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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẤY LỚP MỎNG VÀ NGHIÊN
CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SẤY LÊN CHẤT
LƯỢNG 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 HƯỞNG
CỦA CHẾ ĐỘ SẤY LÊN CHẤT LƯỢNG CA CAO
Tác giả
NGUYỄN THỊ SÂM & ĐẶNG ĐÌNH SOÁI
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kĩ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học
Giáo viên hướng dẫn:
PGS.TS. TRƯƠNG 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 người khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở
giảng đường đại học đến nay, chúng em đã nhận được 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 – trường 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 trường.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trương Vĩnh, trưởng Bộ môn
Công Nghệ Hóa học, trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tâm
hướng 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
hưởng của chế độ sấy lên chất lượng ca cao”được tiến hành tại phòng thí nghiệm I
4
,
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trường 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 được thu mua tại tỉnh Bến Tre.
Mẫu ca cao được tiến hành phân tích một số thành phần như 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 lượng mẫu trước khi sấy, g
m
k

: khối lượng khay đựng mẫu ca cao, g
m
i
: khối lượng mẫu sau thời gian t, g
M: ẩm độ cân bằng, % db
a
w
: ẩm độ tương đối của không khí
T: nhiệt độ môi trường,
o
C hoặc K
W
wb
: ẩm độ theo cơ sở ướt, %
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 tương đối cân bằng của không khí)
EMC

M
: Equilibrium Moisture Contents Measured (ẩm độ cân bằng đo được 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 phương 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 đường chuẩn glucose (trước phản ứng)
Hình 3.6.Thí nghiệm xây dựng đường 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 lượng ca cao trên thế giới (tấn)
Bảng 2.4. Một số mô hình toán học
Bảng 3.1. Thí nghiệm xây dựng đường chuẩn glucose
Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ca cao là cây công nghiệp được 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. Người trồng ca
cao có thể bán các sản phẩm dưới dạng trái tươi hoặc hạt khô đã lên men. Tùy thuộc
vào giá cả thị trường, kỹ năng sơ chế, điều kiện cơ sở vật chất,… người 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 trưng 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, nước ta
đang đang chuyển dịch sang trồng các loại cây lâu năm có giá trị kinh tế cao hơn như
cà phê, ca cao, cao su, Trong đó, cây ca cao có khả năng trồng ở nhiều vùng có khí
hậu khác nhau như ở các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long, Bến Tre, Bình Phước, Vũng
Tàu, và hiện nay nhà nước đang có xu hướng 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 được mở rộng, việc nghiên cứu các loại giống cây trồng, phương 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 lượng hạt ca cao cung cấp cho thị trường trong nước cũng như chất lượng để cung
cấp cho thị trường thế giới. Trong quá trình sơ chế ca cao sau khi thu hoạch, ca cao lên
men sẽ được 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 hưởng bởi các tác nhân bên ngoài như thời tiết, thay đổi
nhiệt độ của môi trường sấy; được sự nhất trí của giáo viên hướng dẫn, chúng tôi tiến
hành nghiên cứu đề tài: “Xây dựng mô hình sấy lớp mỏng và nghiên cứu ảnh
hưởng của chế độ sấy lên chất lượng ca cao”.
1.2. Mục đích đề tài
- Đưa ra mô hình toán phù hợp với đẳng nhiệt hút ẩm ca cao.
- Khảo sát các chế độ sấy ca cao.
- Đánh giá ảnh hưởng của các chế độ sấy lên chất lượng 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 phương pháp sấy liên tục, phương pháp sấy kết hợp ủ qua đêm và phương
pháp phơi ca cao kết hợp ủ qua đêm ở nhiệt độ phòng.
- Áp dụng phương pháp sấy kết hợp ủ qua đêm để không bị ảnh hưởng bởi điều kiện
bên ngoài và nâng cao chất lượng ca cao.
- So sánh chất lượng ca cao ở các chế độ sấy khác nhau.
Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu về cây cacao [1,2,3,12]
2.1.1. Nguồn gốc
2.1.1. Nguồn gốc
Cây ca cao có nguồn gốc ở lưu vực sông Amazon, Nam Mỹ. Do vậy, ca cao phát
triển sang các nước khác ở Trung và Nam Mỹ, với hai loài Criollo và Forastero.
Criollo có hạt dạng tròn, nội nhũ trắng, có hương thơm nhẹ và tương đối dễ nhiễm
bệnh. Forastero có dạng cây cao, khỏe, hạt nhỏ hơn Criollo nhưng hương 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 được sử dụng rộng rãi từ thế kỷ thứ VI ở các bộ tộc Maya và đến thế
kỷ XVI lưu hành rộng rãi ở Trung Mỹ. Từ thế kỷ XVI, ca cao bắt đầu phát triển rộng
ra các nước khác trên thế giới. Trước hết là Nam Mỹ và vùng Caribe như Venezuela,
Jamaica và Haiti. Ca cao vượt biển Thái Bình Dương và được 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 nước đầu tiên phát triển loại Forastero. Vào đầu thế kỷ XIX, ca cao bắt đầu
được xuất khẩu với quy mô 2000 – 5000 tấn từ các nước Nam Mỹ. Cuối thế kỷ XIX,
ca cao mới được trồng ở các nước Tây Phi, trước hết ở Ghana và Nigieria.
Diện tích cây ca cao trên cả nước khoảng 20100 ha (năm 2011), phần lớn trồng
xen trong các vườn dừa, vườn cây ăn trái ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long; trồng
trong các vườn 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 (tương đương 100.000 – 120.000 tấn/năm).
2.1.2. Các giống ca cao chính
2.1.2. Các giống ca cao chính
Cây ca cao (Theobroma ca cao) thuộc thứ Theobroma ca cao L, họ Sterculiceace.
Cây ca cao (Theobroma ca cao) thuộc thứ Theobroma ca cao L, họ Sterculiceace.
Thứ Theobroma gồm 20 loài trong đó chỉ có loài Theobroma ca cao là có giá tri kinh
tế. Thứ Theobroma ca cao được chia làm 2 loại phụ: Criollo và Forastero. Criollo: Trái
đỏ, kích thước 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 trưởng Kém Mạnh Trung bình
Khả năng kháng sâu bệnh Kém Tốt Trung bình
(Nguồn: J.J. Asiedu, 1989; Wood & Lass, 2001)
2.1.3. Đặc điểm của cây ca cao
2.1.3. Đặc điểm của cây ca cao
Ca cao là loài thân gỗ có thể cao đến 10 – 20m nếu mọc tự nhiên trong rừng.
Trong sản xuất người ta thường chặt xén ngọn bớt để việc thu hoạch quả có thể dễ
dàng hơn và độ cao cây trưởng thành không quá 7.5m, đường kính 10 – 15cm. Để phát
triển mạnh cây ca cao cần được 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 nhưng chỉ 1 – 3%
thành trái, cây sẽ ra quả khi được 3 – 4 tháng tuổi. Cây ra hoa cả năm nhưng nhìn
chung hoa thường 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 lưỡng 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 tươi, các trái màu ửng đỏ khi chín sẽ chuyển
thành màu sậm da cam, trái tím lợt thì chuyển sang tím đậm.
2.1.4. Thành phần hóa học của trái ca cao
2.1.4. Thành phần hóa học của trái ca cao
Bảng 2.2. Thành phần của bột ca cao
Thành phần dinh dưỡng (g/100g) Khoáng chất (mg/100g)
Protein 18.5 Na 950
Chất béo 21.7 K 1500
Carbohydrate 11.5 Ca 130
Năng lượng 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
được chiết từ hạt ca cao có dạng tinh thể nhỏ, có màu trắng vàng và có mùi thơm đặc
trưng.
Ở điều kiện nhiệt độ bình thường 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 trưng, bơ ca cao
nóng chảy ở nhiệt độ 35

o
C vì vậy không để lại trong miệng người 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 trưng của hạt ca cao, tạo ra vị đắng
cho sản phẩm chocolate. Chất này chiếm 1.5 – 1.7% khối lượng hạt và 0.5 – 1.3% khối
lượng vỏ quả.
Chất theobromine thường 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 người ta thường gọi là ‘chất nâu ca cao’ đó là màu đặc
trưng cho sản phẩm chocolate.
Trong sản phẩm chocolate, theobromine có hàm lượng thấp nên nó không gây
nguy hại gì cho hệ thần kinh và hệ tim mạch của người mà chỉ có thể tạo một vài cảm
giác hưng 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 nước ấm với tỉ lệ 80% nước nóng và 20% nước
lạnh. Hàm lượng 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 lượng 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 người 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 lượng nhỏ acid hữu cơ tự do.
Còn acid dễ bay hơi thì sẽ được loại bỏ dần trong quá trình chế biến. Các acid hữu cơ
trong ca cao (1.2 – 1.6%) được 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).
Lượng acid này được tạo thành từ hạt ca cao và một phần được 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 lượng đường trong phôi nhũ và
cùi như 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 lượng protein khoảng 18% trọng lượng 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 được tìm thấy ở dạng amino acid, khoảng 0.3%
dưới dạng amid, 0.02% dưới dạng amino. Các hợp chất này được 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 được xác định là có trong hạt tươi. 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 thường có mùi khó chịu, tuy nhiên nhờ sự dễ bay hơi của chúng mà vị
ngon và hương thơm của cacao trở nên tốt hơn. Đối với những chất khó bay hơi ảnh
hưởng lớn đến hương vị của chocolate, những chất này hòa tan trong bơ ca cao và rất
khó loại trừ.
 Khoáng chất
Hàm lượng khoáng trung bình có trong vỏ quả ca cao khoảng 8.2% trọng lượng
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 lượng một số muối khoáng như 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 lượng khá cao khoáng chất như: Cu, Zn, As, I,
2.1.5. Công dụng của cây ca cao

2.1.5.1. Hạt ca cao
Bộ phận chính được sử dụng của cây ca cao là hạt (bean). Hạt ca cao sau khi rang
được xay nhuyễn thành bột nhão ca cao. Khi ép bột nhão ta tách được 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, đường 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 lượng chất khô, là nguồn phân bón
giàu kali. Ngoài ra vỏ trái ca cao còn được 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 nước sinh tố
(cocoa juice), mứt đông (cocoa jam), giấm (vinegar), hoặc cô đặc làm nước 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 được gắn vào cơ quan gọi là thai tòa (lõi trái). Khi tách hạt ca cao
để lên men thai tòa được loại bỏ là nguồn thức ăn cho cá và heo.
Dịch thu từ quá trình lên men được dùng để chế biến rượu ca cao. Ngoài ra dịch
cũng có thể sử dụng như nguyên liệu để sản xuất nata thay thế nước 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]
2.2.1. Thế giới
2.2.1. Thế giới
Ca cao là cây nhiệt đới điển hình được trồng chủ yếu ở các vùng có khí hậu nhiệt
đới, nhưng thị trường tiêu thụ lại nằm chủ yếu ở các nước Bắc Mỹ và châu Âu. Tuy
nhiên, gần đây các nước 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 nước này đều nằm trong vùng có vĩ độ khoảng 15
o
Bắc Nam với tổng sản
lượng ca cao trên thế giới khoảng 3 triệu tấn. Riêng 3 nước có sản lượng cao là Bờ
biển Ngà, Ghana và Indonesia đã sản xuất trên 70% tổng sản lượng thế giới.
Năm 2012, sản lượng ca cao trên thế giới tụt giảm mạnh do các nước trồng ca
cao gặp nhiều biến động. Malaysia – một trong những nước 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 lượng khoảng 20%. Các nước khác cũng rơi
vào tình trạng tương tự, như Bờ Biển Ngà giảm sản lượng 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 lượng 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 nước Châu Phi 31.165 40.158 42.431
Châu Á/ Thái Bình Dương 839.150 837.766 848.312
Indonesia 792.761 800.000 810.100
Các nước 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 nước châu Mỹ khác 202.130 210.844 219.213
(Nguồn: FAOSTAT, 2012)
2.2.2. Trong nước

2.2.2. Trong nước
Với nhiều tiềm năng và lợi thế, ngành ca cao Việt Nam đang có cơ hội để trở
thành nước xuất khẩu ca cao hàng đầu thế giới. Tiềm năng phát triển cây ca cao ở Việt
Nam được 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 nước ta, loại cây này có thể trồng được tại nhiều vùng sinh thái khác nhau như
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 thường xuyên được 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
nước ta đã phê duyệt bộ giống ca cao được phép sử dụng rộng rãi trên cả nước. Đó là
các dòng vô tính TD
1
, TD
2
, TD
3
, TD
5
, TD
6
, TD
8
, TD
10
, TD
14
do trường 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.
Trước đây, ca cao Việt Nam không được chú trọng nhiều do sản lượng thấp.
Những năm gần đây, nguồn cung từ các nước 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
trường 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 nước 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 nước đã
xuất khẩu được 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 nước, 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 lượng 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 đưa 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, nước ta có điều kiện thuận lợi để phát
triển cây ca cao. Đây là giống cây có nhiều ưu điểm như dễ trồng, chịu hạn tốt, chi phí
đầu tư thấp và có năng suất cao. Do đó, ca cao được đánh giá là cây có tiềm năng kinh
tế và được chọn là một trong những loại cây trồng chủ lực trong thời gian tới. Hạt ca
cao trồng tại Bến Tre có hàm lượng bơ rất cao, tương đương 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]
2.3.1.
2.3.1.
Thu hoạch ca cao
Thu hoạch ca cao
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 tươi. 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 chưa chín vì hàm
lượng đường 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 được đưa qua khâu tách vỏ, còn đối với những trái ở trên cao có thể
dùng dụng cụ hái trái.
2.3.2. Trữ trái
2.3.2. Trữ trái
Trái sau khi thu hoạch theo lý thuyết phải được trữ từ 7 – 9 ngày. Cần trữ trái vì
những lý do sau:
− Để quá trình chín tiếp tục diễn ra.
− Giảm lượng nước 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 hương
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 vượt quá 1.5m. Trữ riêng trái hư, trái nảy mầm không trữ đem tách vỏ ủ
ngay.
2.3.3. Tách vỏ - lấy hạt
2.3.3. Tách vỏ - lấy hạt
Bóc vỏ ca cao là đập quả và lấy hạt ra để sau khi tách hết phôi nhũ thì đưa 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 đường 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 được quan tâm nên ngày nay có
nhiều máy bóc vỏ ca cao được thử nghiệm thành công và đưa vào sản xuất.

2.3.4. Lên men ca cao
2.3.4. Lên men ca cao
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 được rễ mầm trong hạt.
• Giảm vị đắng và chát.
• Bước 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 trước quá trình rang hạt.
• Hóa lỏng và loại bỏ hết lớp nhầy bao quanh hạt tươi 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. Đường trong lớp cơm nhầy bao quanh hạt
được lên men yếm khí và chuyển hóa thành rượu. Nhiệt độ khối hạt trong giai đoạn
này không cao.
− Lên men hiếu khí: khi đường chuyển hết thành rượu khối hạt cần thông thoáng để
rượu 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 trường và khối lượng hạt. Với khối lượng lớn hạt
dễ đạt nhiệt độ cao hơn khối lượng 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 ưu thế.
 Biến đổi vật lý:
• Hạt ca cao được 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 nhưng 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 được.
• Tế bào trương lên nhờ các quá trình hút nước của nội nhũ.
• Xảy ra hiện tượng 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 thường kéo dài khoảng 5 – 7 ngày.
Tùy theo số lượng 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 được khoan lỗ và dùng bao
gai để giữ nhiệt. Phương pháp này không cần dùng dụng cụ đặc biệt, nhiệt độ khá ổn
định, phù hợp nhiều khối lượng khác nhau từ 25 – 2500kg hạt tươi do vậy áp dụng
được 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 dưới ánh nắng mặt trời để giúp tăng nhiệt. Phương pháp này sử

dụng với khối lượng nhỏ phù hợp với quy mô hộ gia đình nhưng có hạn chế là khó giữ
nhiệt và phụ thuộc vào thời tiết.
 Ủ thùng:
Đây là phương pháp lên men thông dụng nhất. Dụng cụ là các thùng gỗ lớn, đáy
và thành thùng có chừa khe hở để nước thoát ra. Lót lá chuối ở đáy và quanh thùng.
Tùy theo khối lượng hạt mà kích thước thùng có thể khác nhau. Nhưng không nên quá
thấp vì sẽ không giữ được nhiệt, nếu quá cao thì khó khăn cho việc đảo trộn và nhiệt
không đều. Phương pháp này ủ với số lượng hạt nhiều thường được sử dụng cho các
cơ sở sản xuất và thu hoạch với khối lượng 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
được đổ vào một nửa khay. Thời gian ủ trên khay 3 – 4 ngày, ngắn hơn so với các
phương pháp khác (theo Phan Trí Thông, 1999).
2.3.5.
2.3.5.
Phơi hoặc sấy ca cao
Phơi hoặc sấy ca cao
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 trước 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 lượng mặt trời.
Mục đích của phơi hoặc sấy ca cao nhằm giảm hàm lượng ẩm của hạt trong quá
trình lên men xuống7 – 8% để bảo quản hạt ca cao được 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 hương vị cho ca cao và thuận lợi cho quá trình nghiền thành bột nhão.

Hiện nay, ở nước ta chủ yếu trồng ca cao theo hộ gia đình nên phương pháp phơi
khô dưới ánh nắng mặt trời là phổ biến nhất. Tuy nhiên, tại những nơi ít nắng và ẩm độ
không khí cao thì hạt được sấy khô bằng máy sấy. Để sấy hạt ca cao hiện nay gồm có
các phương pháp sau:
• Phơi tự nhiên: là phương pháp tốt nhất đảm bảo chất lượng vì tránh hạt bị chua và
không bị bắt mùi như trong kỹ thuật sấy. Trải hạt trên các sàn, nong, sân xi măng nơi
có ánh sáng tốt. Nên phơi hạt lớp dày vừa phải để nhanh khô, đảo trộn thường xuyên
đểhạt khô đồng đều.
• Sấy: hạt sấy dễ bị giảm chất lượng nếu nhiễm mùi lạ hoặc khô quá nhanh. Hạt khô
nhanh làm cho acid hình thành trong quá trình lên men không bốc hơi được nên hạt bị
chua.
2.3.6. Bảo quản hạt
Hạt ca cao sau khi làm khô xong, ẩm độ đạt mức an toàn trong bảo quản (tối đa
7.5%). Có thể đem bán ngay hoặc tồn trữ.
Có nhiều cách bảo quản: bảo quản kín, bảo quản hở hoặc nữa kín nữa hở.
Đối với điều kiện khí hậu nước ta không nên bảo quản hở trong thời gian quá lâu
vì hạt ca cao dễ hút ẩm trở lại. Lưu ý khi chọn cách bảo quản kín: hạt phải khô đạt
mức an toàn (dưới 7.5%). Để nguội hoàn toàn mới cho vào bao. Không nên cho các
hạt ca cao con nóng vào bao nhựa để tránh ngưng tụ ẩm trong bao. Trữ các bao hạt ca
cao trên các giá gỗ ở những nơi khô ráo và thoáng.
2.4. Tiêu chuẩn chất lượng hạt ca cao
Năm 2005, Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành các tiêu chuẩn Việt Nam để
xác định các tiêu chuẩn và phương pháp kiểm tra chất lượng ca cao. Tiêu chuẩn về
“Hạt ca cao – Yêu cầu kỹ thuật” (TCVN 7519 : 2005) xác định các yêu cầu đối với hạt
ca cao như sau:
− Không được có tạp chất lạ.
− Không được có mùi khói, không có mùi vị lạ.
− Không được chứa côn trùng sống.
− Đồng đều về kích cỡ hạt.
− Không có hạt dính đôi, dính ba.

− Khô đều.
− Được lên men hoàn toàn.