Báo cáo công nghệ sản xuất sữa ca cao tiệt trung đóng hộp

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU Ca cao nguồn nguyên liệu phổ biến ngày Là nguồn nguyên liệu thiết yếu cho ngành công nghệ chế biến thực phẩm sô cô la, sữa, bánh, kẹo,… Một thực phẩm cung cấp chất dinh dưỡng cao mang lại nhiều lợi ích sức khỏe cho người Một sản phẩm đà phát triển mà sử dụng nguồn nguyên liệu ca cao sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp Trước người ta muốn uống sữa ca cao cách pha bột ca cao truyền thống Ngày nay, để không tốn nhiều thời gian thị trường dòng sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp Nó khơng dòng sữa milo, sữa bổ sung sơ la Vì sơ la dạng hỗn hợp ca cao, bơ ca cao thành phần khác Để hiểu rõ dòng sản phẩm sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp này, nhóm chúng em nghiên cứu đề tài báo cáo “Công nghệ thiết bị chế biến sữa ca cao tiệt trùng đóng hơp” Bài tiểu luận nhiều thiếu sót, mong Thầy bạn góp ý để báo cáo hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn Tổng quan sữa ca cao tiệt trùng 1.1 Tổng quan ca cao 1.1.1 Nguồn gốc Hạt cacao có nguồn gốc từ cacao, thuộc loài cacao Theobroma Theobroma cacao loại có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới ẩm phía bắc Nam Mỹ Trung Mỹ (Miranda et al,1962) Có loại cacao trồng khu vực Criollo Forastero Nguồn gốc cacao hóa số tranh cãi Nguồn gốc có khả cao cacao khu lưu vực sông Orinoco Amazon, thung lũng nhánh sông chúng Trung tâm xuất xứ cacao xem xét Thượng Amazon gần biên giới Colobia - Ecuador, sườn phía đơng dãy Andes (Cheesman 1944) Mặc dù cacao trồng Mexico Trung Mỹ 2000 năm, khơng có quần thể hoang dã thực khu vực này, cho thấy cacao đưa từ nơi khác đến Trung Mỹ Mexico Khi cacao lang rộng khắp thung lũng Amazon, phân tán dọc theo tuyến đường : dẫn phía bắc dẫn phía tây (Schultes 1984) Do đó, khẳng định cacao hóa Nam Mỹ sau lan sang Trung Mỹ Nam Mexico, người Ấn Độ di cư thực Cách khoảng 2000 năm, cacao hay xác chế phẩm từ hạt cacao sớm phổ biến trở nên thiết yếu người dân sống khu vực Mỹ Latin Bằng chứng khảo cổ học Costa Rica cho thấy cacao uống thương nhân Mayan sớm 400 năm trước Cơng ngun Văn hóa Aztec, chiếm ưu Mesoamerica từ kỷ XIV đến chinh phạt, nhấn mạnh nhiều vào tôn nghiêm cacao Và nhà khoa học chứng thực người Mayan người Aztec trồng cacao từ lâu trước nhà thám hiểm Châu Âu đặt chân lên vùng đất (J C Motamayor, 2002) Cả người Maya Aztec đánh giá cao cacao, sử dụng hạt cacao khơng cho mục đích ẩm thực mà để buôn bán tạo tiền Chocolate loại nước uống có nhiều hình thức hương vị Chocolate có tầm quan trọng nghi lễ lớn người Maya người Aztec, phục vụ bữa tiệc xa hoa, chôn cất người chết dùng để xức dầu cho trẻ sơ sinh Tuy nhiên, lịch sử choccolate có lẽ lâu đời nhiều so với dự đốn ban đầu, tàu gốm từ khoảng 1100 trước Công nguyên Puerto Escondido, Honduras, dư lượng tìm thấy hợp chất hóa học đến từ sô cô la (Hermann A Jürgen Pohlan 2010) Dựa đa dạng hình thái lớn quan sát Trung Mỹ Nam Mỹ, quần thể cacao Bắc Nam Mỹ phát triển thành dạng, phân tách Isthmus Panama Cả hai quần thể tiến hóa độc lập cơng nhận phân lồi riêng biệt (T cacao ssp cacao and T cacao ssp sphaerocarpum), (Cuatrecasas, 1964) Thực vật hoang dã từ rừng nhiệt đới Lacandona từ Mexico tổ tiên cacao hóa Nguồn gốc hóa đồng thời riêng biệt Trung Nam Mỹ đề xuất cho loại hạt phổ biến, Phaseolus vulgaris (Velasquez and Gepts, 1994) Theobroma chia thành hai mươi hai loài Theobroma cacao biết đến rộng rãi Người Maya tin ca cao Thượng Đế hạt ca cao ân sủng chúa cho người Người Maya người trái đất sử dụng ca cao làm thực phẩm Họ làm đồ uống với hạt ca cao nướng lên, nghiền nhuyễn pha với bột ngô nhằm tạo độ sánh uống Tuy nhiên cách thức chế biến đơn giản Khi Tây Ban Nha xâm chiếm vùng đất vào kỷ 15, hạt ca cao theo thuyền buồm đến Châu Âu trở thành loại thức uống quý tộc Người Aztec gọi thức uống từ hạt ca cao lên men Xocolatl Nhưng người Tây Ban Nha phát âm tên nên biến thành Chocolat Và đến người Anh gọi Chocolate Trong gần kỷ, ca cao coi thức uống đặc trưng điều bí mật người Tây Ban Nha Tuy nhiên giá đắt đỏ nên người Tây Ban Nha thực dụng nhạy bén trồng ca cao thuộc địa họ để xuất tới quốc gia khác châu lục Và thu lại khoản lợi nhuận khổng lồ Ca cao lan truyền khắp Châu Âu Việc uống bột ca cao thành trào lưu Pháp Dưới thời vua Louis 14 15, thức uống ca cao ưa chuộng Versailles Tuy nhiên, lúc thức uống ca cao uống dạng nóng Vì bột ca cao nguyên bơ ca cao, dễ bị kết tinh thơ nhám bị lạnh Người ngồi uống chocolate Christopher Columbus, người đến Nicaragua vào năm 1502 để tìm đường biển đến loại gia vị phương Đơng Moctezuma II, Hồng đế Aztec (1465-1520), chào đón Hernando Cortés quân đội ông vào năm 1519 thức uống chocolate, cử tình bạn cacao thức uống dành cho quý tộc, chiến binh thương nhân Theo Bernal Díaz, sơ la phục vụ cho Moctezuma tàu vàng nguyên chất ăn thìa vàng Trên thị trường, có người bán đồ uống chocolate hảo hạng làm mật ong, hoa, vani chí tiêu Chocolate làm từ hạt cacao nghiền có thêm gia vị, dạng cay, khơng vị, khơng gọi ngày đơn giản sô cô la Các tu sĩ Capuchin Tây Ban Nha bắt đầu phát triển Crioche cacao Ecuador vào năm 1635 Các quốc gia châu Âu đòi đất để trồng ca cao cuối kỷ XVII Pháp giới thiệu cacao cho Martinique St Lucia (1660), Cộng hòa Dominican (1665), Brazil (1677), Guyana (1684) Grenada (1714); Anh trồng cacao Jamaica vào năm 1670; trước đó, người Hà Lan tiếp quản đồn điền Curaỗao h chim o vo nm 1620 Sau ú, vụ bùng nổ đòi hỏi phải trồng thêm cacao Amelonado cacao từ Brazil trồng Principe vào năm 1822, Sao Tomé năm 1830 Fernando Po năm 1854, sau Nigeria vào năm 1874 Ghana năm 1879 Đã có đồn điền nhỏ Bonny, miền đông Nigeria thành lập Chánh Iboningi vào năm 1847 , đồn điền khác gia đình Coker điều hành thành lập phái Kitô giáo Những hạt giống trồng Ghana Tetteh Quarshie người học việc Adjah mang đến từ Fernando Po, sau nỗ lực trước Hà Lan (1815) Thụy Sĩ (1843) để giới thiệu ca cao Ghana thất bại Trinitario cacao trồng lần Ceylon vào năm 1834, sau thử lại vào năm 1880 Trong thời gian đó, cấy ghép đến Fiji, Madagascar, Samoa, Singapore Tanzania Ở Cameroon, ca cao giới thiệu thời kỳ thuộc địa năm 1925 1939 (Hermann A Jürgen Pohlan 2010) Đến năm 1828, Van Houten phát minh máy ép thủy lực để giảm gần nửa hàm lượng bơ ca cao, từ tạo "chiếc bánh" nghiền thành bột ca cao Sự đời bột ca cao không tạo điều kiện cho việc tạo đồ uống sơ la, mà kết hợp sô cô la với đường trộn với bơ ca cao để tạo sô cô la rắn Điều phép tạo sản phẩm sô cô la mới, bắt đầu sản xuất hàng loạt tiêu thụ sô cô la hoặc, số người gọi "dân chủ hóa" sơ la (Nguyễn Thị Hiền cộng sự, 2010) Ở Việt Nam, ca cao du nhập vào sớm, theo chân nhà truyền giáo phương Tây từ nhiều năm trước Cây cacao đưa lần vào Việt Nam thực dân Pháp vào kỷ 19 không mang lại nhiều lợi nhuận cà phê, tiêu, điều nên khơng tiếp tục trồng Sau giai đoạn ngắn ngủi vào năm 1980, phủ Sơ Viết cử chun gia sang Việt Nam nỗ lực nhằm phát triển ca cao Tuy nhiên, tan rã Liên bang Sơ Viết khơng lâu sau vào năm 1991 đặt dấu chấm hết cho nỗ lực Năm 2000, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thơn cơng bố chương trình dài hạn nhằm khuyến khích việc sản xuất cacao Việt Nam Năm 2013, diện tích trồng cacao nước ta đạt 20.000 hecta, sản lượng đạt 5.000 hạt Năm 2020, nâng diện tích trồng ca cao lên 50.000 hecta Hiện tại, cacao nhân rộng trồng nhiều vùng miền, bật vùng Tây Nguyên đánh giá có điều kiện lý tưởng cho phát triển ca cao Ở đây, theo nghiên cứu thống kê hoa cho quanh năm, sản lượng bình qn đạt kg hạt khơ / năm tuổi Vào giai đoạn trước, cacao chưa đầu tư mạnh khó khăn thu hoạch, bảo quản phân phối kỹ thuật tiên tiến, nhu cầu người sản phẩm chế biến từ cacao tăng lên ca cao ngày người dân mạnh dạng đầu tư trồng trọt 1.1.2 Sự phân bố ca cao giới Cây cacao có nguồn gốc từ Nam Trung Mỹ trồng phổ biến nhiều nơi giới Điều kiện thích hợp cho cacao sinh trưởng phát triển vùng nhiệt đới nằm vĩ tuyến 20°Bắc đến 20° Nam đường xích đạo, nhiệt độ năm ≥27°C ,có độ ẩm khơng khí cao, lượng mưa hàng năm từ 1500-2500 mm Đất đai phải màu mỡ, có khả nước tốt , nằm độ cao nhỏ 700 m so với mực nước biển Trên giới , cacao trồng khu vực : Nam Mỹ, Tây Phi Đơng Nam Á Hình 1: Sự phân bố ca cao giới ( Nguồn : ICCO - Hiệp hội ca cao giới ) Theo số liệu hiệp hội cacao giới, sản lượng cacao toàn giới đạt triệu năm, riêng châu Phi (chủ yếu Bờ Biển Ngà Ghana) cung cấp 70% tổng sản lượng hạt cacao từ châu Phi lại chủ yếu giống Forastero, loại hạt có mùi vị gia đình cacao 1.1.3 Đặc điểm ca cao Có bốn loại giống trồng ca cao là: Criollo, Forastero, Trinitario Nacional Trong Forastero trồng nhiều châu Phi, Trung Nam Mỹ chiếm khoảng 80% sản lượng ca cao toàn giới Giống phát triển nhanh cho suất cao so với loại giống ca cao khác Cây cacao loại thân gỗ có chiều cao trung bình 5-7m Tuổi thọ thường từ 20-30 năm, sau trồng 3-4 năm bắt đầu cho hoa, hoa có nhiều màu như: đỏ, hồng tím Cây cacao hoa năm nhìn chung hoa thường nở rộ vào hai khoảng thời gian: từ tháng đến tháng từ tháng 11 đến tháng Hoa mọc trực tiếp từ thân cành to không mọc khác Hoa cacao thuộc loại lưỡng tính Mỗi cacao nở đến 100.000 hoa tỉ lệ đậu trái thấp, vào khoảng 0,5% cao Hơn nữa, non đậu lại có tượng khơ héo rụng, có tới 90% Khi chín, vỏ trái cacao đổi màu: trái màu xanh lục hay oliu chín chuyển sang màu vàng tươi, trái màu ửng đỏ chín có màu da cam, trái tím lợt chuyển sang tím đậm Quả cacao có kích thước lớn, thường có dạng hình cầu, dài hay nhọn tuỳ theo giống Chiều dài từ 7-30 cm (trung bình từ 12-15 cm) Trọng lượng vỏ hạt khoảng 200g đến 1kg Từ lúc hoa lúc chín khoảng 5-7 tháng Trong chứa từ 30-40 hạt Mỗi cacao hàng năm cho từ 0.5 đến kg hạt, thay đổi tuỳ theo giống điều kiện sản xuất Trung bình thu khoảng Hình 2: Cây ca cao hạt Với khả thích nghi rộng khơng đòi hỏi nhiều kỹ thuật chăm sóc, ca cao thường trồng nhiều vùng đất trống phủ xanh đồi trọc, làm lâm sinh trồng xen Cây cacao thích hợp với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều thích hợp với nhiệt độ trung bình 25oC, độ ẩm 85%, lượng mưa bình quân 1500 mm/năm Cacao ưa ánh sáng tán xạ (50-60% cường độ ánh sáng tự nhiên) nên thích hợp trồng tán ăn trái che bóng Nếu 35oC bắt đầu héo rũ, nhiệt độ thấp khiến ngừng sinh trưởng Cây cacao thích hợp với nhiều 10 Vấn đề - Chi phí lượng cho trình - Tổn thất chất dinh dưỡng - Giá trị cảm quan thực phẩm sau trình xử lý nhiệt - Các thiết bị hỗ trợ - Vệ sinh thiết bị sau sản xuất - Tính ổn định chất lượng sản phẩm mẻ sản xuất Tiệt trùng bao bì Tiệt trùng ngồi bao bì Cao Thấp Nhiều Có thể bị thay đổi Ít Ít bị thay đổi Khơng Đơn giản Khơng cao Có Phức tạp Cao 2.2.7 Bảo quản  Mục đích: trì chất lượng sản phẩm ban đầu, khơng thay đổi giá trị dinh dưỡng  Các biến đổi q trình bảo quản: khơng có biến đổi trình bảo quản, nhiên bao bì bị hở làm tăng số lượng vi sinh vật sản phẩm xảy phản ứng oxy hóa với oxy khơng khí  Cách thực hiện: bảo quản nhiệt độ thường từ 3-6 tháng Nhưng mở bao bì (hộp hay bịch giấy) sữa cần bảo quản lạnh dùng hết 48 tiếng Lưu ý hộp hay túi sữa bảo quản thùng lớn (thùng vận chuyển) khơng nên chất chúng q cao, tránh rơi đổ khơng để nơi q nóng, tránh va đập mạnh gây tổn hại đến bao bì bảo vệ Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp 3.1 Ảnh hưởng ca cao Sữa hương chocolate không dễ đông tụ reneting Việc bổ sung caaacao bột làm tăng tính ổn định nhiệt sữa sữa cô đặc, tăng thời gian đông tụ renet tăng nhẹ độ ổn định alcohol sữa Bột cacao tăng nhẹ tăng nhẹ độ ổn định nhiệt tối đa sữa chocolate ảnh hưởng đến độ ổn định nhiệt tối thiểu (Van den Boomgaard et al, 1987) Bột ca cao làm thay đổi cấu hình HCT-pH thành giá trị kiềm tăng độ ổn định nhiệt tối đa (J E O’Connell et al, 1998) Một số thành phần cacao ảnh hưởng đến ổn định chất keo hệ thống casein sữa thành phần nhắc đến nhiều polyphenol Polyphenol hợp chất phản ứng cao ảnh hưởng đến ổn định sữa theo số chế Polyphenol ý 69 tính chất chống ung thư chống oxy hóa chúng coi thành phần chức tiềm sản phẩm sữa liên quan đến tác dụng ổn định tăng cường sức khỏe ( Lin et al., 1996) Ngồi ra, bột cacao cải thiện giá trị protein thô đáng kể ( Jayeola, C O et al, 2010) 3.2 Ảnh hưởng casein Casein thành phần protein chủ yếu có sữa Chúng tồn dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần lại loại casein khoáng (gồm calci, magie, phosphate citrate) Các dạng casein: - αs -casein: 47-57% - β-casein: 25-35% - κ-casein: 8-15% (Th.S Đặng Thị Ngọc Dung 2018) Trong cấu trúc micelle, tiểu micelle liên kết với nhờ muối phosphate calci Ca3(P04)2 tương tác gốc kỵ nước Kích thước micelle phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có sữa dao động khoảng 0,24-0,4 µm Các tiểu micelle vùng biên cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng K-casein cao Do bố trí đầu ưa nước K-casein hướng vùng biên nên phân tử K-casein làm cho micelle hòa tan sữa dạng dung dịch keo ổn định cấu trúc micelle sữa Nếu tách K-casein khỏi micelle lấy phần ưa nước nó, cấu trúc micelle trở nên khơng ổn định Trong trường hợp nêu có mặt ion Ca 2+ sữa, micelle liên kết lại với tạo nên tượng đông tụ casein (Lê Văn Việt Mẫn 2010) Nếu casein bị đơng tụ ảnh hưởng đến tính chất cảm quan sữa Vì lúc hạt cầu béo phân tán khơng đồng bị vón cục tính chất ban đầu sữa nguyên liệu Những phức hợp phân tử gọi micelle casein Các mixen lớn tới 0,4 micron nhìn thấy kính hiển vi điện tử Các polyme tạo thành từ hàng trăm hàng ngàn phân tử riêng lẻ tạo thành dung dịch keo nhờ tạo nên màu trắng đặc trưng cho sữa (M Griffiths 2010) 70 Casein loại protein sữa ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng sữa Nếu sữa có hàm lượng casein cao chất lượng sản phẩm tốt, mang nhiều chất dinh dưỡng có ích cho người 3.3 Thành phần chất béo 3.3.1 Ảnh hưởng đến hình thành Lactulose sữa cacao tiệt trùng Lactulose loại đường không hấp thụ sử dụng điều trị táo bón bệnh não gan Có tác dụng thẩm thấu, chống tăng amoniac- huyết, kích thích nhu động ruột Theo nghiên cứu cho thấy Lactulose hình thành 120 0C Các kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất béo đến hình thành lactulose có nhiều mẫu thuẫn nghiên cứu Theo Berg (1993) chất béo khơng có tác dụng đến hình thành lactulose sữa có nghiên cứu khác Koning et al (1990) lại cho lactulose hình thành cao đáng kể (40-50%) sữa chứa 3% chất béo so với sữa chứa chất béo 1.5% xử lý UHT Mặt khác, Pellehrino (1994) có nghiên cứu cho thấy chất béo ngăn chặn hình thành lactulose sữa Sự khác lactulose hình thành sữa nguyên kem, sữa bán gầy sữa gầy chứng minh cụ thể sau trình UHT trực tiếp (19-31%) sau trình UHT gián tiếp (3-5%), từ làm cho tác giả đưa nhận định chất béo co hiệu việc chống lại phá hủy nhiệt 3.3.2 Ảnh hưởng đến hình thành furosine sữa cacao tiệt trùng Furosine acid amin thuộc thành phần protein sữa Furosine hình thành nhờ trình thủy phân lactullyllysine, sản phẩm phản ứng Maillard Sự hình thành furrosine tìm thấy mẫu sữa với hàm lượng tùy theo trình xử lý nhiệt, hàm lượng furrosine tăng lên sử dụng tình xử lý nhiệt thấp Ngồi ra, hình thành furosine thực nhanh bị tác động nhiệt độ hàm lượng chất béo sữa cao (Claey et al 2003) 3.3.3 Ảnh hưởng đến biến tính β-lactoglobulin sữa cacao tiệt trùng β-lactoglobulin loại whey protein chủ yếu sữa bò số động vật có vú khác Hợp chất gây số dị trẻ em Trong tình xử lý 71 nhiệt β-lactoglobulin kết hợp với hạt cầu béo sữa (Dalgleish & Banks 1991) Nghiên cứu cho thấy β-lactoglobulin bị biến tính nhanh có độ nhạy nhiệt cao sữa có hàm lượng chất béo cao nhiệt độ 72 0C Ở nhiệt độ 830C biến tính β-lactoglobulin xảy với hàm lượng chất béo sữa Kết nghiên cứu cuối cho thấy hàm lượng chất béo ảnh hưởng lớn đến biến tính βlactoglobulin, cụ thể hàm lượng chất béo cao biến tính β-lactoglobulin nhanh nhiều Ngồi ra, có nghiên cứu chứng minh mẫu sữa chứa 3% chất béo gây biến tính whey protein (10%) so với mẫu sữa chứa 1.5% chất béo điều kiện xử lý UHT (Koning et al.1990) Chỉ tiêu sản phẩm sữa ca cao tiệt trùng đóng hộp Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7018:2009 sữa tiệt trùng, ta có tiêu đánh giá chất lượng sữa sau: 4.1 Sản phẩm Sản phẩm phải chế biến hồn tồn từ ngun liệu sữa ti, có bổ sung đường, ngun liệu ca cao, có khơng bổ sung phụ gia thực phẩm, xử lý nhiệt độ cao 4.2 Chỉ tiêu cảm quan Bảng 24: Các tiêu cảm quan Chỉ tiêu Màu sắc Mùi, vị Trạng thái 4.3 Chỉ tiêu hóa lý Yêu cầu Màu đặc trưng sản phẩm Mùi, vị đặc trưng sản phẩm, khơng có mùi, vị lạ Dịch thể đồng Theo QCVN 5-1:2010/BYT, sữa ca cao tiệt trùng phương pháp thử TCVN 7774:2007 (ISO 5542:1984), TCVN 8099-1:2009 (ISO 8968-1:2001), TCVN 8099-5:2009 (ISO 8968-5:2001) cho thấy sữa có hàm lượng protein sữa khơng nhỏ 2.7% khối lượng 4.4 Chỉ tiêu vi sinh vật Bảng 25: Chỉ tiêu vi sinh vật theo QCVN 5-1:2010/BYT 72 Tin tiêu Mức tối đa Antimon, mg/kg 1,0 Tên tiêuAsen, mg/kg Giới hạn tối đa cho phép 0,5 Phương pháp thử Phân loại tiêu n c m M Chì, mg/kg 0,02 Enterobacteriacea mg/kg