- Biến đổi vật lý:
2.1.Nghiền thô và tinh
Mục đích công nghệ
- Chuẩn bị: làm giảm kích thước của hạt ca cao tạo nên một khối ca cao đặc, sệt gọi là ca cao khối để chuẩn bị cho quá trình kiềm hóa.[2][13]
Các biến đổi của nguyên liệu
- Kích thước của hạt ca cao giảm trong quá trình nghiền do tác dụng của lực cơ học.[2] - Do ma sát trong quá trình nghiền, nhiệt độ của ca cao sẽ tăng lên. Để hạn chế hiện tượng này, cần phải có biện pháp để giải nhiệt cho ca cao như làm lạnh thiết bị nghiền.[2]
- Sự hóa lỏng ca cao: Ban đầu, ca cao ở dạng rắn. Khi nghiền đến một giới hạn kích thước nhất định, ca cao sẽ hóa lỏng tạo ra ca cao khối. Mức độ nghiền càng cao thì độ nhớt của khối ca cao càng giảm.[2]
Các yếu tố ảnh hưởng
- Bản chất của hạt: kích thước, độ cứng, cấu trúc, tính mẫn cảm đối với nhiệt.
- Độ ẩm: cao quá thì quá trình nghiền không tốt vì hiện tượng dính trong khi nghiền, năng lượng tiêu tốn nhiều.
- Hiệu quả của quá trình tách vỏ: hiệu suất vỏ cao thì hiệu suất nghiền cao và chất lượng sản phẩm nghiền tốt.
Phương pháp thực hiện và thiết bị
- Nghiền thô: làm giảm kích thước của hạt đến 100 – 300µm.
- Thiết bị: nghiền trục. Trục nghiền có các rãnh nhỏ để tăng quá trình nghiền. Với thiết bị nghiền trục, không cần phải giải nhiệt cho ca cao vì lực ma sát trong phương pháp nghiền trục không cao nên sinh ít nhiệt.
Hình 34. Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục - Nghiền tinh: giảm kích thước hạt đến vài chục µm.
- Thiết bị: nghiền trục bánh răng
Hình 35. Cấu tạo thiết bị nghiền trục bánh răng. Thông số công nghệ:
• Độ ẩm ca cao nhân: 2%
• Nhiệt độ nghiền: 34 – 350C
• Kích thước hạt sau khi nghiền: 40 – 80 µm
2.2. Kiềm hóa
Mục đích công nghệ
- Hoàn thiện: Trong quy trình xử lý ca cao nhân sau thu hoạch có quá trình lên men để tách lớp vỏ nhầy ra khỏi hạt. Hàm lượng acid cao sẽ làm cho sản phẩm bị chua, làm giảm chất lượng cảm quan của sản phẩm. Quá trình kiềm hóa sẽ trung hòa các acid này, làm giảm vị chua của sản phẩm. [2][13]
- Chế biến: Quá trình kiềm hóa xảy ra các biến đổi quan trọng nâng cao chất lượng sản phẩm về màu, mùi và vị.[2]
- Chuẩn bị: Khi hạt ca cao được kiềm hóa, một số thành phần tạo cấu trúc của hạt ca cao bị biến đổi, làm hạt ca cao mềm và xốp hơn. Do đó, quá trình ép bơ và nghiền được thực hiện dễ dàng hơn.[2]
Các biến đổi của nguyên liệu
a) Vật lý:
- Do các phản ứng ngưng tụ của các hợp chất phenol, màu sắc của ca cao sẽ trở nên sẫm hơn, góp phần tạo màu đen đặc trưng cho sản phẩm. Trong trường hợp kiềm hóa ca cao khối, độ nhớt của khối ca cao sẽ giảm do nhiệt độ tăng.
- Nhiệt độ nóng chảy của các tinh thể lipid có trong ca cao cao nhất là 370C. Nhiệt độ của quá trình kiềm hóa cao hơn nhiệt độ này rất nhiều. Do đó, trong quá trình kiềm hóa, các tinh thể bơ ca cao sẽ hóa lỏng.
- Dưới tác dụng của nhiệt độ, nước trong khối ca cao sẽ bay hơi, làm cho hàm lượng ẩm trong ca cao sẽ giảm xuống.
c) Hóa học:
- Trong quá trình kiềm hóa, sự trung hòa các acid là biến đổi quan trọng nhất. Theo đó, quá trình kiềm hóa được xem là đạt yêu cầu khi pH của ca cao đạt giá trị trung tính.
- Dưới tác dụng của hợp chất kiềm, các phản ứng thủy phân sẽ diễn ra như thủy phân lipid, protein, polysaccharide. Các phản ứng này góp phần cung cấp các cấu tử tiền hương cho nguyên liệu ca cao. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ngoài ra, dưới tác dụng của nhiệt độ và tác nhân kiềm hóa, các phản ứng ngưng tụ của các hợp chất polyphenol và phản ứng Maillard cũng diễn ra. Các sản phẩm của những phản ứng này góp phần tạo màu sắc và mùi vị đặc trưng của sản phẩm bột ca cao.
d) Cảm quan:[13]
- Tạo màu nâu sậm đặc trưng - Tăng hương thơm cho chocolate - Giảm vị chua, vị chát
Hình 36. So sánh bột ca cao chưa kiềm hóa (trái) và đã kiềm hóa.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Nhiệt độ: Nếu nhiệt độ quá thấp thì thời gian kiềm hóa lâu, hiệu quả thấp. Nhiệt độ càng cao thì quá trình khuếch tán của tác nhân kiềm hóa vào khối ca cao và các phản ứng hóa học diễn ra càng nhanh. Nhưng nếu nhiệt độ quá cao làm ảnh hưởng sâu sắc đến màu, hương vị và một số chỉ tiêu hóa học như pH, hàm lượng tro của ca cao có thể làm giảm chất lượng của chocolate thành phẩm.
- Thời gian: phụ thuộc vào nhiệt độ kiềm hóa. Thời gian ngắn thì kiềm hóa không triệt để, dài thì dưới tác dụng của nhiệt độ cao và môi trường kiềm có thể gây nên các biến
đổi hóa học như: phản ứng thủy phân, oxy hóa protein và chất béo trong dịch ca cao, các phản ứng chuyển màu đồng thời tạo nên những hợp chất không mong muốn ảnh hưởng xấu đến sản phẩm.
- Tác nhân kiềm hóa: thường dùng các loại hóa chất có bản chất kiềm như: K2CO3, Na2CO3, KOH, Ca(OH)2,… Các chất này thường được pha thành dung dịch sau đó bổ sung vào ca cao. Nồng độ dung dịch càng loãng thì càng dễ phân bố đều trong ca cao nhưng lại làm tăng lượng ẩm trong ca cao, ảnh hưởng không tốt đến sản phẩm. Thông thường, hàm lượng tác nhân kiềm hóa sử dụng càng nhiều thì màu của khối ca cao càng sậm vì các phản ứng Maillard và ngưng tụ polyphenol diễn ra càng mạnh.
Bảng 11. Sự ảnh hưởng của nồng độ K2CO3 đến màu sắc của ca cao