CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO

Chia sẻ: Chu Thi Huong | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

461
lượt xem 96
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ca cao thuộc họ Sterculiaceae, giống Theobroma, loài Ca cao, có nguồn gốc từ miền nam Châu Phi. Hoa nhỏ, đường kính khoảng 15mm, có màu vàng, đỏ, trắng hay tím tùy theo loài. Hoa mọc trực tiếp từ thân và cành, thuộc loại lưỡng tính và thụ phấn chủ yếu là nhờ côn trùng. 0,5% hoa nở tạo quả, trong đó 90% quả non sẽ bị khô và rụng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO

BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn MỤC LỤC
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hạt ca cao................................................................................................................6 Hình 2: Sản lượng ca cao của các nước qua từng năm 1990 – 2005.................................8 Hình 3: Biểu đồ thể hiện sản lượng ca cao trên Thế giới năm 2007 (%).........................9 Hình 4: Tiêu thụ ca cao trên thế giới năm 2007..................................................................9 Hình 5: Giống ca cao Forastero...........................................................................................11 Hình 6: Sơ đồ quy trình công nghệ 1................................................................................. 13 Hình 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm sạch......................................................................14 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị rang dạng thùng quay............................................. 17 Hình 9: Cấu tạo thiết bị rang thùng quay...........................................................................18 Hình 10: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục..................................................................19 Hình 11: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách vỏ...................................................................... 20 Hình 12: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục bánh răng................................................. 22 Hình 13: Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiềm hóa......................................................................24 Hình 14: Sơ đồ nguyên lý thiết bị ép bơ............................................................................ 26 Hình 15: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền búa................................................................... 28 Hình 16: Cấu tạo thiết bị rây..............................................................................................30 Hình 17: Thiết bị bao gói ................................................................................................... 32 Hình 18: Sơ đồ quy trình công nghệ 2............................................................................... 33 Hình 19: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống xử lý nhiệt hồng ngoại........................................35 Hình 20: Sơ đồ nguyên lý thiết bị rang liên tục.................................................................39 Hình 21: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền nhiều trục........................................................41 Hình 22: Màu sắc của các sản phẩm bột cacao khác nhau............................................... 44
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Những đặc tính chính của các nhóm ca cao..........................................................7 Bảng 2: Thành phần hóa học của hạt ca cao tươi..............................................................7 Bảng 3: Thành phần hóa học của hạt ca cao đầu vào (theo ICCO)..................................12 Bảng4: Nhiệt độ và thời gian tối ưu để hình thành một số chỉ tiêu cảm quan................17 Bảng 5: Sự ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến chất lượng ca cao thành phẩm............25 Bảng 6: Đánh giá ưu, nhược điểm của từng quá trình.....................................................42 Bảng 7: Đánh giá ưu, nhược điểm của quy trình............................................................. 43 Bảng 8: Một số tiêu chuẩn chất lượng đối với bột ca cao có kiềm hoá.........................45 Bảng 9: Một số tiêu chuẩn chất lượng đối với bột ca cao 10 – 12% bơ có kiềm hoá của công ty American Health and Nutrition...............................................................................46 Bảng 10: Thành phần dinh dưỡng của bột ca cao loại N-11-N theo ICCO (tính bằng g/100 g bột ca cao thành phẩm).......................................................................................................47 Bảng 11: Thành phần vitamin trong bột ca cao loại N-11-N theo ICCO..........................47 Bảng 12: Thành phần khoáng trong bột ca cao loại N-11-N theo ICCO.......................... 48
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn PHẦN 1 – TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CA CAO I. Một số đặc điểm của ca cao 1. Ca cao thuộc họ Sterculiaceae, giống Theobroma, loài Ca cao, có nguồn gốc từ miền nam Châu Phi. Hoa nhỏ, đường kính khoảng 15mm, có màu vàng, đỏ, tr ắng hay tím tùy theo loài. Hoa mọc trực tiếp từ thân và cành, thuộc loại lưỡng tính và thụ phấn chủ yếu là nhờ côn trùng. 0,5% hoa nở tạo quả, trong đó 90% quả non sẽ bị khô và rụng. Hình dạng chung của quả ca cao: • Quả ca cao có thể đạt chiều dài 15 – 20cm, khối lượng khoảng 200g ho ặc h ơn tùy giống. Tùy theo từng loài mà hình dạng trái có khác nhau (dài, tròn ho ặc b ầu d ục). Màu sắc trái khá đa dạng: đỏ, xanh hay vàng. • Quả ca cao có chứa từ 25 đến 80 hạt. Hạt ca cao có hình tr ứng, h ơi d ẹt và thường có màu tím hoa cà hơi đỏ nhạt. Vỏ hạt gồm có phần v ỏ ngoài, m ỏng d ễ v ỡ cũng được gọi là vỏ cứng và phần vỏ lụa trông rất mỏng có màu tr ắng m ỡ b ọc l ấy lõi h ạt và ăn vào phần lõi hạt, chia lõi hạt ra thành những ô góc cạnh. • Hạt ca cao là hạt không có nhân, mập, dài 2 – 3cm, có l ớp nh ầy màu tr ắng, có v ị ngọt hơi chua bao quanh. • Hai phôi nhũ của phôi màu sắc có thể thay đổi từ trắng c ủa Criollo sang tím đậm của Forastero qua các màu trung gian của các giống lai Trinitario chiếm toàn bộ thể tích của hạt. Phôi nhũ có nhiều nếp nhăn và gồm nhi ều thùy chồng lên nhau, quanh chúng có màng mỏng trong, bóng bao bọc. Chúng được nối li ền v ề phía g ốc và b ằng m ột cái r ễ con dài 6-7 mm và một cái mầm thô sơ cặp vào giữa có thùy bao quanh để tạo thành mầm của hạt ca cao.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Hình 1: Hạt ca cao Có 3 chủng ca cao chủ yếu là: Forastero, Criollo và Trinitario.Trồng phổ biến nhất là: Criollo và Forastero. Trinitario là kết quả của sự lai tạo giữa 2 giống trên. Đặc điểm Criollo Forastero Trinitario Dài, thuôn, nhọn Dạng quả Tròn, bầu dục Dài đầu Trơn, không rãnh Sống quả Nhọn, rãnh sâu Rãnh sâu không rõ nét sâu Kết cấu vỏ Mỏng, mềm, ít mô Cứng, dày, nhiều Hầu hết cứng quả gỗ chất gỗ Vàng-đỏ, các đốm Màu sắc Không nhất định Xanh vàng nâu nhỏ Nhụy hồng nhạt Nhụy màu tím có xanh có đỏ Hoa Hạt 20 – 40 hạt 30 – 60 hạt Nhiều hơn 40 hạt Bảng 1: Những đặc tính chính của các nhóm ca cao Bảng 2: Thành phần hóa học của hạt ca cao tươi Thành phần (%w/w) Vỏ hạt STT Phôi nhũ Cùi Nước 1 35 84,5 9,4 2 Cellulose 3,2 - 13,8 Tinh bột 3 4,5 - 46 4 Pentosan 4,9 2,7 - 5 Saccharose - 0,7 - 6 Glucose + Fructose 1,1 10 - Bơ ca cao 7 31,3 - 3,8 8 Protein 8,4 0,6 18 9 Theobromine 2,4 - - 10 Enzym 0,8 - - 11 Polyphenol 5,2 - 0,8 12 Acid 0,6 0,7 - Muối khoáng 13 2,6 0,8 8,2
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Phôi nhũ có hàm lượng bơ ca cao khá cao, vỏ hạt có một ít và không có ở chất nhầy. Bơ ca cao chiếm khoảng 31,3% khối lượng phôi nhũ. Bơ ca cao chủ yếu ch ứa các triglyceride của glycerol và các acid béo không no. Bơ ca cao nóng chảy ở nhiệt độ 16 – 37oC, tùy thuộc vào dạng tinh thể của chất béo tạo thành trong quá trình kết tinh. Bơ ca cao chi ết t ừ h ạt ca cao có d ạng tinh th ể nh ỏ màu trắng và có mùi thơm đặc trưng. Bơ ca cao góp phần tại mùi vị cho ca cao. Chất nhầy có chứa một hàm lượng đường (glucose, fructose, sucrose) và n ước khá cao. Ngoài ra, còn có một lượng acid citric làm cho pH của chất nhầy luôn ổn định ở 3,5. Protein trong vỏ quả chiếm 18%, trong cùi 0.6% và trong phôi nhũ: 8.4%. Thành phần protein chiếm nhiều nhất trong quả ca cao là albumin và globulin. Một thành phần quan trọng khác trong ca cao là các alkaloid. Alkaloid đi ển hình trong ca cao là Theobromine (3,7-dimethylxanthine). Nó là chất kích thích nhẹ, tạo cảm giác hưng phấn cho cơ thể người. Cường độ kích thích Theobromine th ấp h ơn caffein rất nhiều. Trong ca cao, hàm lượng Theobromine dao động trong kho ảng 1 – 4%(w/w). Trong ca cao cũng có chứa caffein nhưng hàm lượng rất thấp (0 – 2%) so với trong cà phê. Sản lượng ca cao thế giới 2. Hình 2: Sản lượng ca cao của các nước qua từng năm 1990 – 2005.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Hình 3: Biểu đồ thể hiện sản lượng ca cao trên Thế giới năm 2007 (%). Hình 4: Tiêu thụ ca cao trên thế giới năm 2007.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn 3. Ca cao ở Việt Nam Ở Việt Nam, cây ca cao được du nhập từ rất sớm theo chân các nhà truy ền giáo phương Tây nhưng phát triển rất chậm cho đến thời gian gần đây. Hiện tại, ca cao được trồng rộng rãi ở nhiều n ơi: Tây Nguyên, m ột s ố t ỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long, Bà Rịa-Vũng Tàu, Bình Ph ước. Trong đó, vùng Tây Nguyên vẫn được đánh giá là có điều kiện lý tưởng nhất cho sự phát tri ển của cây ca cao. Ở đây, theo nghiên cứu thống kê thì cây ra hoa cho quả quanh năm, sản lượng bình quân đạt 3 kg hạt khô/1 cây 5 năm tuổi. Năm 2009, sản lượng ca cao của Việt Nam đạt 1000 tấn hạt khô. Trong đó, ĐakLak chiếm 33%, Bến Tre 25%, Bà Rịa-Vũng Tàu 17%, Tiền Giang 5% và Bình Ph ước 2%. Về định hướng phát triển cây ca cao ở nước ta trong thời gian tới, theo mục tiêu của Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn là phát triển bền vững cây ca cao ở Vi ệt Nam nhằm tăng khối lượng sản phẩm hàng hóa, tăng hiệu quả kinh tế trên đ ơn v ị di ện tích đ ất, nâng cao thu nhập cho người dân và bảo vệ môi tr ường. C ụ th ể, đ ến năm 2015, d ự kiến diện tích trồng cây ca cao đạt 60 000 ha, trong đó có 35.000 ha kinh doanh, năng su ất bình quân 15 tạ/ha, sản lượng hạt khô đạt 52.000 tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 50 – 60 triệu USD. Đến năm 2020, dự kiến diện tích đạt 80.000 ha, trong đó có 60.000 ha kinh doanh, năng suất bình quân 18 tạ/ha, sản lượng hạt khô 108.000 tấn, kim ngạch xu ất kh ẩu đ ạt 100 – 120 triệu USD. 4. Loại ca cao đề suất Trong bài này sử dụng chủng ca cao Forastero vì chủng này khá phổ biến ở Việt Nam. Nguồn gốc: khu vực thượng lưu Amazon (Ecuador và Venezuela). • Đặc điểm: có sản lượng cao và khả năng chịu bệnh. • Hình dạng: vỏ quả Forastero thường có màu xanh hay ôliu, khi chín có màu • vàng. Trái ít có hoặc không có rãnh, bề m ặt tr ơn, đ ỉnh tròn. V ỏ dày và khó c ắt vì ở trong có nhiều chất gỗ.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Hạt giống: hạt ca cao Forastero có hình dạng phẳng, hơi lép, tử diệp có màu tím • đậm, lúc tươi có vị chát hay đắng. Hương vị: nó mang một mùi thơm và vị đắng đặc trưng, bởi vì hương và vị đậm • này của nó, hạt ca cao Forastero chủ yếu được sử dụng để pha trộn. Địa lý: sự phân bố rộng rãi của ca cao, đặc biệt là ở châu Phi (Ghana, B ờ Bi ển • Ngà, Brazil,…) Ở nước ta nó được trồng ở Vĩnh Long, Tiền Giang, Buôn Ma Thuộc. Sản xuất: hơn 85% sản lượng của thế giới • Hình 5: Giống ca cao Forastero Tuy nhiên, việc phân loại ca cao chỉ dựa vào hình dạng quả bên ngoài mà ph ải tách ra và phân loại các chủng riêng biệt. TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU II. Ca cao hạt được phân loại theo trọng lượng (thường là tr ọng lượng của 100 hạt/110g) và theo hàm lượng hạt không đạt yêu cầu hay hạt khuyết tật, đó là nh ững hạt b ị mốc, chưa được lên men, các hạt bị sâu bọ tấn công, hạt bắt đầu nảy m ầm, hạt lép (không có nhân bên trong)… Để kiểm tra hạt có khuyết tật hay không, người ta s ử dụng phép kiểm tra vết cắt. Người ta cũng sử dụng cách này để đánh giá mức đ ộ lên men c ủa h ạt ca cao. Một số tiêu chí chọn hạt ca cao nguyên liệu như sau:  • Hạt phải được lên men hoàn toàn. • Hàm ẩm trong hạt không được phép vượt quá 7,5%. • Hạt phải đồng đều về kích cỡ, không có hạt dính đôi, dính ba.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn • Nguyên liệu không được chứa hạt mốc: hàm lượng hạt mốc lên đ ến 3% có thể tạo ra mùi mốc khó chịu cho bột ca cao thành phẩm. • Hạt không bị côn trùng tấn công: côn trùng làm tổn thất nguyên li ệu, gây nhiễm bẩn bởi chất thải của chúng. • Nguyên liệu không chứa hạt nảy mầm trước khi lên men vì các hạt n ảy mầm sau khi sấy khô, mầm bị tách ra, tạo một lỗ hổng khi ến cho côn trùng và nấm mốc dễ dàng thâm nhập vào nguyên liệu. Nguyên li ệu cũng không đ ược chứa hạt nám, ám khói, hạt lép và các loại tạp chất lạ (như mạt sắt,…). • Khối lượng nhân bên trong hạt cũng là một chỉ tiêu quan tr ọng: h ạt phải chắc, chứa nhiều nhân bên trong. Bên cạnh đó, hàm lượng bơ cũng có ý nghĩa nhất định trong quy trình sản xuất (tuỳ thuộc vào yêu cầu của nhà sản xuất). • Hạt không được có mùi lạ như mùi khói, mùi mốc hoặc mùi lên men, không có vị lạ như chua acid, đắng gắt, vị khé hay các vị lạ khác. Bảng 3: Thành phần hóa học của hạt ca cao đầu vào (theo ICCO) Thành phần Vỏ (%) Mầm (%) Phôi nhũ (%) Bơ ca cao 54 3.76 2.96 Protein 12-14 15.58 28.8 Tinh bột 6 -- -- Caffeine 0.2 0.05 0.19 Theobromine 1.3 1.44 2.14 Tannin 6 -- -- Muối khoáng 2.6 8.18 6.82 Xơ thô 2.6 18.61 5.16 Các Cacbonhydrat khác 10.6 18.61 47.38 Độ ẩm 3.5 3.75 6.47
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn PHẦN 2 – QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO A – QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 1 I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Hình 6: Quy trình công nghệ sản xuất ca cao 1
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Quá trình phân loại và làm sạch 1. Mục đích công nghệ 1.1. Chuẩn bị: nhằm loại bỏ các tạp chất lẫn trong nguồn nguyên li ệu, giúp các quá trình chế biến tiếp theo sẽ được thuận lợi. Các tạp chất cần tách thường là: lá, cành cây khô, đất, đá, kim loại, xác côn trùng… Bên cạnh đó, quá trình này cũng giúp phân loại sơ bộ hạt ca cao theo kích thước và tỷ trọng, các hạt không đủ tiêu chuẩn như hạt lép, hạt quá to hay quá nh ỏ sẽ b ị lo ại b ỏ. K ết quả là các hạt ca cao sẽ được đồng đều hơn, đảm bảo yêu cầu v ề ch ất l ượng c ủa h ạt khi nghiền và tách vỏ cũng như tránh những tác động c ơ học làm gi ảm tu ổi th ọ c ủa các thi ết bị. Các biến đổi xảy ra trong quá trình 1.2. Vật lý: chủ yếu là tỉ trọng và kích thước của nguyên liệu được đồng đều hơn do tạp chất bị loại bỏ. Hệ thống làm sạch 1.3. 1.3.1. Cấu tạo thiết bị Hình 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm sạch. Hệ thống làm sạch bao gồm một thiết bị sàng và một thiết bị làm sạch bằng khí động.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn • Thiết bị sàng gồm 2 mặt sàng được lắp kết hợp với nhau theo thứ tự đường kính lỗ giảm dần từ trên xuống. Giữa các mặt sàng, người ta thường lắp các bi tr ống bít l ỗ sàng để hạn chế hiện tượng các lỗ sàng bị bít lại. • Thiết bị làm sạch bằng khí động. 1.3.2. Nguyên lý hoạt động Dòng hạt ca cao nguyên liệu được đưa đến vị trí nh ập li ệu c ủa thi ết b ị sàng. Ở sàng tầng 1 với kích thước lỗ lớn sẽ loại bỏ những tạp chất lớn như rơm rạ, đá, cành cây khô,… Hạt ca cao sẽ rơi xuống sàng tầng 2 để loại bỏ các tạp chất kích th ước nh ỏ nh ư bụi đất, cát, mảnh kim loại, thủy tinh... Quá trình sàng có sự rung l ắc nh ờ mô t ơ. Quá trình làm sạch chính là quá trình phân loại dựa trên sự sai khác v ề kích th ước c ủa kh ối h ạt còn gọi là phương pháp phân loại bằng kích thước. Đặt biệt, các tạp chất nhẹ (bụi, vỏ khô…) bám lên trên bề mặt đống hạt cũng được tách nhờ hệ thống quạt thổi liên tục đặt ở đầu ra của sàng dưới. Sau đó hạt ca cao được đưa vào thiết bị làm sạch bằng khí động để tách các t ạp chất còn sót lại. Quá trình làm sạch chính là quá trình phân lo ại d ựa trên s ự sai khác v ề t ỉ trọng của các phần tử trong khối hạt còn gọi là phương pháp phân loại bằng trọng lực. Khi đó, dòng hạt ca cao được đưa đến một bề mặt có đục lỗ và được đ ặt n ằm nghiêng so với mặt đất. Dòng khí sẽ được thổi qua những lỗ này từ dưới lên trên vuông góc v ới b ề mặt sàn kết hợp với chuyển động rung lắc có tác dụng làm cho khối hạt tung lên trên. Dưới tác dụng của dòng khí, các hạt ca cao và tạp chất có tr ọng l ượng nh ỏ b ị lôi cu ốn b ởi dòng khí ra ngoài, những tạp chất có trọng lượng l ớn hơn sẽ rơi xu ống d ưới tác d ụng c ủa trọng lực, hạt ca cao đạt yêu cầu sẽ ở đứng yên (trạng thái tầng sôi). Bên cạnh đó, hệ thống còn có các cylon thu hồi tạp chất. Thông số công nghệ 1.4. Cỡ hạt ca cao lựa chọn: 100 hạt/ 110g. 2. Quá trình rang Mục đích 2.1. Chuẩn bị: quá trình rang giúp chuẩn bị cho quá trình nghiền thuận lợi hơn. −
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Lớp vỏ hạt ca cao thường mểm và có liên kết khá chặt với n ội nhũ. Khi ch ịu tác dụng của nhiệt độ, lớp vỏ hạt và n ội nhũ bên trong s ẽ có nhi ều bi ến đ ổi: v ỏ h ạt s ẽ m ất ẩm và cấu trúc hạt ca cao có xu hướng trương nở, nội nhũ thì bị bi ến dạng. Khi đó, liên kết giữa nội nhũ và vỏ bị phá vỡ, vỏ tách rời khỏi nội nhũ. Quá trình rang sẽ làm cho lớp vỏ hạt ca cao trở nên giòn hơn và tách r ời kh ỏi n ội nhũ nên chỉ cần tác dụng lực cơ học vừa đủ mạnh lên hạt ca cao là có th ể làm v ỡ l ớp v ỏ và tách lớp vỏ ra. − Chế biến: quá trình rang ca cao sẽ tạo ra những biến đổi cần thi ết để hình thành nên hương vị đặc trưng cho các sản phẩm ca cao. Quá trình này quan tr ọng nh ất và có ảnh hưởng quyết định của sản phẩm bột ca cao cũng như các sản phẩm khác từ ca cao. − Bảo quản: quá trình rang còn có tác dụng gi ảm hàm ẩm góp phần vô ho ạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật có hại, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Các biến đổi xảy ra 2.2. Vật lý • Nhiệt độ tăng lên kèm theo quá trình thoát ẩm làm giảm tỉ trọng hạt. • Độ xốp của vỏ ca cao thay đổi giúp cho hạt ca cao sau rang dễ nghiền và tách vỏ. Hóa học • Phản ứng tạo màu do các hợp chất Polyphenol và Anthocyanin bị oxy hoá chuyển thành hợp chất Flobaphen (màu nâu đỏ). • Sự giảm hàm lượng chất chát (sản phẩm ngưng tụ catechin hình thành sau quá trình lên men): sau khi rang còn lại 2 – 3%. • Phản ứng Maillard: các acid amin và đường khử tác d ụng v ới nhau t ạo ra s ản ph ẩm Melanoidin có màu nâu và hương vị đặc trưng. • Một số protein bị biến tính bởi nhiệt độ. Hóa lý • Ẩm khuếch tán từ trong lòng hạt ra bề mặt vỏ và bay hơi làm hàm ẩm của hạt giảm xuống còn 2,5 – 5%. • Các acid dễ bay hơi và tạo mùi không mong muốn như acid acetic sẽ gi ảm đáng kể trong suốt quá trình rang. • Một lượng nhỏ bơ ca cao bị chuyển thành thể lỏng khuếch tán ra ngoài vỏ.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Hoá sinh và sinh học Các vi sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật trên bề mặt hạt ca cao sẽ bị ức chế và tiêu diệt. Cảm quan Màu sắc: quá trình rang tạo màu nâu đặc trưng cho ca cao (thông qua ph ản - ứng Maillard và oxy hoá polyphenol). Mùi vị: một số cấu tử hương sẽ được hình thành ở nhiệt độ này như các - aldehyd, ester… Nhiều hợp chất dễ bay hơi như acid acetic, aldehyd, keton, r ượu, ester phân tử lượng thấp có mùi vị không mong muốn sẽ bị loại bỏ. Bảng4: Nhiệt độ và thời gian tối ưu để hình thành một số chỉ tiêu cảm quan Yêu cầu Thời gian tối ưu, phút Nhiệt độ tối ưu, oC 1. Màu nâu tối ưu của bột - 134 2. Vị chát giảm tối đa 40 150 3. Vị đắng giảm tối đa - 120 150 4. Vị chua giảm tối đa 50 150 5. Vị cháy khét (burnt 10 120 flavor) giảm tối đa Thiết bị 2.3. 2.3.1. Cấu tạo thiết bị Hình 8: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị rang dạng thùng quay. Thiết bị rang sử dụng là thiết bị rang gián đoạn dạng thùng quay.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Cấu tạo của thiết bị bao gồm trống rang, thiết bị gia nhi ệt và thi ết bị làm ngu ội. Bên trong mặt trống có những thanh gờ được thiết kế theo hình xo ắn ốc d ọc theo thân trống. Hình 9: Cấu tạo thiết bị rang thùng quay 2.3.2. Nguyên lý hoạt động: Thiết bị thùng rang dùng tác nhân nhiệt là không khí nóng. Không khí được gia nhiệt rồi cấp vào thùng rang. Hạt ca cao được đưa vào thùng rang qua phễu nhập li ệu và ti ếp xúc với không khí nóng. Thùng rang có thể xoay quanh trục c ố định để gia nhi ệt đ ồng đ ều hơn. Sau khi quá trình rang hoàn tất, dòng hạt được đ ưa vào khoang d ẫn có b ố trí qu ạt làm nguội. Thông số công nghệ 2.4. Thời gian rang thay đổi từ 20 – 30 phút, tuỳ thuộc vào c ấu t ạo thi ết b ị và kh ối lượng của từng mẻ. Nhiệt độ hạt: 115 – 130oC. - Tốc độ dòng khí 1m/s. - Quá trình nghiền thô 3. Mục đích công nghệ 3.1. Khai thác: quá trình nghiền thô giúp làm vỡ vỏ hạt ca cao, lo ại b ỏ những phần không cần trong sản phẩm: vỏ hạt, nội nhũ, tạp chất còn sót,… Các biến đổi xảy ra 3.2. Vật lý:
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn • Lớp vỏ ca cao sẽ bị vỡ và tách ra khỏi hạt. • Khối lượng hạt thay đổi. • Kích thước hạt giảm. • Do ma sát giữa các lớp vỏ với nhau nên nhiệt độ của vỏ và hạt tăng lên. Thiết bị 3.3. 3.3.1. Cấu tạo thiết bị Hình 10: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục. Thiết bị nghiền trục bao gồm hai trục hình trụ nằm ngang, phễu nh ập li ệu và thùng chứa sản phẩm sau nghiền. 3.3.2. Nguyên lý hoạt động: Khi vận hành thiết bị nghiền, hai trục nghiền sẽ chuyền đ ộng h ướng vào nhau. H ạt ca cao sẽ được đưa vào thiết bị qua phễu nhập liệu, đưa vào khe giữa c ủa hai trục từ phía trên. Nguyên liệu được kẹp giữa hai trục và kéo qua khe hẹp. Khi đó, dưới tác d ụng c ủa lực nén ép, hạt sẽ bị vỡ ra. Mức độ nghiền được quyết định bởi đường kính trục nghiền, kích thước khe h ẹp giữa hai trục. Thông số công nghệ 3.4. Kích thước hạt sau nghiền: 3 – 5mm Quá trình tách vỏ 4.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Mục đích công nghệ 4.1. Khai thác: Nhằm tách lớp vỏ ca cao ra khỏi n ội nhũ và lo ại chúng ra kh ỏi nguyên liệu bằng cách kết hợp lực cơ học và các phương pháp phân riêng thích hợp. Các biến đổi xảy ra 4.2. Vật lý: • Lớp vỏ ca cao và nội nhũ của hạt ca cao bị tách vỡ ra. • Kích thước và khối lượng khối hạt giảm đi do vỏ ca cao được tách ra. Thiết bị 4.3. 4.3.1. Cấu tạo thiết bị Hình 11: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách vỏ Hệ thống tách vỏ bao gồm thiết bị tách vỏ, thiết bị sàng và thi ết b ị khí đ ộng và cylon thu hồi vỏ, tạp chất. • Thiết bị tách vỏ hình trụ có các cánh tay đập bố trí trong lòng hình trụ. • Thiết bị sàng gồm 5 lưới sàng có kích thước lỗ rây giảm dần. 4.3.2. Nguyên lý hoạt động
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Kết hợp hai quá trình sàng và thổi khí. Hạt ca cao sau khi rang và nghiền đã được tách vỏ m ột ph ần do đó đ ạt đ ược hi ệu quả tách vỏ tốt. Sau khi nghiền thô, dòng hạt gồm vỏ hạt đã được xé ra một phần cùng với nhân rơi xuống thiết bị tách vỏ. Thiết bị này làm việc tương tự như thi ết b ị nghi ền búa. Ở đây, các cánh tay đập sẽ quay và làm cho hạt cũng chuyển động tròn theo. Khi hạt chuy ển động, nó sẽ va đập vào thành thiết bị cũng như cánh tay đòn làm cho vỏ vỡ ra. Sau đó, ca cao sẽ chuyển sang bộ phận phân riêng vỏ và nhân b ằng h ệ th ống sàng và khí động. Hệ thống gồm nhiều sàng nối tiếp có chuyển động rung l ắc. Kích th ước l ỗ sàng nhỏ dần từ trên xuống dưới. Vỏ và các mảnh vụn cũng như bụi sẽ đ ược tách ra nh ờ quạt hút. Nhân sẽ rơi xuống dưới và đi ra ngoài. Thông số công nghệ 4.4. Ca cao mảnh sau khi tách vỏ chứa khoảng 83% nhân, trong đó chứa khoảng 1,5 – 2% vỏ và một ít mầm. Quá trình nghiền 5. Mục đích công nghệ 5.1. Chế biến: quá trình nghiền làm giảm kích thước ca cao m ảnh thành dạng paste (ca cao khối). Chuẩn bị: ca cao chuyển sang dạng paste giúp quá trình kiềm hoá di ễn ra t ốt và đồng nhất hơn. Các biến đổi xảy ra 5.2. − Vật lý: • Kích thước hạt ca cao giảm dưới tác dụng của lực cơ học. • Nhiệt độ hạt ca cao tăng lên do chịu lực ma sát tác dụng lên nó và sinh nhiệt. − Hoá lý: • Sự hoá lỏng của ca cao: ban đầu ca cao có dạng rắn. Khi nghi ền hạt ca cao đ ến một giới hạn kích thước nhất định, ca cao sẽ hoá lỏng thành ca cao khối.
BỘT CA CAO PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn Thiết bị 5.3. 5.3.1. Cấu tạo thiết bị Hình 12: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục bánh răng Thiết bị nghiền trục bao gồm hai trục hình trụ nằm ngang, phễu nh ập li ệu và thùng chứa sản phẩm sau nghiền. Trên bề mặt trục nghiền có các rãnh d ạng bánh răng ăn kh ớp với nhau. 5.3.2. Nguyên lý hoạt động Khi vận hành thiết bị nghiền, hai trục nghiền sẽ chuyền đ ộng h ướng vào nhau. H ạt ca cao sẽ được đưa vào thiết bị qua phễu nhập liệu, đưa vào khe giữa c ủa hai trục từ phía trên. Nguyên liệu được kẹp giữa hai trục và kéo qua khe hẹp. Khi đó, dưới tác d ụng c ủa lực nén ép, hạt sẽ bị vỡ ra. Trong quá trình nghiền, khoảng cách giữa hai trục nghiền sẽ quyết định đến kích thước của hạt. Với thiết bị này không cần phải giải nhiệt cho ca cao vì lực ma sát trong phương pháp nghiền trục không cao nên sinh ít nhiệt. Thông số công nghệ 5.4. • Độ ẩm vào: 2 – 2,5%. • Độ nhớt: 1 – 2 • Nhiệt độ nghiền: 35 – 37oC (trên nhiệt độ nóng chảy của bơ ca cao). • Kích thước hạt sau nghiền: 50 – 200μm.