LÊN MEN CA CAO

Trong sản xuất người ta thường chặt xén ngọn bớt để việc thu hoạch quả có thể dễ dàng hơn và độ cao của cây khi trưởng thành thường không quá 7,5m, đường kính 10-15cm.. - Chât nhây thịt

Đặt vấn đề

Trên thị trường tiêu thụ ca cao hiện nay, người trồng ca cao có thể bán các sản phẩm ca cao dưới dạng trái ca cao tươi hoặc hạt ca cao khô đã lên men Tùy thuộc vào giá cả của thị trường,

kỹ năng sơ chế, điều kiện cơ sở vật chất,… người trồng ca cao tự lựa chọn các sản phẩm ca cao

để bán sao cho có hiệu quả nhất

1 Giới thiệu vê cây cacao

1.1 Phân loại thực vật học

Cây cacao (Theobroma cacao) thuộc:

-Thứ Theobroma cacao L

-Họ Sterculiaceae

Thứ Theobroma gồm 20 loài, trong đó chỉ có loài Theobroma cacao là có giá trị kinh tê Theobroma cacao được chia ra làm 2 loài phụ: Criollo và Forastero

-Criollo: trái đỏ, kích thước lớn, có nhiều ở vùng Nam Mỹ (Venezuela, Ecuado,

Colombia)

-Forastero: có màu vàng đỏ, có nhiều ở Châu Phi (Ivory Coast, Ghana, Nigeria)

-Trinitario (cây lai cLa Criollo và Forastero) : trái vàng nhỏ, có nhiều ở vùng Trung My (Trinidad, Jamaica)

1.2 Đặc điểm hình thái của cây cacao

Cacao là loài thân gỗ nhỏ có thể cao đên 10-20 m nếu mọc tự nhiên trong rừng Trong sản xuất người ta thường chặt xén ngọn bớt để việc thu hoạch quả có thể dễ dàng hơn và

độ cao của cây khi trưởng thành thường không quá 7,5m, đường kính 10-15cm Để phát triển mạnh, cây cacao cần được che chắn để tránh bớt tia nắng mặt trời và gió, đặt biệt là trong những giai đoạn đầu của thời kì phát triển Thời kì kinh doanh hiệu quả có thể kéo dài 25-40 năm Lá dài 25cm màu đậm, hình gân lông chim Mỗi năm cho đến hàng nghin hoa ở than 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 trong khoảng 40 ngày đầu và đạt tốc độ tối đa sau

ngày Sau khi thụ phấn 85 ngày sự tăng trưởng của trái chậm lại, trong khi hạt bên trong trái bắt đầu tăng trưởng nhanh, đây cũng là thời kì hạt tích lũy chất béo Lớp cơm nhầy hình thành khoảng 140 ngày sau khi thụ phấn Từ khi thụ phấn đến khi trái chín kéo dài 5-6 tháng

Trái cacao có thể đạt chiều dài 15-20 cm, cân nặng 200g-1kg Tùy theo từng loài, hình dạng của trái thay đổi từ hình cầu, hình dài và nhọnn, hình trứng hay hình ống Màu sắc của trái khá đa dạng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ Mỗi trái chứa khoảng 20-40 hạt

1.3 Đặc điểm sinh thái của cây cacao

Cây cacao là loài cây nhiet đới, thường được trồng cùng xích đạo Nhiệt do thích hợp cho

Sự sinh trưởng là 30-40oC, độ ẩm là 70-80% và là cây ưa bóng mát

1.4 Thành phân hóa học của trái cacao

Nước, chât béo (bơ cacao), cacbohydrates, nitrtogen, acid hdu cơ, muôi khóang,… Các thành phần này sẽ có hàm lượng khác nhau ở chất nhầy, vỏhạt và thịt hạt

- Chât nhây (thịt quả) có hàm lượng nước và đường cao nhất, ngoài ra còn có acid citric làm cho pH của thịt quả luôn ở 3,5

- Vỏ hạt có hàm lượng cacbohydrates cao

- Thịt hạt có hàm lượng bơ cacao rất cao, vỏ hạt có một ít và chất nhầy không có

2.Thị trường ngành sản xuất ca cao

Sản phẩm bán hoàn chỉnh ứng dụng trong nhiều ngành khác :

- Bột cacao bổ sung vào bánh kẹo, nước giải khát

- Bơ cacao sản xuất mức, mỹ phẩm, dược phẩm

Sản phẩm hoàn chỉnh tiêu thụ ngay

- Chocolate tấm

- Chocolate bột

-Mức kẹo chocola

3 Quá trình lên men hạt cacao

Kết quả nghiên cứu cho thấy hạt ca cao lên men trong điều kiện tự nhiên cũng có chất lượng chấp nhận được nhưng không đồng đều giữa các lớp trong khối ủ, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết Đây là một chuỗi các quá trình lên men của các nhóm vi sinh vật nối tiếp nhau Đầu tiên là sự phát triển của nấm men, tiếp theo là vi khuẩn, cuối cùng là

sự phát triển của một số nấm sợi trên bề mặt của khối ủ Chất lượng hạt ca cao sau lên men tốt nhất trong điều kiện nhiệt độ lên men ở 40 oC, độ ẩm nguyên liệu là 82 % và thời gian lên men trong 7 ngày

3.1 Mục đích quá trình lên men cacao

-Thực hiện quá trình lên men tự nhiên, sử dụng khả năng sinh tổng hợp của hệ VSV tự nhiên nhằm loại bỏ phân thịt quả bao xung quanh hạt cacao để thu được cacao nhân nguyên ven về hình thể

- Cho phép mot sô chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động

- Loại bỏ bớt vị đắng cho cacao

- Tạo ra mùi vị; đặc trưng cho cacao

SỰ KHÁC BIỆT GIỮA HẠT CACAO LÊN MEN VÀ HẠT KHÔNG LÊN MEN

HẠT CACAO KHÔ KHÔNG LÊN MEN

( KHÔNG NGỌT )

LÊN MEN ( NGỌT)

VỎ Mềm và khép vừa phải Cứng, giòn, khép vằ phải

hoặc hơi rời ra

Màu trong vỏ Sạch và nhợt Động lại màu nâu đậm

Độ chắc của lá mầm Dai hoặc giống phomát Cứng khô

Phân đoạn lá màm trắng Trắng hoặc xám Nâu vàng hoặc kem hoặc cả

2 Phân đoạn lá mầm tím Xanh xám đá Nâu đậm, tím hoặc cả 2

Hương vị ( không nung ) Ít hương, vị tự nhiên Acid và thơm nồng

Hương vị (nung ) Giống hạt đậu phổ biến Hương chocolate

3.2 Hệ VSV lên men cacao

- Nấm men Saccharomyces Cerevisiae là chủ yếu (ngoài ra người ta còn tìm thấy có 12 loài nấm men khác nữa có mặt trong khối lên men cacao nhưng sô lượng không nhiều)

- Vi khuẩn: Lactobacillus lactis, Lactobacillus plantarum, Acetobacter aceti,

Gluconobacter oxydans

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

-Trong 24 giờ đầu: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 dưới sự hoạt động của nấm men trong điều kiện kị khí bắt buộc

Cuối quá trình lên men, lượng cồn và acid lactic giảm dần, chỉ còn acid acetic Nhờ acid acetic và nhiệt độ cao (sau 2 ngày lên men) làm cho màng tê bào bị vỡ và các chất dễ hòa trộn vào nhau.Điều này cho phép một số chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động (hoạt động của enzyme, quá trình oxi hóa, quá tình phân giải protein thành aminoacid…)

Sự hoạt động của những chất này là yêu tố quyết định đến màu và mùi của bột cacao sau này Tuy nhiên sự có mặt của acid acetic trong hạt cacao sẽ làm tăng độ chua của sản phẩm cuối sau này Do dó sau quá trình lên men bắt buộc phải có giai đoạn làm khô hạt cacao để acid acetic bị oxi hóa

3.4 Những biến đổi của VSV trong qua trình lên men

- Nấm men chiếm ưu thế hoạt động trong 24 giờ đầu:

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

- phân hủy acid citric làm cho pH tăng từ 3,5-4,2 tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển

- sản xuất một số acid hữu cơ (acid oxalic, acid succinic, acid malic, acid acetic, ) có tác dụng giết chết mầm hạt

- sản xuất một vài hợp chất hữu cơ dễ bay hơi tạo mùi đặc trưng cho cacao

- tạo ra enzyme pectinase, làm giảm tính dẻo của thịt quả giúp cho phản ứng nhanh hơn

- Vi khuẩn lactic cũng chiếm ưu thê hoạt động trong 24 giờ đầu khi pH > 4 và trong điều kiệ kị khí tạo ra acid lactic

-Trong 24 giờ tiếp theo: thịt quả bị phân hủy hết, có sự xâm nhập củaa khí O2 vào khu vực lên men, vi khuan acetic bắt đầu chiếm ưu thê hoạt động chuyển còn thành acid acetic.Trong suốôt thời gian này nhiệt độ tăng đến 50oC tạo điều kiện thuận lợi xúc tác các phản ứng sinh hóa và sự hoạt động của các loài vi khuẩn Bào tử VSV cùng với nấm sợi có thể xuất hiện trên bề mặt khối lên men gây ra những mùi ôi thối, khó chịu

3.5 Thời gian lên men

Trung bình là từ 6-7 ngày

Đặc biệt đối với loại Criollo: từ 2-3 ngày, loại Forastero: 5 ngày, loại Trinitario : 7 ngày hoặc hơn nữa

Sau quá trình lên men độ ẩm của hạt là 16-17%

3.6 Các kiểu lên men hạt cacao trên thế giới

3.6.1 Phương pháp ủ thành đống

Đây là phương pháp phổ biến nhất ở Tây Phi và ở Vanuatu Hạt cacao được đổ đống trên mặt đất có phơi lá chuối Bệ trên và xung quanh cũng có đậy bằng lá chuối Cứ 2 ngày một lần giở lá chuối ra để xáo trộn hạt cho đều rồi đậy lá chuối lên Khối lượng đống hạt thường 100-250kg Thời gian lên men thường 5-6 ngày Có thể tạo thành đường rãnh để giúp cho sự thoát dịch nhày, không nên lên men trong những lọ đất lõm, thịt quả bị phân huỷ thànhlỏng không chảy đi được sẽ làm thối hạt lên men

3.6.2 Phương pháp ủ trong thúng

Phương pháp thường được thực hiện trong các tiếu trang trại hoặc theo quy mô gia đình Hạt cacao thường được đổ đầy vào trong những thúng bằng tre, xung quanh và bên trên cũng được phủ lá chuối Dịch nhày chảy qua các mặt bên và đáy thúng Việc đảo trộn được thực hiện bằng cách đổ từ thúng này sang thúng kia, cứ 2 ngày một lần Phương pháp này đã được thực hiện ở Châu Phi ( Ghana )

3.6.3 Phương pháp ủ trong thùng

Các thùng gỗ có đường kính 1-1,5m , sâu 1m, có thể chứa từ 1-2 tấn cacao được bố trí theo hình bậc thang, dưới đáy có lỗ 15mm để dịch nhầy có lối thoát và để thông hơi TIến hành lót lá chuối ở đáy và quanh thùng rồi đổ hạt cacao tươi vào Cứ 2 ngày tiến hành đảo trộn bằng cách chuyển cacao từ thùng này sang thùng khác để quá trình lên men

đồng đều, xúc tác phản ứng nhanh Phương pháp này thường được áp dụng trong các trang trại, đồn điền lớn Thời gian lên mên 6-7 ngày

-Phương pháp này đã được áp dụng tới vùng Trung Mỹ ( Venezuela )

3.6.4 Phương pháp ủ trên khay

Khay ủ bằng gỗ sâu 10cm, đáy khay là một cái vạt nan tre đặt song song và cách nhau chừng 0,5cm Mỗi khay chia thành 2 phần bằng nhau, bằng một cái ngăn di động bằng

gỗ Chỉ đổ cac nửa khay Chồng 2 khay lên nhau, góc đầy hạt quay về cùng một phía Lớp hạt trên của mỗi khay tiếp giáp với vạt tre làm đáy của khay trên và những khoảng trống giữa các nan tre là những ống thông khí mà qua đó không khí có thể thấm vào khối

ủ Sau 24 giờ ủ người ta phơi lên chồng khay một mảnh vải bao bì để vừa chống mất nhiệt vừa đảm bảo sự thông thoáng Thời gian ủ trên khay là 3-4 ngày, ngắn hơn so với phương pháp ủ khác

3.7 Tóm lại cách lên men chung

Lên men

Từ 1 - 20kg: Sử dụng thúng nan, lót một lớp lá chuối ở dưới, đổ hạt lên rồi phủ thêm lá chuối (chú ý giữ thoát nước tốt) Che kỹ bằng bao đay và tránh mưa

- Từ 20 - 45kg: Sử dụng thúng hoặc thùng lớn có ngăn, che bằng bao đay

- Mẻ trên 45kg: Sử dụng các thùng lên men bằng gỗ với thiết kế như đã hướng dẫn, thoát nước tốt ở các phía và mặt dưới, phủ bằng bao đay

- Lên men tất cả các trái ca cao cùng lúc để có kết quả tốt hơn Chiều sâu của khối hạt nên tương ứng với chiều rộng của thùng dùng để lên men Tránh dàn hạt ca cao trên bề mặt rộng Khối hạt càng sâu thì việc lên men càng tốt

- Hạt phải được đảo lộn sau 48 giờ và sau 96 giờ Trong thời gian này nhiệt độ có thể lên đến 450C hoặc cao hơn Lên men nguội sẽ cho nhiệt độ dưới 400C sau 2 ngày Đối với mẻ nhỏ, phải phơi các thúng lên men dưới trời nắng Sau khi đảo trộn lần đầu, nhiệt độ thường tăng cao, kiểm tra nhiệt độ vào buổi sáng và chiều Đảm bảo không khí có thể thâm nhập vào khối hạt Lưu ý làm sạch và kiểm tra thùng để loại bỏ rác bẩn và đảm bảo thoát nước

- Để không bị mất nhiệt, phải phủ kín thùng bằng bao đay

- Việc lên men thường kéo dài 6 ngày, tuy nhiên với số lượng ca cao ít (khoảng 1kg) phải lưu ý tránh để hạt lên men quá mức Sau 6 ngày, nhiệt độ nên giữ ở mức 45 - 480C Đối với những mẻ nhỏ nên kiểm tra từ ngày thứ 5, nếu không còn mùi chua và vỏ hạt đã sẫm thì đem phơi ngay

3.8 Quá trình làm khô hạt cacao sau lên men

Mục dích:

- tránh hiện tượng mốc hạt cacao

- giảm độ ẩm của hạt cacao sau khi ủ ( 55% xuống đến 6-7%) để bảo quản Không được sấy quá khô (U.5%) hạt se bị giòn, dễ gãy

- hoàn tất các biến đổi hóa học đang xảy ra bên trong hạt

- tạo hương vị đặc biệt cho hạt cacao

Biện pháp thực hiện:

- Phơi dưới ánh nắng mặt trời hoặc sấy bằng máy sấy

- Phơi dưới nắng mặt trời : kéo dài 1-2 tuần và mỗi ngày đảo trộn 4 lần, buổi tối khối hạt được đậy lại bằng bao tải

- Sấy bằng các máy sấy thời gian sẽ rút ngắn hơn (1-2 ngày) nhưng lượng acid acetic chưa bị oxi hóa hết vẫn còn bị giữ lại trong hạt làm cho sản phẩm cuối có hàm lượng acid cao

Đặc điểm hạt sau khi phơi : có màu nâu

3.8 Phân loại hạt và đóng gói :

4 Công nghe sản xuất bột cacao

4.1 Quy trình công nghệ

4.2 Giải thích quy trình

4.2.1 ủ hạt cacao

Là quá trình lên men hạt cacao để phân hủy toàn bộ khối thịt, quả bao quanh hạt và thu nhận hạt cacao nhân ở bên trong nhờ vào hệ VSV tự nhiên

4.2.2 Phơi và sấy hạt cacao nhân

Nhằm mục đích :

- giảm độ ẩm của hạt cacao sau khi ủ (55% xuống đến 6-7%) để bảo quản Không được sấy quá khô (U.5%) hạt se bị gòn, dễ gãy

- hoàn tất các biến đổi hóa học đang xảy ra bên trong hạt

- tạo hương vị đặc biệtt cho cacao

Biện pháp thực hiện: phơi dưới ánh nắng mặt trời hoặc sấy bằng máy sấy

- Phơi dưới nắng mặt trời : kéo dài 1-2 tuần và mỗi ngày đảo trộn 4 lần, buổi tối khối hạt được đậy lại bằng bao tải

- Sấy bằng các máy sấy thời gian sẽ rút ngắn hơn (1-2 ngày) nhưng lượng acid acetic chưa bị oxi hóa hết vẫn còn bị giữ lại trong hạt làm cho sản phẩm cuối có hàm lượng acid cao

Đặc điểm hạt sau khi phơi : có màu nâu

4.2.3 Loại bỏ tạp chất

Sử dụng sàng hoặc ray để loại bỏ các tạp chất, bụi bặm trong quấ trình lên men và phơi hạt cacao Trong hình là một thiết bị có không khí nóng thổi từ dưới lên và nước được tưới nhẹ từ trên xuống, ngoài mục đích làm sạch hạt thiết bị này còn lamg cho hạt sáng bóng lên

4.2.4 Rang tách vỏ

Nhằm mục đích:

- tách nhân và vỏ nhưng chỉ ở mức độ làm lỏng lớp vỏ hạt

- giảm độ ẩm nhân cacao thích hợp cho quá trình nghiền, ép dầu

- tăng hàm lượng chất thơm, mùi vị cho cacao

- thay đổi màu sắc cacao thành màu nâu đỏ đặc trưng (do L-epicatesin chuyển hóa thành flobaphen, do phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin, phản ứng caramen hóa,

…)

- vô hoạt các VSV có hại khác

- giảm hàm lượng các chất gây đắng, gây chát (tanin, L-epicatesin)

Biện pháp thực hiện: rang ở 120oC, thời gian 10-15 phút

4.2.5 Nghiền thô, phân ly

Nhằm mục đích: tách hoàn toàn vỏ ra khỏi nhân

Biện pháp thực hiện: sử dụng máy phân ly cơ học dùng sàng, máy phân ly động dùng quạt

4.2.6 Nghiền nhân cacao

Nhân cacao có chứa khoảng 55% bơ cacao, điểm nóng chảy của bơ cacao khoảng

34-35oC

Trong quá trình nghiền và nhiệt sinh ra do ma sát sẽ nâng nhiệt độ lên trên 34oC làm hóa lỏng chât béo tạo thành một chất bột nhão (gọi là rượu mùi cacao)

Bột cacao nhào nghiền xong có thể sản xuất bơ cacao, bột cacao, sôcôla, …có thể giữ cho

nó ở the lỏng hay ở thể rắn

4.2.7 Ép

Mục đích là để tách bơ cacao ra khỏi các thành phần không chứa chất béo Sau khi ép hàm lượng bơ trong bột cacao chỉ còn khoảng 18% Bơ cacao là một trong những chất béo có giá trị rất cao, dùng để sản xuất sôcôla béo, ứng dụng trong ngành dược phẩm (chế supputoria), ngành mỹ phẩm (son đánh môi), sản xuất xà phòng,…

Áp lực ép khoảng 400 kg/cm2, nhiệt độ 65-70oC, thời gian khoảng 5-10 phút

4.2.8 Xay bánh dầu

Bánh dâu cacao sau khi ra khỏi mâm ép sẽ rơi vào thùng chứa và đưa dên máy xay để nghiền thành bột mịn hơn

4.2.9 Sàng

Sản phẩm bột cacao cuối cùng được sàng qua vải lọc, nylon hoặc lưới kim loại trước khi đem đi đóng gói bằng vật liệu chống hút ẩm

Tài liệu tham khảo:

http://www.vivani.de/index_englisch.html

http://www.hotelchocolat.co.uk/cx1/brand/1/cid/7VTOX1RT3LOZI9NZJZYD5O29NE 0WZ7Q9/article-Terms-and-Conditions-terms_ctc.htm

Đồng Thị Thanh Thu, Sinh Hóa Ưùng Dụng, NXB-Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh P.A.Roelofsen, Advances in food reseach volume III ( Fermentation, drying and

storage of cacao beans )

(Tài liệu của dự án SUCCESS ALLIANCE VIET NAM ACDI/VOCA)

chất lượng hạt cacao, Đại học Cần Thơ