xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ sấy lên chất lượng ca cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH





KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP



XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẤY LỚP MỎNG VÀ NGHIÊN
CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SẤY LÊN CHẤT
LƢỢNG CA CAO



Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ SÂM
ĐẶNG ĐÌNH SOÁI
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2009 – 2013




Tháng 08/2013

XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẤY LỚP MỎNG VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG
CỦA CHẾ ĐỘ SẤY LÊN CHẤT LƢỢNG CA CAO

Tác giả


NGUYỄN THỊ SÂM & ĐẶNG ĐÌNH SOÁI



Khóa luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kĩ sƣ ngành
Công Nghệ Hóa Học




Giáo viên hƣớng dẫn:
PGS.TS. TRƢƠNG VĨNH






Tháng 08 năm 2013

LỜI CẢM TẠ

Để thực hiện để tài thành công phải kể đến sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều dù
trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở

giảng đƣờng đại học đến nay, chúng em đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ
của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.
Chúng em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc nhất đến quý thầy cô Bộ môn Công nghệ
Hóa học – trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố HCM với tâm huyết của mình đã
truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trƣờng.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trƣơng Vĩnh, trƣởng Bộ môn
Công Nghệ Hóa học, trƣờng đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tâm
hƣớng dẫn chúng em, thảo luận về các vấn đề thực hiện đề tài để chúng em hoàn thành
tốt đề tài.
Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn quý báu đến quý Thầy Cô, anh chị, bạn bè và
đặc biệt xin gửi lời cảm ơn, tình cảm ấm áp đến Cha Mẹ.
TP.HCM, tháng 08 năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Thị Sâm
Đặng Đình Soái





TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh
hƣởng của chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao”đƣợc tiến hành tại phòng thí nghiệm I
4
,
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh,
thời gian từ 03/2013 đến 08/2013.
Mẫu nguyên liệu là ca cao sau khi lên men đƣợc thu mua tại tỉnh Bến Tre.
Mẫu ca cao đƣợc tiến hành phân tích một số thành phần nhƣ axit,…

ABSTRACT

The study "Modelling of thin layer drying kinetics of cocoa beans during
artifical and natural drying" was conducted in the laboratory I
4
, Department of
Chemical Engineering, University of Agriculture and Forestry, Ho Chi Minh, from
03/2013 to 08/2013.

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

m
1
: khối lƣợng mẫu trƣớc khi sấy, g
m
k
: khối lƣợng khay đựng mẫu ca cao, g
m
i

: khối lƣợng mẫu sau thời gian t, g
M: ẩm độ cân bằng, % db
a
w
: ẩm độ tƣơng đối của không khí
T: nhiệt độ môi trƣờng,
o
C hoặc K
W
wb
: ẩm độ theo cơ sở ƣớt, %
W
db
: ẩm độ theo cơ sở khô, %
X
th
: ẩm độ tới hạn, %
R: tốc độ sấy
R
1
: tốc độ sấy ở giai đoạn đẳng tốc
R
2
: tốc độ sấy ở giai đoạn giảm tốc
EMC: Equilibrium Moisture Contents (ẩm độ cân bằng của vật liệu)
ERH: Equilibrium Relative Humidity (ẩm độ tƣơng đối cân bằng của không khí)
EMC
M
: Equilibrium Moisture Contents Measured (ẩm độ cân bằng đo đƣợc từ thí
nghiệm)

EMC
P
: Equilibrium Moisture Contents Predicted (ẩm độ cân bằng dự đoán)
RMS: Sai số trung bình căn

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1. Cây ca cao
Hình 2.2. Hệ thống thiết bị theo phƣơng pháp Kjeldahl
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thí nghiệm xác định ẩm độ cân bằng
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình thí nghiệm động học sấy kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ
phòng
Hình 3.3. Sơ đồ quy trình thí nghiệm động học sấy liên tục
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình thí nghiệm động học phơi kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ
phòng
Hình 3.5. Thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn glucose (trƣớc phản ứng)
Hình 3.6.Thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn glucose (sau phản ứng)
Hình 3.7. Bộ chiết Soxhlet






DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Những đặc tính chính của Criollo, Forastero, Trinitario
Bảng 2.2. Thành phần của bột ca cao
Bảng 2.3. Sản lƣợng ca cao trên thế giới (tấn)
Bảng 2.4. Một số mô hình toán học

Bảng 3.1. Thí nghiệm xây dựng đƣờng chuẩn glucose














Chƣơng 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ca cao là cây công nghiệp đƣợc trồng ở vùng nhiệt đới, có giá trị kinh tế về mặt
xuất khẩu. Theo giới chuyên môn đánh giá thì Việt Nam rất có tiềm năng về loại cây
này. Hạt ca cao ở Việt Nam có khả năng đáp ứng yêu cầu xuất khẩu. Ngƣời trồng ca
cao có thể bán các sản phẩm dƣới dạng trái tƣơi hoặc hạt khô đã lên men. Tùy thuộc
vào giá cả thị trƣờng, kỹ năng sơ chế, điều kiện cơ sở vật chất,… ngƣời trồng ca cao sẽ
lựa chọn các sản phẩm để bán sao cho có hiệu quả nhất. Sản phẩm làm ra từ ca cao có
mùi vị và màu sắc đặc trƣng hay không, có bị đắng hay không là tùy thuộc rất nhiều
vào quá trình sơ chế ban đầu. Trong tình hình sản xuất nông nghiệp hiện nay, nƣớc ta
đang đang chuyển dịch sang trồng các loại cây lâu năm có giá trị kinh tế cao hơn nhƣ
cà phê, ca cao, cao su, Trong đó, cây ca cao có khả năng trồng ở nhiều vùng có khí
hậu khác nhau nhƣ ở các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long, Bến Tre, Bình Phƣớc, Vũng
Tàu, và hiện nay nhà nƣớc đang có xu hƣớng mở rộng diện tích hằng năm, giúp đem

lại việc làm cho bà con nông dân đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế. Khi diện tích ca
cao đƣợc mở rộng, việc nghiên cứu các loại giống cây trồng, phƣơng thức canh tác
hiệu quả đối với ca cao để phổ biến với bà con nông dân rất quan trọng. Đặc biệt hơn
nữa, việc nghiên cứu quy trình sơ chế và chế biến ca cao sau khi thu hoạch và áp dụng
công nghệ vào trong việc sơ chế và chế biến là vấn đề rất đáng quan tâm để đảm bảo
chất lƣợng hạt ca cao cung cấp cho thị trƣờng trong nƣớc cũng nhƣ chất lƣợng để cung
cấp cho thị trƣờng thế giới. Trong quá trình sơ chế ca cao sau khi thu hoạch, ca cao lên
men sẽ đƣợc phơi khô để bảo quản và giúp hoàn thiện quá trình lên men.Trong quá
trình phơi ca cao còn có các phản ứng sinh hóa xảy ra. Vì vậy, để đảm bảo quá trình
làm khô ca cao không bị ảnh hƣởng bởi các tác nhân bên ngoài nhƣ thời tiết, thay đổi
nhiệt độ của môi trƣờng sấy; đƣợc sự nhất trí của giáo viên hƣớng dẫn, chúng tôi tiến
hành nghiên cứu đề tài: “Xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh
hƣởng của chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao”.
1.2. Mục đích đề tài
- Đƣa ra mô hình toán phù hợp với đẳng nhiệt hút ẩm ca cao.

- Khảo sát các chế độ sấy ca cao.
- Đánh giá ảnh hƣởng của các chế độ sấy lên chất lƣợng ca cao.
1.3. Nội dung đề tài
- Khảo sát mô hình sấy lớp mỏng ở các nhiệt độ khác nhau.
- Tiến hành thí nghiệm sấy ở nhiệt độ 50
o
C kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ
phòng.
- Tiến hành thí nghiệm sấy liên tục ở nhiệt độ 50
o
C
- Tiến hành thí nghiệm phơi ca cao kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng.
- Tiến hành xác định thành phần của hạt ca cao.
1.4. Yêu cầu

- Phân tích sự phù hợp của các mô hình toán đối với đẳng nhiệt hút ẩm ca cao.
- So sánh phƣơng pháp sấy liên tục, phƣơng pháp sấy kết hợp ủ qua đêm và
phƣơng pháp phơi ca cao kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng.
- Áp dụng phƣơng pháp sấy kết hợp ủ qua đêm để không bị ảnh hƣởng bởi điều
kiện bên ngoài và nâng cao chất lƣợng ca cao.
- So sánh chất lƣợng ca cao ở các chế độ sấy khác nhau.




Chƣơng 2
TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu về cây cacao [1,2,3,12]
2
2
.
.
1
1
.
.
1
1
.
.


N
N
g

g
u
u
ồ
ồ
n
n


g
g
ố
ố
c
c


Cây ca cao có nguồn gốc ở lƣu vực sông Amazon, Nam Mỹ. Do vậy, ca cao phát
triển sang các nƣớc khác ở Trung và Nam Mỹ, với hai loài Criollo và Forastero.
Criollo có hạt dạng tròn, nội nhũ trắng, có hƣơng thơm nhẹ và tƣơng đối dễ nhiễm
bệnh. Forastero có dạng cây cao, khỏe, hạt nhỏ hơn Criollo nhƣng hƣơng vị đậm hơn.
Hạt Forastero dạng dẹp, lá mầm trong màu tím, chứa nhiều chất béo hơn Criollo.
Hầu hết các vùng trồng ca cao lớn trên thế giới hiện nay đều trồng ở dạng
Forastero. Ca cao đƣợc sử dụng rộng rãi từ thế kỷ thứ VI ở các bộ tộc Maya và đến thế
kỷ XVI lƣu hành rộng rãi ở Trung Mỹ. Từ thế kỷ XVI, ca cao bắt đầu phát triển rộng
ra các nƣớc khác trên thế giới. Trƣớc hết là Nam Mỹ và vùng Caribe nhƣ Venezuela,
Jamaica và Haiti. Ca cao vƣợt biển Thái Bình Dƣơng và đƣợc trồng ở Phillipin vào
đầu thế kỷ XVII và tiếp tục lan rộng sang Ấn Độ và Scrilanca vài chục năm sau. Cho
đến thời gian này loại phụ Criollo vẫn chiếm diện tích chủ yếu. Brazil và Ecurador là
những nƣớc đầu tiên phát triển loại Forastero. Vào đầu thế kỷ XIX, ca cao bắt đầu

đƣợc xuất khẩu với quy mô 2000 – 5000 tấn từ các nƣớc Nam Mỹ. Cuối thế kỷ XIX,
ca cao mới đƣợc trồng ở các nƣớc Tây Phi, trƣớc hết ở Ghana và Nigieria.
Diện tích cây ca cao trên cả nƣớc khoảng 20100 ha (năm 2011), phần lớn trồng
xen trong các vƣờn dừa, vƣờn cây ăn trái ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long; trồng
trong các vƣờn cây công nghiệp ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Theo Hiệp hội
cà phê – ca cao Việt Nam, hiện nay nhu cầu chế biến và tiêu thụ ca cao của thế giới
tăng từ 3 – 4% trên mỗi năm (tƣơng đƣơng 100.000 – 120.000 tấn/năm).
2
2
.
.
1
1
.
.
2
2
.
.


C
C
á
á
c
c


g

g
i
i
ố
ố
n
n
g
g


c
c
a
a


c
c
a
a
o
o


c
c
h
h
í

í
n
n
h
h


C
C
â
â
y
y


c
c
a
a


c
c
a
a
o
o


(

(
T
T
h
h
e
e
o
o
b
b
r
r
o
o
m
m
a
a


c
c
a
a


c
c
a

a
o
o
)
)


t
t
h
h
u
u
ộ
ộ
c
c


t
t
h
h
ứ
ứ


T
T
h

h
e
e
o
o
b
b
r
r
o
o
m
m
a
a


c
c
a
a


c
c
a
a
o
o

L
L
,
,


h
h
ọ
ọ


S
S
t
t
e
e
r
r
c
c
u
u
l
l
i
i
c

c
e
e
a
a
c
c
e
e
.
.


Thứ Theobroma gồm 20 loài trong đó chỉ có loài Theobroma ca cao là có giá tri kinh
tế. Thứ Theobroma ca cao đƣợc chia làm 2 loại phụ: Criollo và Forastero. Criollo:
Trái đỏ, kích thƣớc lớn và có nhiều ở vùng Nam Mỹ (Venezuela, Ecuador,

Colombia, ). Forastero: Có màu vàng đỏ, có nhiều ở Châu Phi. Trinitario (lai của
Criollo và Forastero): Màu vàng đỏ có nhiều ở Trung Mỹ (Trinidad, Jamaica).
Hiện có 3 giống ca cao phổ biến là: Criollo, Forastero và Trinitario.

Hình 2.1. Cây ca cao
Ở Việt Nam trồng chủ yếu giống Forastero và con lai giữa Forastero và Trinitario.
Bảng 2.1. Những đặc tính chính của Criollo, Forastero, Trinitario.
Các đặc điểm chính
Criollo
Forastero
Trinitario
Dạng quả
Quả dài

Quả tròn, bầu dục
Quả dài
Vỏ quả

Cấu trúc
Mềm
Cứng
Hầu hết cứng
Màu sắc
Đỏ (cũng có quả
màu xanh)
Xanh (chín thì
vàng)
Thay đổi
Hoa
Nhị hồng nhạt
Nhị màu tím



Hạt

Số hạt/trái
20 – 30
>30
>30
Tiết diện hạt
Gần tròn
Dẹp
Dẹp

Màu tử diệp
Trắng, ngà hoặc
tím rất nhạt
Tím, tím đậm
Thay đổi, đôi khi
có hạt màu trắng
Đặc điểm nông học

Khả năng sinh trƣởng
Kém
Mạnh
Trung bình
Khả năng kháng sâu bệnh
Kém
Tốt
Trung bình
(Nguồn: J.J. Asiedu, 1989; Wood & Lass, 2001)
2
2
.
.
1
1
.
.
3
3
.
.

Đ
Đ
ặ
ặ
c
c


đ
đ
i
i
ể
ể
m
m


c
c
ủ
ủ
a
a


c
c
â

â
y
y


c
c
a
a


c
c
a
a
o
o


Ca cao là loài thân gỗ có thể cao đến 10 – 20m nếu mọc tự nhiên trong rừng.
Trong sản xuất ngƣời ta thƣờng chặt xén ngọn bớt để việc thu hoạch quả có thể dễ
dàng hơn và độ cao cây trƣởng thành không quá 7.5m, đƣờng kính 10 – 15cm. Để phát
triển mạnh cây ca cao cần đƣợc che chắn khỏi ánh nắng mặt trời và gió, đặc biệt trong
thời kỳ đầu của quá trình phát triển. Thời kỳ cho trái để thu hoạch tốt có thể kéo dài 25
– 40năm.
Mỗi năm cho đến hàng nghìn hoa ở thân chính và cành to nhƣng chỉ 1 – 3%
thành trái, cây sẽ ra quả khi đƣợc 3 – 4 tháng tuổi. Cây ra hoa cả năm nhƣng nhìn
chung hoa thƣờng nở rộ ở 2 khoảng thời gian: từ tháng 4 đến tháng 7 và từ tháng 11
đến tháng 1. Hoa mọc trực tiếp ở thân cây và những cành to, hoa thuộc loại lƣỡng tính.
Sau khi thụ phấn trái phát triển chậm ở giai đoạn khoảng 40 ngày đầu và đạt tốc

độ tối đa sau 75 ngày. Sau khi thụ phấn 85 ngày thì trái bắt đầu phất triển chậm lại,
trong khi hạt bên trong trái phát triển nhanh, đây cũng là thời kỳ tích lũy chất béo. Lớp
cơm nhầy hình thành khoảng 140 ngày sau khi thụ phấn. Từ khi thụ phấn đến khi trái
chín kéo dài khoảng 5 – 6 tháng.
Trái ca cao có thể đạt chiều dài từ 15 – 20cm và cân nặng từ 200g – 1kg. Tùy
theo từng loài, hình dạng hạt biến đổi từ hình cầu, hình dài và nhọn, hình trứng hoặc
hình ống. Màu sắc của trái khá đa dạng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ. Mỗi trái chứa
khoảng 20 – 40 hạt. Khi quả chín vỏ trái ca cao đổi màu, các trái màu lục hay xanh

oliu khi chín sẽ chuyển thành màu vàng tƣơi, các trái màu ửng đỏ khi chín sẽ chuyển
thành màu sậm da cam, trái tím lợt thì chuyển sang tím đậm.
2
2
.
.
1
1
.
.
4
4
.
.


T
T
h
h
à

à
n
n
h
h


p
p
h
h
ầ
ầ
n
n


h
h
ó
ó
a
a


h
h
ọ
ọ
c

c


c
c
ủ
ủ
a
a


t
t
r
r
á
á
i
i


c
c
a
a


c
c
a

a
o
o


Bảng 2.2. Thành phần của bột ca cao
Thành phần dinh dƣỡng (g/100g)
Khoáng chất (mg/100g)
Protein 18.5
Na 950
Chất béo 21.7
K 1500
Carbohydrate 11.5
Ca 130
Năng lƣợng
Mg 520
Kcal 312
Fe 10.5
kJ 1301
Co 3.9

P 660
Cl 460
(Nguồn: Paul và Southgate, 1978. Trích Phạm Hồng Đức Phước, 2009)
Thành phần các chất cấu tạo trong hạt:
 Lipid (bơ ca cao): Bơ ca cao chiếm nhiều nhất trong hạt ca cao. Bơ ca cao
sau khi đƣợc chiết từ hạt ca cao có dạng tinh thể nhỏ, có màu trắng vàng và có mùi
thơm đặc trƣng.
Ở điều kiện nhiệt độ bình thƣờng bơ ca cao cứng, dòn, khá bền và khó bị oxi hóa.
Do đó, tạo cho sản phẩm chocolate làm ra độ cứng và độ dòn đặc trƣng, bơ ca cao

nóng chảy ở nhiệt độ 35
o
C vì vậy không để lại trong miệng ngƣời ăn, tạo cảm giác dễ
chịu. Bơ ca cao chủ yếu gồm các triglycerid của các acid béo no nên có thể hình thành
nhiều dạng tinh thể khác nhau. Dạng tinh thể phụ thuộc vào nhiệt độ đông đặc của
khối chất béo.

 Thebromine trong hạt ca cao: là thành phần đặc trƣng của hạt ca cao, tạo
ra vị đắng cho sản phẩm chocolate. Chất này chiếm 1.5 – 1.7% khối lƣợng hạt và 0.5 –
1.3% khối lƣợng vỏ quả.
Chất theobromine thƣờng tồn tại ở dạng bột với tinh thể màu trắng nhỏ và có vị
đắng, thăng hoa ở nhiệt độ 308
o
C. Là một chất thuộc họ Akaloid, có công thức phân tử
là C
7
H
8
N
4
O
2
, nó có thể hòa tan trong tetracloruaetan, cồn, acid acetic sôi, và không
tan trong ete, dầu hỏa và tetracloruacacbon. Nó có khả năng oxi hóa nhanh và tạo ra
những sản phẩm có màu mà ngƣời ta thƣờng gọi là „chất nâu ca cao‟ đó là màu đặc
trƣng cho sản phẩm chocolate.
Trong sản phẩm chocolate, theobromine có hàm lƣợng thấp nên nó không gây
nguy hại gì cho hệ thần kinh và hệ tim mạch của ngƣời mà chỉ có thể tạo một vài cảm
giác hƣng phấn nhỏ.
 Cafein (1,3,7 – trimetylxantin)

Cafein có màu trắng, tinh thể có dạng hình kim và có vị đắng, bay hơi ở 100
o
C,
nhiệt độ thăng hoa 180
o
C và nóng chảy ở 235
o
C. Cafein có tính tan cao hơn
Theobromine và có thể hòa tan trong nƣớc ấm với tỉ lệ 80% nƣớc nóng và 20% nƣớc
lạnh. Hàm lƣợng cafein trong vỏ hạt tối đa 0.3% và trong nội nhũ cũng chỉ chứa tối đa
0.7%, còn trong hạt ca cao thành phẩm hàm lƣợng cafein chỉ chiếm 0.1g/100g sản
phẩm.
 Các acid hữu cơ
Có trong thành phần hạt ở hai dạng: dễ bay hơi và không bay hơi. Qua nghiên
cứu ngƣời ta cho biết rằng những acid không bay hơi trong ca cao gồm có acid malic,
acid tauric, acid ovalic, Trong ca cao còn chứa một lƣợng nhỏ acid hữu cơ tự do.
Còn acid dễ bay hơi thì sẽ đƣợc loại bỏ dần trong quá trình chế biến. Các acid hữu cơ
trong ca cao (1.2 – 1.6%) đƣợc hình thành chủ yếu trong quà trình ủ và chứa hầu hết
acid acetic (hợp chất tạo mùi), acid citric (0.45 – 0.75) và acid oxalic (0.32 – 0.5).
Lƣợng acid này đƣợc tạo thành từ hạt ca cao và một phần đƣợc giữ lại trong lá mầm
hạt ca cao.

 Glucid
Trong nhóm glucid có trong quả ca cao thì tinh bột chiếm nhiều nhất, 4.5% trong
thành phần phôi nhũ và 46% trong vỏ quả ca cao. Hàm lƣợng đƣờng trong phôi nhũ và
cùi nhƣ sau: Pentosan (3.8%), Saccharose (0.7%), Glucose và Fructose (5.55%).
 Protein và các acid amin
Thành phần protein chiếm nhiều nhất trong quả ca cao là albumin và globulin.
Trong vỏ quả ca cao chứa một lƣợng protein khoảng 18% trọng lƣợng quả, ở cùi có
0.6% và chiếm 8.4% trong nội nhũ. Khoảng 60% nitơ tổng trong hạt đã lên men nằm

trong protein. Hợp chất phi protein đƣợc tìm thấy ở dạng amino acid, khoảng 0.3%
dƣới dạng amid, 0.02% dƣới dạng amino. Các hợp chất này đƣợc hình thành trong quá
trình ủ hạt. Nhiều loại enzyme (amylase, fructosidase, glucosidase, pectinase, protiase,
lipase, peroxidase, polyphenoloxidase) và một số chất hữu cơ (alkaline, acid
photphotase, ) cũng đƣợc xác định là có trong hạt tƣơi. Quá trình ủ đã vô hoạt hầu hết
các enzyme.
 Các chất mùi và chất thơm
Là một trong những thành phần có giá trị lớn nhất trong quả ca cao. Chất thơm
trong quả ca cao là D – linalol có trong thành phần hợp chất với acid béo thấp và ete
của chúng (acid caprylic, acid capric, acid valerialic, amylacetat, amylbutyrat, ).
Chất thơm trong ca cao gồm những chất dễ và khó bay hơi. Những chất thơm
dễ bay hơi hầu hết sẽ bay hơi trong quá trình rang và trong giai đoạn đảo trộn nhiệt.
Những chất này thƣờng có mùi khó chịu, tuy nhiên nhờ sự dễ bay hơi của chúng mà vị
ngon và hƣơng thơm của cacao trở nên tốt hơn. Đối với những chất khó bay hơi ảnh
hƣởng lớn đến hƣơng vị của chocolate, những chất này hòa tan trong bơ ca cao và rất
khó loại trừ.
 Khoáng chất
Hàm lƣợng khoáng trung bình có trong vỏ quả ca cao khoảng 8.2% trọng lƣợng
vỏ, còn có trong cùi khoảng 0.8% và khoảng 2.6% trong phôi nhũ. Trong đó đa số là

Fe, K, P, Mg, với hàm lƣợng một số muối khoáng nhƣ sau: K
2
O (34%), P
2
O
5
(32%),
MgO (16%), Fe
2
O

3
(0.01 – 0.02%).
Ngoài ra trong ca cao còn chứa một lƣợng khá cao khoáng chất nhƣ: Cu, Zn, As, I,
2.1.5. Công dụng của cây ca cao
2.1.5.1. Hạt ca cao
Bộ phận chính đƣợc sử dụng của cây ca cao là hạt (bean). Hạt ca cao sau khi rang
đƣợc xay nhuyễn thành bột nhão ca cao. Khi ép bột nhão ta tách đƣợc bơ và bánh dầu
ca cao. Xay nhuyễn bánh dầu ca cao cho ra bột ca cao (Phạm Hồng Đức Phước, 2006).
Bột nhão, bơ và bột ca cao là những nguyên liệu chính cho công nghiệp bánh
kẹo, thực phẩm. Chocolate là sự pha trộn giữa bột nhão, bơ, đƣờng và các nguyên liệu
khác tùy theo công thức riêng của mỗi nhà sản xuất (Phạm Hồng Đức Phước, 2006).
2.1.5.2. Các bộ phận khác của cây ca cao
Vỏ trái ca cao chứa 3 – 4% kali trên trọng lƣợng chất khô, là nguồn phân bón
giàu kali. Ngoài ra vỏ trái ca cao còn đƣợc phơi khô, xay thành bột trộn vào thức ăn
hoặc vo viên.
Lớp cơm nhầy bao quanh hạt ca cao (cocoa pulp) có thể dùng làm nƣớc sinh tố
(cocoa juice), mứt đông (cocoa jam), giấm (vinegar), hoặc cô đặc làm nƣớc cốt trái cây
(liquor of cocoa juice) (Schwan et al., 2004).
Lá ca cao còn là nguồn thức ăn ổn định tốt cho dê, bò và thỏ.
Các hạt ca cao đƣợc gắn vào cơ quan gọi là thai tòa (lõi trái). Khi tách hạt ca cao
để lên men thai tòa đƣợc loại bỏ là nguồn thức ăn cho cá và heo.
Dịch thu từ quá trình lên men đƣợc dùng để chế biến rƣợu ca cao. Ngoài ra dịch
cũng có thể sử dụng nhƣ nguyên liệu để sản xuất nata thay thế nƣớc dừa trong kỹ thuật
sản xuất thạch dừa (nata de coco) (Phạm Hồng Đức Phước, 2006).

2.2. Tình hình trồng và chế biến ca cao [1,2,3,13]
2
2
.
.

2
2
.
.
1
1
.
.


T
T
h
h
ế
ế


g
g
i
i
ớ
ớ
i
i


Ca cao là cây nhiệt đới điển hình đƣợc trồng chủ yếu ở các vùng có khí hậu nhiệt
đới, nhƣng thị trƣờng tiêu thụ lại nằm chủ yếu ở các nƣớc Bắc Mỹ và châu Âu. Tuy

nhiên, gần đây các nƣớc châu Á và Nam Mỹ cũng tiêu thụ nhiều sản phẩm chế biến từ
ca cao. Hiện nay, trên thế giới có ba vùng chính trồng ca cao là: Tây Phi: bờ biển Ngà,
Ghana, Cameroon, Nigeria; Nam Mỹ: Brazil, Ecuador; Đông Nam Á: Indonesia,
Malaysia.
Các nƣớc này đều nằm trong vùng có vĩ độ khoảng 15
o
Bắc Nam với tổng sản
lƣợng ca cao trên thế giới khoảng 3 triệu tấn. Riêng 3 nƣớc có sản lƣợng cao là Bờ
biển Ngà, Ghana và Indonesia đã sản xuất trên 70% tổng sản lƣợng thế giới.
Năm 2012, sản lƣợng ca cao trên thế giới tụt giảm mạnh do các nƣớc trồng ca
cao gặp nhiều biến động. Malaysia – một trong những nƣớc trồng ca cao đứng đầu thế
giới đã chuyển đổi khoảng 200.000ha đất trồng ca cao sang trồng cọ dầu. Indonesia
sản xuất ca cao lớn tại châu Á bị giảm sản lƣợng khoảng 20%. Các nƣớc khác cũng rơi
vào tình trạng tƣơng tự, nhƣ Bờ Biển Ngà giảm sản lƣợng 20%, Ghana giảm 19%. Sự
sụt giảm này khiến nguồn hàng trở nên khan hiếm và đẩy giá ca cao lên mức cao vì
nhu cầu tiêu thụ sản phẩm này vẫn rất lớn.
Bảng 2.3. Sản lƣợng ca cao trên thế giới (tấn)
Quốc gia
2008
2009
2010
Tây Phi
2.572.941
2.421.898
2.528.537
Bờ Biển Ngà
1.382.440
1.223.150
1.242.300
Ghana

680.781
710.638
632.037
Nigeria
367.020
363.610
427.800
Cameroom
229.203
235.500
264.077

Togo
111.000
105.000
101.500
Các nƣớc Châu Phi
31.165
40.158
42.431
Châu Á/ Thái Bình
Dƣơng
839.150
837.766
848.312
Indonesia
792.761
800.000
810.100
Các nƣớc châu Á khác

46.389
37.766
38.212
Châu Mỹ
498.460
549.913
584.661
Brazil
202.030
218.487
233.348
Ecuador
94.300
120.582
132.100
Các nƣớc châu Mỹ khác
202.130
210.844
219.213
(Nguồn: FAOSTAT, 2012)
2
2
.
.
2
2
.
.
2
2

.
.


T
T
r
r
o
o
n
n
g
g


n
n
ư
ư
ớ
ớ
c
c


Với nhiều tiềm năng và lợi thế, ngành ca cao Việt Nam đang có cơ hội để trở
thành nƣớc xuất khẩu ca cao hàng đầu thế giới. Tiềm năng phát triển cây ca cao ở Việt
Nam đƣợc xác định là rất lớn với gần 100.000ha đất phù hợp với việc mở rộng diện
tích canh tác. Trong đó đứng đầu là các tỉnh Tây Nguyên (chiếm 45.5%), tiếp theo là

vùng Đông Nam Bộ (37%) và vùng Đồng bằng sông Cửu Long (17.5%).
Ở nƣớc ta, loại cây này có thể trồng đƣợc tại nhiều vùng sinh thái khác nhau nhƣ
Duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Miền Đông Nam Bộ và Đồng bằng Sông Cửu
Long. Đồng bằng sông Cửu Long do nằm trên vĩ độ 8 – 11 thuộc khu nhiệt đới, khí
hậu nóng ẩm và thƣờng xuyên đƣợc phù sa bồi đắp nên rất thích hợp cho việc phát
triển cây ca cao. Ca cao có 3 nhóm chính, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
nƣớc ta đã phê duyệt bộ giống ca cao đƣợc phép sử dụng rộng rãi trên cả nƣớc. Đó là
các dòng vô tính TD
1
, TD
2
, TD
3
, TD
5
, TD
6
, TD
8
, TD
10
, TD
14
do trƣờng Đại học Nông

Lâm thành phố Hồ Chí Minh tuyển chọn. Đây là những dòng vô tính có tiềm năng
năng suất từ 2 đến 5 tấn/ha.
Trƣớc đây, ca cao Việt Nam không đƣợc chú trọng nhiều do sản lƣợng thấp.
Những năm gần đây, nguồn cung từ các nƣớc lớn trong lĩnh vực trồng và cung ứng ca
cao đang giảm dần nên các nhà chế biến đã bắt đầu thiết lập mối quan hệ với thị

trƣờng Việt Nam, thúc đẩy cây ca cao phát triển mạnh.
Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, năm 2011 cây ca cao đã phát triển
tại 15 tỉnh thành trong cả nƣớc với tổng diện tích khoảng 20.100 ha, nhiều nhất ở khu
vực phía Nam, trong đó Đồng bằng sông Cửu Long chiếm trên 50% tổng diện tích
(khoảng 12.100 ha) với năng suất bình quân hơn 7 tạ hạt/ha. Năm 2011, cả nƣớc đã
xuất khẩu đƣợc 240 tấn hạt ca cao, đạt kim ngạch xuất khẩu 520.000 USD. Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn cũng cho phép các cơ quan chuyên ngành tiến hành xây
dựng quy hoạch trồng ca cao trên cả nƣớc, phấn đấu đến năm 2015 đạt 60.000 ha và
đến năm 2020 đạt 80.000 ha, trong đó có 60.000 ha kinh doanh đạt năng suất 1.8
tấn/ha, sản lƣợng khô 108.000 ha, hạt ca cao xuất khẩu đạt 86.000 tấn/năm và kinh
ngạch xuất khẩu đạt 100 – 200 triệu USD/năm. Với mục tiêu này, Việt Nam đang nỗ
lực đƣa ca cao trở thành một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu hàng đầu thế
giới.
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, nƣớc ta có điều kiện thuận lợi để phát
triển cây ca cao. Đây là giống cây có nhiều ƣu điểm nhƣ dễ trồng, chịu hạn tốt, chi phí
đầu tƣ thấp và có năng suất cao. Do đó, ca cao đƣợc đánh giá là cây có tiềm năng kinh
tế và đƣợc chọn là một trong những loại cây trồng chủ lực trong thời gian tới. Hạt ca
cao trồng tại Bến Tre có hàm lƣợng bơ rất cao, tƣơng đƣơng với các quốc gia xuất
khẩu ca cao hàng đầu thế giới là Ghana, Côte D‟ivoire. Bơ ca cao là chất béo kỳ diệu
của thiên nhiên, là sản phẩm có giá cao nhất trong ngành chế biến ca cao.
2.3. Thu hoạch và sơ chế ca cao [1,4,5,6]
2
2
.
.
3
3
.
.
1

1
.
.


T
T
h
h
u
u


h
h
o
o
ạ
ạ
c
c
h
h


c
c
a
a

c
c
a
a
o
o


Cây ca cao trồng tới năm thứ ba thì bắt đầu cho trái. Thời gian từ khi đậu trái cho
tới khi trái chín mất 2 – 3 tháng. Việc thu hoạch kéo dài trong nhiều tháng và khoảng 2
lần trong năm, lần 1 từ tháng 4 – 7 và lần 2 từ tháng 9 – 12. Khi chín vỏ ca cao đổi

màu. Quả màu xanh lục hay xanh oliu khi chín đổi màu vàng tƣơi. Quả màu ửng đỏ,
khi chín có màu sậm da cam. Quả tím lợt chuyển sang màu tím đậm.
Lúc thu hoạch chỉ hái trái có dấu hiệu chín không nên hái trái chƣa chín vì hàm
lƣợng đƣờng trong phần cơm thấp, khi ủ khó lên men nên phẩm chất kém và năng suất
hạt khô thấp. Tuy nhiên, không nên để trái chín quá lâu vì hạt sẽ nảy mầm bên trong
trái làm phẩm chất hạt giảm sút. Hái trái bằng cách dùng dao bén cắt phần cuống, sau
khi hái quả đƣợc đƣa qua khâu tách vỏ, còn đối với những trái ở trên cao có thể
dùng dụng cụ hái trái.
2
2
.
.
3
3
.
.
2

2
.
.


T
T
r
r
ữ
ữ


t
t
r
r
á
á
i
i


Trái sau khi thu hoạch theo lý thuyết phải đƣợc trữ từ 7 – 9 ngày. Cần trữ trái vì
những lý do sau:
 Để quá trình chín tiếp tục diễn ra.
 Giảm lƣợng nƣớc của lớp cơm nhầy bao quanh hạt, không khí sẽ đi vào khối
hạt nhiều, quá trình lên men diễn ra mạnh và gia tăng nhiệt độ nhanh hơn. Hạt cho
hƣơng vị tốt vì lên men hoàn thiện hơn.
Trữ nơi khô ráo, thoáng mát, trữ trên sàn gỗ, palet, củi tre, có cách ly với mặt đất

10 – 15cm, phân thành nhiều lô để trữ căn cứ vào thời gian thu trái. Chiều cao đống
trái trữ không vƣợt quá 1.5m. Trữ riêng trái hƣ, trái nảy mầm không trữ đem tách vỏ ủ
ngay.
2
2
.
.
3
3
.
.
3
3
.
.


T
T
á
á
c
c
h
h


v
v
ỏ

ỏ


-
-


l
l
ấ
ấ
y
y


h
h
ạ
ạ
t
t


Bóc vỏ ca cao là đập quả và lấy hạt ra để sau khi tách hết phôi nhũ thì đƣa vào ủ.
Có thể bóc vỏ bằng cách dùng một khúc gỗ đập vào quả làm vỡ vỏ quả theo chiều
thẳng đứng so với đƣờng kính lớn nhất của quả. Bằng cách khác có thể bóc vỏ bằng
dao, bổ theo chiều dọc, chặt hai nhát vào vỏ trên hai mặt đối diện, lấy hạt ra bằng mũi
dao. Việc cơ giới hóa khâu bóc vỏ luôn là vấn đề đƣợc quan tâm nên ngày nay có
nhiều máy bóc vỏ ca cao đƣợc thử nghiệm thành công và đƣa vào sản xuất.
2

2
.
.
3
3
.
.
4
4
.
.


L
L
ê
ê
n
n


m
m
e
e
n
n


c

c
a
a


c
c
a
a
o
o


Quá trình lên men là toàn bộ các quá trình diễn biến phức tạp gồm:

 Những phản ứng do chính vi sinh vật trực tiếp gây nên trên lõi mà hạt bao
quanh.
 Những phản ứng bên trong do những enzyme trong các mô của phôi nhũ.
Mục đích quá trình lên men:
 Diệt đƣợc rễ mầm trong hạt.
 Giảm vị đắng và chát.
 Bƣớc đầu phát triển mùi vị, màu sắc và hoàn thiện trong quá trình rang hạt về
sau.
 Làm cho phôi nhũ giòn dẫn đến lớp “vỏ lụa” của hạt hở ra, thuận lợi cho việc
làm sạch lớp vỏ lụa này trƣớc quá trình rang hạt.
 Hóa lỏng và loại bỏ hết lớp nhầy bao quanh hạt tƣơi và lõi giúp thuận lợi cho
quá trình sấy.
Trong khi lên men có hai quá trình chính xảy ra:
 Lên men yếm khí: xảy ra trong 2 ngày đầu. Đƣờng trong lớp cơm nhầy bao
quanh hạt đƣợc lên men yếm khí và chuyển hóa thành rƣợu. Nhiệt độ khối hạt trong

giai đoạn này không cao.
 Lên men hiếu khí: khi đƣờng chuyển hết thành rƣợu khối hạt cần thông
thoáng để rƣợu chuyển hóa thành acid acetic qua lên men hiếu khí. Trong giai đoạn
này cần đảo trộn hạt để cung cấp oxy. Nhiệt độ khối hạt tăng nhanh sau mỗi lần đảo
trộn và có thể lên đến 50
0
C tùy theo nhiêt độ môi trƣờng và khối lƣợng hạt. Với khối
lƣợng lớn hạt dễ đạt nhiệt độ cao hơn khối lƣợng nhỏ. Việc giữ nhiệt độ cao cho khối
hạt trong quá trình lên men là yếu tố quyết định sự thành công cho quá trình lên men.
Khoảng 5 – 6 ngày sau khi lên men nhiệt độ bắt đầu giảm cho biết quá trình lên men
đã kết thúc.
Những biến đổi trong quá trình lên men: chủ yếu ở giai đoạn này các phản ứng
hóa sinh chiếm ƣu thế.
 Biến đổi vật lý:
 Hạt ca cao đƣợc tách khỏi lõi bên trong và trở thành hạt tự do.

 Nhiệt độ tăng đều lên trong 48 giờ đầu lên men, đạt 42 – 48
o
C vào cuối giai
đoạn ấy. Khi đảo trộn lần đầu, nhiệt độ tăng lên đến 50
o
C, sau đó giảm chậm xuống
nhƣng tăng lên lại sau khi đảo trộn khối hạt lần nữa. Sau 6 ngày ủ, nhiệt độ đạt khoảng
48
o
C.
 Vách tế bào hạt ca cao có thể thẩm thấu đƣợc.
 Tế bào trƣơng lên nhờ các quá trình hút nƣớc của nội nhũ.
 Xảy ra hiện tƣợng khuếch tán bên ngoài vào bên trong hạt và các khuếch tán
nội tại của hạt.

 Biến đổi hóa học và hóa sinh: Những biến đổi hóa sinh trong quá trình chế biến
ca cao bắt nguồn từ sự lên men lớp nhầy có vị ngọt bao quanh hạt. Quá trình lên men
này gồm:
 Những quá trình lên men do vi sinh vật trực tiếp gây lên men.
 Các nội phản ứng do hoạt tính của những enzyme trong các mô của phôi nhũ
làm động lực.
Quá trình lên men thƣờng kéo dài khoảng 5 – 7 ngày.
Tùy theo số lƣợng hạt và điều kiện mà có nhiều cách ủ khác nhau:
 Ủ đống:
Trải lá chuối trên mặt đất hay trên giá gỗ, sàn tre rồi đổ ca cao vào giữa, cuốn lá
chuối đậy kỹ để giữ hơi nóng. Cũng có thể ủ trên sàn gỗ đã đƣợc khoan lỗ và dùng bao
gai để giữ nhiệt. Phƣơng pháp này không cần dùng dụng cụ đặc biệt, nhiệt độ khá ổn
định, phù hợp nhiều khối lƣợng khác nhau từ 25 – 2500kg hạt tƣơi do vậy áp dụng
đƣợc cho các cơ sở lẫn hộ gia đình.
 Ủ thúng/cần xé
Lót lá chuối quanh thúng tre, đổ đầy hạt rồi đậy thúng lại bằng lá chuối hoặc bao
gai. Sau đó đặt thúng dƣới ánh nắng mặt trời để giúp tăng nhiệt. Phƣơng pháp này sử
dụng với khối lƣợng nhỏ phù hợp với quy mô hộ gia đình nhƣng có hạn chế là khó giữ
nhiệt và phụ thuộc vào thời tiết.
 Ủ thùng:

Đây là phƣơng pháp lên men thông dụng nhất. Dụng cụ là các thùng gỗ lớn, đáy
và thành thùng có chừa khe hở để nƣớc thoát ra. Lót lá chuối ở đáy và quanh thùng.
Tùy theo khối lƣợng hạt mà kích thƣớc thùng có thể khác nhau. Nhƣng không nên quá
thấp vì sẽ không giữ đƣợc nhiệt, nếu quá cao thì khó khăn cho việc đảo trộn và nhiệt
không đều. Phƣơng pháp này ủ với số lƣợng hạt nhiều thƣờng đƣợc sử dụng cho các
cơ sở sản xuất và thu hoạch với khối lƣợng ủ từ 50 – 1000kg.
 Ủ trên khay:
Khay gỗ sâu 10cm. Đáy khay là một cái vạt bằng nan tre đặt song song, cách
nhau chừng 0.5cm. Mỗi khay chia làm 2 phần bằng nhau bằng ngăn di động, ca cao

đƣợc đổ vào một nửa khay. Thời gian ủ trên khay 3 – 4 ngày, ngắn hơn so với các
phƣơng pháp khác (theo Phan Trí Thông, 1999).
2
2
.
.
3
3
.
.
5
5
.
.


P
P
h
h
ơ
ơ
i
i


h
h
o
o

ặ
ặ
c
c


s
s
ấ
ấ
y
y


c
c
a
a


c
c
a
a
o
o


Khi nhiệt độ xuống thấp hơn 40
o

C ở ngày lên men thứ 4 hay các ngày sau đó thì
lập tức mang đi phơi sấy (ca cao bắt đầu xuất hiện mùi vị xấu). Khuyến cáo nên ngâm
hạt ca cao trƣớc khi sấy khô hạt.
Sấy ca cao là khâu quan trọng do các phản ứng hóa học tạo mùi vị vẫn còn tiếp
diễn. Nếu sấy quá nhanh acid không bốc hơi kịp, còn quá chậm thì sẽ bị xâm nhiễn bởi
nấm mốc. Phơi nắng hoặc sấy bằng thiết bị sấy năng lƣợng mặt trời.
Mục đích của phơi hoặc sấy ca cao nhằm giảm hàm lƣợng ẩm của hạt trong quá
trình lên men xuống7 – 8% để bảo quản hạt ca cao đƣợc tốt hơn. Ngoài ra, nhằm hoàn
tất các quá trình biến đổi hóa học xảy ra tiếp tục bên trong hạt sau thời kỳ lên men để
tạo hƣơng vị cho ca cao và thuận lợi cho quá trình nghiền thành bột nhão.
Hiện nay, ở nƣớc ta chủ yếu trồng ca cao theo hộ gia đình nên phƣơng pháp phơi
khô dƣới ánh nắng mặt trời là phổ biến nhất. Tuy nhiên, tại những nơi ít nắng và ẩm
độ không khí cao thì hạt đƣợc sấy khô bằng máy sấy. Để sấy hạt ca cao hiện nay gồm
có các phƣơng pháp sau:
 Phơi tự nhiên: là phƣơng pháp tốt nhất đảm bảo chất lƣợng vì tránh hạt bị chua
và không bị bắt mùi nhƣ trong kỹ thuật sấy. Trải hạt trên các sàn, nong, sân xi măng