Tiểu luận tìm hiểu quy trình công nghệ sơ chế hạt ca cao

1.2 Thành phần hạt cacao 1.2.1 Thành phần hóa học của vỏ ca cao: Trong quả ca cao, vỏ ca cao cao được chia làm hai phần chính đó là: lớp vỏ hạt vàlớp vỏ nhớt vỏ thịt.. 1.2.2 Thành phần h

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ

HẠT CA CAO

GVHD: ThS Đỗ Viết Phương Nhóm thực hiện: Nhóm 6

Ngô Thị Kiều Anh Lâm Ngọc Anh Nguyễn Thị Trúc Giang Đặng Thị Ngọc Hà Nguyễn Thị Nhài Nguyễn Thị Bích Phượng

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đỗ Viết Phương, viện

CNSH-TP, trường Đại Học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Thầy đã hướng dẫn và giúp

đỡ chúng em trong suốt thời gian học tập trên lớp và quá trình làm tiểu luận cả về nộidung lẫn hình thức trình bày

Qua đó, chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến trường Đại Học CôngNghiệp thành phố Hồ Chí Minh, các thầy cô trong viện đã hỗ trợ chúng em, đặc biệt làthư viện trường đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất để chúng em dễ dàng tìm kiếm tài liệu

và hoàn thành bài tiểu luận của mình

Do sự hiểu biết các vấn đề về quy trình sơ chế hạt ca cao chưa sâu sắc, chắc chắnbài tiểu luận của chúng em còn nhiều điều thiếu sót, mong thầy góp ý để chúng em có thểsửa chữa, khắc phục những mặt kiến thức còn yếu của mình và để bài viết được hoànthiện hơn

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 6

1.1 Giới thiệu chung về cây cacao 6

1.1.1 Nguồn gốc 6

1.1.2 Phân loại giống cây ca cao 6

1.1.3 Đặc điểm thực vật học 8

1.2 Thành phần hạt cacao 10

1.2.1 Thành phần hóa học của vỏ ca cao: 10

1.2.2 Thành phần hóa học của hạt ca cao: 12

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CHÍNH 15

2.1 Quy trình công nghệ 15

2.1.1 Quy trình công nghệ 15

2.1.2 Thuyết minh quy trình 15

2.1.2.1 Thu hái quả cacao 15

2.1.2.2 Bóc vỏ (tách hạt) 16

2.1.2.3 Lên men Cacao 17

2.1.2.4 Phơi sấy 25

2.2 Các vấn đề lưu ý khi sơ chế hạt ca cao 28

2.2.1 Quá trình thu hoạch trái ca cao 28

2.2.2 Phương pháp, thời gian bảo quản quả tươi 31

2.3 Bảo quản và vận chuyển ca cao 32

2.3.1 Bảo quản hạt ca cao 33

2.3.1.1 Bảo quản nơi sản xuất 33

2.3.1.2 Bảo quản nơi xuất khẩu 33

2.3.2 Vận chuyển hạt ca cao 34

2.4 Quy cách chất lượng hạt ca cao 34

2.5 Một số nghiên cứu về sơ chế hạt ca cao 35

2.5.1 Quy trình sơ chế ca cao đạt chuẩn MBP (Mars Best Practice) 35

2.5 2 Giải pháp nâng cao chất lượng hạt ca cao Việt Nam 36

KẾT LUẬN 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

LỜI MỞ ĐẦU

Ca cao có tên khoa học là Theobroma ca cao, theo tiếng Hi Lạp có nghĩa là thức

ăn của các vị thần linh Ca cao là thực phẩm giàu chất dinh dưỡng chứa hơn 300 dưỡngchất có lợi cho sức khỏe, rất tốt cho người bị bệnh tim mạch, huyết áp, tiểu đường, ungthư,… Đặc biệt, ca cao còn có khả năng ngăn chặn các căn bệnh thời đại như stress, trầmcảm,…

Ngày nay, với mục đích nâng cao tính tiện dụng, tạo thêm nhiều sự lựa chọn mới

và góp phần hình thành thói quen ăn uống lành mạnh cho người tiêu dùng Do đó, đã códoanh nghiệp tập trung vào nghiên cứu và sản xuất các dòng sản phẩm về cacao

Tuy nhiên, muốn sản phẩm ca cao đạt chất lượng tốt về mùi vị, hương thơm thìngay lúc đầu ta phải kiểm soát tốt quá trình sơ chế hạt ca cao Để làm rõ hơn vấn đề nàythì sau đây là bài bài:” Tìm hiểu quy trình công nghệ sơ chế hạt ca cao”

Cacao được sử dụng rộng rãi từ thế kỉ thứ VI ở các bộ tộc Maya và đến thế kỉ XVIthì lưu hành rộng rãi ở Trung Mỹ Từ thế kỉ XVI, cacao bắt đầu phát triển rộng ra cácnước trên thế giới, trước hết là các nước Nam Mỹ và vùng biển Caribe như Venezuela,Jamaica, Haiti Cây cacao được trồng ở Philippin vào đầu thế kỉ XVII, sau đó tiếp tục mởrộng ra Ấn Độ và Scrilanca vài chục năm sau Ở giai đoạn này thì loại Criollo vẫn chiếmdiện tích chủ yếu Brazil và Ecurador là những nước đầu tiên phát triển loại Forastero vàđến đầu thế kỉ XIX cacao bắt đầu được xuất khẩu với quy mô 2000 – 5000 tấn từ cácnước Nam Mỹ.

Cuối thế kỉ XIX cacao mới được trồng ở các nước Tây Phi Sau đó phát triển rấtnhanh do có thị trường Châu Âu Năm 1990, châu Phi chỉ chiếm 17% tổng sản lượngcacao thế giới nhưng đến năm 1960 thì tỷ lệ này lên đến 73%

Ở Việt Nam, cây cacao lần đầu tiên được đưa vào trước năm 1945 Tuy nhiên, thờigian đầu nó không được chú trọng bởi vì không tìm được đầu ra hợp lý cho hạt ca cao

Từ năm 2004, Nhà nước ta đã có chương trình phát triển 50.000ha đến năm 2020, trong

đó diện tích cây cho trái là 42.000ha với năng xuất trung bình 1,2 tấn/ ha Từ khi có chủchương của Nhà nước, diện tích trồng ca cao tăng từ 1.218 ha (năm 2004) lên trên 20.000

ha (năm 2011), thu hút tổng số nông dân tham gia khoảng 35.000 người

1.1.2 Phân loại giống cây ca cao

Cây cacao thuộc:

 Thứ Theobroma

 Họ Sterculiaceae

Thứ Theobroma gồm 20 loài, trong đó chỉ có loài Theobroma cacao là cógiá trị kinh tế Theobroma cacao được chia thành hai loại phụ là: Criollo vàForastero.

Criollo: Giống này quả khi chín có màu đỏ, kích thước lớn, có nhiều ở vùngNam Mỹ (Venezuela, Ecuado, Colombia)

Giống này có đặc điểm là: có năng suất thấp và khả năng kháng sâubênh kém nhưng chất lượng hạt cacao là tốt nhất Chiếm 5% trên thị trườngcacao

Giống CriolloForastero: quả chín có màu vàng đỏ, có nhiều ở Châu Phi (Ivory Coast,Ghana, Nigeria)

Giống này có đặc điểm là: chất lượng trung bình, năng suất cao,kháng sâu bệnh tốt Chiếm 80% trị trường cacao

Giống ForasteroTrinitario (cây lai của Criollo và Forastero): quả chín có màu vàng, nhỏ, cónhiều ở vùng Trung Mỹ (Trinidad, Jamaica)

Giống này có đặc điểm là: năng suất cao và có khả năng kháng bênh tốt, cóchất lượng trung bình Chiếm 10 – 15% thị trường cacao.

Ở nước ta, các vùng chủ yếu trồng giống Forastero

1.1.3 Đặc điểm thực vật học

Cacao là loài thân gỗ nhỏ có thể cao đến 10 – 20m nếu mọc tự nhiên trong rừng.Trong sản xuất người ta thường chặt xén ngọn bớt để việc thu hoạch quả có thể dễ dànghơn và độ cao của cây khi đã trưởng thành không quá 7.5m, đường kính từ 10 – 15 cm

Để phát triển mạnh, cây cacao cần được che chắn để tránh bớt tia nắng mặt trời và gió,đặc biệt là trong những giai đoạn đầu của thời kỳ phát triển Thời kỳ kinh doanh hiệu quả

có thể kéo dài từ 25 – 40 năm

Cây cacao

Mỗi năm cho đến hàng nghìn hoa ở thân chính và cành to nhưng chỉ có 1 – 3% thành trái.Cây sẽ ra quả khi được 3 – 4 tháng tuổi Sau khi thụ phấn trái tăng trưởng chậm trongkhoảng 40 ngày đầu và đạt tốc độ tối đa sau 75 ngày Sau khi thụ phấn 85 ngày sự tăngtrưởng của trái chậm lại, trong khi hạt bên trong trái bắt đầu tăng trưởng nhanh, đây cũng

là thời kỳ hạt tích luỹ chất béo Lớp cơm nhầy hình thành khoảng 140 ngày sau khi thụphấn Từ khi thụ phấn đến khi trái chín kéo dài từ 5 – 6 tháng

Hoa cacao

Trái cacao có thể đạt chiều dài 15 – 20 cm, cân nặng từ 200g – 1kg Tuỳ theo từngloài, hình dạng của trái thay đổi từ hình cầu, hình dài và nhọn, hình trứng hoặc hình ống.Màu sắc của trái khá đa dạng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ Mỗi trái chứa khoảng 20 –

40 hạt

Đặc điểm chung:

Cây cacao là loại cây thân gỗ, chiều cao trung bình 5 – 7m Tuổi thọ của câythường 20 – 30 năm Sau khi trồng được 3-4 năm thì cây bắt đầu ra hoa, hoa có nhiềumàu như: đỏ, hồng, tím Cây cacao ra hoa cả năm, nhưng nhìn chung hoa thường nở rộvào 2 khoảng thời gian: từ tháng 4 đến tháng 7 và từ tháng 11 đến tháng 1 Hoa mọc trựctiếp từ thân cây và những cành to chứ không mọc ở ngọn như những cây khác Hoa cacaothuộc loại lưỡng tính

Mỗi cây cacao có thể nở đến khoảng 100.000 hoa, nhưng tỉ lệ dậu trái rất thấp chỉđạt đến khoảng 0.5% là cao Hơn nữa, khi quả non đã đậu quả thì lại có hiện tượng khôhéo và rụng, có khi tới 90%

Khi chín vở trái cây cacao đổi màu: các tráu màu lục hay màu xanh oliu khi chìnchuyển sang màu vàng tươi, các trái màu sẫm đỏ thì khi chín có màu sậm da cam, trái tímlợt thì chuyển sang tím đậm Quả cacao có kích thước lớn, thường có hình cầu hoặc dài

và nhọn hay có dạng trứng thùy theo giống Chiều dài quả từ 7 – 30 cm (trung bình từ 12

– 15 cm), rộng 7 – 9 cm Trọng lượng cả vỏ và hạt khoảng 200g đến 1kg (trung bìnhkhoảng 400 – 500g đối với giống Forastero) Từ lúc ra hoa đến lúc quả chín khoảng 5 – 7tháng Quả chín không mở và giống như quả nạc Mỗi quả thường chứa từ 30 – 40 hạt

Mỗi cây cacao hàng năm cho từ 0.5 đến 2kg hạt, thay đổi tùy theo giống, điều kiệnchăm sóc, mật độ trồng Trung bình mỗi hecta thu được khoảng 1 tấn hạt nguyên liệu

1.2 Thành phần hạt cacao

1.2.1 Thành phần hóa học của vỏ ca cao:

Trong quả ca cao, vỏ ca cao cao được chia làm hai phần chính đó là: lớp vỏ hạt vàlớp vỏ nhớt (vỏ thịt) Mỗi lớp vỏ đều chứa những thành phần riêng biệt Trong lớp vỏhạt chứa các chất béo, Protein, chất xơ, Tanin, Pentosan, tro, Theobromine với mộtlượng nhất định Còn trong lớp vỏ nhớt chứa các thành phần như Abumiloit, chất chát,Glucose, Saccaroza, Tinh bột, Acid tactric, chất khoáng như: K, Na, Ca, Mg

Các thành phần và hàm lượng của nó được thể hiện trong bảng sau:

Acid bay hơi (acid tactric) 0.2-0.4

Trong vỏ ca cao có các thành phần sau:

Glucid:

Chiếm đến 46% trong vỏ quả ca cao Trong các loại glucid có trong vỏ quả ca caothì tinh bột chiếm hàm lượng nhiều nhất 7% Đường khoảng 1% so với trọng lượng quả.Ngoài ra, trong vỏ quả còn có khoảng 16.5% cellullose và 6% pentose

1.2.2 Thành phần hóa học của hạt ca cao:

Trong hạt ca cao chứa các thành phần sau:

Dầu ca cao:

Dầu ca cao hay còn gọi là bơ ca cao, là thành phần chiếm nhiều nhất trong hạt,chiếm 50% so với trọng lượng của hạt đã lên men và sấy khô và là thành phần quantrọng nhất Dầu ca cao có dạng tinh thể nhỏ, có màu trắng vàng và mùi thơm đặc trưng.Các đặc tính của dầu ca cao quyết định đến tính đặc trưng của sô cô la sau này như:

 Ở điều kiện nhiệt độ bình thường, dầu ca cao thường cứng giòn, tạo cho sản phẩm

sô cô la có độ cứng giòn đặc trưng

 Nhiệt độ nóng chảy của dầu ca cao thấp (32oC) do đó sô cô la thường được bảoquản ở điều kiện mát

 Có thể để lâu mà không bị ôi do trong dầu ca cao chứa chất chống oxi hóa

 Thành phần chủ yếu trong dầu ca cao là các tryglycerid của các acid béo no vàcũng do chúa nhiều glycerid khác nhau nên dầu ca cao có thể hình thành nhiềudạng tinh thể khác nhau, chính vì vậy mà người ta gọi dầu ca cao là chất béo đatinh thể Dạng tinh thể của dầu ca cao phụ thuộc vào nhiệt độ đông đặc của khốichất béo

Bảng 1: Thành phần acid béo trong dầu ca cao:

Tên glycerid Phần trăm(%) Nhiệt độ nóng chảy(oC)

Màu nâu đặc trưng của sô cô la là do theobromine có khả năng oxi hóa mạnh tạo

ra những sản phẩm có màu nâu đặc trưng

Theobromine có khả năng làm tăng sức chịu đựng của tim nhưng trong sản phẩm

sô cô la, theobromine chiếm một hàm lương rất thấp nên không gây hại đến hệ thần kinh

mà chỉ làm tăng cảm giác hưng phấn nhỏ

Cafein

Công thức phân tử la C8H10O2N4 H2O

Là dạng tinh thể màu trắng, hình kim, có vị đắng, có tính tan cao hơntheobromine, tan trong ete nóng Nhiệt độ thăng hoa của cafein là 180 oC Nhiệt độ nóngchảy là 235 oC

Cafein cũng là một chất kích thích vì có khả năng tác động đến hệ thần kinh tạonên cảm giác hưng phấn, sảng khoái Nhưng khi sử dụng với hàm lượng cao thì nó làmột chất đọc với hệ thần kinh

Trong vỏ hạt cafein chỉ chiếm khoảng 0.3% và 0.7% trong nội nhũ Với hàmlượng như vậy thì nó không gây nguy hiểm cho người dùng

Các acid hữu cơ

Các acid hữu cơ trong hạt ca cao ở dạng dễ bay hơi hoặc không bay hơi Trong

đó, những acid không bay hơi gầm có acid malic, acid tactric, acid oxalic Trong hạt cacao còn chứa một lượng nhỏ các acid hữu cơ tự do, thường chiếm khoảng 0.7-2.33%.Còn đối với các acid bay hơi sẽ được loại bỏ trong quá trình chế biến

Ngoài ra, trong hạt cacao còn chứa một lượng ít gluxit (4.5% trong nội nhũ) vàchất khoáng (2.5 – 3%)

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CHÍNH

2.1 Quy trình công nghệ

2.1.1 Quy trình công nghệ

2.1.2 Thuyết minh quy trình

2.1.2.1 Thu hái quả cacao

Thu hoạch trái 2 tuần/lần hoặc ít hơn Chọn trái chín (trái vừa chuyển sang màu vànghoặc màu đỏ cam) và thuần thục (75%) để thu hoạch Tránh để trái quá chín vì hạt có thểnảy mầm Không hái những trái còn xanh

Lên men

Hạt cacao

Hình 2.1 Thu hoạch quả cacao 2.1.2.2 Bóc vỏ (tách hạt)

Mục đích: Bóc vỏ để lấy hạt ra rồi đem đi ủ

Yêu cầu: không làm tổn thương hạt

Phương pháp lấy hạt ra: dùng dao hoặc khúc gỗ, ở nhiều nước thu hoạch với sản

lượng lớn người ta dùng máy Người ta đập quả ra bằng một khúc gỗ, đập theo chiềuthẳng đứng (để trái cũng theo chiều đứng thẳng), cũng có thể đập quả vào đá, lách haingón tay theo chiều dài và cả hai bên xơ cùi trụ hạt sẽ tách ra dễ dàng hoặc dùng daochặt vài nhát thật mạnh là có thể bổ đôi quả cacao ra và lấy hạt ra bằng mũi dao Dùngdao thì dễ đập hạt nhưng hạt không loại hết xơ cùi trụ dính hạt, hạt còn xơ cùi trụ thì rấtkhó phơi khô đều và làm giảm giá trị sản phẩm cacao Sau khi bóc vỏ hạt đưa vào ủ (lênmen) ngay, không được kéo dài quá 24 giờ

Các biến đổi

Biến đổi vật lý: sau quá trình bóc vỏ, khối lượng của khối nguyên liệu giảm điBiến đổi hóa lý: xảy ra quá trình bốc hơi nước từ lớp chất nhầy ra môi trường bênngoài

Biến đổi hóa học: do vỏ cứng được tách ra nên một số chất cũng mất theo (nước,chất béo, cellulose, tinh bột, protein…)

Biến đổi sinh học: do bốc vỏ nên phần dịch nhầy (chứa đường và pH thấp) bêntrong quả lộ ra ngoài tiếp xúc với không khí rất dễ nhiễm vi sinh vật gây những biến đổikhông thể kiểm soát được

Hình 2.2 Bóc vỏ quả cacao 2.1.2.3 Lên men Cacao

Đây là khâu quan trọng nhất trong ngành trồng trọt và chế biến cacao, ủ tốt giá cao

và sản phẩm chế biến sau này mới có giá trị

a) Cơ sở khoa học của quá trình lên men hạt cacao

 Các phản ứng xảy ra trong quá trình lên men cacao

- Phản ứng thủy phân lớp thịt bao quanh hạt

- Phản ứng hóa sinh xảy ra trong hạt

 Những nội phản ứng trong các mô của cotyledon

Lên men giấm

Protein protease Peptide peptidase Amino acide

Saccharose invertase Glucose + fructose

Polyphenol E.PPO Sắc tố màu nâu

của hạt Lá mầm có chức năng tương tự như lá, dự trữ, hấp thụ các chất dinh dưỡng chohạt Số lượng lá mầm tùy thuộc vào đặc điểm thực vật mà phân loại cây một lá mầm hayyanid mầm.

- Hạt cacao là hạt của cây Theobroma cacao Mỗi hạt bao gồm lá mầm và một phôinhỏ, tất cả nằm trong một lớp vỏ bảo vệ Lá mầm dự trữ thức ăn cho quá trình sinhtrưởng của cây và sẽ trở thành yanid đầu tiên của cây khi hạt nảy mầm thức ăn dự trữbao gồm cả chất béo (bơ cacao – chiếm một nửa khối lượng khô của hạt)

 Nội phản ứng trong các mô của cotyledon

- Khi hạt cacao thu hoạch thì cotyledon sẽ hút ẩm, vách tế bào dự trữ thấm nước,nội chất của tế bào sẽ khuếch tán qua các mô, enzyme tiếp xúc với polyphenol của tế bào

có sắc tố

- Hoạt động thủy phân protein (proteolytic enzyme activity) vẫn xảy ra

- Anthocyanine tạo thành yaniding và 2 đường khử không màu, oxy hóa tạo màunâu đặc trưng cho sản phẩm

- Những polyphenol khác: tản đi một phần hoặc chịu những biến đổi hóa học làmgiảm vị chát và đắng cho cacao

- Các phản ứng trên xảy ra cho tới cuối quá trình lên men và còn tiếp tục trong quátrình phơi khô

- Cacao lên men tốt sẽ ít chát

- Phức chất đạm: đạm tổng số giảm, theobromine hao hụt, các chất protein bị pháhủy

- Khoảng 40% theobromine bị khuếch tán vào mô và đi vào vỏ giảm vị đắng

- Protein thủy phân thành các aminoacide, các peptide…sẽ phản ứng vớipolyphenol, các chất không hòa tan tạo hương vị màu sắc cho hạt

 Vi sinh vật tham gia quá trình lên men Cacao

- Nấm men thực hiện quá trình lên men ca cao là Saccharomyces Cerevisiae là chủyếu Ngoài ra, người ta còn tìm thấy 12 loại nấm men khác nữa có mặt bên trong khối lênmen ca cao nhưng với khối lượng không nhiều: Candida, Debaryomyces, Hansenula,Kloeckera, Pichia, Rhodorula, Torulopsis,…

- Trong quá trình lên men, vi khuẩn Lactobacillus lactic, Acetobacter aceti tham giachủ yếu Ngoài ra, còn có: Lactobacillus Collinoides, Lactobacillus Fermentum,Lactobacillus Plantarum, Gluconobacter Oxydans

Hình 2.3 saccharomyces cerevisiae

 Bản chất sinh hóa và những biến đổi diễn ra trong quá trình lên men, ủ hạt cacao

- Trong 24h đầu C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 dưới hoạt động của nấm mentrong điều kiện kỵ khí không bắt buộc

- Ngoài ra, còn có một số sản phẩm phụ khác nhau như: acide lactic, oxalic, enzymengoại bào, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi…

- 24h tiếp theo: thịt quả bị phân rã và chiết rút hết, tạo điều kiện thông thoáng chokhối ủ Hơn nữa sau 2-3 ngày đầu lên men thường tiến hành đảo trộn khối hạt Do có mặtcủa Oxy nên cồn bị õi hóa thành acide acetic dưới sự hoạt động của vi khuẩn acetic:

C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O

- Cuối quá trình lên men, lượng cồn và acide lactic giảm dần, chỉ còn acide acetic.Nhờ acide acetic và nhiệt độ cao (sau 2 ngày lên men) làm cho màng tế bào bị vỡ và cácchất dễ hòa trộn vào nhau Điều này cho phép một số chất phức tạp chuyển sang trạngthái hoạt động (hoạt động của emzyme, quá trình oxy hóa, quá trình phân giải proteinthành amino acide…) sự hoạt động của những chất này là yếu tố quyết định màu và mùicủa bột cacao sau này Tuy nhiên, sự có mặt của acide acetic trong hạt cacao sẽ làm tăng

độ chua cho sản phẩm cuối sau này Do đó, quá trình lên men bắt buộc phải có giai đoạn

làm khô hạt cacao để acide acetic bị oxi hóa

 Những biến đổi của VSV trong quá trình lên men

- Nấm men chiếm ưu thế hoạt động trong 24h đầu

 Chuyển hóa toàn bộ thịt quả (có hàm lượng đường rất cao) thành cồn

 Phân hủy acide citric làm cho pH tăng từ 3.5-4.2 tạo điều kiện cho vi khuẩn pháttriển