CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CACAO
3.2. Thành phần hóa học của trái cacao
Nước, chất béo (bơ cacao), cacbonhydrate, nitrogen, axit hữu cơ, muối khoáng, v.v. Các thành phần này sẽ có hàm lượng khác nhau ở chất nhầy, vỏ hạt và thịt hạt.
- Chất nhầy (thịt quả) có hàm lượng nước và đường cao nhất, ngoài ra còn có axit citric làm cho pH của thịt quả luôn ở mức 3,5.
- Vỏ hạt: có hàm lượng cacbonhydrate cao.
- Thịt hạt: có hàm lượng bơ cacao rất cao, vỏ hạt có một ít và chất nhầy không có nhân, mập, dài 20 – 30 mm, rộng 10 – 17 mm và dày 7 – 12 mm, có cùi nhớt màu trắng và có vị hơi chua. Hạt cacao có vị đắng chát, phía trong có màu tím nâu.
Bên ngoài là lớp vỏ mỏng chiếm khoảng 12 % khối lượng hạt, bên trong là phôi nhũ chiều toàn bộ thể tích hạt có màu thay đổi từ trắng (Criollo) sang tím đậm (Forastero) và màu trung gian (các giống lai Trinitario).
Bảng 3.1 – Thành phần hóa học của các bộ phận khác nhau của quả cacao, %
Thành phần Vỏ trái Cùi Vỏ hạt
Nước 57,75 84,5 9,4
Protein 9,69 0,6 18,0
Chất béo 0,15 - 3,8
Tro 10,8 0,8 8,2
Chất xơ 33,9 - 13,8
Tinh bột - - 46,0
Nitơ tự do 42,21
Glucose + Fructose 1,16 10 -
Saccarose 0,18 0,7 -
Pectin 5,3
43
Theobromine 0,2 - -
Pentosan - 2,7 -
Axit - 0,7 -
Polyphenol - - 0,8
Bảng 3.2 – Thành phần hóa học của hạt cacao loại Forastero (Đông Phi) chưa lên men, %
Thành phần So với trọng lƣợng hạt khô
So với trọng lƣợng hạt khô
Lá mầm 89,60 -
Vỏ 9,63 -
Mầm 0,77 -
Chất béo 53,05 -
Nước 3,65 -
Tro 2,63 6,07
Nitơ:
- N tổng - N đạm
- Theobromine - Caffein
2,28 5,27
1,50 3,46
1,71 3,95
0,085 0,196
Carbohydrate:
- Glucose - Sucrose - Tinh bột - Pectin - Chất xơ - Pentosan - Chất nhầy
0,30 0,69
1,58 3,86
6,10 14,09
2,25 5,20
2,09 4,83
1,27 2,93
0,38 0,88
Polyphenol 7,54 17,43
Axit:
- Axetic - Oxalic
0,014 0,032
0,29 0,67
Bảng 3.3 – Thành phần axit béo trong bơ cacao
Tên axit béo Hàm lƣợng, % Nhiệt độ tan chảy, °C
Oleopanmetostearin 52 ÷ 57 34,5
Oleodistearin 18 ÷ 22 43,5
Oleodipanmitin 4 ÷ 6 29
44
Dipanmitostearin 2,5 ÷ 3,0 63 – 68
Dioleopanmitostearin 7 ÷ 8 Nhiệt độ thường
Dioleostearin 6 ÷ 12 -nt-
Oleolioleopanmitin 0,5 -nt-
Oleolioleostearin 4,5 -nt-
Axit béo tự do 1,1 -nt-
Thành phần các chất cấu tạo trong hạt cacao như sau:
- Chất béo (bơ cacao):
Chiếm nhiều nhất trong hạt cacao, nó đạt tới 48 – 50 % so với trọng lượng hạt đã lên men và sấy khô. Bơ cacao sau khi được chiết từ hạt cacao đã xay hoặc thu được từ qúa trình ép trong sản xuất bột cacao, có dạng tinh thể nhỏ, màu trắng vàng và mùi thơm đặc trưng.
Bơ cacao có những đặc tính quan trọng sau:
+ Cứng, giòn ở nhiệt độ bình thường, tạo cho sản phẩm chocolate làm ra có độ cứng và giòn đặc trưng.
+ Bền và khó bị oxi hóa ở điều kiện thường nên có thể để lâu mà không bị hôi.
+ Nóng chảy ở 35 °C (thấp hơn nhiệt độ cơ thể người) do đó nó dễ tan và không để lại trong miệng người ăn, tạo cảm giác dễ chịu.
Người ta có thể phân loại bột cacao thành phẩm dựa vào hàm lượng bơ.
Thành phần hóa học của hạt cacao:
Hạt cacao
Influential factors Theobroma cacao Determining factors Bean constituents
Polyphenols Storage proteins Hydrophobic amino acids
Sugars Enzyme activity Post-harvest treatment Harvesting,
pre-conditioning and fermentation Drying
Genetic origin (variety) Growth location Climatic condition Soil condition Pod storage Pulp pre-conditioning Aerobic condensation Anaerobic hydrolysis (proteolysis) Method used Duration Temperature Climatic condition Ripening level Maturity level
Cocoa flavour precursor
45
formation and character Method used
Duration Temperature Climatic condition Total acids Moisture level Polyphenol level
Fig. 2.18 Mechanism of cocoa flavour precursor formation and character from bean composition and post-harvest treatment.
Quy trình chế biến hạt cacao thương phẩm
Hạt cacao thương phẩm là nguyên liệu cho ngành chế biến chocolate thu được từ những hạt tươi sau 1 loạt biến đổi với mục đích:
- Loại bỏ hết lõi quả và cùi quả bao quanh hạt.
- Làm cho hạt không nảy mầm (giết chết phôi mầm).
- Tạo màu sắc và hương vị đạc trưng cho sản phẩm cacao: nội nhũ chuyển từ màu tím sang màu nâu (hoặc nâu tím), giảm vị đắng chát, tạo ra các chất hương cacao.
Thuyết minh quy trình:
- Thu hoạch quả cacao: dùng dao bén cắt phần cuống hoặc dụng cụ để hái những trái có dấu hiệu chín. Không nên hái trái chưa chín vì trái có lượng đường trong phần cơm thấp, khi ủ khó lên men nên phẩm chất và năng suất hạt khô thấp.
Tuy nhiên cũng không nên để trái chín quá lâu trên vây vì các hạt sẽ nảy mầm beenngay bê ntrong trái làm phẩm chất hạtu út giảm. Trong mùa thu hoạch, khoảng cách giữa 2 lần hái trái tốt nhất là 10 – 15 ngày.
- Tách vỏ: tách vỏ lấy hạt, có 2 cách thực hiện:
+ Thủ công: đầu tiên trái cacao sẽ được tách bỏ lớp vỏ bằng dao hoặc khúc gỗ, sau đó lách 2 ngón tay theo chiều dài và tách hạt ra.
+ Bằng máy: Cacaoette (Pháp), Zumex (Tây Ban Nha), Dinhanlense (Brazil), W. Zinke (Costa Rica). Năng suất 3000 – 10 000 trái/h.
Quả sau khi hái có thể để đến 3 – 4 ngày mới bóc vỏ nhưng thời gian từ bóc vỏ đến khi ủ không quá 24 h.
- Ủ hạt (Lên men): Phần lõi và hạt sẽ được đem đi lên men với mục đích:
Thu hoạch
quả cacao Tách vỏ Ủ hạt
(Lên men)
Làm khô Phân loại
Đóng gói Bảo quản
46
+ Diệt được rễ mầm trong hạt.
+ Giảm được vị đắng, chát.
+ Bước đầu phát triển mùi vị, màu sắc và hoàn thiện trong quá trình rang hạt về sau.
+ Làm cho nội nhũ giòn, dẫn đến lớp vỏ lụa của hạt hở ra, thuận lợi cho việc làm sạch lớp vỏ lụa này trước quá trình rang hạt.
+ Hóa lỏng và loại bỏ lớp nhầy bao quanh hạt tươi và lõi giúp thuận lợi cho quá trình sấy.
Những biến đổi trong quá trình lên men: chủ yếu trong giai đoạn này các phản ứng hóa sinh chiếm ưu thế.
- Làm khô:
+ Mục đích: tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiền thành bột nhão. Ức chế các vi sinh vật không mong muốn tạo mùi và làm tổn thương phôi nhũ trong quá trình lên men. Đồng thời hoàn thiện hương vị cho cacao.
+ Tiến hành: Có thể sấy bằng lò sấy hoặc phơi nắng đến độ ẩm 7,5 %. Khi sử dụng lò sấy phải chú ý không để nhiên liệu hoặc khói bám vào hạt vì sẽ màm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Quy trình chế biến bột cacao từ hạt cacao thương phẩm
Thuyết minh quy trình công nghệ:
- Làm sạch:
+ Mục đích: phân ly tạp chất có trong khối hạt cacao thô như vỏ hạt vụn, sỏi đá, bao bì, mảnh kim loại, bụi bẩn. v.v.
+ Tiến hành: phố hợp một loạt các công đoạn, dùng kết hợp các sàng lắc với các kích thước lỗ sàng khac nhau, quạt hút, nam châm và cyclone. Hao hụt qua hệ thông làm sách ước chừng 1 – 1,3 % so với khồi lượng ban đầu.
Hạt cacao thương
phẩm Làm sạch Rang Nghiền thô
Ly tâm Kiềm hóa
Nghiền Ép bơ
Xay Sàng Bao gói
Bảo quản
Vỏ hạt Bơ
cacao
47
- Rang:
+ Mục đích:
. làm chín hạt.
. làm nảy nở các tiền chất thơm để tạo cho thành phẩm cacao hương vị đặc biệt.
. Làm lỏng lớp vỏ hạt so với nhân.
. Giảm độ chát và độ chua do loại được môt phần axit acetic.
. Giảm độ ẩm của hạt xuống 2,5 –5 %.
. Làm biến tính các protein.
. Vô hoạt hệ thống enzyme và tiêu diệt các vi sinh vật có hại.
. Tạo màu nâu đỏ đặc trưng cho bột cacao và chocolate nhờ các phản ứng maillard.
+ Tiến hành: rang trong thiết bị có độ truyền nhiệt tốt (bằng gang hoặc inox).
Nhiệt độ dao động từ 90 – 170 °C và thời gian rang tùy thuộc vào giống, cỡ, ẩm và yêu cầu thành phẩm.
+ Yêu cầu: nhiệt cho quán trình rang phải cung cấp đồng đều cho toàn bộ khối vật liệu và duy trì nhiệt độ đó trong khoảng thời gian nhất định. Không cho phép hạt bị nhiễm bẩn bởi các sản phẩm cháy của nhiên liệu và phải bố trí sao cho các axit bay hơi, ẩm và các sản phẩm phan hủy khác trong quá trình rang được thoát ra dễ dàng.
- Nghiền thô:
+ Mục đích: làm vỡ lớp vỏ hạt. Tuy nhiên tránh tạo ra các mảnh hạt quá vụn (85 – 90 % các phần tử nên có kích thước lớn hơn 3 mm) để thuận lợi cho quá trình phân ly.
+ Tiến hành: sử dụng máy nghiền thô cấu tạo từ các con lăn va đâp hoặc trục răng để đập vỡ hạt.
- Ly tâm:
+ Mục đích: loại bỏ phần vỏ hạt (được xem là phần bỏ đi vì có giá trị dinh dưỡng thấp), thu được nhân và một phần mảnh nhân có chứa 1 ít vỏ.
+ Tiến hành: dùng máy phân ly phố hợp ứng dụng nguyên lý phân ly cơ học (dùng sàng) và phân lý khí động (dùng quạt).
Hiện nay cá nhà máy phân loại cacao chỉ phân ly được 82 % mảnh nhân tinh khiết. Để có được 99,5 % mảnh nhân tinh khiết để sản xuất chocolate và cacao chất lượng cao người ta tiến hành phân lập phần mảnh nhân để chỉ lấy các mảnh nhân lớn có chứa 52,5 – 55,5 % bơ cacao. Các mảnh nhân chứa 35 – 48 % bơ cacao và phần mảnh nhân mịn chứa 30 – 36 % bơ cacao chỉ dùng để tách bơ, còn xác thì được dùng làm thức ăn gia súc.
- Kiềm hóa:
+ Mục đích: làm dịu hương vị bột cacao trước khi ép dầu. Tạo màu sắc đặc trưng, độ xốp và đưa về lại độ ẩm tối ưu cho khối nhân cao cao trước khi ép.
48
+ Tiến hành: phố hợp một loạt các công đoạn, dùng kết hợp các sàng lắc với các kích thước lỗ sàng khac nhau, quạt hút, nam châm và cyclone. Hao hụt qua hệ thông làm sách ước chừng 1 – 1,3 % so với khồi lượng ban đầu.
- Làm sạch:
+ Mục đích: phân ly tạp chất có trong khối hạt cacao thô như vỏ hạt vụn, sỏi đá, bao bì, mảnh kim loại, bụi bẩn. v.v.
+ Tiến hành: phố hợp một loạt các công đoạn, dùng kết hợp các sàng lắc với các kích thước lỗ sàng khac nhau, quạt hút, nam châm và cyclone. Hao hụt qua hệ thông làm sách ước chừng 1 – 1,3 % so với khồi lượng ban đầu.
Quá trình sản xuất công nghiệp chocolate:
Thuyết minh quy trình:
CHƯƠNG 4