QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO TRUYỀN THỐNG (THEO PHƯƠNG PHÁP KIỀM HĨA CACAO KHỐI): Quy trình cơng nghệ sản xuất: Hạt cacao Làm Tạp chất Rang Tách vỏ Vỏ Nghiền K2CO3 Kiềm hóa Ép bơ Bơ cacao Nghiền Phân loại Bao bì Bao gói Bột cacao Hình Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột cacao theo phương pháp kiềm hóa dịch cacao Thuyết minh quy trình: 2.1 Làm sạch:  Mục đích: Q trình nhằm chuẩn bị cho giai đoạn rang, nghiền, tách vỏ…) việc loại bỏ tạp chất lẫn nguyên liệu cát, đá, gỗ vụn, mảnh kim loại, vải sợi từ bao vận chuyển…Qúa trình làm cần thiết để đảm bảo yêu cầu chất lượng hạt nghiền tách vỏ chống tác động học tạp chất với thiết bị làm giảm tuổi thọ gây gián đoạn dây chuyền giai đoạn xử ls sau Đồng thời, làm giúp nâng cao độ đồng chất lượng nguyên liệu  Các biến đổi:  Vật lý: chủ yếu thay đổi tỉ trọng nguyên liệu tạp chất bị loại bỏ  Các biến đổi khác: không đáng kể  Thiết bị: Làm bao gồm loạt thao tác liên tục, có hệ thống sàng nhiều cấp để loại tạp chất kích thước khác nhau, dùng từ trường để loại mạt sắt, sử dụng phương pháp rung khí động dựa tỷ trọng để tách đá, bụi vỏ Dòng hạt cacao nguyên liệu đưa đến vị trí nhập liệu (A) thiết bị sàng phân loại hai tầng dạng lăn Ở sàng cùng, tạp chất kích cỡ lớn mảnh gỗ, cỏ, cao su… bị giữ lại loại bỏ theo đường (C) Những hạt qua sàng rơi xuống sàng Tại đây, tạp chất nhỏ cát,… thải bỏ qua khe sàng Đặc biệt, tạp chất nhẹ có kích thước lớn (bụi, vỏ khô…) không qua lỗ sàng bám lên bề mặt đống hạt tách theo đường (B) nhờ hệ thống quạt hút liên tục Sau phân loại sơ bộ, dòng hạt cacao tiếp tục vận chuyển đến thiệt bị phân loại từ tính (2) để loại bỏ mảnh sắt vụn, kim loại lẫn bên đống hạt Cuối hạt đưa đến thiết bị phân ly tầng sôi (3), phân loại trọng lực, trình phân loại dựa khác biệt tỉ trọng phần tử đống hạt Mục đích q trình nhằm loại bỏ tạp chất sót lại đống hạt (do có kích thước xấp xỉ với hạt cacao hay trình phân ly chưa triệt để…) Khi đó, dòng hạt cacao đưa đến bề mặt có đục lỗ đặt nằm nghiêng so với mặt đất Khơng khí thổi qua lỗ từ lên vng góc với bề mặt sàn kết hợp với chuyển động rung lắc có tác dụng làm cho khối hạt tung lên Dòng cacao có trọng lượng nhỏ chịu tác dụng khí thổi chuyển động phía cuối sàn (F), tạp chất có trọng lượng lớn khơng chịu tác dụng khí thổi chuyển động theo chiều ngược lại ngồi vị trí (E) Sơ đồ hệ thống thiết bị làm cacao: Hình Sơ đồ hệ thống làm A: Dòng cacao nhập liệu E: Dòng thu hồi mạt sắt B: Dòng tạp chất thơ F: Dòng tạp chất có khối lượng riêng lớn C: Dòng tạp chất có kích thước nhỏ G: Dòng cacao làm D: Dòng khí hút tạp chất có khối lượng riêng nhỏ (bụi bẩn, vỏ…) 2.2 Rang:  Mục đích: Rang trình cung cấp nhiệt liên tục khoảng thời gian vừa đủ để không làm cháy lớp vỏ hạt mà làm nóng đặn hạt nhằm: - -  Tăng độ nở phồng hạt, thay đổi cấu trúc vỏ từ làm yếu liên kết vỏ nhân cacao giúp cho hạt cacao dễ bị tách vỏ Đồng thời trình góp phần đưa độ ẩm ngun liệu xuống 2.5-5% tăng hiệu suất cho q trình nghiền thơ sau  Biến đổi hợp chất màu mùi có sẵn cacao tạo cho sản phẩm có mùi thơm, màu sắc hương vị đặc trưng Loại phần acid acetic, chất dễ bay cacao ( hợp chất làm cho cacao có mùi khó chịu ), cải thiện mùi vị màu sắc cho sản phẩm  Góp phần vơ hoạt enzyme tiêu diệt vi sinh vật có hại  Các biến đổi xảy trình rang:  Biến đổi vật lý: Nhiệt độ khối cacao tăng lên kèm theo q trình ẩm làm giảm tỷ trọng hạt (do nước cấu tử dễ bay làm giảm hàm lượng chất khơ), giảm thể tích, tăng trọng lượng riêng sản phẩm Độ xốp vỏ cacao thay đổi giúp cho hạt cacao sau rang dễ nghiền tách vỏ  Biến đổi hóa học: Phản ứng tạo màu chất polyphenol anthocyanin bị oxi hóa chuyển thành hợp chất flobaphen (màu nâu đỏ) Sự giảm hàm lượng chất chát (sản phẩm ngưng tụ catechin hình thành sau trình lên men): sau rang lại 2-3% Phản ứng Maillard: amino acid đường khử tác dụng với tạo sản phẩm melanoidin có màu nâu hương vị đặc trưng Một số protein bị biến tính nhiệt độ  Biến đổi hóa lý: Ẩm khuếch tán từ lòng hạt bề mặt vỏ bay làm hàm ẩm hạt giảm xuống 2.5-5% Các acid dễ bay tạo mùi không mong muốn acid acetic giảm đáng kể suốt trình rang Một lượng nhỏ bơ cacao bị chuyển thành thể lỏng khuếch tán ngồi vỏ  Biến đổi hóa sinh sinh học: Vô hoạt vi sinh vật enzyme có hại hạt  Biến đổi cảm quan: Màu sắc: trình rang tạo màu nâu đặc trưng cho cacao (thơng qua phản ứng maillard oxi hóa polyphenol) - Mùi vị: số cấu tử hương hình thành nhiệt độ aldehyde, ester…Nhiều hợp chất dễ bay acid acetic, aldehyde, keton, rượu, ester phân tử lượng thấp có mùi vị không mong muốn bị loại bỏ  Thiết bị:  Gián đoạn liên tục: - Gián đoạn: xuất thấp, chất lượng sản phẩm không đồng mẻ Thích hợp với quy mơ sản xuất nhỏ - Liên tục: xuất cao, chất lượng sản phẩm đồng Tốn chi phí đầu tư thiết bị, thích hợp với sản xuất quy mơ lớn Rang liên tục: Nhiệt độ rang khoảng 80-1400C phụ thuộc thời gian rang, loại sản phẩm để cho vỏ cacao không bị cháy Thiết bị rang liên tục giúp kiểm sốt chặt chẽ thơng số kỹ thuật nhờ chất lượng rang cao nhiều Hạt sau rang phải làm nguội để giữ hương thơm hạn chế chuyển chất béo vào vỏ Sau rang hạt hạt dễ hút ẩm nên cần bảo quản thật kỹ chờ chế biến Hình Thiết bị rang liên tục  Nguyên tắc hoạt động: Hạt cacao nhập vào phễu (1) Khơng khí thổi từ quạt (7) vào kho số (4) sau theo lỗ mâm lưu thơng dần lên phía gia nhiệt lên nhờ caloriphe (6) ngang qua lưới lọc xuyên qua hạt thực trình rang Hạt sau rang xuống kho (4), đây, khơng khí thổi từ quạt (7) làm giảm nhiệt độ khối hạt cacao lấy nhờ vít tải số (5)  Thơng số kỹ thuật: Lượng khơng khí tiêu thụ: 220kg/h  Các yếu tố ảnh hưởng: - Độ đồng khối hạt: hạt đồng kích thước, khối lượng, độ ẩm… khả truyền nhiệt tốt Nhiệt độ thời gian nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hạt Độ ẩm: hạt ẩm thời gian rang lâu gây tốn lượng  Thông số công nghệ: Nhiệt độ rang: 80-1400C Thời gian: 30-50 phút Độ ẩm hạt cacao sau rang: 2-5% 2.3 Tách vỏ:  Mục đích: Loại bỏ lớp vỏ loại hết tạp chất không mong muốn quy trình sản xuất bột cacao (đặc biệt lớp nhớt sót) để chuẩn bị cho q trình nghiền thô  Các biến đổi xảy trình:  Xát: - Lớp vỏ cacao bị vỡ tách khỏi hạt - Do ma sát lớp vỏ với nên nhiệt độ vỏ hạt tăng lên không đáng kể trình diễn nhanh  Sàng: trình tách toàn vỏ khỏi nhân cacao nên làm giảm khối lượng lại tăng tỷ trọng nhân  Thiết bị nghiền tách vỏ: Hình Thiết bị tách vỏ  Nguyên lý hoạt động: Dựa vào tỷ trọng khác vỏ nhân Kết hợp hai trình sàng thổi khí Q trình rang làm yếu liên kết lớp vỏ nhân, mà q trình nghiền tách vỏ này, hạt chà xát nhằm tách rời mảnh vỏ lớn để tránh tạo bụi Hạt cacao sau rang tách vỏ phần, để đạt hiệu tách vỏ tốt trước đưa vào máy xát phải sàng để loại bỏ phần bỏ Sau sàng, hạt đưa vào máy xát cấu tạo gồm hai lăn quay ngược chiều để tung hạt cacao va đập vào kim loại bên máy Vỏ hạt xé với nhân rơi xuống hệ thống sàng có kết hợp phân ly nhờ khí động dùng quạt Hệ thống gồm nhiều sàng nối tiếp có chuyển động rung lắc lư Vỏ mảnh vụn bụi tách nhờ quạt hút Nhân rơi xuống Ngoài ra, hệ thống có phận hồn lưu hạt cacao sau tách vỏ nhằm cao khả tách vỏ thiết bị, làm giảm tỉ lệ vỏ xót lại khối hạt cacao sau tách vỏ  Thông số công nghệ: Sau tách vỏ hàm lượng vỏ bột cacao khoảng 1-2% 2.4 Nghiền thơ:  Mục đích: Chuẩn bị cho q trình kiềm hóa  Những biến đổi:  Vật lý: - Hạt bị giảm kích thước - Nhiệt độ tăng: trình nghiền sinh ma sát làm khối hạt cacao nóng lên  Hóa lý: - Một lượng nhỏ bơ cacao hóa bỏng khuếch tán ngồi  Các biến đổi khác: không đáng kể  Thiết bị: sử dụng thiết bị nghiền Hình Thiết bị nghiền  Nguyên tắc hoạt động: sử dụng động quay lắp dĩa để đập nguyên liệu Nguyên liệu cho vào tâm máy, bị quay đập nhiều lần nguyên liệu đập vào có kích thước nhỏ kích thước lỗ lưới theo lỗ lưới ngồi Phần mảnh cacao có kích thước lớn kích thước lỗ tiếp tục nghiền  Thơng số cơng nghệ: Kích thước mảnh cacao sau nghiền: 2.5-3.5mm 2.5 Kiềm hóa:  Mục đích: - Chuẩn bị cho q trình ép bơ - Q trình kiềm hóa làm tăng màu nâu cho bột cacao, đồng thời tăng mùi vị đặc trưng cho sản phẩm Ngoài ra, trình làm tăng pH bánh cacao, nhằm làm giảm độ chua sản phẩm - Ức chế phần vi sinh vật  Những biến đổi:  Vật lý: Làm thay đổi tỷ trọng bột cacao  Hóa học: Các acid tồn cacao acid tartric, acid béo tự tring hòa hết làm giảm độ chua sản phẩm Nhiệt độ kiềm hóa thường 70 – 1100C nên nhiệt độ phản ứng Maillard xảy làm tăng màu sắc mùi vị cho cacao Các protein bị thủy phân hay biến tính nhiệt độ cao Khử tanin làm vị chát cacao Ngoài ra, biến đổi quan trọng hợp chất polyophenol chuyển hóa thành quinon ngưng tụ làm cho bột cacao sẫm màu  Hóa lý: Ở nhiệt độ cao, phần nước dung dịch bị bốc Ngoài ra, phần nước hấp phụ vào khối cacao làm cho khối cacao mềm hơn, dễ dàng bị kiềm hóa  Sinh học: Ở nhiệt độ cao (70-1100C) ức chế hoạt động vi sinh vật  Cảm quan: Tạo màu đặc trưng cho cacao (dải màu từ đỏ tới nâu) tùy thuộc vào thời gian nhiệt độ kiềm hóa Tăng cường độ hương vị cho sản phẩm bột cacao Giảm vị chát, chua, đồng thời giảm phần vị đắng cho sản phẩm polyphenol bị chuyển hóa thành quinon  Thiết bị: Hình Thiết bị kiềm hóa  Nguyên tắc hoạt động: Cacao khối sau nghiền thô đưa vào cửa nhập liệu thiết bị kiềm hóa (1) Dung dịch kiềm đưa bồn chứa số (7), gia nhiệt nhờ thiết bị vỏ áo Sau lượng kiềm bơm vào bồn kiềm hóa điều khiển nhờ hệ thống định lượng Một lượng khối cacao đưa vào bồn kiềm hóa khuấy trộn với dung dịch kiềm Ở người ta sử dụng bồn kiềm hóa nhằm tăng hiệu suất q trình Trong q trình kiềm hóa, nóng cho vào thiết bị vỏ áo để tăng nhiệt độ kiềm hóa nhằm tăng hoạt tính phản ứng hóa học diễn Sau kiềm hóa xong, khối cacao sê đưa xuống hệ thống sấy (5), làm giảm độ ẩm khối hạt, làm cho khối hạt trở nên khơ hơn, dễ dàng cho q trình nghiền mịn  Thơng số cơng nghệ: - Nhiệt độ kiềm hóa: 70-1100C - Thời gian kiềm hóa: 60-120 phút - pH sau kiềm hóa khoảng 7.0 – 8.0 - Lượng kiềm sử dụng: – 2.5kg K2CO3 cho 100kg cacao 2.6 Ép bơ:  Mục đích: - Tách phần lớn lượng bơ khỏi hạt cacao nhằm thu hồi bánh cacao bơ để phục vụ cho mục đích khác - Cacao sau ép bơ bảo quản lâu giảm tượng oxi hóa chất béo gây mùi khó chịu cho sản phẩm - Điều chỉnh hàm lượng béo sản phẩm mức độ phù hợp tùy theo loại sản phẩm (ít béo giàu béo)  Những biến đơi:  Vật lý: - Thay đổi tỉ trọng (chất béo, bơ tách ra) - Hàm lượng ẩm giảm: bị nước sau khỏi máy ép - Nhiệt độ tăng: ma sát thiết bị hạt cacao  Hóa lý: - Sự khuếch tán cấu tử lỏng bên - Liên kết cấu tử rắn chặt chẽ tạo thành khối rắn dạng bánh - Sự thoát nước cấu tử hương  Các biến đổi khác: biến đổi không đáng kể  Thiết bị: Hình Hệ thống ép thủy lực  Cấu tạo: Thiết bị ép thủy lực sử dụng trình ép bơ loại thiết bị gồm 22 khung ép đặt đứng liên tiếp Mỗi khung có màng lọc thép nằm đáy khung tháo lắp  Nguyên tắc hoạt động: Quá trình ép bơ tiến hành qua máy ép thủy lực Dưới tác dụng lực ép lớn áp suất nhiệt độ cao, bơ cacao dạng lỏng bị tách khỏi hỗn hợp Hàm lượng chất béo cacao nghiền giảm từ 50-55% xuống 10-22% Hạt cacao sau nghiền, xử lý kiềm, nóng, có nhiệt độ khoảng 70-80 0C đưa vào máy ép với nhiệt độ giảm độ nhớt cacao bơ dễ thoát Thiết bị vận hành tự động Ban đầu, cacao kiềm nhiệt độ 70-80 0C bơm vào với áp lực 21 kg/cm2, giai đoạn lượng bơ cacao tự bị tách thoát qua màng lọc Khi khung ép đầy bơm ngừng hoạt động Khi piston thủy lực làm việc tạo áp lực ép 380 – 420kg/cm2 Lúc này, bơ cacao thoát khỏi màng lọc vào bồn chứa Khi tách lượng bơ cacao theo yêu cầu, piston thủy lực quay vị trí ban đầu, kết thúc việc ép Khung ép tự động mở ra, bánh cacao rơi xuống băng tải đặt sẵn bên máy ép Khối cacao ban đầu có khoảng 55% bơ cacao, sau ép giảm xuống 10 - 22% bơ, hàm lượng bơ sau ép tùy theo loại bột cacao cần sản xuất  Thông số công nghệ: Với yêu cầu hàm lượng béo giảm 10-22% sử dụng máy ép thủy lực: - Nhiệt độ cacao khối trình khoảng 80 – 900C - Áp lực ép từ 380-420kg/cm2 - Áp lực bơm nhập liệu: 21 kg/cm2 - Thời gian ép: 15 – 40 phút 2.7 Nghiền mịn:  Mục đích: Giảm kích thước hạt cacao, đưa bánh cacao dạng bột có kích thước nhỏ  Các biến đổi:  Vật lý: - Bánh cacao bị nghiền nhỏ - Khả hòa tan tăng, thay đổi tỷ trọng bột cacao - Tăng nhiệt độ ma sát  Hóa lý: Một số glyceride có bơ cacao sót lại bị chả lỏng dễ dàng bị oxi hóa làm thay đổi mùi vị màu sắc sản phẩm  Thiết bị: Hình Hình chiếu thiết bị nghiền búa Bánh cacao sau ép đưa vào máy nghiền qua phễu nhập liệu, bánh cacao đưa vào buồng nghiền nhờ vít tải nhập liệu dạng xoắn ốc chúng bị nghiền nhờ tác động va đập búa nghiền vào hạt chà sát hạt búa thành máy nghiền Hạt cacao sau nghiền có kích thước nhỏ lỗ rây chui qua cửa tháo liệu  Thông số công nghệ: Sau nghiền, 98% bột cacao qua rây 400 mesh (0.038mm) 2.8 Phân loại:  Mục đích: Làm cho bột cacao thành phẩm có chất lượng đồng hơn, thuận lợi cho q trình bao gói tung sản phẩm thị trường  Thiết bị: Hình Thiết bị phân loại  Nguyên tắc hoạt động: Phân loại hạt bột cacao dựa sở khác kích thước tác dụng lực học Bột cacao sau nghiền cho qua thiết bị rây gồm nhiều cấp, tùy thuộc vào yêu cầu đồng sản phẩm nhà sản xuát Dưới tác dụng rung động lên xuống xoay xung quanh trục rây làm tăng tốc rây bà ngăn cản tắc nghẽn lỗ rây 2.9 Bao gói:  Mục đích: - Q trình bao gói nhằm phân chia sản phẩm kích thước, khối lượng chất lượng bột cacao Ngồi chúng giúp người tiêu dùng phân biệt loại sản phẩm với nhau, tránh bị nhầm lẫn - Ngăn cản xâm nhập vi sinh vật, hút ẩm trở lại bột cacao, đồng thời tránh tiếp xúc với ánh sáng mặt trời khơng khí nhằm hạn chế thay đổi tính chất cảm quan mùi vị hương liệu sản phẩm  Thiết bị: Sử dụng thiết bị bao gói sản phẩm dạng bột, thường sử dụng màng bao plastic, kẽm, hộp thiếc, hộp giấy carton… TÀI LIỆU THAM KHẢO Bernard W Minifier, C.Chem., F.R.I.C, F.I.F.S.T - Chocolate, Cocoa and confectionery - science and technology second edition - AVI-Publishing Company, INC, Westport Connecticut, USA, 1989, 710tr 2 G.W Barth AG - Cocoa processing-General information - G.W Barth Company, Germany, 2003, 54tr Robin Dand - The international cocoa trade - Woodhead Publishing - 1999 S T BECKETT Industrial chocolate manufacture and use 3rd edition Blackie Academic Professional, New York, 1999, 406 trang G.W BARTH AG Cocoa processing – General information G.W BARTH company, Germany, 2003, 54 trang WIESŁAWA KRYSIAK Influence of roasting conditions on coloration of roasted cocoa beans Institute of Chemical Technology of Food, Department of Biotechnology and Food Sciences, Technical University of Lodz,90-924 lodz st Stefanowskiego 4/10, Poland, 2005 Hình Thiết bị bao gói ...Hình Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột cacao theo phương pháp kiềm hóa dịch cacao Thuyết minh quy trình: 2.1 Làm sạch:  Mục đích: Q trình nhằm chuẩn bị cho giai đoạn... đoạn: xuất thấp, chất lượng sản phẩm không đồng mẻ Thích hợp với quy mơ sản xuất nhỏ - Liên tục: xuất cao, chất lượng sản phẩm đồng Tốn chi phí đầu tư thiết bị, thích hợp với sản xuất quy mơ... phút Độ ẩm hạt cacao sau rang: 2-5% 2.3 Tách vỏ:  Mục đích: Loại bỏ lớp vỏ loại hết tạp chất không mong muốn quy trình sản xuất bột cacao (đặc biệt lớp nhớt sót) để chuẩn bị cho q trình nghiền