Đề tài Công nghệ sản xuất bơ cacao

Lời giới thiệu Cacao là một cây công nghiệp có nhiều ưu điểm như nó chịu được bóng râm hơn bất cứ loài cây nào khác, cho thu nhập cao, có giá trị dinh dưỡng và có tiềm năng xuất khẩu cao. Sản phẩm chính của nó là hạt, hạt cacao chứa nhiều protêin, chất béo có giá trị dinh dưỡng. Ngoài ra, hạt còn chứa một số chất có tác dụng kích thích như thoebromin, cafferin và tinh dầu cho mùi thơm đặc biệt. Hạt cacao được dùng chủ yếu vào sản xuất socola, cùi dùng để ăn hoặc chế biến nước ngọt. Trong quá trình chế biến cacao thành các sản phẩm, nó luôn tạo ra một loại bơ cacao rất tuyệt vời. Bơ cacao là chất béo được chiết ra từ hạt cacao đã xay và loại mầm, hay ta có thể chiết ra từ bột cacao nhào đã xử lý hoặc chưa xử lý (làm bột cacao hoà tan). Hoặc có thể chiết bơ cacao bằng các dung môi như phải có giấy phép của bộ y tế. Theo nghị định ngày 24 /2/1952 của Mỹ cho phép dùng các dung môi sau: xăng, dầu mỏ 60/80 tricholoethyltylen, cyclohexen, cồn etylic, isopropylic. Bơ cacao chiết ra có tốt hay không phụ thuộc phần lớn vào trái cacao. Bơ cacao có màu vàng nhạt, trông rất đẹp và thường dùng trong sản phẩm làm dẹp của phụ nữõ và trong công nghệ dược phẩm. Ngoài ra, bơ cacao còn dùng làm mứt, socola. Ở nước ta cacao đươc trồng rất ít, và tài liệu tham khảo rất hiếm. Tuy nhiên, vài năm gần đây, nước ta đã chú ý hơn về cây cacao. Vì vậy, có thể trong tương lai, nó sẽ trở thành một loại cây công nghiệp quan trọng phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÂY CACAO VỊ TRÍ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÂY CACAO Cacao là một loại cây gỗ kích thước nhỏ chiều cao từ 5 – 8 m , đường kính từ 12-18cm. Cacao có thể được trông xen kẽ với các loại cây khác, vì nó có khả năng thích nghi được dưới bóng râm 50%. tuổi thọ có từ 30-35 năm. Tiềm năng trồng cacao tại các tỉnh phía nam rất lớn: có thể gây trồng cacao bên dưới cây dừa với diện tích 30.000 ha, có thể trồng xen kẽ với các cây khác như cây ăn quả (ở đồng bằng sông Cửu Long). Nó có thể trồng được ở đông nam bộ và tây nguyên. TÊN GỌI Tên khoa học: Thoebroma, Cacao l (họ stercuyliacease). Tên Việt Nam: Cacao Tên Tây Ban Nha: Cacao Tên Đức: Kao, KaKaobaum Tên Hà lan:Cacao(heyme), Cacaoboom Tên Pháp: Cacao, Cacaoyer, Cacaotier Tên Bồ Đào Nha: Cacau NGUỒN GỐC VÀ LỊCH SỬ LỊCH SỬ Thức uống cacao Nó được phát hiện khi người bồ đào nha trong quá trình xâm chiếm, tại Nam Mĩ, Trung Mĩ và Mehico, họ đã thấy người da đen của các vùng này uống một thứ nước mạnh, đắng và rất thơm được chế tạo từ hạt cacao khi ấy người dân bản xứ không chỉ xem cacao là một loại thức uống bổ dưỡng mà hạt của nó tại một số vùng được dùng làm phương tiện trao đổi như tiền bạc. Một số lớn hạt cacao còn được tìm thấy trong kho bạc của nhà vua, sau khi CORTEC xâm chiếm Mehico. Hạt cacao đã xâm nhập vào Tây Ban Nha, nhưng vẫn còn rất mới đối với họ. Cho đến khi người ta nhận ra rằng mùi vị của nó có thể cải thiện rất nhiều bằng cách pha thêm một ít đường, vani, quế thì nó trở thành một thức uống nổi tiếng và phổ biến khắp châu âu từ giữa thế kỉ 17. Tuy nhiên đến thế kỉ 19, thì nó mới bắt đầu phát triển ở mọi nơi trên thế giới với tốc độ nhanh chóng Bơ cacao Năm 1828, CJ VANHOUTEN, 1 nhà chế tạo người Hà Lan đã phát minh ra phương pháp để chiết xuất phần chất béo hay còn gọi là bơ cacao từ hạt cacao. Sản phẩm mới này cùng với sự phát minh ra sữa cacao của một người Thụy Sy õ(1876) đã làm gia tăng nhu cầu tiêu thụ đối với sản phẩm cacao trên toàn thế giới. Hiện nay cacao có rất nhiều công dụng, trong dó công dụng chủ là cacao dạng bột làm thức uống và làm kẹo, bánh, thức ăn ngọt và trong công việc nấu nướng, làm phụ gia cho dược phẩm. Sản lượng thế giới về cacao Cacao là một cây công được với qui mô lớn ở tây bán cầu. Người Bồ Đào Nha đã đưa cây cacao về Fermando Po, Celede, Philipin cũng như tại Trinidad, Haiti và nhiều nơi khác tại các đảo tây Ấn. Quả cacao được mang từ Fernandoi Po đến Ghana (bờ biển vàng từ năm 1975 và 19152 vùng này đã trở thành vùng xuất khẩu hạt cacao lớn nhất thế giới. THÀNH PHẦN CỦA CACAO Hạt cacao rang thơm, và xay nhuyễn thành một chất bột mịn và béo(chứa đến 50% chất béo) được pha với đường và nước sôi làm thành một thức uống rất thơm ngon và bổ dưỡng cao năng lượng (mỗi gam cho 6Kcal, trong khi đó thì 1g gạo cho 3,6Kcal, 1g đường cho 3,8Kcal, 1g dầu mỡ cho 9,2Kcal). Hạt cacao qua sơ chế có thể xuất khẩu được dưới dạng nguyên liệu bán ra trên thị trường thế giớivới giá 2đô la/kg. Ngoài tính năng là một thức uống thơm ngon, hấp dẫn, trợ tim (có chứa 1,55% theobromin) cacao còn là một thức ăn bổ dưỡng chứa 50,22% chất béo, 27% đường bột và 14% protein. CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ CACAO KHÁI NIỆM Bơ cacao là một chất béo được chiết thẳng từ hạt cacao đã xay và loại mầm, hoặc chiết từ bột cacao nhào đã xử lý. Thông thường người ta chiết ra bằng các dung môi: trichloethylen, cyclohexan, cồn etylic và isopropylic. Trong quá trình lên men của cacao, các vi sinh vật sẽ: Làm tăng nhiệt độ của khối men. Làm giảm pH khoảng từ 6,5 đến 4,5 trong đó: Acid acetic có thể đạt tới 2% Acid lạctic tăng từ 0.01-0,02% Hiện có khoảng 17 loại enzym tạo thành trong quá trình lên men.Ỏû một số nước, nhất là ở Anh và Ire land, người ta được phép dùng những chất béo khác để thay thế cho bơ cacao. SƠ ĐỒ SẢN XUẤT BƠ CACAO Qủa cacao tươi Hạt cacao khô Ép Nấu chảy Nghiền lần 2 Làm sạch vỏ Nghiền lần 1 Rang Phơi khô Ủ hạt Lên men Bóc quả Bã Bơ cacao THU HOẠCH CACAO VÀ BÓC VỎ THU HOẠCH CACAO Thường người ta hái trái căn cứ vào màu sắc của vỏ quả, những trái có màu đỏ chuyển sang đỏ cam và vàng thì chuyển sang màu vàng lục. Tuy nhiên, đối với một số quả có màu tím đỏ rất đậm thì sự chuyển màu khó có thể nhận ra nên dễ thu hoạch nhỡ vụn.Vì thế, ở Surinam đối với dòng ICS 95 thu hoạch không dựa vào màu sắc của quả mà chỉ dựa vào âm thanh khi gõ tay vào quả. Điều chủ yếu là cần được thu hoạch đúng lúc vì nếu các trái chưa chín thì sẽ rất khó bóc ra và sẽ cho sản phẩm loại thấp, trong khi đó, những trái chín quá sẽ rụng xuống đất, nhanh chóng bị thối rửa và hạt sẽ nảy mầm. Cho nên thu hoạch phải tiến hành theo những quãng thời gian đều đặn, trung bình từ 10-15 ngày/1 lứa, không được đêû quá 3 tuần. Các trái xanh sắp chín, và những tráiû rụng giữa các mùa thu hạch cũng được nhặt cùng với các tráiû chín hoàn toàn. Ở khu trại nào có bệnh thối nâu hoành hành thì phải thu hoạch thường xuyên để hạn chế bớt những phá hoại của bệnh. Phải hái hết những tráiû có bệnh và cương quyết loại bỏ những trái chưa chín, cả những trái có bệnh thối rủa bên trong đã lan đến hạt. Đối với những quả vừa tầm tay, bình thường, người ta hái bằng dao sắc, ở tầm cao hơn, thì phải dùng 1 dụng cụ đặc biệt cắm vào đầu cái dao dài và có mép rất bén để xén cho gọn cuống quả mà không hại đến cây. Tuyệt đối tránh gây xây xát ở đệm quả, nơi sẽ cho quả trong các vụ sau. Đấy cũng là một cách phòng chống bệnh nấm độc hại. Bóc vỏ Bơ cacao Qủa hái xong chuyển về và được làm sạch trước khi cho vào nơi ủ. Ở một số nước, đối với những trại có qui mô lớn, người ta bốc vỏ ngay tại chỗ lúc hái và chỉ đưa ra hạt, sau đó, đóng vào bao bì và đưa về xưởng xử lý. Đối với những trại nhỏ, mang tính chất gia đình thì người ta sẽ bóc vỏ hết một lượt những quả thu hoạch trong ngày để có 1 khối hạt đáng kể, khi đó ủ mới dễ đồng đều. Thời hạn giữa bóc vỏ và đưa vào ủ không được kéo dài quá 24h, ngược lại quả đã hái có thể để 3-4 ngày trước khi bóc vỏ mà không có hại gì Quả cacao được đập ra, lấy hạt rồi tách hết phôi châu bản mới đưa vào ủ. Bóc vỏ thường làm bằng tay, đơn giản nhất là dùng 1 khúc gỗ đập vào quả làm cho vỡ vỏ theo chiều thẳng đứng so với đường kính lớn nhất của quả. Người ta có thể đập mạnh quả vào một hòn đá. Phần dưới của vỏ sẽ dễ bóc ra, còn hạt thì vẫn dính vào phôi châu bản và mắc vào 2 đầu của quả. Lách hai ngón tay theo chiều dài và cả hai bên phôi châu bản, hạt sẽ được tách ra dễ dàng. Ngoài ra có thể dùng dao bổ theo chiều dọc: chặt hai nhát vào vỏ trên hai mặt đối diện, nhát thứ hai vừa chặt vừa vặn để mở quả ra. Người ta lấy hạt ra bằng mùi dao vì hạt hay dính vào phôi châu bản. Dùng dao thì dễ tách được vỏ của quả cacao, nhưng nhược điểm lớn nhất là không loại bỏ được ngay châu bản, sau này chặt rất khó. Hạt còn lẫn phôi châu bản rất khó phơi khô đều và còn làm giảm giá trị sản phẩm. Hiện nay người ta chế tạo ra nhiều loại máy bóc vỏ, nhưng rất ít được sử dụng vì chưa đáp ứng được yêu cầu. IV. CHẾ BIẾN HẠT CACAO TƯƠI THÀNH HẠT CACAO KHÔ Muốn chế biến hạt cacao tươi thành hạt cacao khô phải qua các công đoạn chủ yếu sau: LÊN MEN Sự lên men cacao bao gồm 2 phương thức: lên men bên ngoài và lên men bên trong. Lên men bên ngoài Sự phân giải hảo khí của chất nhày chứa đường bột của cùi bao bọc chung quanh hạt thành rượu và khí CO2 bởi con men cái. Nhiệt và acid thu được trong quá trình phân giải sẽ làm hoá lỏng cùi hạt và trôi đi. Chúng cũng diệt phôi hạt và gây biến màu áo hạt. Lên men bên trong Bao gồm một loạt phức hợp của những biến đổi mà nhờ đó các tử diệp co rút đi từ áo hạt và biến đổi màu sắc. Cùng lúc đó, ít nhất một bộ phận của chất đắng trong hạt chuyển hoá thành các thành phần thơm ngon, dịu và một mùi thơm đặc trưng của socola được tăng lên. Mùi thơm trong cacao được sinh ra bởi một chất dầu thơm là cacaool, chất này chỉ hiện diện với 1 lượng rất nhỏ, mỗi tấn hạt cacao chỉ chứa khoảng 25ml cacaool. Khi được lên men thích hợp, hạt cacao sẽ có được 1 mùi thơm rất dễ chịu và có độ pH nằm trong khoảng 6-7. Các hạt lên men quá lâu sẽ có mùi hăng, chua, khó chịu, hạt chuyển màu từ tím sang đen. Mặt khác, các hạt không lên men, giữ lại phần lớn hương vị chát đắng của hạt tươi và chỉ có rất ít hoặc không có mùi thơm socola. Đó cũng là mối tương quan xác định giữa mùi thơm và pH. Nếu pH giảm thì mùi thơm và màu cũng giảm, và ngược lại. Vi sinh vật trong quá trình lên men: Các loài nấm men: (loài tạo cồn, hương thơm )- klyveromyces, saccharomyces. Vi khuẩn Lactic (Betabacterium, Streptococus ) Vi khuẩn Acetic (Acetobacter ascendens, Acetobacter suboxydans…) Các loài vi khuẩn khác: Vi khuẩn : B.coagulans, B.stearothermophilus… Nấm sợi : Asperrgillus, Mucor, Penicilium… Ủ HẠT Phương pháp cổ truyền Có 3 phương pháp cổ truyền: ủ trong thúng, thành đống và trong thùng. Thúng để đầy hạt được đặt dưới đất và đậy bằng lá chuối. Thường thì thúng được đan bằng sợi thực vật, có thể có tất cả các cỡ và chứa lượng hạt rất biến động từ 10-150 kg. Người ta đã đảo hạt bằng cách đổ từ thùng này sang thùng khác. Phương pháp phổ biến nhất là ủ thành đống. Đầu tiên người ta xếp trực tiếp xuống đất hoặc có kê giác cành để nước quả dễ thoát. Lót một lớp lá chuẩn, đổ hạt cacao thành đống trên những tấm lá ấy, gập lá lại để hạt cacao được che kín hoàn toàn. Phương pháp được dùng phổ biếùn nhất là ủ trong hòm hay thùng. Thùng được đóng bằng gỗ với nhiều kích cỡ, dễ di chuyển và phù hợp với khả năng thu hoạch của trại, có thể chứa từ 80-85 kg hạt tươi, có đủ điều kiện tốt để ủ. Thùng ủ nhất thiết phải có lỗ để nước thoát ra và khối ủ dễ thông hơi. Khi thùng ủ đầy quả người ta phủ lá chuối lên trên trước khi đậy qua nắp để chống mất nhiệt. Người ta đảo quả bằng cách trút từ thùng này sang thùng khác. Phương pháp nào cũng dùng lá chuối để đậy, vì lá chuối được dùng để cách ly, tuy nhiên không nên bỏ quên vai trò quan trọng của nó trong việc gây men cho cacao bằng nấm men và vi khuẩn, làm đà khởi đầu cho sự lên men. Thời gian ủ theo phương pháp cổ truyền Thời gian ủ phụ huộc vào các yếu tố sau: Tuỳ giống cacao đã trồng và nguồn gốc di truyền của nó Tuỳ những điều kiện khí hậu Tuỳ khối lượng cacao phải ủ Tuỳ phương pháp ứng dụng Nhìn chung, cacao Forastero cần phải ủ lâu hơn cacao Criollo, bình quân từ 5-7 ngày cho Forastero, còn 2-3 ngày cho Criollo. Tuy nhiên cũng phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, khối lượng quả ủ và số lần đảo quả. Các phương pháp ủ đặt biệt Uû trên khay : Khay bằng gỗ, sâu 10 cm, có thể chứa 15 kg hạt tươi. Khay là một cái phên làm bằng nan tre đặt song song và cách nhau chừng 0,5 cm. Chồng 12 khay lên nhau, góc đầy hạt quay về một phía. Lớp hạt trên khay tiếp giáp với phên làm đáy của khay trên và khoảng trống giữa các nan tre là những ống thông khí qua đó không khí có thể thấm vào hạt. Sau 24h, người ta phủ vải lên chồng khay để chống mất nhiệt và đảm bảo thông thoáng. Uû xong người ta giở khay ra, đưa ra nắng, phơi từng khay một, sau khi đã tháo cái chắn phân chia phải trải cacao ra trên toàn bộ mặt khay. Uû trong thùng có ngăn kiểu CEPEC Trong thùng này người ta phân phối cacao thành từng phiến thẳng đứng dày bằng 25 cm bằng những bức ngăn di động làm bằng lưới kép giữa có khoảng trống 15mm. Oû đáy thùng đúng vào chỗ đặt các bức ngăn, có những hàng lỗ có đường kính 2cm giúp cho không khí lọt vào khoảng trống nằm giữa từng vách ngăn. Người ta có thể điều chỉnh được luồng không khí lọt qua các lỗ bằng một cái thước đục lỗ có đường rãnh để đóng hoặc mở lỗ. Mỗi bức vách có thể tháo ra một cách dễ dàng khi phải dở hết cacao ra. Uû những mẩu nhỏ Cacao được ủ và phơi tốt thì hương mới có và phẩm chất cacao mới đạt chất lượng. Phương pháp đơn giản nhất và cổ nhất là đặt mẩu hạt gói trong một túi bông xốp vào giữa một khối đang lên men, ủ như thế có thể coi là rất tốt nhưng cũng khó xác định rằng hạt của mẩu không hề chịu ảnh hưởng của cùi và khối ủ. LÀM KHÔ HẠT CACAO Hạt cacao sau khi lên men phải được làm khô để giảm lượng hơi nước có chứa trong hạt khoảng 60% cho 7,5% khối lượng hạt. Quá trình làm khô hạt phải cẩn thận, đảm bảo không mất mùi hay nhiễm những mùi khác. Quá trình làm khô hạt phải chậm và đồng đều. Nếu hạt được làm khô quá nhanh thì một vài phản ứng hoá học sẽ bắt đầu lại quá trình lên men. Vì thế khi kết thúc sản xuất, hạt sẽ bị nhiễm tính acid và có vị đắng. Hơn thế nữa, nếu hạt được làm khô quá chậm thì tạo điều kiện cho mốc meo phát triển và nhiễm mùi khác lạ. Nhiều nghiên cứu khoa học cho biết là yêu cầu nhiệt độ trong suốt quá trình phơi không được vượt quá 65oC Có 2 phương pháp làm khô hạt: Làm khô hạt bằng phương pháp khô tự nhiên. Làm khô hạt bằng phương pháp nhân tạo. Làm khô hạt bằng phương pháp tự nhiên. Hạt được trải đều ra sân phơi, khay hoặc sàn bằng ximăng mà có độ nóng cao nhất. Một vài nước ở Tây Aân Độ và Nam Mỹ họ còn phơi trên những sàn bằng gỗ có mái che di động. Thông thường hạt đuợc trải đều ra và cào đều lên, để đảm bảo hạt không bị biến hoá trong quá trình phơi và hạt phải đuợc che đậy cẩn thận tránh nhiễm mưa. Phương pháp này được nhiều quốc gia chọn, khi họ vừa thu hoạch xong lập tức đem ra phơi, chẳng hạn như: Tây Phi hay Aân Độ. Thông thường, khi có đủ ánh nắng và ít bị nhiễm mưa thì phơi khô bằng ánh nắng mặt trời chỉ khoảng 1 tuần. Nhưng nếu thơì tiết xấu, hay ẩm ướt, không khô ráo hoặc mưa chẳng hạn thì quá trình khô hạt sẽ kéo dài hơn. Khi cacao chưa được ủ kỹ, trong những ngày phơi đầu không nên để nó quá giãi nắng và phải đảo đều trên phên để tách hạt ra, điều hoà các điều kiện thông khí và phơi. Khi cacao đã được rải trên phên cũng cần phải loại bỏ hết tạp chất, những mảnh vỏ, xơ, những hạt xấu… Phơi nhân tạo Phương pháp này có thể áp dụng cho những quốc gia có diện tích nhỏ, thiếu sân phơi cho những quả ngay sau khi thu hoạch và quá trình lên men, chẳng hạn như: Brazil, Ecuador và Đông Nam Á, một vài nước ở Tây Phi. Lò sấy nhân tạo đơn giản nhất gồm một cái sàn phơi, bên dưới có đặt một hệ thống đốt nóng. Một sân phơi tráng ximăng có thể xây ngay trên một khối gạch và chạy theo suốt chiều dài là những ống khói của một cái lò đun củi đặt phía ngoài. Người ta xây những lò sấy này ở một số vùng ở Camơrun. Cacao chỉ phơi trong mấy ngàỳ là đã khô, tuy nhiên, cũng khó kiểm tra thường xuyên nhiệt độ, cho nên luôn phải đảo cacao ngay trên sàn, tuyệt đối không để cho khói lọt vào. Nhiều lò sấy cơ giới cũng được sử dụng để phơi cacao. Đấy là hoặc những sân phơi di động chạy trong một đường hầm có luồng khí nóng đi qua, hoặc những lò sấy quay được trong đó có một luồng khí nóng chạy qua một cylanh quay liên tục chứa cacao. Những hạt được làm khô bằng phương pháp nhân tạo thì chất lượng kém hơn hẳn vì hay bị nhiễm bẩn từ khoí của lửa hoặc do cacao được sấy quá nhanh và quá khô. Tuy nhiên sấy nhân tạo tiết kiệm được nhiều thời gian và nhân công. Có thể kết hợp phơi tự nhiên trước khi sấy nhân tạo bổ sung. Người ta cho rằng sấy nhân tạo cho một sản phẩm chất lượng cũng tốt như phơi tự nhiên, đặt biệt men polyphenoloxyde không hề bị nhiệt độ cao lúc sấy nhiệt, và từ đấy sự nâu hoá của phôi nhũ vẫn được tiếp tục. Người ta còn cho rằng sấy bằng lò cơ giới có đảo hạt có thể cung cấp được một sản phẩm cũng đẹp như cacao phơi nắng. Hạt phơi khô cần ra loại bỏ các tạp chất, các phần tử áo hạt, vỏ hạt. Bảng sau đây cho ta thành phần của hạt khô không bóc vỏ cứng và hạt rang đã bóc vỏ cứng thường bán trên thị trường. Cấu tử Hạt khô không bóc vỏ % Hạt rang đã bóc vỏ % Nước Bơ cacao Theobromin Cacbohydrad Protein Tro Các loại khác 6,45 44,49 1,49 28,52 11,83 4,00 3,29 0,5 50,52 1,55 26,98 14,04 3,76 2,95 Cacao đã ủ và phơi rồi là một thứ hàng dễ hỏng, phẩm chất có thể nhanh chóng bị tổn hại vì các điều kiện cất giữ không tốt. Hạt cacao giàu chất béo có thể bắt mùi rất dễ, từ đấy có một vị khó chịu không sao khử được. Đặt vào không khí có ẩm độ tương đối cao, nó