Trong quy trình này quá trình tách vỏ diễn ra trước quá trình rang. Do vậy, để tăng cường hiệu suất tách vỏ ca cao chúng ta phải xử lý nhiệt sơ bộ khối hạt ca cao. Một trong những phương pháp xử lý nhiệt thường dùng nhất hiện nay là phương pháp xử lý nhiệt bằng tia hồng ngoại.
1.1. Mục đích công nghệ
Chuẩn bị cho quá trình tách vỏ:
• Làm yếu các liên kết giữa vỏ và nhân ca cao, giúp cho quá trình tách vỏ sau này dễ dàng và triệt để hơn, hiệu suất thu hồi nhân ca cao tốt hơn.
• Ngăn chặn việc khuếch tán bơ ca cao từ nhân ra vỏ ca cao.
1.2. Các biến đổi xảy ra
Hoá lý:
• Tia hồng ngoại mang năng lượng cao sẽ làm nóng bề mặt hạt ca cao, dẫn tới việc bốc hơi đột ngột của lớp nước nằm giữa vỏ và nhân ca cao. Vì vậy, lớp vỏ sẽ phồng lên và ở một số hạt thì vỏ sẽ bị bể và tách luôn ra khỏi hạt.
• Quá trình làm nóng nhanh vỏ ca cao làm cho nhiệt không có đủ thời gian để truyền vào nhân ca cao nên sẽ ngăn được sự thất thoát do khuếch tán bơ ca cao từ nhân ra vỏ.
• Dưới tác dụng của tia hồng ngoại, một số vi sinh vật bị ức chế và tiêu diệt.
1.3. Thiết bị
1.3.1. Cấu tạo thiết bị
Thiết bị xử lý hồng ngoại có cấu tạo dạng trống quay như sau :
Hình 19: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống xử lý nhiệt hồng ngoại.
Thiết bị tương tự như thiết bị rang gián đoạn bên quy trình 1. Cấu tạo của thiết bị bao gồm trống rang, thiết bị gia nhiệt và thiết bị làm nguội. Bên trong mặt trống có những thanh gờ được thiết kế theo hình xoắn ốc dọc theo thân trống. Ngoài ra, ở thiết bị này còn bộ phận tạo hồng ngoại cho quá trình xử lý nhiệt.
1.3.2. Nguyên lý hoạt động
Sau khi được làm sạch, các hạt ca cao sẽ được qua sàn phân loại để phân riêng những hạt đã bị bể vỏ với những hạt còn nguyên. Những hạt đã bị bể sẽ không qua thiết bị xử lý hồng ngoại mà sẽ trực tiếp đi vào thiết bị tách
vỏ (vì nếu xử lý hồng ngoại thì phần chất khô trong nội nhũ của những hạt này sẽ có thể bị tổn thất).
Hạt ca cao nguyên được đưa vào thiết bị thông qua phễu và vít điều. Thùng rang có thể xoay quanh trục cố định để gia nhiệt đồng đều hơn. Khi trống quay, khối hạt sẽ chuyển động theo thanh gờ và đi qua những vùng có chiếu tia hồng ngoại theo chu kỳ quay của trống.
Dưới tác dụng của tia hồng ngoại vỏ ca cao sẽ được làm nóng nhanh chóng và nước ở giữa vỏ và nội nhũ sẽ bốc hơi làm phồng vỏ tạo điều kiện cho việc tách vỏ sau này dễ dàng hơn. Nếu độ ẩm trong hạt quá ít thì nước sẽ được phun sương lên bề mặt của hạt đến mức cần thiết trước khi xử lý nhiệt.
Thông qua khối lượng phễu tháo liệu và bộ điều khiển tự động ta có thể điều chỉnh tốc độ vít điều tiết để cho lưu lượng khối hạt trong trống được ổn định. Khí thải sẽ được hút bởi quạt ly tâm và đưa qua cyclone thu hồi bụi, sau đó sẽ dùng nước để lấy phần bụi lắng ở đáy cyclone thông qua ống xyphon.
Chất lượng của quá trình sẽ được quyết định bởi tốc độ quay của trống, thời gian lưu của hạt cũng như vị trí chiếu tia hồng ngoại.
1.4. Thông số công nghệ
Thời gian rang thay đổi từ 10 – 12 phút, tuỳ thuộc vào cấu tạo thiết bị và khối lượng của từng mẻ.
- Nhiệt độ hạt: 135oC. - Tốc độ dòng khí 1m/s.
2. Quá trình kiềm hoá
Đây là quá trình kiềm hoá nhân ca cao dưới tác dụng của nhiệt độ và tác nhân kiềm hoá là dung dịch K2CO3. Nhân ca cao sẽ được nhúng ngập trong dung dịch kiềm và được khuấy đảo liên tục.
2.1. Mục đích
Chế biến và hoàn thiện: tương tự như quy trình 1.
Trong quá trình kiềm hóa ca cao khối, bơ sẽ ngăn cản phản ứng hóa học xảy ra giữa dung dịch kiềm và hạt ca cao. Vì vậy quá trình kiềm hoá nhân ca cao sẽ giúp tăng khả năng tiếp xúc giữa kiềm và nhân ca cao.
Đối với kiềm hóa dạng nhân thì sẽ cần nhiều nước hơn và nhiệt độ sẽ ôn hòa hơn (80÷85oC).
2.2. Các biến đổi xảy ra
Tương tự như quy trình 1.
2.3. Thiết bị
2.3.1. Cấu tạo thiết bị
Tương tự như quá trình kiềm hoá nhân, ở đây ta vẫn sử dụng thiết bị kiềm hoá dạng hình trụ, đáy côn, có cánh khuấy.
2.3.2. Nguyên lý hoạt động
Nhân ca cao sẽ được đưa vào bồn nhập liệu. Tín hiệu khối lượng sẽ được truyền sang bộ phận chuẩn bị dung dịch kiềm hoá. Theo những công thức đã được lập trình sẵn, dung dịch kiềm hoá sẽ được chuẩn bị một cách tự động, nồng độ kiềm được điều chỉnh phù hợp.
Sau khi đạt được những yêu cầu cần thiết, toàn bộ nhân ca cao sẽ được đưa xuống thùng khuấy. Cánh khuấy hình xoắn ốc hoạt động trong suốt quá trình kiềm hoá có tác dụng đảo trộn toàn bộ mẻ. Tùy theo yêu cầu của sản phẩm mà quá trình kiềm hoá sẽ bao gồm các giai đoạn sau:
Đầu tiên, nhân sẽ được gia nhiệt thông qua đường hơi nước đi vào vỏ áo thiết bị. Sau khi đạt được nhiệt độ cần thiết thì dung dịch kiềm sẽ được đưa vào bồn khuấy.
Thiết bị có thể làm việc ở 2 chế độ: áp suất thường và cao áp. Không khí được ổn định nhiệt độ ở thiết bị gia nhiệt sẽ được bơm vào bồn khuấy trong suốt quá trình phản ứng. Nếu làm việc ở áp suất cao thì van thông áp sẽ được đóng lại và sau khi kết thúc quá trình ta cần điều chỉnh van này để giảm áp suất từ từ trước khi tháo sản phẩm.
2.4. Thông số công nghệ
Bằng thực nghiệm người ta có thể xác định được rằng: thời gian tối đa mà kiềm khuếch tán hoàn toàn vào trong nhân ca cao khoảng 60 phút ở 80oC.