CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO

Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 1

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ............................................................................................... 2
I. CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT............................................................................................................... 2
II. TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU ............................................................................................. 3
PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CACAO................................................................... 4
A. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO TRUYỀN THỐNG..................................................................... 4
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT............................................................................................. 4
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .................................................................................... 5
1. Quá trình phân loại và làm sạch................................................................................................5
2. Quá trình rang........................................................................................................................... 6
3. Quá trình tách vỏ cacao (winnowing)......................................................................................... 9
4. Quá trình nghiền nhân cacao..................................................................................................... 11
5. Quá trình kiềm hóa ................................................................................................................... 13
6. Quá trình ép bơ......................................................................................................................... 15
7. Quá trình nghiền bột cacao ....................................................................................................... 18
8. Quá trình hoàn thiện sản phẩm ................................................................................................. 20
B. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO THEO PHƯƠNG PHÁP NARS................................................... 22
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT............................................................................................. 22
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .................................................................................... 23
1. Quá trình xử lý nhiệt bằng tia hồng ngoại .................................................................................. 23
2. Quá trình kiềm hóa ................................................................................................................... 25
3. Quá trình rang nhân cacao ........................................................................................................ 27
C. SO SÁNH ƯU và NHƯC ĐIỂM CỦA 2 QUY TRÌNH .......................................................................... 29
PHẦN 3: BỘT CACAO THÀNH PHẨM....................................................................................................... 31
I. PHÂN LOẠI BỘT CACAO THÀNH PHẨM......................................................................................... 31
II. CHẤT LƯNG BỘT CACAO THÀNH PHẨM.................................................................................... 31
PHẦN 4: PHỤ LỤC – MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG CNSX BỘT CACAO HIỆN NAY...................... 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................................. 48
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 2
Hình 1.1 – Hạt ca cao

PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU


Nguyên liệu sử dụng để sản xuất bột cacao là cacao hạt đã qua quá trình lên men và phơi
sấy.
I. CẤU TẠO &TÍNH CHẤT
Hạt cacao có kích thước khá lớn, dài từ 2-3cm, bên
ngoài có một lớp vỏ mỏng chiếm khoảng 12% trọng lượng
hạt, bên trong là phôi nhũ. Đối với hạt tươi thì phôi nhũ có
màu trắng đến tím, vò đắng chát. Sau quá trình lên men và
phơi sấy, vỏ hạt chuyển sang màu nâu sậm, đồng thời
phôi nhũ cũng hình thành nên màu nâu đặc trưng của
cacao, bên cạnh đó, vò đắng chát cũng giảm dần và được
thay thế bởi các hương vò quyết đònh phẩm chất bột cacao thành phẩm.
Bảng 1.1 - Thành phần hóa học của hạt cacao sau khi lên men và phơi sấy (theo ICCO)
Thành phần Phôi nhũ (% tối đa) Vỏ (% tối đa)
Nước 3,2 6,6
÷
8
Chất béo 57 5,9
Tro 4,2 20,7

2,5 3,2
1,3 0,9

Hàm lượng Nitơ
Nitơ tổng
Theobromine
Cafein
0,7 0,3
Tinh bột 9 5,2
Xơ 3,2 19,2
Phôi nhũ, phần chính để sản xuất bột cacao, bao gồm nhiều thành phần: chiếm hàm lượng
cao nhất là chất béo, còn gọi là bơ cacao (có thể lên tới 57%), có nhiệt độ nóng chảy khá
thấp (khoảng 34
o
C) và chỉ số iod (IV) từ 33-42. Một thành phần khác khá quan trọng trong
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 3
hạt cacao là theobromine, một hợp chất chứa nitơ công thức phân tử C
7
H
8
N
4
O
2
, có tác dụng
tạo vò đắng đặc trưng cho cacao. Ngoài hai thành phần quan trọng như trên, hạt cacao còn
chứa tinh bột, protein, chất khoáng, xơ và một số thành phần khác.
II. CÁC TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU
Cacao hạt được phân loại theo trọng lượng (thường là trọng lượng của 100 hạt, 3.5oz) và
theo hàm lượng hạt không đạt yêu cầu hay hạt khuyết tật, đó là những hạt bò mốc, chưa được
lên men, các hạt bò 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 cacao.
Một số tiêu chí chọn hạt cacao 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 chòu cho bột cacao thành phẩm.
 Hạt không bò côn trùng tấn công: côn trùng làm tổn thất nguyên liệu, gây nhiễm bẩn
bởi chất thải của chúng.
 Nguyên liệu không chứa hạt nảy mầm trước khi lên men vì các hạt nảy mầm sau khi
sấy khô, mầm bò 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 nghóa nhất đònh 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 vò lạ
như chua acid, đắng gắt, vò khé hay các vò lạ khác.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 4

PHẦN 2
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CACAO


A – QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO TRUYỀN THỐNG (THEO PHƯƠNG
PHÁP KIỀM HOÁ CACAO KHỐI)
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Hạt cacao
Làm sạch

Rang
Tách vỏ
Nghiền
Ép bơ
Kiềm hoáK
2
CO
3
Bơ cacao
Tạp chất
Vỏ
Nghiền
Bao gói
Bột cacao
Bao bì
Phân loại

Hình 2.1 – Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cacao theo phương pháp kiềm hoá dòch
cacao
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 5
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. QUÁ TRÌNH PHÂN LOẠI VÀ LÀM SẠCH
1.1. Mục đích quá trình
Quá trình này có mục đích chuẩn bò cho các công đoạn tiếp theo trong dây chuyền công
nghệ (rang, nghiền ,tách vỏ…) nhằm loại bỏ các tạp chất lẫn trong đống hạt cacao sau khi
lên men và sấy từ các cơ sở cung cấp. Các tạp chất thường là cát, đá, gỗ vụn, cao su, mảnh
kim loại, vụn thuỷ tinh, vải sợi từ các bao vận chuyển… Việc loại bỏ các tạp chất này rất
cần thiết để đảm bảo yêu cầu về chất lượng của hạt khi nghiền và tách vỏ cũng như chống
những tác động cơ học (va đập, xay xát…) làm giảm tuổi thọ của các thiết bò trong các quá

trình xử lý sau này.
1.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình
Chủ yếu là thay đổi tỉ trọng của nguyên liệu do tạp chất bò loại bỏ.
1.3. Hệ thống phân loại và làm sạch
Làm sạch bao gồm một loạt các thao tác liên tục, trong đó có các hệ thống sàng nhiều cấp
để loại các tạp chất kích thước khác nhau, dùng từ trường để loại mạt sắt, sử dụng phương
pháp rung và khí động dựa trên tỷ trọng để tách đá, bụi và vỏ.
Nguyên lý hoạt động:
Dòng hạt ca cao nguyên liệu được đưa đến vò trí nhập liệu (A) của thiết bò sàng phân loại
hai tầng dạng con lăn. Ở sàng trên cùng, những tạp chất kích cỡ lớn như mảnh gỗ, cao su,
cỏ… bò giữ lại và loại bỏ theo đường (B). Những hạt qua được sàng này sẽ rơi xuống sàng
dưới. Tại đây, những tạp chất nhỏ hơn (cát, …) cũng được thải bỏ qua các khe của sàng. Đặt
biệt, các tạp chất nhẹ (bụi, vỏ khô …) bám lên trên bề mặt đống hạt cũng được tách nhờ hệ
thống quạt thổi liên tục đặt ở đầu ra của sàng dưới.
Sau khi đã được phân loại sơ bộ, dòng hạt ca cao tiếp tục được vận chuyển đến thiết bò
phân loại từ tính để loại bỏ những mảnh sắt vụn lẫn bên trong đống hạt.
Giai đoạn cuối cùng của quá trình làm sạch chính là quá trình phân loại dựa trên sự sai
khác về tỉ trọng của các phần tử trong đóng hạt còn gọi là phương pháp phân loại bằng
trọng lực. Mục đích của quá trình này nhằm loại bỏ những tạp chất vẫn còn sót lại trong
đống hạt (do có kích thước xấp xỉ với hạt cacao hay do quá trình phân ly ở trên chưa triệt
để…). Khi đó, dòng hạt ca cao được đưa đến một bề mặt có đục lỗ và được đặt nằm nghiêng
so với mặt đất. Không 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. Dòng
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 6
cacao có trọng lượng nhỏ chòu tác dụng của khí thổi sẽ chuyển động về phía cuối của sàn (vò
trí thấp), trong khi đó những tạp chất có trọng lượng lớn hơn không chòu tác dụng của khí
thổi sẽ chuyển động theo chiều ngược lại ra ngoài.
Sơ đồ hệ thống thiết bò như sau:

Hình 2.2 – Sơ đồ hệ thống làm sạch cacao
2. QUÁ TRÌNH RANG
2.1. Mục đích
Rang là một quá trình cung cấp nhiệt liên tục trong một khoảng thời gian vừa đủ để không
làm cháy lớp vỏ hạt mà chỉ làm nóng đều đặn hạt nhằm mục đích là:
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 7
 Mục đích chuẩn bò: tăng độ phồng nở của hạt, thay đổi cấu trúc vỏ từ đó làm yếu đi
liên kết giữa vỏ và nhân cacao giúp cho hạt cacao dễ bò tách vỏ hơn. Đồng thời quá
trình này góp phần làm giảm bớt ẩm của nguyên liệu xuống 2,5-5% tăng hiệu suất
cho quá trình nghiền thô.
 Mục đích chế biến: biến đổi những hợp chất màu và mùi có sẵn trong cacao làm cho
các sản phẩm chế biến từ cacao có màu sắc, mùi thơm và hương vò đặc trưng.
 Mục đích bảo quản: góp phần vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật có hại.
Mức độ rang phụ thuộc vào loại hạt và mục đích sử dụng của sản phẩm.
2.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình
2.2.1. Biến đổi vật lý
 Nhiệt độ của khối cacao tăng lên kèm theo quá trình thoát ẩm làm giảm tỉ trọng hạt.
 Độ xốp của vỏ ca cao thay đổi giúp cho hạt cacao sau rang dễ nghiền và tách vỏ.
2.2.2. Biến đổi hoá học
 Phản ứng tạo màu do các hợp chất polyphenol và anthocyanin bò 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 (phản ứng hoá nâu không enzyme): các amino acid và đường khử
tác dụng với nhau tạo ra sản phẩm melanoidin có màu nâu và hương vò đặc trưng.
 Một số protein bò biến tính bởi nhiệt độ.
2.2.3. Biến đổi hoá 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.
 Một lượng nhỏ bơ cacao bò chuyển thành thể lỏng khuếch tán ra ngoài vỏ.
2.2.4. Biến đổi hoá sinh và sinh học
Đình chỉ hoạt động của các vi sinh vật và enzyme có trong hạt.
2.2.5. Biến đổi cảm quan
 Màu sắc: quá trình rang tạo màu nâu đặc trưng cho cacao (thông qua phản ứng
maillard và oxi hoá polyphenol).
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 8
 Mùi vò: một số cấu tử hương sẽ được hình thành ở nhiệt độ này, ví dụ như các
aldehyd, ester… Nhiều hợp chất dễ bay hơi như acid acetic, aldehyd, keton, rượu, ester phân
tử lượng thấp có mùi vò không mong muốn sẽ bò loại bỏ.
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Phương pháp rang: gián đoạn và liên tục.
 Gián đoạn: năng suất thấp, chất lượng sản phẩm không đồng đều giữa các mẻ.
Thích hợp với sản xuất quy mô nhỏ.
 Liên tục: năng suất cao, chất lượng sản phẩm đồng đều. Tốn chi phí đầu tư
thiết bò, vì vậy chỉ thích hợp với sản xuất quy mô lớn.
 Thiết bò rang dạng trống quay và dạng trụ đứng: ở dạng trống quay, chất lượng cacao
sau rang sẽ ổn đònh hơn do khối hạt cacao được gia nhiệt đồng đều hơn.
 Độ đồng đều của khối hạt: hạt đồng đều (về kích thước, khối lượng, độ ẩm…) thì
truyền nhiệt tốt hơn.
 Nhiệt độ và thời gian là nhân tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của hạt. Vì
vậy việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian tối ưu cho quá trình rang còn tù thuộc vào
mục đích sử dụng ca cao thành phẩm về một số chỉ tiêu cảm quan (màu, mùi…) thích
hợp.
 Độ ẩm: ẩm trong hạt càng lớn thì thời gian rang càng kéo dài.
Bảng 2.1 – Nhiệt độ và thời gian tối ưu để hình thành một số chỉ tiêu cảm quan
Yêu cầu Thời gian tối ưu, phút Nhiệt độ tối ưu,

o
C
1. Màu nâu tối ưu của bột - 134
2. Vò chát giảm tối đa 40 150
3. Vò đắng giảm tối đa - 120
÷
150
4. Vò chua giảm tối đa 50 150
5. Vò cháy khét (burnt flavor)
giảm tối đa
10 120
2.4. Thiết bò rang hạt gián đoạn
Cấu tạo thiết bò rang phải đảm bảo sao cho hạt không bò lẫn với các phần bò cháy xém của
nguyên liệu cũng như nhiên liệu đốt. Bên cạnh đó, thiết bò cũng phải được thiết kế sao cho
dễ thu hồi các acid dễ bay hơi, ẩm và các sản phẩm phân huỷ khác.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 9
Thông thường, hạt cacao được rang trong thiết bò rang hạt (khác với thiết bi rang nhân).
Thiết bò này có thể được gia nhiệt trực tiếp bằng cách thổi dòng khí nóng đi qua khối hạt
hoặc gián tiếp thông qua gia nhiệt từ bên ngoài lên vỏ thiết bò. Thường được sử dụng nhất là
các thiết bò rang dạng trống hình trụ tròn nằm ngang có thể rang cacao ở cả hai dạng nhân
và hạt, trống này có thể xoay quanh trục cố đònh để gia nhiệt đồng đều hơn. Quá trình rang
thường được kết hợp với quá trình tiệt trùng nhờ vào việc kiểm soát độ ẩm trong trống rang
cho phép đạt được mức độ tiêu diệt vi sinh vật tốt nhất. Sau khi quá trình rang hoàn tất, dòng
hạt được đưa vào khoang dẫn có bố trí quạt làm nguội - trong trường hợp rang nhân - trước
khi được đưa vào máy nghiền.


Hình 2.3 – Thiết bò rang cacao gián đoạn
2.5. THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ

Thời gian rang thay đổi từ 15 đến 70 phút, nhiệt độ biến thiên trong khoảng 110-160
o
C
tuỳ thuộc vào cấu tạo thiết bò và khối lượng của từng mẻ.
Theo nghiên cứu của một số tác giả [9] , điều kiện tối ưu trong quá trình rang bao gồm:
 Nhiệt độ: 135
o
C.
 Tốc độ dòng khí 1m/s.
3. QUÁ TRÌNH TÁCH VỎ CACAO (WINNOWING)
3.1. Mục đích công nghệ
Mục đích chuẩn bò: sau quá trình rang, liên kết giữa phần vỏ ngoài và nhân hạt cacao đã
được làm yếu đi do sự thoát ẩm. Vì vậy, quá trình này nhằm mục đích chính là loại bỏ lớp
vỏ cũng như loại hết các tạp chất không mong muốn trong quy trình sản xuất bột cacao (đặc
biệt là lớp nhớt còn sót do có lẫn cát ảnh hưởng đến quá trình nghiền sau này).
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 10
Vỏ tách ra khỏi nhân càng triệt để càng tốt, vì thế cần phải có những quá trình xử lý trước
khi tách vỏ như xử lý hồng ngoại hoặc rang. Quá trình tách vỏ phải tiến hành ngay sau quá
trình rang (khi hạt vẫn còn nóng) thì hiệu quả tách vỏ sẽ cao hơn.
3.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình
Quá trình này gồm 2 quá trình nhỏ:
 Xát:
 Lớp vỏ cacao sẽ bò vỡ và tách ra khỏi hạt.
 Do ma sát giữa các lớp vỏ với nhau nên nhiệt độ của vỏ và hạt tăng lên nhưng
không đáng kể do quá trình diễn ra rất nhanh.
 Sàng: quá trình tách toàn bộ vỏ ra khỏi nhân cacao nên sẽ làm giảm khối lượng nhưng
lại tăng tỉ trọng của nhân.
3.3. Thiết bò nghiền tách vỏ
 Nguyên lý hoạt động: dựa vào tỷ trọng khác nhau giữa vỏ và nhân.

 Cách thực hiện: kết hợp hai quá trình sàng và thổi khí. Quá trình rang đã làm yếu
liên kết giữa lớp vỏ và nhân, do đó mà trong quá trình nghiền tách vỏ này, hạt sẽ
được chà xát nhằm tách rời từng mảnh vỏ lớn để tránh tạo bụi.
 Thiết bò (xem phần phụ lục)
Hạt cacao sau khi rang đã được tách vỏ một phần, do đó để đạt được hiệu quả tách vỏ tốt,
trước khi đưa vào máy xát phải sàng để loại bỏ phần vỏ này đi. Sau khi sàng, hạt sẽ được đưa
vào máy xát cấu tạo gồm hai con lăn có tiết diện hình lục giác quay cùng chiều để tung các
hạt cacao va đập vào các tấm kim loại bên trong máy. Vỏ hạt sẽ được xé ra và cùng 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. 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.
Các máy phân loại hiện nay chỉ có khả năng tách được khoảng 83% nhân, trong đó chứa
khoảng 1,5-2% vỏ và một ít mầm.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 11
Hình 2.4 – Sơ đồ nguyên lý nghiền tách vỏ

4. QUÁ TRÌNH NGHIỀN NHÂN CACAO
4.1. Mục đích công nghệ:
Mục đích chuẩn bò cho quá trình kiềm hoá: quá trình nghiền làm giảm kích thước các
mảnh nhân cacao, tạo nên một khối cacao ở dạng đặc, sệt gọi là cacao khối (cocoa mass)
hay dòch cacao (cocoa liquor).
Mục đích chế biến: chuyển nhân cacao thành dạng bột của sản phẩm
4.2. Các biến đổi xảy ra
Do ma sát trong khi nghiền các tế bào trong hạt bò xé vỡ, đồng thời nhiệt độ khối nhân
cacao tăng lên trên 34
o
C, bơ cacao dạng rắn bên trong các tế bào (hàm lượng tới 55%) được
giải phóng ra bên ngoài và chuyển sang dạng lỏng. Các thành phần rắn còn lại tiếp tục giảm

kích thước cho đến khi toàn bộ khối nguyên liệu hình thành nên cấu trúc huyền phù dạng
paste trong đó pha lỏng là bơ cacao, pha rắn là tinh bột và protein.

Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 12
4.3. Các yếu tố ảnh hưởng
Quá trình nghiền chòu ảnh hưởng của các yếu tố:
 Phương pháp rang: quá trình rang không triệt để sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất tách vỏ,
hệ quả là một phần vỏ vẫn còn bám vào nhân làm giảm chất lượng sản phẩm sau
nghiền.
 Bản chất hạt: kích thước, hình dạng (sau rang và trước rang).
 Độ ẩm: cao thì quá trình nghiền không tốt do hiện tượng dính khi nghiền.
 Hiệu quả của quá trình tách vỏ: hiệu suất tách vỏ cao thì hiệu suất nghiền cao và chất
lượng sản phẩm nghiền tốt.
4.4. Thiết bò nghiền - máy nghiền thớt cối Triple Liquor Mill CMA
 Cấu tạo:
Máy có cấu tạo gồm 3 cặp thớt cối xếp chồng lên nhau. Mỗi cặp thớt cối bao gồm cối phía
trên quay và thớt phía dưới đứng yên. Khoảng cách giữa thớt và cối sẽ quyết đònh độ mòn của
sản phẩm. Vùng làm việc của các cặp thớt cối là khu vực hình vành khăn có phủ một lớp đá
gần ở mép thớt cối.

Hình 2.5 – Máy nghiền thớt cối Triple Liquor Mill
 Nguyên tắc hoạt động
Nhân cacao sẽ được cấp ở tâm của cối trên, quá trình nghiền sẽ xảy ra tại vùng làm việc
nằm giữa hai thớt. Dưới tác dụng của lực ly tâm bột nghiền sẽ được bắn ra bên ngoài máng
tháo liệu ở mép thớt trên và cấp trực tiếp vào tâm cối phía dưới. Sau khi được nghiền đến
kích thước cần thiết (khoảng 150 – 200µm), khối cacao sẽ được đưa vào bồn chứa chuẩn bò
cho quá trình kiềm hoá.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 13

 Thông số kỹ thuật
 Độ ẩm vào: 2 – 2,5%.
 Nhiệt độ nghiền: 34-35
o
C (trên nhiệt độ nóng chảy của bơ cacao).
 Kích thước hạt sau nghiền: 50 – 500 µm.
5. QUÁ TRÌNH KIỀM HOÁ
5.1. Mục đích công nghệ
Cũng như quá trình rang, quá trình kiềm hoá là một trong những khâu không thể thiếu được
trong quy trình sản xuất cacao bao gồm các mục đích chính như sau:
 Mục đích chuẩn bò: tạo độ ẩm tối ưu cho quá trình ép bơ.
 Mục đích chế biến: quá trình kiềm hoá xảy ra các biến đổi quan trọng làm tăng
cường chất lượng bột cacao thành phẩm về màu (làm tăng màu nâu cho bột cacao),
mùi, vò (tăng hương vò thơm ngon của bột cacao).
 Mục đích hoàn thiện: cải thiện chỉ tiêu cảm quan về màu, mùi, vò và khả năng hoà
tan cho bột cacao.
5.2. Các biến đổi xảy ra
 Biến đổi hoá lý
 Nước hấp phụ từ ngoài vào trong khối cacao làm khối cacao mềm hơn, góp phần
giúp phản ứng trung hoà dễ dàng hơn.
 Ở nhiệt độ kiềm hoá cao, một phần nước trong dòch cacao sẽ bốc hơi
 Biến đổi hoá học
 Các acid tự do không bay hơi còn lại như acid citric, acid tartaric, các acid béo sẽ
được trung hoà làm giảm độ chua của cacao.
 Phản ứng Maillard tiếp tục xảy ra làm tăng giá trò cảm quan của bột cacao về
hương vò và màu sắc.
 Các hợp chất polyphenol bò chuyển hoá thành hợp chất quinon ngưng tụ làm cho
bột cacao sẫm màu hơn.
ROH + OH
-

↔ RO
-
+ H
2
O
Hợp chất mang gốc –O
-
mang màu chủ đạo trong dung dòch polyphenol, do đó khi
thêm dung dòch kiềm, cân bằng phản ứng dòch chuyển sang phải làm tăng cường
màu nâu cho sản phẩm.
 Khử tanin làm giảm vò chát của bột cacao.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 14
 Một số protein bò phân huỷ thành các peptide và amino acid do nhiệt độ cao.
 Biến đổi cảm quan
 Tạo màu nâu sậm đặc trưng.
 Tăng cường hương thơm cho cacao.
 Giảm vò chát, vò chua.
5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kiềm hoá
 Nhiệt độ: cao thì thời gian rút ngắn. Nếu nhiệt độ quá cao có thể thúc đẩy các phản
ứng diễn ra nhanh hơn với mức độ cao hơn làm ảnh hưởng sâu sắc đến màu sắc,
hương vò và một số chỉ tiêu hoá học như pH, hàm lượng tro của cacao có thể làm giảm
chất lượng của bột cacao thành phẩm.
 Thời gian kiềm hoá: ngắn thì kiềm hoá không triệt để, kéo dài thì dưới tác dụng của
nhiệt độ cao và môi trường kiềm có thể gây nên các biến đổi hoá học như phản ứng
thuỷ phân, oxi hoá protein và chất béo trong dòch cacao; các phản ứng chuyển màu
làm cho bột cacao sẫm màu hơn; đồng thời tạo nên những hợp chất không mong
muốn ảnh hưởng không tốt đến chất lượng bột cacao thành phẩm.
 Nhiệt độ và thời gian kiềm hoá có mối quan hệ như sau: ứng với mỗi nhiệt độ cần có
thời gian kiềm hoá thích hợp. Thường nhiệt độ kiềm hoá từ 80-115

o
C, thời gian kiềm
hoá từ 25-60phút.
 Hoá chất (K
2
CO
3
, Na
2
CO
3
, amoniac, muối amonium, Ca(OH)
2
): loại hoá chất và nồng
độ: thường được sử dụng nhất là K
2
CO
3
. Màu sắc của bột cacao phụ thuộc vào lượng
kiềm sử dụng. Kiềm (chiếm khoảng 2,5-6% khối lượng cacao nghiền) có tác dụng làm
làm tăng pH từ 4,5-5 đến 6,1-8,5.
Bảng 2.2 - Sự ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến chất lượng cacao thành phẩm
K
2
CO
3

(g/100g cacao)
Nước
(g/100g cacao)

Nồng độ K
2
CO
3
pH cacao
Màu sắc cacao
thành phẩm
0,14
1,7
4,0
2,8
5,0
4,4
5,0
25,0
47,0
6,1
7,0
8,5
Nâu vàng
Nâu vàng
Nâu sậm
 Hàm lượng O
2
: càng nhiều không khí thì bột cacao càng đỏ (do phản ứng chuyển hoá
polyphenol).
 p suất: càng cao thì bột cacao càng nâu (do nhiệt độ tăng).
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 15
5.4. Thiết bò kiềm hoá

Thiết bò kiềm hoá sử dụng là thiết bò hình trụ kiểu vỏ áo. Tác nhân truyền nhiệt sẽ đi phía
vỏ, thường là hơi nước, nước nóng hoặc điện trở tuỳ thuộc bộ phận điều khiển nhiệt độ. Vỏ
thiết bò làm bằng thép không gỉ, bên trong có cánh khuấy để đảo trộn hỗn hợp giúp cho
dung dòch kiềm và dòch cacao dễ dàng tiếp xúc và khuếch tán đồng nhất với nhau, tăng
cường hiệu quả kiềm hoá. Sau khi kiềm hoá, khí khô được sục vào để giảm độ ẩm đến 2%.
Bằng cách điều chỉnh hai thông số cơ bản là nhiệt độ kiềm hoá và lượng kiềm sử dụng,
nhà sản xuất có thể kiểm soát được độ màu, mùi của bột cacao theo mục đích sản xuất. Ở
nhiệt độ thấp, màu cacao sẽ nhạt và hơi nâu. Khi gia tăng nhiệt độ lên cao, cacao sẽ chuyển
màu nâu đậm và trở nên nặng mùi. Ngoài ra, lượng kiềm sử dụng cũng ảnh hưởng nhiều đến
màu sắc cacao. Càng kiềm tính, pH càng cao thì cacao càng sậm màu.
5.5. Thông số kỹ thuật
 Nhiệt độ kiềm hoá: 80-115
o
C
 Thời gian kiềm hoá: 25-60 phút.
 Hoá chất: K
2
CO
3
hàm lượng 2,5-6% khối lượng cacao nghiền.
 pH: tăng từ 4,5-5 đến 7,1-7,7.

Hình 2.6 – Thiết bò kiềm hoá
6. QÚA TRÌNH ÉP BƠ
6.1. Mục đích công nghệ
 Mục đích hoàn thiện: bột cacao thành phẩm cần phải có hương vò phù hợp và không
bò chảy lỏng ở nhiệt độ thường, trong khi đó chất béo trong cacao nghiền có nhiệt độ
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 16
nóng chảy thấp (chừng 34-35

o
C). Do vậy cacao 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 cacao. 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.
 Mục đích khai thác: nhằm thu hồi lượng bơ cần thiết có trong cacao, phục vụ cho
công nghệ sản xuất chocolate.
 Mục đích bảo quản: ở góc độ cảm quan, bột cacao sau khi ép bơ có thể bảo quản
được lâu hơn do giảm được hiện tượng oxi hoá chất béo gây mùi khó chòu cho sản
phẩm.
6.2. Các biến đổi
Quá trình ép bơ sẽ được tiến hành qua máy ép thủy lực. Qua quá trình này, dưới tác dụng
của lực ép rất lớn ở áp suất và nhiệt độ cao, bơ cacao ở dạng lỏng sẽ bò tách ra khỏi hỗn hợp,
làm cho hàm lượng chất béo trong cacao nghiền giảm từ 50-55% (nguyên liệu hạt) xuống
còn 10-20%.
6.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ép bơ
 Bản chất nguyên liệu: hàm lượng bơ cacao có trong nguyên liệu.
 Nhiệt độ: nhiệt độ cao thì bơ cacao ở dạng lỏng có độ nhớt thấp thuận lợi cho quá
trình ép.
 Áp lực ép càng cao thì hiệu suất ép càng tăng nhưng khó tháo cacao ra khỏi khuôn.
 Thời gian ép: thời gian ngắn thì hiệu suất ép giảm so với thời gian dài với cùng một áp
lực ép cố đònh do thời gian ép ngắn thì áp lực ép phải tăng đột ngột lên một giá trò lớn
khiến các mao quản trong khối cacao bò tắc làm giảm hiệu suất ép.
 Phương pháp thực hiện: phương pháp ép đùn giúp tách triệt để bơ hơn phương pháp
ép thuỷ lực nhưng giá thành cao hơn. Hàm lượng bơ cacao còn lại sau khi ép đùn là
8-9%.
6.4. Thiết bò ép bơ cacao
Thiết bò ép thủy lực được sử dụng ở quá trình ép này là loại thiết bò gồm 22 khung ép đặt
đứng liên tiếp nhau. Mỗi khung có một màng lọc bằng thép nằm ở đáy khung có thể tháo lắp
được và có khả năng chứa tới 18,15kg (40lbs).

Thiết bò được vận hành tự động. Ban đầu, cacao nghiền ở nhiệt độ 90-100
o
C sẽ được bơm
vào với áp lực 21 kg/cm
2
, ở giai đoạn này thì một lượng bơ cacao tự do sẽ bò tách ra và thoát
qua màng lọc. Khi khung ép đã đầy thì bơm sẽ ngừng hoạt động. Khi đó piston thủy lực sẽ
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 17
làm việc và tạo ra áp lực ép đến 420kg/cm
2
. Lúc này, bơ cacao sẽ thoát khỏi màng lọc và đi
vào bồn chứa. Khi đã tách được lượng bơ cacao theo đúng yêu cầu, piston thủy lực sẽ quay
về vò trí ban đầu, kết thúc việc ép. Khung ép sẽ tự động được mở ra, bánh cacao sẽ rơi xuống
băng tải (đặt sẵn bên dưới máy ép) và được chuyển tới silo để làm nguội bằng không khí
lạnh (hoặc đưa lên pallet để chuyển tới làm nguội trong phòng lạnh) rồi sau đó sẽ qua thiết
bò nghiền để nghiền bánh cacao thành bột cacao thành phẩm.

(1) Bồn chứa dòch cacao; (2) Bơm nhập liệu; (3) Đường ống vận chuyển dòch cacao; (4) cân đònh lượng; (5) Bộ
phận ép thủy lực;(6) Bể hứng bơ cacao; (7) Bơm bơ cacao; (8) Ống dẫn bơ; (9) bồn chứa bơ cacao; (10) băng tải
vận chuyển bánh cacao; (11) Bộ điều khiển bơm thủy lực; (12) Ống dẫn nước;(13) Bộ phận điều khiển điện tử.
Hình 2.7 – Sơ đồ máy ép thủy lực dùng đề tách bơ cacao
Hàm lượng béo của cacao được chỉnh dựa vào ba yếu tố là : thời gian ép, khối lượng bột ép
và khoảng cách di chuyển của piston. Nhìn chung đối với thiết bò ép trên, lượng bơ cacao
vẫn không thể được tách ra hoàn toàn khỏi bột cacao, thấp nhất là 1% béo vẫn còn trong bột
cacao.
6.5. Yêu cầu và thông số kó thuật
Với yêu cầu hàm lượng béo giảm còn 10-20% và sử dụng máy ép thủy lực:
 Nhiệt độ cacao khối trong quá trình này ở khoảng 90-100
o

C.
 Áp lực ép từ 380-420 kg/cm
2
.
 p lực bơm nhập liệu: 21 kg/cm
2
.
 Thời gian ép: 15-30 phút.
 Số khung ép: 22 khung.
 Khối lượng cacao tối đa trong mỗi khung: 18,15 kg.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 18
 Thời gian ép phụ thuộc vào hàm lượng béo cần giảm ở bột cacao là ít hay nhiều. Với
áp lực ép 420kg/cm
2
và phương pháp ép thủy lực, hàm lượng béo có thể giảm đến
mức còn 8%.
7. QUÁ TRÌNH NGHIỀN BÁNH CACAO
7.1. Mục đích công nghệ
Mục đích hoàn thiện: sau quá trình ép thuỷ lực để loại bớt bơ cacao, các hạt cacao và chất
béo còn lại liên kết với nhau rất chặt tạo thành khối gọi là bánh cacao (cocoa cake). Vì vậy,
quá trình này có mục đích đánh tơi khối bánh cacao thành những hạt nhỏ mà kích thước lớn
nhất bằng cỡ hạt đậu (< 5mm). Cacao sau khi được đánh tơi sẽ tiếp tục được làm giảm kích
thước nhờ máy nghiền búa.
Độ mòn của bột cacao đã được quyết đònh bởi quá trình nghiền mòn trước đó, còn quá trình
nghiền này không ảnh hưởng đến kích thước của hạt cacao mà chỉ có tác dụng xé nhỏ bánh
cacao thành dạng bột.
7.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình
 Vật lý: bánh cacao sẽ bò nghiền thành dạng hạt có kích thước nhỏ hơn.
 Hoá lý, hoá học: một số các glyceride có trong bơ cacao bò chảy lỏng và bò oxy hoá

tạo ra những màu sắc không mong muốn cho bột cacao.
 Cảm quan: có thể làm thay đổi màu bột cacao thành phẩm.
7.3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Nhiệt độ: Trong khi nghiền, có những yếu tố sau đây chòu sự chi phối của nhiệt độ
 Bơ cacao còn lại trong bột có nhiệt độ nóng chảy 34
o
C, vì vậy nếu trong quá
trình nghiền, nhiệt độ tăng cao trên nhiệt độ này thì bơ cacao sẽ chảy lỏng,
gây hiện tượng kết dính làm cho quá trình nghiền gặp khó khăn. Hơn nữa, ở
nhiệt độ dưới 34
o
C, một số glyceride trong bơ cacao cũng có thể bò chảy lỏng
và mặc dù bột vẫn có thể đi qua máy nghiền nhưng chất béo trong bột ở dạng
không ổn đònh sẽ tạo ra những màu sắc không mong muốn và làm cho bột bò
vón cục. Đối với bột cacao có hàm lượng béo dưới 20% thì nhiệt độ làm nguội
không cần chính xác.
 Màu sắc bột cacao: tuỳ vào mục đích sử dụng của bột cacao thành phẩm mà
màu sắc của bột quan trọng hay không. Và màu sắc của bột cacao cũng bò chi
phối một phần bởi nhiệt độ của quá trình này.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 19
Thường thì nhiệt độ của bánh cacao nhập liệu trong khoảng 43-45
o
C, và bột cacao
sau khi ra khỏi máy nhiền trong khoảng 21-24
o
C.
 Độ ẩm của khộng khí làm nguội: độ ẩm tương đối của không khí làm nguội chỉ nằm
trong khoảng 50-60%. Độ ẩm không khí quá cao sẽ làm cho hạt cacao thành phẩm
có chứa hàm lượng nước lớn tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển. Ngược lại, độ ẩm

quá thấp sẽ làm cho các hạt cacao bò tích điện gây khó khăn cho việc đóng gói sau
này. Bên cạnh đó, không khí làm nguội phải sạch và không có mùi lạ.
7.4. Thiết bò
Hệ thống thiết bò nghiền bánh cacao và tạo bột gồm 3 phần chính: hệ thống nghiền, tháp
làm nguội và cyclone lắng bột.
Bánh cacao (bể hoặc còn nguyên) được đưa vào phểu nhập liệu (1) được vít tải vận chuyển
đến máy nghiền (3). Khoá (2) có tác dụng đóng mở tự động để điều chỉnh lưu lượng nhập
liệu, tránh gây quá tải cho máy.
Sau khi đã được nghiền mòn thành dạng bột sẽ được cuốn theo dòng khí lạnh tuần hoàn
đến 2 tháp làm nguội (4). Tại đây, hỗn hợp bụi cacao sẽ trao đổi nhiệt gián tiếp với dung
dòch nước muối thông qua lớp vỏ áo của tháp làm nguội.
Cuối cùng, hỗn hợp bụi cacao sẽ được hút vào 2 cyclon (5) để thu hồi sản phẩm cacao ở
dạng bột mòn.

Hình 2.8 – Sơ đồ hệ thống thiết bò sản xuất bột cacao thành phẩm