Quá trình xử lý nhiệt Trong công nghệ sản xuất chocolate phần 2

Chương 3: Kết quả và bàn luận.
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.
3.1 Khảo sát thành phần hóa học của nguyên liệu
Trong thí nghiệm này, chúng tôi khảo sát thành phần hóa học của nguyên liệu,
kết quả thu được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Thành phần hạt ca cao nhân
Thành phần Đơn vò Giá trò
pH - 5.4
Độ ẩm % 6.5
Chỉ số acid mmol/100g 30.5
Hàm lượng tro % 3.2
Hàm lượng béo % 53
Hàm lượng polyphenol % 3.8
Hàm lượng caffeine % 0.21
Hàm lượng proteine % 9
Hàm lượng threobromine
% 0.64
Bảng 3.2: Chỉ số pH và chỉ số acid của hạt ca cao một số nước trên thế giới [7]
Tên nước pH Độ acid (mmol/100g)
Malaysia,Brazil,
salomon. Island…
4.75 - 5.19 34.16 - 31.26
Cameroom, Gabon,
Ghana, Nigeria…
5.20 - 5.49 31.2 - 29.6
Ecuador, Venezuela,
Gutemala…
5.5 - 5.8 29.5 – 28.0
Từ kết quả phân tích thành phần nguyên liệu, chúng tôi có một số nhận xét sau:
42

Chương 3: Kết quả và bàn luận.
Độ ẩm của hạt nằm khoảng 6-7%. Như vậy, độ ẩm hạt đạt được theo đúng tiêu
chuẩn mà S.T. BECKETT Yorkreco đưa đã ra đối với hạt ca cao sau quá trình bảo
quản [7].
Với giá trò pH là 5.4 và độ acid là 30.5mmol/100g, hạt ca cao chúng ta khảo sát
có các chỉ số ở mức trung bình so với hạt ca cao ở các nước trên thế giới. Ta thấy
rằng, hạt ca cao sau quá trình lên men có hàm lượng acid khá cao. Nguyên nhân là
do sau quá trình lên men, nhiều acid hữu cơ được hình thành. Các acid hữu cơ này
không có lợi. Vì chúng có thể gây ra vò chua và mùi gắc cho sản phẩm. Do đó,
chúng cần được loại bỏ dần trong quá trình sản xuất. Vì vậy, chỉ số pH và hàm
lượng acid của hạt thường được khảo sát và theo dõi thường xuyên trong quá trình
sản xuất.
Theo H.-D. Belitz, hạt ca cao sau khi lên men và sấy khô có thành phần hóa
học như sau:
Bảng 3.3: Thành phần hạt ca cao sau lên men [6]
Thành phần Đơn vò (%)
Độ ẩm 5.0
Chất béo 54
Caffeine 0.2
Theobromine 1.2
Proteine 11.5
Tro 2.6
Polyphenol 6
Theo H.-D. Belitz (bảng 3.3), hạt đã sấy khô đến 5% ẩm thì có hàm lượng béo
là 54%. Vậy, với hàm lượng béo là 53%, hạt ca cao trong thí nghiệm tương đối phù
hợp cho quá trình nghiên cứu. Với lượng chất béo cao này, hạt rất dễ bò thất thoát
chất béo trong quá trình chế biến, nhất là đối với các quá trình có chế độ nhiệt cao
43
Chương 3: Kết quả và bàn luận.
như quá trình rang. Chất béo rất dễ dàng thoát ra và chuyển lên bề mặt của vỏ hạt,

gây tổn thất chất béo rất nhiều. Do đó, trong quá trình rang sơ bộ ban đầu ta cần
điều chỉnh nhiệt độ và thời gian rang phù hợp để hạn chế thất thoát.
Từ bảng 3.3 ta nhận thấy, chỉ có hàm lượng caffeine và hàm lượng béo trong
nguyên liệu là phù hợp với nghiên cứu trước đây. Các thành phần khác như hàm
lượng theobromine, proteine, polyphenol, độ tro đều có sự khác biệt lớn so với số
liệu tham khảo. Điều này có thể là do sự khác nhau về điều kiện chăm sóc, thổ
nhưỡng, khí hậu của mỗi vùng sản xuất dẫn đến sự khác nhau của một số thành
phần của hạt ca cao.
3.2 Khảo sát và lựa chọn chế độ kiềm hóa phù hợp
Ở quá trình kiềm hóa này, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ
tác nhân kiềm hóa và thời gian đến quá trình kiềm hóa.
Chúng tôi chọn nhiệt độ kiềm hóa là 80
o
C và hàm lượng chất kiềm hóa sử dụng
là 100ml/kg khối ca cao.
Đối với nồng độ chất kiềm hóa, chúng tôi tiến hành thay đổi nồng độ dung dòch
Na
2
CO
3
từ 1% đến15%. Trong mỗi trường hợp, chúng tôi tiến hành đo pH của hạt
sau thời gian 1h và 2h kiềm hóa. Kết quả thu được chúng tôi trình bày trong bảng
3.4 và hình 3.1.
Từ đồ thò hình 3.1 ta thấy, với cùng một nồng độ Na
2
CO
3
thì giá trò pH của hạt
khác nhau không đáng kể sau 1h hay 2h kiềm hóa. Vậy, chúng tôi chọn thời gian
cho quá trình kiềm hóa là 1h.

Ngoài ra, ta có thể thấy rằng có bước nhảy trong quá trình kiềm hóa. Bước
nhảy vọt tương đương đoạn đường cong đi lên. Đoạn đường cong này tương ứng với
pH của hạt từ 5.6 đến 6.5. Điều này có thể giải thích là do các acid có trong hạt ca
44
Chương 3: Kết quả và bàn luận.
cao là những acid yếu, kém phân ly, vì vậy, bước nhảy pH của chúng ở cùng pH
cao.
Bảng 3.4: pH hạt sau khi kiềm hóa
Nồng độ dung dòch
Na
2
CO
3
(%)
pH hạt sau
kiềm hóa 1h
pH hạt sau
kiềm hóa 2h
1 5.5 5.5
3 5.56 5.6
5 6.0 6.1
7 6.4 6.5
10 6.5 6.5
15 6.5 6.5
5.4
5.6
5.8
6
6.2
6.4

6.6
0 5 10 15 20
Nồng độ Na
2
CO
3
(%)
pH
sau 1h
sau 2h
Hình 3.1: Sự thay đổi pH của hạt ca cao theo nồng độ dung dòch Na
2
CO
3
Dựa theo kết quả trên, chúng tôi chọn chế độ kiềm hóa như sau:
 Nhiệt độ kiềm hóa: 80
o
C.
45
Chương 3: Kết quả và bàn luận.
 Thời gian kiềm hóa: 1h.
 Nồng độ Na
2
CO
3
: 10%.
 Lượng dung dòch Na
2
CO
3

: 100ml/kg.
Sau khi lựa chọn các thông số trên cho quá trình kiềm hóa, chúng tôi kiểm tra
lại các chỉ tiêu của hạt ca cao sau quá trình kiềm hóa. Kết quả thu được như sau:
 Độ ẩm hạt sau kiềm hóa: 11%.
 Chỉ số acid sau kiềm hóa: 10.5 mmolNaOH/100g.
 pH của hạt sau kiềm hóa: 6.5.
Sau quá trình kiềm hóa, độ ẩm hạt tăng cao. Điều này là do nhiệt độ kiềm hóa
không đủ cao để làm bay hơi hết lượng nước có trong tác nhân kiềm hóa. Tuy
nhiên, giá trò này sẽ giảm trong quá trình rang tiếp theo.
Chỉ số acid của hạt sau kiềm hóa giảm đáng kể. Từ 30.5mmol/100g xuống còn
10.5mmol/100g. Như vậy, quá trình kiềm hóa đã trung hòa được một lượng lớn các
acid hữa cơ. Phần còn acid còn lại có thể sẽ được loại bỏ trong quá trình rang. Vậy,
với các thông số này hạt ca cao hoàn toàn có thể tiếp tục thực hiện quá trình rang
tiếp theo.
3.3 Khảo sát và lựa chọn chế độ rang phù hợp
Trong phần này, chúng tôi thực hiện quá trình rang theo 3 chế độ khác nhau như
sau:
Bảng 3.5: Các chế độ rang hạt ca cao
Thông số Chế độ 1 Chế độ 2 Chế độ 3
Nhiệt độ rang 220
o
C 190
o
C 160
o
C
Thời gian rang 1h 1.5h 2h
46
Chương 3: Kết quả và bàn luận.
Sau khi thực hiện quá trình rang ở 3 chế độ rang khác nhau chúng tôi nhận thấy,

khi rang chế độ 1, hạt ca cao có mùi hương đặc trưng rất tốt, màu sắc đậm hơn, vò ít
chát hơn so với chế độ rang 1 và 2. Tuy nhiên, do nhiệt độ rang cao nên làm hạt có
mùi khói. Đối với chế độ rang 2, hạt sau rang có vò ít chát hơn so với chế độ 3, hạt
không có mùi khói nhưng chưa có hương vò đặc trưng. Cuối cùng trong chế độ rang
3, hạt có màu nâu nhạt, có mùi nồng của acid, vò rất chát.
Ngoài ra, theo S.T. BECKETT thì khi chúng ta tiến hành rang ở nhiệt độ cao có
thể giảm được đáng kể hàm lượng phenol, giúp giảm vò chát cho hạt khi chế biến
thành chocolate:
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của chế độ rang lên hàm lượng phenol [7]
Chế độ rang Nhiệt độ
Hàm lượng phenol
(µg/100g)
Rang nhẹ 149 - 163
o
C 10.3
Rang đậm 204 - 218
o
C 21.3
Dựa vào kết quả thu được như trên, chúng tôi lựa chọn chế độ rang ở 220
o
C và
thời gian cho quá trình rang là 1h.
Sau khi chọn chế độ rang như trên, chúng tôi tiến hành đo một số chỉ tiêu của
hạt sau quá trình rang:
 Độ ẩm hạt sau rang: 2.5%.
 Chỉ số acid hạt: 6.5 mmol/100g.
 pH hạt sau rang: 6.65.
Như vậy, dưới tác dụng của nhiệt độ rang cao đã tạo điều kiện tốt cho ẩm và
một số các acid bay hơi. Một phần các acid dễ bay hơi đã được loại bỏ nên chỉ số
acid cũng giảm nhẹ từ 10.5 mmol/100g xuống còn 6.5mmol/100g. Với các thông số

này, hạt ca cao hoàn toàn phù hợp để thực hiện quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.
47
Chương 3: Kết quả và bàn luận.
3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình xử lý nhiệt
Trong phần này, chúng tôi khảo sát quá trình xử lý nhiệt ở bốn giá trò nhiệt độ
50
o
C, 60
o
C, 70
o
C, 80
o
C. Sự biến đổi độ ẩm và độ nhớt khối chocolate trong suốt
quá trình được trình bày trong bảng 3.7 và 3.8.
Chocolate đen chúng tôi thực hiện nghiên cứu có thành phần sau: 50% đường,
ca cao nguyên liệu 40% và 10% bơ ca cao.
Từ kết quả thu được từ bảng 3.7 ta thấy, độ ẩm ban đầu của khối chocolate là
khá nhỏ 2%. Nhưng trong suốt quá trình đảo trộn nhiệt độ ẩm của khối chocolate
vẫn tiếp tục giảm. Rõ ràng nhiệt độ cao và thời gian đảo trộn kéo dài đã giúp cho
nước bay hơi càng nhiều.
Bảng 3.7: Sự thay đổi độ ẩm theo thời gian (%)
Thời gian
đảo trộn
50
o
C 60
o
C 70
o

C 80
o
C
0h 2 1.97 2 1.98
2h 1.85 1.76 1.75 1.65
4h 1.62 1.33 1.3 1.2
6h 1.3 1.04 0.95 0.82
8h 1.1 0.76 0.71 0.63
9h 1.01 0.7 0.61 0.41
Tốc độ thoát ẩm
trung bình %/h
0.108 0.133 0.149 0.179
50
o
C, tốc độ giảm ẩm là thấp nhất khoảng 0.108%/h. Nhiệt độ ở thí nghiệm
này khá thấp nên khả năng thoát ẩm không cao. Ở 60
o
và 70
o
C tốc độ giảm ẩm có
cao hơn và bằng 0.133%/h và 0.149%/h. Ở nhiệt độ 80
o
C, tốc độ thoát ẩm là cao
nhất, 0.179%/h. Từ những nhận xét trên ta thấy, nhiệt độ có thể ảnh hưởng nhất
48
Chương 3: Kết quả và bàn luận.
đònh đến khả năng thoát ẩm của khối chocolate. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ thoát ẩm
của khối chocolate có thể sẽ tăng theo. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao sẽ không
có lợi về mặt kinh tế.
0

0.5
1
1.5
2
2.5
0 2 4 6 8 10
Thời gian (h)
Độ ẩm (%)
50 C
60 C
70 C
80 C
Hình 3.2: Sự thay đổi độ ẩm theo thời gian
Theo S.T. BECKETT, khi kết thúc quá trình xử lý nhiệt, độ ẩm sẽ giảm xuống
còn từ 0.6-0.8% thì đảm bảo trong quá trình bảo quản chocolate không bò hỏng cấu
trúc. Trong thí nghiệm ở 50
o
C, độ ẩm cuối của khối chocolate là 1.01%, cao hơn so
với yêu cầu. Với độ ẩm cao này, có thể chocolate sẽ nở hoa trong quá trình bảo
quản. Vì vậy, ta không chọn để thực hiện quá trình khảo sát tiếp theo. Đối với thí
nghiệm ở 60
o
C, 70
o
C, 80
o
C, độ ẩm cuối của quá trình là 0.7; 0.61; 0.41% và đều
thấp hơn 0.8%. Như vậy, cả ba nghiệm thức này đều phù hợp để thực hiện quá
trình xử lý nhiệt.
Tiếp theo, sự biến đổi độ nhớt khối choccolate trong suốt quá trình xử lý nhiệt

được trình bày trong bảng 3.8 và hình 3.3.
Trước tiên, ta có một số nhâïn xét về đồ thò như hình 3.3: tốc độ giảm độ nhớt ở
mỗi nhiệt độ là như nhau. Trong giai đoạn đầu, độ nhớt trong các thí nghiệm đều
49