2.2.4.3.2. Nguyên lý hoạt động
Khung rây thường được chia làm 7 lớp có kích thước tăng dần theo dòng chảy của hỗn hợp là 0.75, 1.5, 3, 4.5, 6, 7, 8 mm. Do đó, những phần có kích thước lớn hơn 8mm sẽ chuyển đến đoạn cuối của rây rồi rơi vào máy riêng. Nhờ vít tải chuyển trở về gầu tải để đưa lại máy đập.
Sau khi qua khung rây chia hỗn hợp nhân và vỏ ra thành từng loại có kích thước như trên, từng phần một sẽ rơi vào thùng gió để tách nhân và vỏ riêng nhau ra.
Bảng 2.3. Tỷ lệ của từng thành phần sau khi rây (Nguyễn Thị Hiền và Nguyễn Văn Tặng, 2010)
Cấu tử Kích thước lỗ rây (mm) Tỷ lệ của từng phần (%) Hàm lượng chung (%) Tỷ lệ vỏ (%) 1 0.75 5.074 5.032 2 1.50 2.272 1.262 3 3.00 7.608 1.338 4 4.50 19.412 0.972 5 6.00 28.242 1.162 6 7.00 33.100 2.420 7 8.00 4.292 0.622
Phần nhân có chất lượng đạt yêu cầu được đưa đến công đoạn sản xuất tiếp theo. Phần vỏ được tái sử dụng làm thức ăn gia súc, phân bón hoặc sản xuất năng lượng.
2.2.5. Nghiền
2.2.5.1. Mục đích
Mục đích của quá trình nghiền là để tách chất béo từ bên trong các tế bào. Chất béo có thể được giải phóng bằng cách phá vỡ các tế bào. Điều này có nghĩa là khi nghiền làm giảm kích thước tế bào, ca cao liquor tạo ra sẽ trở nên loãng hơn do có nhiều chất béo tự do xung quanh hơn. Cuối cùng, không còn chất béo nào được giải phóng, và quá trình nghiền tiếp theo chỉ tạo ra các bề mặt mới được phủ bởi chất béo khi nó làm rách các tế bào. Điều này làm cho ca cao liquor trở nên đặc quánh trở lại.
Khi nghiền, do ma sát làm cho nhiệt độ của khối bột ca cao tăng lên đến quá 32℃, ở nhiệt độ này dầu ca cao bị chảy lỏng nên quá trình nghiền sẽ không thể đạt được đến độ mịn theo yêu cầu hoặc thậm chí không thể nghiền được. Vì vậy, trong quá trình nghiền bột thô phải khống chế nhiệt độ của khối bột không quá 32℃.
2.2.5.2. Các biến đổi
Vật lý: Hạt bị giảm kích thước do tế bào bị xé vỡ. Đây là biến đổi có lợi, kích thước hạt càng nhỏ thì kiềm hóa dễ và tăng tính hcaats cảm quan của sản phẩm.
Hóa lý: Có sự thay đổi pha của khối ca cao trước và sau khi nghiền, ban đầu ở dạng rắn chuyển sang dạng huyền phù. Đây là biến đổi có lợi do ở dạng huyền phù giúp cho quá trình kiềm hóa được thực hiện dễ dàng hơn.
2.2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền 2.2.5.3.1. Độ ẩm 2.2.5.3.1. Độ ẩm
Thành tế bào chủ yếu được cấu tạo từ cellulose. Tốc độ chất béo có thể đi qua cellulose phụ thuộc vào lượng ẩm có trong chất béo. Khi chất béo được ép ra khỏi ca cao, quá trình chiết xuất này có thể được hỗ trợ bằng cách bổ sung ẩm vào liquor. Tuy nhiên, khi nghiền, tốt hơn là nên có độ ẩm thấp hơn. Nếu độ ẩm của bột thô cao thì độ giòn của nó giảm do đó khó nghiền bột đến kích thước cần thiết. Như vây, độ ẩm của bột thô cần giữ khoảng 2-2.5%. Qua nghiên
Bảng 2.4. Ảnh hưởng bởi độ ẩm của bột thô đến độ nhớt của nó (Nguyễn Thị Hiền và Nguyễn Văn Tặng, 2010) Độ ẩm (%) Độ nhớt 2.53 1.0 3.65 1.4-1.5 4.90 2.2 2.2.5.3.2. Nhiệt độ
Trong thời gian nghiền, do ma sát nên khối ca cao bị nóng lên đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của bơ ca cao, cho nên khối ca cao sau khi nghiền có dạng sền sệt. Như vây, khối ca cao nghiền (trong đó có gần 55% là bơ ca cao) ở dạng huyền phù mà bơ ca cao là pha loãng còn pha rắn là protide và tinh bột (hay bột ca cao). Nhiệt độ càng cao độ nóng chảy của khối ca cao càng lớn dẫn đến khó nghiền.
2.2.5.4. Thiết bị nghiền
Cần nghiền ca cao ngòi từ kích thước hạt tối đa khoảng 0.5 cm xuống dưới 30 micron. Điều này có nghĩa là kích thước các hạt phải được nghiền nhỏ 100 lần. Hầu hết các thiết bị nghiền chỉ có thể hoạt động hiệu quả nếu giảm được 10 lần kích thước, vì vậy cần ít nhất hai công đoạn nghiền. Ngoài ra, một số thiết bị nghiền hoạt động tốt hơn với vật liệu cứng, trong khi những thết bị khác sẽ chỉ hoạt động với chất lỏng. Điều này có nghĩa là ca cao thường được nghiền hai lần, ban đầu bằng một thiết bị nghiền va đập làm tan chảy chất béo và tạo ra chất lỏng chứa các hạt lớn có đường kính vài trăm micron. Thiết bị nghiền thứ hai thường là thiết bị nghiền bi chỉ hoạt động với chất lỏng, hoặc thiết bị nghiền đĩa sẽ hoạt động với vật liệu lỏng hoặc rắn. Các hạt ca cao được nghiền bao gồm tinh bột ca cao, chiếm khoảng 6.2% trọng lượng của ca cao liquor. Loại này có kích thước hạt từ 2 đến 12.5 micron và do đó không bị phá hủy bởi quá trình nghiền. Khoảng 10% liquor được tạo thành từ cellulose và tỷ lệ lớn hơn là từ protein.
Bảng 2.5. Thành phần hóa học của ca cao liquor (Nguyễn Thị Hiền và Nguyễn Văn Tặng, 2010)
Thành phần Hàm lượng (%) Thành phần Hàm lượng (%)
Nước 2.0 Tinh bột 6.2
Lipid 55.0 Pentozan 1.5
Protein 10.8 Chất chát 6.0
Theobromin 1.5 Acid hữu cơ 2.5
Đường 1.0 Tro 2.7
Cellulose 2.7 Chất không chứa nitơ 7.7
Nếu nhà máy sẽ ép ca cao liquor để tạo ra bột ca cao, thì ca cao liquor thường không được nghiền mịn như khi ca cao liquor được sử dụng cho chocolate. Điều này là do các hạt ca cao liquor được nghiền rất mịn sẽ làm tắc các bộ lọc trong thiết ép ca cao và làm cho việc loại bỏ bơ ca cao trở nên khó khăn hơn. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất chocolate, điều thuận lợi
2.2.5.4.1. Thiết bị nghiền va đập (Impact Mills)
Thiết bị nghiền va đập hoạt động bằng cách tác động vào ca cao ngòi bằng chốt hoặc búa chuyển động nhanh. Đôi khi các hạt bị va đập vào sàng hoặc lưới lọc. Bơ ca cao tan chảy do nhiệt từ va chạm và từ chính máy nghiền và các chất béo tự do cùng với các hạt nhỏ hơn sẽ lọt qua rây. Các hạt lớn hơn vẫn ở bên trong cho đến khi bị phá vỡ bởi loạt chốt hoặc búa tiếp theo.
2.2.5.4.2. Thiết bị nghiền đĩa (Disc Mills)
Thiết bị nghiền đĩa thường bao gồm ba cặp đĩa carborundum (Hình 2.14). Ca cao liquor hay ca cao ngòi được đưa vào tâm của bộ đĩa trên cùng, trong đó một đĩa quay và đĩa kia đứng yên. Các đĩa được ép với nhau và ca cao khối bị ép ra bên ngoài bằng lực ly tâm. Lực cắt cao sẽ phá hủy rất nhiều hạt và giải phóng nhiều chất béo. Sau đó, ca cao liquor chảy xuống máng đến tâm của bộ đĩa chính ở giữa và cuối cùng lên bộ thứ ba.