3.2.1 Quy trình
Hình 3.2: Quy trình sản xuất bột ca cao Cacao trái Thu hái Tồn trữ Tách vỏ Lên men Phơi sấy Cacao nhân Làm sạch Rang Ép bơ Tách vỏ Nghiền thô Kiềm hóa Nghiền mịn Bột cacao vỏ bơ Dịch kiềm vỏ
27
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
3.2.2 Giải thích quy trình 3.2.2.1 Thu hái:
Chỉ thu hái những quả chín đạt chất lượng kỹ thuật, dùng dao bén hớt cuống trái 3.2.2.2 Tồn trữ:
- Trái sau khi thu hái được gom đống bảo quản ở nơi thoáng mát 8 ngày - Mục đích:
Làm giảm lớp vỏ nhầy quanh hạt Tăng hương vị
Thu gom quả được đủ số lượng cho một mẽ 3.2.2.3 Tách vỏ:
- Cách tiến hành: sau khi tồn trữ ta dùng vật rắn đập quả vào quả cho vỡ lớp vỏ trái nhưng không được làm tổn thương hạt, dùng tay lấy hạt ra khỏi mãnh vỏ trái, tách luôn cả phần tim của quả ra khỏi hạt.
- Mục đích: lấy hạt ra khỏi vỏ
- Yêu cầu: không gây tổn thương đến hạt Hiệu suất thu hồi hạt cacao tươi là 20-25%
3.2.2.4 Lên men: - Tiến hành:
Hạt cacao sau khi tách khỏi vỏ được đem gom đống, lấy rỗ tre lót lá chuối sẵn rồi đổ khối hạt cacao vào rổ
Phủ kín lá chuối lại đem đặt lên giá đỡ cách mặt đất 30cm
Ủ khối hạt 48h đầu hoàn toàn để yên cho khối hạt lên men
Sau đó ta đảo trộn khối hạt lần thứ nhất
28
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
24h sau khi đảo trộn lần thứ hai ta tiếp tục đảo trộn lần thứ ba
24h sau lần đảo trộn thứ ba ta tiếp tục đảo trộn lần thứ tư cũng là lần đảo trộn cuối cùng
Sau lần đảo trộn thứ tư được 24h, ta kết thúc quá trình lên men hạt cacao - Mục đích:
Loại bỏ lớp vỏ nhầy
Dừng quá trình hô hấp và nảy mầm của hạt cacao lại
Tạo màu sắc các hợp chất tiền hương
Làm mềm lớp vỏ cứng - Biến đổi và giải thích:
Hóa lý:
Sự thay đổi ẩm do nhiệt độ trong quá trình lên men tăng cao làm hơi nước thoát đi nhanh hơn. Sự khuyết tán của vật chất giữa nội nhũ và bên ngoài các chất như rượu, acid tạo ra do lên men khuyết tán từ phía ngoài vào nội nhũ.
Hóa học:
Phản ứng giữa Protein và polyphenol trong pha kị khí tạo phức kết tủa làm giảm hàm lượng polyphenol.
Sự thay đổi thành phần hóa học có trong nội nhũ: acid từ bên ngoài khuyết tán vào nội nhũ, theobromine khuyết tán từ bên trong ra.
Thay đổi pH hạt cacao chưa lên men 6.8 sau khi lên men 2 ngày 4.8 hạt cacao sau khi sấy khô 5.5. pH giảm do quá trình lên men tạo ra acid.
Hóa sinh:
Hệ enzyme thủy phân: protease, amylase, invertase, glycosydase.
Saccharose glucose + fructose invertase
29
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
Protein oligopeptide kị nước (được xúc tác bởi enzyme aspatic endo-peptidase ) olygopeptide ưa nước + các acid kỵ nước (được xúc tác bởi enzyme carboxy peptidase).
Trong pha kỵ khí diễn ra phản ứng:
Anthocyanine cyanidine + đường (được xúc tác bởi enzyme glycosydase). Làm mất màu tím
Trong pha hiếu khí diễn ra pha :
Catechine quinone (bị oxy hóa bởi O2 do sự xúc tác của enzyme polyphenol Oxydase) các hợp chất tạo màu làm hạt hóa nâu.
Biến đổi của vi sinh vật trong quá trình lên men:
Nấm men: phát triển trong thời kỳ lên men kỵ khí, tổng hợp ethanol. Sinh enzyme pectinase thủy phân pectin, sữ dụng acid citric làm cơ chất, sau 48h bắt đầu giảm xuống do cơ chất giảm, do bị cạnh tranh bởi các vi sinh vật khác, bị ức chế bởi ethanol tạo ra
Vi khuẩn Acetic: thời gian hoạt động từ giờ 48 - giờ 72 sau khi bắt đầu ủ, giai đoạn này cần đảo trộn để tạo độ thông thoáng khí cho vi khuẩn acetic hoạt động
Rượu acid acetic + Q (nhiệt độ tăng mạnh lên đến 450C làm chết hạt)
Vi khuẩn lactic: Lactobacillus
Hoạt động mạnh từ giờ thứ 48 – 96 sau khi bắt đầu ủ, có O2
Đường, một số acid ( như citric, malic) acid lactic (một số sản phẩm khác như acid acetic, ethanol, CO2)
Những vi sinh vật khác: hiện diện và tăng vọt khi mức độ thoáng khí cao và pH tăng 6-7
Vi khuẩn có tạo bào tử, vi sinh vật tạo mùi hôi cho hạt(bacillus)
Hệ nấm sợi: tổn thương phôi nhũ, tạo mùi không mong muốn, tạo lipase
Sau đây là biểu đồ theo dõi nhiệt độ biến đổi thực nghiệm trong quá trình lên men cacao trong rổ tre khoảng 5kg hạt tươi:
30
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
Hình 3.2: biểu đồ biến đổi của nhiệt độ trong thời gian lên men 3.2.2.5 Phơi, sấy:
- Cách tiến hành: ca cao hạt sau khi lên men được 7 ngày lúc này nhiệt độ khối hạt giảm nhanh xuống nhiệt độ môi trường cho thấy quá trình lên men đã kết thúc. Ta đem khối hạt đi phơi khối hạt trên nền xi măng với độ dày lớp hạt cacao là 3cm, thường xuyên đảo trộn trong quá trình phơi, phơi cho đến khi hạt khô (độ ẩm còn khoảng 7%).
- Mục đích:
Giảm hàm ẩm của cacao đến giá trị phù hợp cho bảo quản(> 7%).
Tiếp tục các chuyển hóa trong nhân của cacao: các phản ứng oxy hóa, thủy phân tiếp tục xảy ra để cải thiện vị của hạt cacao, tạo các cấu tử tiền hương.
31
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
- Các biến đổi:
Vật lý: làm hạt giòn
Hóa lý: bay hơi ẩm, bay hơi acid dễ bay hơi (acid acetic)
Hóa học: hàm ẩm giảm, hàm lượng các hợp chất tiền hương tăng (acid amin, đường khử) Hóa sinh: do còn enzyme nên làm phản ứng thủy phân và oxy hóa vẫn tiếp tục xảy ra
hoạt lực enzyme giảm dần trong quá trình sấy và bị vô hoạt ở độ ẩm 7% Sinh học: vi sinh vật bị ức chế, và bị vô hoạt
3.2.2.6 Rang cacao: - Mục đích:
Tạo sự biến đổi đặc trưng hương vị và cấu trúc cho cacao.
Tạo sự biến đổi trong cấu trúc.
Bảo quản.
- Thực hiện theo phương pháp rang cacao nguyên.
Ưu điểm: không cần quá trình tiền xử lý nhiệt (vỏ được tách ra do nhiệt của quá trình rang)
Nhược điểm:
Phải gia nhiệt cả vỏ
Mức độ rang không đồng đều do sự khac biệt về kích thướt hạt.
Hạt bị vỡ
Tổn thất béo
32
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
- Tiến hành rang cacao: cho hạt cacao đã được phân loại, làm sạch cho vào nồi rang độ dày 1.5-2 cm đảo trộn liên tục trong khoảng thời gian và nhiệt độ cố định. kết thúc quá trình rang sau khi khoảng thời gian chọn rang đã hết ta được cacao đã rang.
- Các yếu tố ảnh hưởng:
Nguyên liệu: thành phần hóa học, đặc điểm hình học, tính chất nhiệt
Tác nhân rang
Nhiệt độ
Thời gian
Phương thức rang
Thiết bị rang
- Các biến đổi chính trong quá trình rang: Vật lý:
Tỷ trọng giảm
Cấu trúc hạt xốp hơn, dòn hơn
Nhiệt độ hạt tăng lên dần trong giai đoạn đầu của quá trình rang và được giữ cố định ở nhiệt độ khảo sát
Màu sắc hạt cacao xẩm dần mức độ xẩm tùy thuộc vào thời gian rang cang lâu hạt càng xẩm
Hóa lý:
Sự bay hơi nước diễn ra mạnh
Các cấu tử dể bay hơi cũng bay hơi đi đặc biệt là acid acetic
Các cấu tử hương cũng bị bay hơi
Có diễn ra sư ngưng tụ của protein Hóa sinh: Các enzyme bị vô hoạt Sinh học: Các vi sinh vật bị tiêu diệt
33
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
Cảm quan:
Màu sắc thay đổi xẩm (nâu dần có thể hóa than) .
Mùi vị được tạo ra mạnh nhất trong quá trình rang này các cấu tử hương được nhiệt độ giúp hình thành, nhiệt độ còn làm bay hơi các cấu tử mùi khó chịu giúp mùi vị sản phẩm hài hòa hơn.
Hóa học:
Tăng lượng chất hòa tan do phản ứng phá hủy các cấu tử cao phân tử
Giảm khối lượng chất khô 4-6% do các chất dễ bay hơi bị bay hơi, các chất dễ phân hủy nhiệt thành các chất bay hơi
Có sự phân bố lại chất béo, mất 1-2% béo
Thủy phân các cấu tử cao phân tử khi gặp điều kiện nhiệt độ thích hợp
Oxy hóa do nhiệt độ cao xúc tác
Nhiệt phân nhiệt phân các cấu tử không bền nhiệt tạo các cấu tử thấp phân tử (tạo ra các cấu tử tiên hương)
3.2.2.7 Tách vỏ:
- Tiến hành: sau khi cacao được rang xong, để cho nguội vừa tay. Dùng tay bóc tách hết vỏ của hạt cacao ra.
- Mục đích: do vỏ cacao không chứa nhiều dinh dưỡng mà lại chứa nhiều cấu tử gây mùi vị, cảm quan xấu cho sản phẩm nên phải tách vỏ ra trước khi xử lí các quá trình sau để không bị ảnh hưởng bởi chúng nữa.
- Các yếu tố ảnh hưởng:
Nguyên liệu
Mức độ rang
Tốc độ gia nhiệt khi rang
34
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
3.2.2.8 Nghiền thô:
- Tiến hành: ca cao sau khi đã được tách vỏ đem cho vào cối sứ dùng chày giã nhẹ để đạt được độ đồng đều và độ vỡ cần thiết mà không được mịn.
- Mục đích: làm giảm kích thướt của hạt cacao xuống khoảng 3-4mm dễ kiềm hóa (vì lượng dịch kiềm dùng rất ít so với khối hạt).
- Các biến đổi:
Kích thước hạt: các phần tử có kích thước khoảng 3-4mm
Trạng thái: vỡ thành những mảnh có kích thước nhỏ
Nhiệt độ: tăng lên do ma sát giữa khối hạt và trục va đập - Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nghiền thô:
Tính chất cơ lý của hạt: hạt càng rắn chắc càng khó nghiền
Độ ẩm: độ ẩm hạt càng cao càng khó nghiền
Phương pháp rang: rang ở nhiệt độ càng cao hạt càng giòn dễ vỡ thuận lợi cho quá trình nghiền
3.2.2.9 Kiềm hóa: - Mục đích:
Trung hòa acid nâng pH từ 4.5-5 đến 7.1-7.7 Tạo độ xốp cho khối nhân
Tạo độ ẩm tối ưu cho quá trình ép bơ Làm cho màu cacao đậm hơn
- Thực hiện: Tẩm dung dịch có tính kiềm 8% vào bột cacao và ủ trong nồi ở nhiệt độ 800 C với lượng kiểm và thời gian vừa đủ để nâng pH của bột ca cao từ 4.5-5 lên 6.8-7. Khuấy đảo liên tục để lượng kiềm thấm đều vào khối hạt.
35
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
- Các biến đổi: Vật lý:
Có sự khuếch tán kiềm vào trong khối bột ca cao
Có sự thay đổi độ nhớt: độ nhớt của khối cacao giảm đi Hóa lý:
Có sự chuyển pha của chất béo từ thể rắn sang thể lỏng, nhiệt độ cao nên chất béo tươm ra ngoài dẫn đến sự tổn hao về chất béo.
Hóa học:
Sự hấp phụ nước
Trung hòa acid: pH 4.5-5 đến 7-7.7
Khử tannin: ít chát
Thủy phân ester tạo các chất tiền hương.
Phản ứng Maillar giữa đường khử và các acid amin
Chuyển hóa các polyphenol thành quinon và ngưng tụ tạo màu sẫm
Phân giải một phần Protein thành Acid Amin, hợp chất Amin, Amoniac tự do, các hợp chất Globulin tự do hay các Protein thứ cấp khác
- Các yếu tố ảnh hưởng: Thời gian
Lượng hóa chất Sự khuấy trộn
36
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
Hình 3.4: Cacao sau kiềm hóa 3.2.2.10 Ép bơ:
- Biện pháp thực hiện:
Áp lực ép khoảng 400kg/cm2, nhiệt độ 65-700C, thời gian 5-10 phút
Nghiền mịn: các bánh cacao sau khi ép bơ được đập vụn thành mảnh nhỏ, sau đó cho vào máy nghiền búa nghiền thành bột.
- Mục đích:
Là tách bơ cacao ra khỏi những phần không chứa chất béo. - Biến đổi:
Hàm lượng bơ giảm, Sau khi ép hàm lượng bơ cacao còn lại trong bột cacao chỉ khoảng 18%.
Bơ ca cao thu được ở dạng lỏng và dần dần đông đặc lại ở nhiệt độ thường và có màu vàng nhạt.
37
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng
Hình 3.5: Máy ép bơ 3.2.2.11 Nghiền mịn:
- Thực hiện: Dùng máy xay để xay mịn khối cacao sau khi ép bơ. Đến độ mịn yêu cầu - Mục đích: làm giảm kích thướt bột cacao đến mức độ yêu cầu của thành phẩm
- Biến đổi: khối cacao sau ép bơ có kích thướt còn lớn sau quá trình nghiền mịn thì cacao được nghiền mịn dễ pha trộn, dễ hòa tan hơn
38
GVHD: Phạm Hoàng SVTH: Nguyễn Vũ Hoàng