2. Phân tích quy trình:
2.1 Thu nhận cà phê:
Cà phê trái sau khi thu hoạch được đem về và chon gay vào bể đầy nước cĩ trang bị ống xiphong để phân loại, nhằm mục đích phân loại trái: trái nào nặng sẽ chìm xuống, trái nào đã chín khơ sẽ nhẹ, nổi lên trên. Ngồi ra cịn cành, lá, tạp chất,… nổi lên trên mặt nước cũng được loại ra khỏi khối trái.
2.2 Bĩc vỏ:
Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong chế biến cà phê theo phương pháp ướt. Việc xát vỏ được thực hiện càng sớm càng tốt, nhằm tránh tiến trình lên men ngồi ý muốn và phát sinh vị lạ trong hạt càphê.
Giai đoạn này nên hịan tất trong vịng 12-24 giờ sau khi hái trái, nhưng nếu vì lý do nào đĩ khơng thực hiện ngay được, trong khi chờ đem đi xát vỏ, khối trái nên được bảo quản trong bể nước.
Xát vỏ là sự tác động cơ giới vào trái càphê trong dịng nước. Yêu cầu cho các thiết bị xát vỏ là thực hiện chính xác cơng việc tách vỏ bên ngồi mà khơng làm tổn thương đến vỏ thĩc và hạt cà phê bên trong. Bởi vì trong phương pháp chế biến ướt, nguy cơ nhiễm vi sinh vật dễ dàng xảy ra một khi trên vỏ thĩc và hạt cĩ xuất hiện các thương tổn, kết quả là sẽ làm ảnh hưởng đến phẩm chất càphê về sau.
2.3 Lên men:
Bề dày của lớp nhày trong trái cà phê khỏang 1.5mm nhưng thay đổi tùy theo giống cà phê. Lớp nhày khơng hồ tan trong nước, khơng cĩ cấu trúc tế bào rõ rệt nhưng ở thể keo vơ định hình, nĩ kết dính rất chặt vào vỏ cà phê.
Bảng : Thành phần hĩa học của lớp nhày càphê.
Thành phần Phần trăm Nước 84.2 Protêin 8.9 Đường 4.1 Pectic acid 0.9 Tro 0.7 Tổng số 98.8
Ngồi ra cịn cĩ một số enzyme được tạo ra trong lớp nhày và trong lớp thịt bao quanh lớp nhày như: protopectinase, pectinase và pectase.
Khi cà phê được tiến hành xát vỏ, vơ số vi sinh vật như: nấm men, nấm mốc vi khuẩn,.. trong mơi trường chung quanh khối hạt đã tìm thấy ở đây một mơi trường vơ cùng thuận lợi cho sự phát triển của chúng. Trong quá trình phát triển, chúng tự sản xuất ra các enzyme và tác động lên lớp nhày của khối cà phê xát vỏ.
Thơng thường trước khi tiến hành quá trình lên men nguời ta thường ngâm nước cà phê để đạt độ ẩm cần thiết, sau đĩ cho vào (1-2)% giống, trộn đều và ủ trong (24-36) giờ, làm mềm hạt, phá vỡ thành tế bào của hạt, tiết kiệm được chi phí và thời gian nhanh hơn phương pháp chế biến thơng thường.
Sau quá trình lên men ta tiến hành rửa nhằm làm tách triệt để chất nhày cịn bám trên vỏ thĩc. Vì chỉ với một ít chất nhày cịn sĩt lại sẽ bị các vi sinh vật tấn cơng và làm cho hạt cà
phê lên men ngồi ý muốn trong các cơng đoạn chế biến tiếp theo, và dẫn đến hậu quả làm tổn hại đến phẩm chất vị càphê sau này.
Cơng việc rửa cĩ thể thực hiện trong bể lên men trước đĩ bằng cách cho vào bể và khuấy trộn hạt bằng phương pháp thủ cơng hoặc bằng cơ giới nhờ vào các máy rửa.
2.4 Sấy:
Đối với phương pháp chế biến khơ thì giai đoạn này đơn giản hơn nhiều do:
• Độ ẩm ban đầu của cà phê ướt rất đồng đều.
• Lượng nước cần làm cho bốc hơi ít.
• Cĩ thể sấy tại các nhiệt độ sấy và tốc độ sấy cao
Cĩ thể kết hợp với sấy nhân tạo trong giai đoạn đầu rồi sau đĩ đem đi phơi nắng để hạ độ ẩm hạt đến độ mong muốn.
2.5 Rang:
Quá trình rang làm biến đổi màu và tạo hương ( do các thành phần thốt ra khỏi tế bào). Sau đĩ đem đi ủ, lúc này tịan bộ tinh dầu và chất béo thốt ra ngồi dẫn đến hạt càphê cĩ màu đen nhánh. Sau khi rang hạt cà phê tăng kích thước từ 1-1.5 lần.
III. Các yếu tố xảy ra trong quá trình lên men:
1. Aûnh hưởng của độ ẩm hạt cà phê đến quá trình lên men:
Quá trình lên men là dựa vào hoạt tính của hệ enzyme cellulose và pectinase do
Aspergillus niger tiết ra. Điều kiện hoạt động của nấm mốc là phải cĩ mơi trường cĩ độ ẩm thích hợp. Do đĩ trước khi tiến hành bổ sung nấm mốc vào để tiến hành quá trình lên men thì hạt cà phê nhân cần phải được ngâm với nước. Thời gian ngâm hạt càng lâu thì độ ẩm của hạt càng tăng. Độ ẩm của hạt tăng tạo điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển, tiết ra enzym thủy phân pectin và cellulose thành những hợp chất dễ tan, đồng thời giải phĩng những thành phần tan trong nước cĩ trong hạt cà phê. Vì vậy khối lượng chất tan sẽ tăng. Tuy nhiên nếu ngâm hạt quá lâu thì hạt trương nở làm cho quá trình phân giải pectin và cellulose xảy ra quá mạnh, tạo ra những lỗ hỏng trên mặt vỏ cà phê. Do đĩ, khi tiến hành rửa hạt sau khi ủ, sự xuất hiện của những lổ hỏng này tạo điều kiện cho sự mất mát những thành phần hịa tan của hạt dễ dàng hơn.
Mặt khác, khi đĩ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men phụ tạo axit của một số loại vi sinh vật như nấm men, nấm mốc, vi khuẩn cĩ sẳn trên bề mặt hạt cà phê cũng như nhiễm vào trong quá trình lên men vì vậy làm cho pH của dung dịch giảm xuống.
2. Aûnh hưởng thời gian lên men đến pH của dung dịch và trọng lượng của khối lên men:
pH giảm dần trong quá trình lên men. Nguyên nhân là do quá trình nấm mốc phân giải pectin thành các đơn chất của nĩ là acid galacturonic, đồng thời tạo điều kiện giải phĩng các thành phần tan trong nước cĩ trong hạt cà phê, trong đĩ cĩ axit. Theo thời gian, nấm mốc phát triển tạo ra trong dịch cà phê càng nhiều axit làm cho pH của dung dịch ngày càng giản xuống.
Trong quá trình lên men thì trọng lượng của khối ủ giảm dần nguyên nhân là do nấm mốc ngày càng phát triển, sử dụng ngày càng nhiều cơ chất để làm thức ăn và chuyển hĩa những chất hữu cơ phức tạp cĩ trọng lượng phân tử lớn thành những phân tử nhỏ. Mặt khác trong quá trình lên men cĩ một lượng hơi nước bốc hơi vào khơng khí, quá trình thủy phân cũng tạo một số hợp chất bay hơi như CO2 và H2O. tuy nhiên nếu thời gian lên men quá 24 giờ thì trọng lượng khối lên men tăng lên là do thời gian càng lâu nấm mốc càng phát triển, sinh khối của chúng tăng lên, bên cạnh đĩ sự cĩ mặt của các lồi vi khuẩn, nấm mốc, nấm men cĩ sẵn trên bề mặt hạt cà phê cũng như từ khơng khí. Vì vậy chúng làm gia tăng trọng lượng của khối cà phê lên men.
3. Aûnh hưởng của hàm lượng nấm mốc thêm vào trong quá trình lên men:
Lượng nấm mốc thêm vào càng lớn, quá trinh thủy phân pectin và cellulose càng mạnh, tạo ra sản phẩm lànhiều các chất tan. Nhưng nếu ta cho vào quá nhiều thì chúng sẽ sử dụng cơ chất là chất tan, sử dụng hết những chất đơn giản, chúng sẻ sử dụng hết những chất tan mà chúng vừa tạo ra làm giảm hàm lượng chất tan trong sản phẩm. Mặt khác khi ta thêm vào nhiều nấm mốc thì cũng tạo ra nhiều axit làm giảm mạnh pH của dung dịch.
4. Aûnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men:
Trong quá trình lên men thì nhiệt độ tăng dần, khỏang ở 8 giờ đầu sau đĩ giảm dần. Khi nấm mốc phát triển, phân giải cơ chất và tỏa nhiệt, ngồi ra cịn do quá trình bốc hơi nước nên nhiệt độ tăng. Sau đĩ nhiệt độ lại giảm xuống do quá trình phân giải cơ chất của nấm mốc.
IV. Chỉ tiêu cảm quan và chỉ tiêu chất lượng:
Cà phê đựơc lên men theo phương pháp sinh học cĩ vị thơm đậm, sau khi uống vào cĩ vị ngọt hậu, càng để lâu càng ngon vệ sinh an tịan thực phẩm hồn tồn được bảo đảm. Cà phê được sản xuất theo phương pháp lên men cĩ hiêu suất trích ly đến 95%, các thành phần trong hạt cà phê được hịa tan gần như hịan tồn.
PHẦN III PHẦN III PHẦN III PHẦN III ::::
CA CAO LÊN MEN
CA CAO LÊN MENCA CAO LÊN MEN
CA CAO LÊN MEN
1. Giới thiệu về cây cacao
1.1Phân loại thực vật học
Cây cacao (Theobroma cacao) thuộc: -Thứ Theobroma cacao L.
-Họ Sterculiaceae.
Thứ Theobroma gồm 20 lồi, trong đĩ chỉ cĩ lồi Theobroma cacao là cĩ giá trị kinh tế.
Theobroma cacao được chia ra làm 2 lồi phụ: Criollo và Forastero.
-Criollo: trái đỏ, kích thước lớn, cĩ nhiều ở vùng Nam Mỹ (Venezuela, Ecuado, Colombia) -Forastero: cĩ màu vàng đỏ, cĩ nhiều ở Châu Phi (Ivory Coast, Ghana, Nigeria)
-Trinitario (cây lai của Criollo và Forastero) : trái vàng nhỏ, cĩ nhiều ở vùng Trung Mỹ (Trinidad, Jamaica)
1.2Đặc điểm hình thái của cây cacao
Cacao là lồi thân gỗ nhỏ cĩ thể cao đến 10-20 m nếu mọc tự nhiên trong rừng. Trong sản xuất người ta thượng chặt xén ngọn bớt để việc thu hoạch quả cĩ thể dễ dàng hơn và độ cao của cây khi trưởng thành khơng quá 7,5 m, đường kính từ 10-15 cm. Để phát triển mạnh, cây cacao cần được che chắn để tránh bớt tia nắng mặt trời và giĩ, đặc biệt là trong những giai đoạn đầu của thời kỳ phất triển. Thời kỳ kinh doanh hiệu quả cĩ thể kéo dài từ 25-40 năm.
Lá dài 25 cm, màu đậm, hình gân lơng chim.
Mỗi năm cho đến hàng nghìn hoa ở thân chính và cành to nhưng chỉ cĩ 1-3% thành trái. Cây sẽ ra quả khi được 3-4 tháng tuổi.
Sau khi thụ phấn trái tăng trưởng chậm trong hỏang 40 ngày đầu và đạt tốc độ tối đa sau 75 ngày. Sau khi thụ phấn 85 ngày sự tăng trưởng của trái chậm lại, trong khi hạt bên trong trái bắt đầu tăng trưởng nhanh, đaay cũng là thời kỳ hạt tích lũy chất béo. Lớp com nhầy hình thành khỏang 140 ngày sau khi thụ phấn. Từ khi thụ phấn đến khi trái chín kéo dài từ 5-6 tháng.
Trái cacao cĩ thể đạt chiều dài 15-20 cm, cân năng từ 200g-1kg. Tùy theo từng lồi, hình dạng của trái thay đổi từ hình cầu, hình dài và nhọn, hình trứng hợc hình ống. Màu sắc của trái khá đa dạng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ. Mỗi trái chứa khoảng 20-40 hạt
1.3 Đặc điểm sinh thái của cây cacao
Cây cacao là lồi cây nhiệt đới, thường được trồng ở vùng xích đạo. Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng là 30-40oC, độ ẩm là từ 70-80% và là cây ưa bĩng mát.
1.4Thành phần hĩa học của trái cacao
Nứoc, chất béo (bơ cacao), cacbohydrates, nitrtogen, acid hữu cơ, muối khĩang,…. Các thành phần này sẽ cĩ hàm lượng khác nhau ở chất nhầy, vỏ hạt và thịt hạt.
- Chất nhầy (thịt quả) cĩ hàm lượng nước và đường cao nhất, ngồi ra cịn cĩ acid citric làm cho pH của thịt quả luơn ở 3,5
- Vỏ hạt cĩ hàm lượng cacbohydrates cao
- Thịt hạt cĩ hàm lượng bơ cacao rất cao, vỏ hạt cĩ một ít và chất nhầy khơng cĩ.
2. Thị trường sản xuất cacao Các sản phẩm đã cĩ mặt trên thị trừong
Sản phẩm bán hịan chỉnh ứng dung trong nhiều ngành khác: - Bột cacao bổ sung vào bánh kẹo, nước giải jhát
- Bơ cacao sản xuất mức, mỹ phẩm, dược phẩm. Sản phẩm hịan chỉnh tiêu thụ ngay:
- Chocolate tấm - Chocolate bột - Mức kẹo chocolate.
3. Quá trình lên men hạt cacao
3.1 Mục đích của quá trình lên men cacao
-Thực hiện quá trình lên men tự nhiên, sử dụng khả năng sinh tổng hợp của hệ VSV tự nhiên nhằm loại bỏ phần thịt quả bao xung quanh hạt cacao để thu được cacao nhân nguyên vẹn về hình thể.
- Cho phép một số chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động. - Loại bỏ bớt vị đắng cho cacao
- Tạo ra mùi vị đặc trưng cho cacao 3.2 Hệ VSV gây lên men cacao
- Nấm men Saccharomyces Cerevisiae là chủ yếu (ngồi ra người ta cịn tìm thấy cĩ 12 lồi nấm men khác nữa cĩ mặt trong khối lên men cacao nhưng số lượng khơng nhiều)
- Vi khuẩn: Lactobacillus lactis Lactobacillus plantarum Acetobacter aceti Gluconobacter oxydans
3.3 Bản chất sinh hĩa và những biến đổi sinh hĩa diễn ra trong quá trình lên men, ủ hạt cacao-Trong 24 giờ đầu: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 dưới sự hoạt động của nấm men trong -Trong 24 giờ đầu: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 dưới sự hoạt động của nấm men trong điều kiện kỵ khí khơng bắt buộc.
Ngồi ra cịn cĩ một số sản phẩm phụ khác như acid lactic, acid oxalic, enzyme ngoại bào, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi,..
-24 giờ tiếp theo: thịt quả bị phân rã và chiết rút hết, tạo điều kiện thơng thống cho khối ủ. Hơn nữa sau 2-3 ngày đầu lên men thường tiến hành đảo trộn khối hạt. Do cĩ mặt của O2 nên cồn bị oxi hĩa thành acid acetic dưới sự hoạt động của vi khuẩn acetic:
C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + Q
- Cuối quá trình lên men, lượng cồn và acid lactic giảm dần, chỉ cịn acid acetic. Nhờ acid acetic và nhiệt độ cao (sau 2 ngày lên men) làm cho màng tế bào bị vỡ và các chất dễ hịa trộn vào nhau. Điều này cho phép một số chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động (hoạt động của enzyme, quá trình oxi hĩa, quá trình phân giải protein thành aminoacid…) Sự hoạt động của những chất này là yếu tố quyết định đến màu và mùi của bột cacao sau này. Tuy nhiên sự cĩ mặt của acid acetic trong hạt cacao sẽ làm tăng độ chua của sản phẩm cuối sau này. Do đĩ sau quá trình lên men bắt buộc phải cĩ giai đoạn làm khơ hạt cacao để acid acetic bị oxi hĩa.
3.4 Những biến đổi của VSV trong qua trình lên men - Nấm men chiếm ưu thế hoạt động trong 24 giờ đầu:
- chuyển tịan bộ thịt quả (cĩ hàm lượng đường rất cao) thành cồn
- phân hủy acid citric làm chp pH tăng từ 3,5-4,2 tạo điều kện cho vi khuẩn phát triển. - sản xuất một số acid hữu cơ (acid oxalic, acid succinic, acid malic, acid acetic,..) cĩ tác dụng giết chết mầm hạt.
- sản xuất một vài hợp chất hữu cơ dễ bay hơi tạo mùi đặc trưng cho cacao.
- tạo ra enzyme pectinase, làm giảm tính dẻo của thịt quả giúp cho phản ứng nhanh hơn. - Vi khuẩn lactic cũng chiếm ưu thế hoạt động trong 24 giờ đầu khi pH ≥≥≥≥ 4 và trong điều kiện kỵ khí tạo ra acid lactic.
-Trong 24 giờ tiếp theo: thịt quả bị phân hủy hết, cĩ sự xâm nhập của khí O2 vào khu vực lên men, vi khuẩn acetic bắt đầu chiếm ưu thế hoạt động chuyển cồn thành acid acetic.
Trong suốt thời gian này nhiệt độ tăng đến 50oC tạo điều kiện thuận lợi xúc tác các phản ứng sinh hĩa và sự hoạt động của các lồi vi khuẩn. Bào tử VSV cùng với nấm sợi cĩ thể xuất hiện trên bề mặt khối lên men gây ra những mùi ơi thối, khĩ chịu.
3.5 Thời gian lên men
Trung bình là từ 6-7 ngày
Đặc biệt đối với loại Criollo: từ 2-3 ngày, loại Forastero: 5 ngày, loại Trinitario : 7 ngày hoặc hơn nữa.
Sau quá trình lên men độ ẩm của hạt là 16-17%
3.6 Các kiểu lên men hạt cacao trên thế giới 3.6.1 Phương pháp ủ thành đống 3.6.1 Phương pháp ủ thành đống
Đây là phương pháp phổ biến nhất ơ Tây Phi và ở Vanuatu. Hạt cacao được đổ đống trên mặt đất cĩ phủ lá chuối. Bên trên và xung quanh cũng cĩ đậy bằng lá chuối. Cứ 2 ngày một lần giở lá chuối ra để xáo trộn hạt cho đều, rồi đậy lá chuối lại. Khối lương đống hạt thường từ 100-250 kg. Thời gian lên men thường là 5-6 ngày. Cĩ thể tạo thành những đường rãnh để giúp cho sự thốt dịch nhầy, khơng nên lên men trong những lỗ đát lõm, thịt quả bị phân hủy thành lỏng khơng chảy đi được sẽ làm thối khối hạt lên men.
3.6.2 Phương pháp ủ trong thúng