Bài tiểu luận tìm hiểu về QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO

LỜI MỞ ĐẦU

Hạt ca cao sử dụng làm nguyên liệu chế biến ra các sản phẩm cao cấp như Sô
cô la. Ca cao còn là đồ uống thông dụng vì có chất kích thích nhưng lượng
caphein thấp hơn cà phê rất nhiều.Vỏ trái sau khi lấy hạt có thể phơi khô xay
làm thức ăn cho gia súc. Cây không cạnh tranh về đất nhiều vì có thể trồng xen
trong các vườn cây có sẵn giúp tăng hiệu quả sử dụng đất.
Ở Việt Nam, ca cao được du nhập vào rất sớm, theo chân các nhà truyền giáo
phương Tây. Hiện tại, cây được trồng rộng rãi ở nhiều nơi, vùng Tây Nguyên
vẫn được đánh giá là có điều kiện lý tưởng nhất cho phát triển 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. Tuy nhiên, hiện tại ở Việt Nam, cây ca
cao chưa phát triển rộng rãi do thu hoạch không tập trung, kỹ thuật xử lý sau thu
hoạch cũng phức tạp, phải ủ lên men... nên người dân ngại trồng. Hạt ca cao từ
lâu đã rất quen thuộc với chúng ta. Đây là những hạt rất thông dụng và tiện lợi.
Chúng được vận chuyển đi xa, bảo quản dễ dàng, có mùi vị thơm ngon và hấp
dẫn.
Hiện nay được sản xuất với số lượng khá lớn, mùi vị và hình dạng rất phong
phú và đa dạng. Chúng không ngừng được đổi mới để đáp ứng thị hiếu của
người tiêu dùng, chẳng hạn như tăng thêm thành phần dinh dưỡng trong bánh mì
sandwich, cung cấp thêm một số dưỡng chất cần thiết cho cơ thể như: canxi,
vitamin B, vitamin D,…
Nắm bắt được những xu hướng sử dụng của người tiêu dùng và khả năng
phát triển thị trường của dòng sản phẩm này, chúng em đã tìm hiểu một số vấn
đề về việc sản xuất hạt cacao và được trình bày trong bài tiểu luận “Tìm hiểu về
-1-


ca cao”, hy vọng rằng với những thông tin mà chúng em thu thập được sẽ góp
phần giúp cho bạn đọc hiểu rõ hơn về những đặc điểm cơ bản của dòng sản
phẩm này, từ đó có thể phát hiện ra những phương pháp cải tiến quy trình sản

xuất, chất lượng sản phẩm nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm phù hợp với thị
hiếu người tiêu dùng và tiết kiệm chi phí sản xuất hơn nữa.
Qua đây, chúng em chân thành cảm ơn PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn đã
hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình tìm hiểu môn Công nghệ chế
biến cũng như trong suốt quá trình thực hiện đề tài tiểu luận này.
Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn thư viện bộ môn Công nghệ Thực
Phẩm, thư viện khoa Kỹ Thuật Hóa Học, thư viện trường ĐHBK TP HCM, thư
viện trung tâm ĐHQG TPHCM đã giúp đỡ về tài liệu cho đề tài tiểu luận này.
PHẦN 1 – TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
I.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CA CAO
1. Một số đặc điểm của ca cao
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.
Hình dạng chung của quả ca cao:
• Quả ca cao có thể đạt chiều dài 15 – 20cm, khối lượng khoảng 200g
hoặc hơn tùy giống. Tùy theo từng loài mà hình dạng trái có khác nhau (dài, tròn
hoặc bầu dục). Màu sắc trái khá đa dạng: đỏ, xanh hay vàng.
-2-


• Quả ca cao có chứa từ 25 đến 80 hạt. Hạt ca cao có hình trứng, hơi dẹt
và thường có màu tím hoa cà hơi đỏ nhạt. Vỏ hạt gồm có phần vỏ ngoài, mỏng
dễ vỡ cũng được gọi là vỏ cứng và phần vỏ lụa trông rất mỏng có màu trắng mỡ

bọc lấy lõi hạt 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 lớp nhầy màu
trắng, có vị ngọt hơi chua bao quanh.
•
Hai phôi nhũ của phôi màu sắc có thể thay đổi từ trắng của 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 nhiều thùy
chồng lên nhau, quanh chúng có màng mỏng trong, bóng bao bọc. Chúng được
nối liền về phía gốc và bằng một cái rễ 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.
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.

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Thành

phần

(%w/w)
Nước
Cellulose
Tinh bột
Pentosan
Saccharose
Glucose + Fructose
Bơ ca cao
Protein
Theobromine
Enzym
Polyphenol
Acid
Muối khoáng

Phôi nhũ

Cùi

Vỏ hạt

35
3,2
4,5
4,9
1,1
31,3

8,4
2,4
0,8
5,2
0,6
2,6

84,5
2,7
0,7
10
0,6
0,7
0,8

9,4
13,8
46
3,8
18
0,8
8,2

-3-


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 chứa 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 chiết từ hạt ca cao có
dạng tinh thể nhỏ 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
nước 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
điển 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 thấp hơn caffein rất nhiều. Trong ca cao, hàm lượng Theobromine
dao động trong khoảng 1 – 4%(w/w). Trong ca cao cũng có chứa caffein nhưng
hàm lượng rất thấp (0 – 2%) so với trong cà phê.
2. Sản lượng ca cao thế giới

-4-


Hình 2: Sản lượng ca cao của các nước qua từng năm 1990 – 2005.

Hình 3: Biểu đồ thể hiện sản lượng ca cao trên Thế giới năm 2007 (%).

-5-


Hình 4: Tiêu thụ ca cao trên thế giới năm 2007.

3. Ca cao ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cây ca cao được du nhập từ rất sớm theo chân các nhà truyền

giáo phương Tây nhưng phát triển rất chậm cho đến thời gian gần đây.
Hiện tại, ca cao được trồng rộng rãi ở nhiều nơi: Tây Nguyên, một số tỉnh
vùng Đồng bằng sông Cửu Long, Bà Rịa-Vũng Tàu, Bình Phước. Trong đó,
vùng Tây Nguyên vẫn được đánh giá là có điều kiện lý tưởng nhất cho sự phát
triển 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 Phước 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
-6-


cây ca cao ở Việt Nam nhằm tăng khối lượng sản phẩm hàng hóa, tăng hiệu quả
kinh tế trên đơn vị diện tích đất, nâng cao thu nhập cho người dân và bảo vệ môi
trường. Cụ thể, đến năm 2015, dự kiến diện tích trồng cây ca cao đạt 60 000 ha,
trong đó có 35.000 ha kinh doanh, năng suất 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 xuất khẩu đạt 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 mặt trơn, đỉnh tròn. Vỏ dày và khó
cắt vì ở trong có nhiều chất gỗ.
•

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,

Bờ Biển 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
-7-

Hình 5: Giống ca cao Forastero
Tuy nhiên, việc phân loại ca cao chỉ dựa vào hình dạng quả bên ngoài mà
phải tách ra và phân loại các chủng riêng biệt.
II.

TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU
Ca cao hạt được phân loại theo trọng lượng (thường là trọng lượng
của 100 hạt/110g) và theo hàm lượng hạt không đạt yêu cầu hay hạt khuyết
tật, đó là những hạt bị mốc, chưa được lên men, các hạt bị sâu bọ tấn công,
hạt bắt đầu nảy mầm, hạt lép (không có nhân bên trong)… Để kiểm tra hạt
có khuyết tật hay không, người ta sử dụng phép kiểm tra vết cắt. Người ta
cũng sử dụng cách này để đánh giá mức độ lên men của hạt 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.
• Nguyên liệu không được chứa hạt mốc: hàm lượng hạt mốc lên
đến 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
liệu, gây nhiễm bẩn bởi chất thải của chúng.
-8-


• Nguyên liệu không chứa hạt nảy mầm trước khi lên men vì các hạt
nảy mầm sau khi sấy khô, mầm bị tách ra, tạo một lỗ hổng khiến
cho côn trùng và nấm mốc dễ dàng thâm nhập vào nguyên liệu.
Nguyên liệu cũng không được 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 trọng: hạt

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

Phôi nhũ (%)

Vỏ (%)

Bơ ca cao
Protein
Tinh bột
Caffeine
Theobromine
Tannin
Muối khoáng
Xơ thô
Các Cacbonhydrat khác
Độ ẩm

54
12-14
6
0.2
1.3
6

2.6
2.6
10.6
3.5

3.76
15.58
-0.05
1.44
-8.18
18.61
18.61
3.75

-9-

Mầm
(%)
2.96
28.8
-0.19
2.14
-6.82
5.16
47.38
6.47


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

Hạt ca cao

Làm sạch

Tạp chất

Rang

Nghiền thô

Tách vỏ

Vỏ

Nghiền

K2CO3

Kiềm hoá

Ép bơ

Nghiền mịn

Phân loại

Bao bì

Bao gói

Bột ca cao

-10-

Bơ ca cao


Hình 6: Quy trình công nghệ sản xuất ca cao 1
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. Quá trình phân loại và làm sạch
1.1.Mục đích công nghệ
Chuẩn bị: nhằm loại bỏ các tạp chất lẫn trong nguồn nguyên liệu, 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 nhỏ sẽ bị loại bỏ. Kết quả là các hạt ca cao sẽ được đồng đều hơn,
đảm bảo yêu cầu về chất lượng của hạt khi nghiền và tách vỏ cũng như tránh
những tác động cơ học làm giảm tuổi thọ của các thiết bị.
1.2.Các biến đổi xảy ra trong quá trình
Vật lý: chủ yếu là tỉ trọng và kích thước của nguyên liệu được đồng
đều hơn do tạp chất bị loại bỏ.
1.3. Hệ thống làm sạch
1.3.1. Cấu tạo thiết bị

-11-

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.
• 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 trống bít lỗ 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 nhập liệu của thiết bị
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 thước nhỏ như bụi đất, cát, mảnh kim loại, thủy tinh... Quá
trình sàng có sự rung lắc nhờ mô tơ. Quá trình làm sạch chính là quá trình
phân loại dựa trên sự sai khác về kích thước của khối hạt 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.
-12-


Sau đó hạt ca cao được đưa vào thiết bị làm sạch bằng khí động để
tách các tạp chất còn sót lại. Quá trình làm sạch chính là quá trình phân loại
dựa trên sự sai khác về tỉ 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 đặt nằm nghiêng so với mặt đất. Dòng khí
sẽ được thổi qua những lỗ này từ dưới lên trên vuông góc với bề 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 trọng lượng nhỏ bị
lôi cuốn bởi dòng khí ra ngoài, những tạp chất có trọng lượng lớn hơn sẽ rơi
xuống dưới tác dụng của 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.
1.4.Thông số công nghệ
Cỡ hạt ca cao lựa chọn: 100 hạt/ 110g.
2. Quá trình rang
2.1.

Mục đích

− Chuẩn bị: quá trình rang giúp chuẩn bị cho quá trình nghiền thuận lợi
hơn.
Lớp vỏ hạt ca cao thường mểm và có liên kết khá chặt với nội nhũ.
Khi chịu tác dụng của nhiệt độ, lớp vỏ hạt và nội nhũ bên trong sẽ có nhiều
biến đổi: vỏ hạt sẽ mất ẩm và cấu trúc hạt ca cao có xu hướng trương nở, nội
nhũ thì bị biến 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
rời khỏi nội nhũ nên chỉ cần tác dụng lực cơ học vừa đủ mạnh lên hạt ca cao
là có thể làm vỡ lớp vỏ và tách lớp vỏ ra.
-13-


− Chế biến: quá trình rang ca cao sẽ tạo ra những biến đổi cần thiết để
hình thành nên hương vị đặc trưng cho các sản phẩm ca cao. Quá trình này
quan trọng nhất 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 giảm hàm ẩm góp phần vô
hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật có hại, kéo dài thời gian bảo quản sản
phẩm.
2.2.

Các biến đổi xảy ra

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 dụng với nhau tạo
ra sản phẩm 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
giảm đáng kể trong suốt quá trình rang.
-14-


• Một lượng nhỏ bơ ca cao bị chuyển thành thể lỏng khuếch tán ra
ngoài vỏ.
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

phản 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, rượu, 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
1. Màu nâu tối ưu của

Thời gian tối ưu, phút

Nhiệt độ tối ưu, oC

-

134

40
50

150
120 ÷ 150
150

10

120

bột

2. Vị chát giảm tối đa
3. Vị đắng giảm tối đa
4. Vị chua giảm tối đa
5. Vị cháy khét (burnt
flavor)

giảm tối đa

2.3.Thiết bị
2.3.1. Cấu tạo thiết bị

-15-


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.
Cấu tạo của thiết bị bao gồm trống rang, thiết bị gia nhiệt và thiết bị
làm nguội. Bên trong mặt trống có những thanh gờ được thiết kế theo hình
xoắn ốc dọc 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 liệu và tiếp xúc với không khí nóng. Thùng rang có thể xoay
quanh trục cố định để gia nhiệt đồng đều hơn. Sau khi quá trình rang hoàn
tất, dòng hạt được đưa vào khoang dẫn có bố trí quạt làm nguội.
-16-

2.4.

Thông số công nghệ

Thời gian rang thay đổi từ 20 – 30 phút, tuỳ thuộc vào cấu tạo thiết bị
và khối lượng của từng mẻ.
- Nhiệt độ hạt: 115 – 130oC.
- Tốc độ dòng khí 1m/s.
3. Quá trình nghiền thô
3.1.Mục đích công nghệ
Khai thác: quá trình nghiền thô giúp làm vỡ vỏ hạt ca cao, loại bỏ
những phần không cần trong sản phẩm: vỏ hạt, nội nhũ, tạp chất còn sót,…
3.2.Các biến đổi xảy ra
Vật lý:
• 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.
3.3.Thiết bị
3.3.1. Cấu tạo thiết bị

-17-


Hình 10: Sơ đồ nguyên lý thiết bị nghiền trục.
Thiết bị nghiền trục bao gồm hai trục hình trụ nằm ngang, phễu nhập
liệu 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 động hướng

vào nhau. Hạt ca cao sẽ được đưa vào thiết bị qua phễu nhập liệu, đưa vào
khe giữa của hai trục từ phía trên. Nguyên liệu được kẹp giữa hai trục và kéo
qua khe hẹp. Khi đó, dưới tác dụng của lực nén ép, hạt sẽ bị vỡ ra.
Mức độ nghiền được quyết định bởi đường kính trục nghiền, kích
thước khe hẹp giữa hai trục.
3.4.Thông số công nghệ
Kích thước hạt sau nghiền: 3 – 5mm
4. Quá trình tách vỏ
4.1.Mục đích công nghệ
Khai thác: Nhằm tách lớp vỏ ca cao ra khỏi nội nhũ và loại chúng ra
khỏi nguyên liệu bằng cách kết hợp lực cơ học và các phương pháp phân
riêng thích hợp.
-18-


4.2.Các biến đổi xảy ra
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.
4.3.Thiết bị
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 thiết bị khí
động 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

Kết hợp hai quá trình sàng và thổi khí.
-19-


Hạt ca cao sau khi rang và nghiền đã được tách vỏ một phần do đó đạt
được hiệu 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 thiết bị nghiền búa. Ở đây, các cánh tay đập sẽ quay và
làm cho hạt cũng chuyển động tròn theo. Khi hạt chuyển 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 bằng hệ
thống sàng và khí động. Hệ thống gồm nhiều sàng nối tiếp có chuyển động
rung lắc. Kích thước lỗ sàng nhỏ dần từ trên xuống dưới. Vỏ và các mảnh
vụn cũng như bụi sẽ được tách ra nhờ quạt hút. Nhân sẽ rơi xuống dưới và đi
ra ngoài.
4.4.Thông số công nghệ
Ca cao mảnh sau khi tách vỏ chứa khoảng 83% nhân, trong đó chứa
khoảng 1,5 – 2% vỏ và một ít mầm.
5. Quá trình nghiền
5.1.Mục đích công nghệ
Chế biến: quá trình nghiền làm giảm kích thước ca cao mảnh thành
dạng paste (ca cao khối).
Chuẩn bị: ca cao chuyển sang dạng paste giúp quá trình kiềm hoá diễn
ra tốt và đồng nhất hơn.
5.2.Các biến đổi xảy ra
− 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.
-20-

− Hoá lý:
• Sự hoá lỏng của ca cao: ban đầu ca cao có dạng rắn. Khi nghiền
hạt ca cao đến một giới hạn kích thước nhất định, ca cao sẽ hoá lỏng thành
ca cao khối.
5.3.Thiết bị
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 nhập
liệu và thùng chứa sản phẩm sau nghiền. Trên bề mặt trục nghiền có các
rãnh dạng bánh răng ăn khớp với nhau.
5.3.2. Nguyên lý hoạt động
Khi vận hành thiết bị nghiền, hai trục nghiền sẽ chuyền động hướng
vào nhau. Hạt ca cao sẽ được đưa vào thiết bị qua phễu nhập liệu, đưa vào
khe giữa của hai trục từ phía trên. Nguyên liệu được kẹp giữa hai trục và kéo
qua khe hẹp. Khi đó, dưới tác dụng của 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
-21-


ca cao vì lực ma sát trong phương pháp nghiền trục không cao nên sinh ít
nhiệt.
5.4.

Thông số công nghệ

• 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: 200 – 300μm.
6. Quá trình kiềm hoá
6.1.Mục đích công nghệ
Hoàn thiện:
− Trung hoà acid làm giảm độ chua trong ca cao: trong quy trình xử lý
ca cao sau khi thu hoạch, có quá trình lên men để tách lớp vỏ nhầy ra khỏi
hạt. Trong quá trình lên men đó, có sự hình thảnh nên các acid hữu cơ, đặc
biệt là acid lactic và acid acetic. Acid acetic bị bay hơi đáng kể trong quá
trình phơi sấy sau đó, còn acid lactic vẫn lưu lại trong nhân. Hàm lượng acid
cao sẽ làm cho sản phẩm bị chua, giảm chất lượng thực phẩm nên cần qua
quá trình kiềm hoá để trung hoà acid trong nguyên liệu.
− Góp phần cải thiện các chỉ tiêu của sản phẩm, góp phần nâng cao chất
lượng cảm quan của sản phẩm.
• Làm dịu hương vị cho bột ca cao trước ép dầu
• Tạo màu sắc đặc trưng cho ca cao trước khi ép.
• Tăng tính hòa tan cho bột ca cao
• Màu sắc của bột ca cao được sậm hơn.
Chuẩn bị: ca cao paste khi được kiềm hoá thì cấu trúc khối ca cao sẽ
được mềm hơn và có độ ẩm tối ưu cho quá trình ép bơ, giúp quá trình ép
thực hiện dễ dàng hơn.
-22-


6.2.Các biến đổi
− Hoá lý:
• Bơ ca cao tiếp tục được hoá lỏng: Nhiệt độ nóng chảy của các tinh
thể lipid trong ca cao cao nhất là 37°C mà nhiệt độ của quá trình
kiềm hoá là > 80°C nên bơ ca cao sẽ tiếp tục được hoá lỏng.

• Ngoài ra, do có bổ sung thêm dung dịch K2CO3 nên khối ca cao
được hấp phụ nước làm tăng hàm ẩm trong ca cao.
• Dưới tác dụng của nhiệt độ, nước trong khối hạt ca cao sẽ bay hơi,
làm cho hàm ẩm của khối ca cao giảm xuống nhưng không đáng
kể so với lượng ẩm hấp phụ vào.
• Sự thay đổi pH: trong quá trình kiềm hóa, pH của bột ca cao tăng.
− Hoá học:
• Trung hòa các acid: Acetic, Citric, Tartatric, Tanic… làm giảm độ
chua của bột ca cao.
• Khử Tannin thành những hợp chất ít chát hơn.
• Thủy phân lipid tạo ra các hợp chất tiền hương.
• Thuỷ phân một phần protein tạo thành acid amin, hợp chất amin,
amoniac tự do, các hợp chất globulin tự do…
• Các polyphenol chuyển hóa thành quinon và ngưng tụ mạnh làm
bột sẫm màu.
• Tạo màu và mùi do phản ứng Maillard giữa đường khử và acid
amin.
• Giảm cấp cellulose cho ra những hợp chất có mùi tương tự vanillin
và màu nâu sậm tương tự caramel.
6.3.Thiết bị
6.3.1. Cấu tạo thiết bị

-23-


Hình 13: Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiềm hóa
Cấu tạo của thiết bị gồm một tank hình trụ có lắp đặt cánh khuấy,
thường là cánh khuấy trục vis.
Bằng cách điều chỉnh hai thông số cơ bản là nhiệt dộ kiềm hóa và
lượng kiềm sử dụng, có thể kiểm soát được độ màu, mùi của bột ca cao theo

mục đích sản xuất.
• Ở nhiệt độ thấp, màu ca cao sẽ nhạt và hơi nâu.
• Khi gia tăng nhiệt độ lên cao, ca cao sẽ chuyển màu nâu đậm và trở
nên nặng mùi.
• Ngoài ra, lượng kiềm sử dụng cũng ảnh hưởng nhiều đến màu sắc ca
cao. Càng kiềm tính, pH càng cao thì ca cao càng sậm màu.
6.3.2. Nguyên lý hoạt động
Tác nhân truyền nhiệt sẽ đi phía vỏ, thường là hơi nước, hay nước
nóng có thể được gia nhiệt bằng điện trở tùy thuộc bộ phận điều khiển nhiệt
độ. Ca cao khối và dung dịch K2CO3 sẽ được đưa vào tank (nơi xảy ra quá
trình kiềm hoá) và được cánh khuấy để đảo trộn hỗn hợp kiềm hóa.
Sau khi kiềm hóa, khí khô được sụt vào để giảm độ ẩm đến 2%.
6.4.Thông số công nghệ
-24-


− Tỷ lệ: khối lượng kiềm chiếm 3 – 8% so với khối lượng ca cao
nghiền.
− Nâng pH từ 4.5-5 đến 6.8-7.
− Nhiệt độ kềm hóa : 80 – 110°C tùy yêu cầu của sản phẩm.
− Thời gian kiềm hóa 30 – 45 phút.
− Độ ẩm sau kiềm hoá 1.5 – 2%.
Bảng 5: Sự ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến chất lượng ca cao thành
phẩm
K2CO3
(g/100g ca
cao)

Nước
(g/100g ca

cao)

Nồng độ
K2CO3

pH ca cao

Màu sắc ca cao
thành phẩm

0,14
1,7
4,0
1,7
4,0

2,8
5,0
4,4
16,0
4,4

5,0
25,0
47,0
13,0
45,0

6,1
7,0

8,5
7,0
9,5

Nâu vàng
Nâu vàng
Nâu sậm
Hồng xám
Nâu đen

7. Quá trình ép bơ
7.1.Mục đích công nghệ
- Khai thác: nhằm thu hồi lượng bơ cần thiết có trong ca cao, phục vụ
cho công nghệ sản xuất chocolate.
- Hoàn thiện: bột ca cao thành phẩm cần phải có hương vị phù hợp và
không bị chảy lỏng ở nhiệt độ thường, trong khi đó chất béo trong ca cao
nghiền có nhiệt độ nóng chảy thấp (chừng 34 – 35 oC). Do vậy ca cao nghiền
sau quá trình kiềm hóa cần phải được tách bớt béo nhờ giai đoạn ép bơ. Sản
phẩm của quá trình ép bao gồm bánh và bơ ca cao. Ngoài ra, quá trình này
còn tạo ra các loại sản phẩm với hàm lượng béo khác nhau phù hợp với các
mục đích sử dụng khác nhau.
-25-