hoặc nhiều nguồn sau: Ca cao nhân, ca cao yếm, ca cao khối, ca cao khối, ca cao bánh (cacao được ép thành bánh), hoặc ca cao bụi ( định rõ trong a1.1 và a2.1 vào phụ lục ), bằng q trình cơ học Ca cao bơ khơng nên chứa vỏ béo (shell fat)... của bơ cacoa tương đương như chỉ số iod, chỉ số xà phòng hóa và nhiệt độ nóng chảy tương tự bơ cacoa điển hình Sản lượng bơ cacoa tương đương dưới những điều kiện tối ưu khoảng 55% dựa trên lượng dầu cọ đã sử dụng C QUY TRÌNH CHIẾT RÚT BƠ CACAO TỪ HẠT CA CAO Page 19 of 35 Báo cáo mơn cơng nghệ chế biến thực phẩm 2010 Bơ cacao là chất béo tự nhiên chiết xuất từ hạt cacao và có màu vàng sáng Bơ cacao... acid 37.0% oleic acid, 3.4% linoleic acid và 1.6 % các chất khác Bơ cacao chứa phần trăm stearic acid và palmitic với tỷ lệ 1.3:1.0 Vì giá thành cao và sự bất ổn định trong cung cầu của bơ cacao, bơ cacao tương đương (CBE) với một thành phần cấu tạo TAGS tương tự bơ cacao được sử dụng như một nguồn thay thế _Bơ ca cao được sử dụng trong sản xuất thuốc lá, xà phòng, mỹ phẩm nó cũng được dùng như là một... thường, thời gian của q trình kiềm hóa kéo dài khoảng 45-60 phút Hình 10: thiết bị kiềm hóa Rang Mục đích cơng nghệ: -Chế biến: q trình rang ca cao tạo ra các biến đổi cần thiết để hình thành nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm ca cao Q trình rang quy t định chất lượng sản phẩm bơ ca cao -Chuẩn bị: rang ca cao tạo điều kiện cho q trình ép bơ thuận lợi Page 29 of 35 Báo cáo mơn cơng nghệ chế biến thực phẩm... cáo mơn cơng nghệ chế biến thực phẩm 2010 1.75 5 SO SÁNH HAI QUY TRÌNH Chỉ tiêu Quy trình 1 - Quy trình 2 Năng suất Nhỏ hơn Lớn hơn Cơ giới và tự động hóa Thấp Cao Tổn thất Cao hơn Thấp hơn Quy trình 2 sử dụng thiết bị ly tâm thay cho lọc khung bảng nên có năng suất cao hơn So với quy trình 1 thì quy trình 2 có khả năng tự động hóa và cơ giới hóa cao, cũng do đó năng suất của quy trình 2 cao hơn so với... powder) chứa 22% chất béo - Loại bột cacao chế biến hay alkalinized cocoa được cho là có mùi, màu và vị thơm, dễ tan hơn Ca cao châu Á do lai tạo nhiều để hạt to có năng suất cao, có tỷ lệ bơ trung bình Nói chung để sản xuất được, hạt ca cao phải có tỷ lệ bơ từ 56% trở lên - Bơ ca cao là một chất béo có chứa nhiều palmitic, stearic và oleic (70%) làm cho bơ ca cao có khả năng đóng rắn ngay ở nhiệt... và dòng ca cao sau làm sạch nằm giữa hai sàng Tiếp theo, ca cao sẽ được làm sạch các tạp chất bằng từ trường Cuối cùng ca cao sec được làm sạch bằng khí động.Các tạp chất nặng hơn ca cao nhu cát, đá và các tạp chất nhẹ hơn ca cao như lá cây,các hạt lép…sẽ loại ra Xử lý nhiệt Mục đích cơng nghệ: Chuẩn bị Hạt ca cao trước khi rang cần phải được tách vỏ, kiềm hóa và nghiền sơ bộ.Lớp vỏ ca cao nhân thường... Vật lý Cấu trúc của hạt ca cao sẽ xốp hơn do các polysaccharide bị thủy phân Màu sắc của hạt ca cao sẽ trở nên sậm hơn góp phần tạo màu đen đặc trưng cho sản phẩm bột ca cao Độ nhớt giảm do nhiệt độ tăng Hóa lý Trong q trình kiềm hóa các tinh thể bơ ca cao sẽ hóa lỏng Nước trong khối ca cao sẽ bay hơi làm cho hàm ẩm trong ca cao sẽ giảm Hóa học Page 28 of 35 Báo cáo mơn cơng nghệ chế biến thực phẩm... pháp cơ học Thành phần chủ yếu và các chỉ tiêu chất lượng: Cacao nhân: Chất lượng tối thiểu cần đạt được cho bán thành phẩm và thành phẩm bơ cacao được ép là: Tỷ lệ hạt mốc ko q 4% Hạt cacao có lẫn đá phiến ko q 8% Hạt bị sâu bọ/ cơn trùng và hạt nảy mầm tấn cơng ko q 5% Hạt ẩm ướt trong vỏ ko q 7.5 % Cacao nib, cacao khối, cacao bánh: Vỏ cacao :khơng q 4% tính tốn vấn đề khơ khơng có chất béo Hướng... ra, bánh cacao rớt vào thùng đặt sẵn, theo băng chuyền đến hệ thống nghiền Nhìn chung đối với cả hai thiết bò ép trên, lượng bơ cacao vẫn không thể được tách ra hoàn toàn khỏi bột cacao, thấp nhất là 1% béo vẫn còn trong bột cacao Muốn tách toàn bộ lượng này có thể dùng đến thiết lọc hoặc thiết bò ly tâm C PHỤ LỤC Hình 12: Thiết bị ép bơ Tiêu chuẩn về bơ ca cao Đặc điểm kỹ thuật của bơ ca cao Malaysia . ứng 3.6 Lọc bơ ca cao tương đương 3.7 Lọc ép bơ ca cao tương đương 4. Sản phẩm 5. So sánh hai quy trình 6. Thành tựu công nghệ B. QUY TRÌNH CHIẾT RÚT BƠ CACAO TỪ HẠT CA CAO C. PHỤ LỤC. C. QUY TRÌNH CHIẾT RÚT BƠ CACAO TỪ HẠT CA CAO Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 20 of 35 Bơ cacao là chất béo tự nhiên chiết xuất từ hạt cacao và có màu vàng sáng. Bơ. giá thành cao và sự bất ổn định trong cung cầu của bơ cacao, bơ cacao tương đương (CBE) với một thành phần cấu tạo TAGS tương tự bơ cacao được sử dụng như một nguồn thay thế. _Bơ ca cao được