Tiểu luận Chocolate đen

GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 1 Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Khoa Kỹ thuật Hóa học  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM    Bài tiểu luận: CBHD: Thầy Lê Văn Việt Mẫn Nhóm SVTH: Lê Nguyễn Phượng Ái : 60700095 Phan Thúy Diễm : 60700332 Phạm Thị Dư : 60700444 Lê Ngọc Quỳnh Hoa : 60700818 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 2 PHỤ LỤC 1. Nguyên liệu ................................................................................................................... 6 1.1.Hạt ca cao .................................................................................................................... 6 1.1.1.Cấu tạo ........................................................................................................... 6 1.1.2.Thành phần hóa học ...................................................................................... 8 1.1.3. Chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu ................................................................... 8 1.1.4. Tiêu chuẩn chất lượng ca cao ....................................................................... 9 1.2. Bơ ca cao .................................................................................................................... 10 1.3. Một số chất khác ......................................................................................................... 12 1.3.1. Chất tạo vị ngọt ............................................................................................ 12 1.3.2. Chất phụ gia .................................................................................................. 12 1.3.2.1. Chất tạo nhũ ............................................................................................... 12 1.3.2.2. Chất tạo hương .......................................................................................... 14 2. Quy trình công nghệ .................................................................................................... 16 3. Giải thích quy trình công nghệ ................................................................................... 16 3.1.Làm sạch .......................................................................................................... 18 3.2.Xử lý nhiệt ........................................................................................................ 19 3.3.Tách vỏ hạt ca cao ............................................................................................ 20 3.4.Kiềm hóa .......................................................................................................... 21 3.5.Rang .................................................................................................................. 22 3.6.Nghiền .............................................................................................................. 26 3.7.Nhào trộn .......................................................................................................... 27 3.8.Nghiền .............................................................................................................. 29 3.9.Đảo trộn nhiệt ................................................................................................... 32 3.10.Làm dịu ........................................................................................................... 33 3.11.Rót khuôn và bao gói ...................................................................................... 35 4. So sánh hai quy trình .................................................................................................. 40 5. Sản phẩm ...................................................................................................................... 40 6. Thành tựu mới ............................................................................................................. 43 7. Tài liệu tham khảo ....................................................................................................... 44 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 3 PHỤ LỤC HÌNH 1.Nguyên liệu ..................................................................................................................... 6 Hình 1.1 : Trái ca cao tươi ....................................................................................... 6 Hình 1.2 : Cấu tạo trái ca cao ................................................................................. 6 Hình 1.3 : Công thức cấu tạo saccharose ................................................................ 9 Hình 1.4 : CTCT Phophatidylethanollamin ........................................................... 13 Hình 1.5 : CTCT Phophatidylinositol .................................................................... 13 2. Quy trình công nghệ .................................................................................................... 16 Quy trình 1 .............................................................................................................. 16 Quy trình 2 .............................................................................................................. 17 3. Giải thích quy trình công nghệ ................................................................................... 18 Hình 3.1 : Thiết bị sàng rung .................................................................................. 18 Hình 3.2 : Thiết bị xử lý nhiệt ................................................................................ 19 Hình 3.3 : Thiết bị tách vỏ hạt ca ........................................................................... 21 Hình 3.4 : Thiết bị kiềm hoá ................................................................................... 22 Hình 3.5 : Cấu tạo trong thiết bị kiềm hoá ............................................................. 22 Hình 3.6: Thiết bị rang hạt ca cao .......................................................................... 24 Hình 3.7: Thiết bị rang ca cao thể hiện chiều ca cao vào và ra .............................. 25 Hình 3.8 : cấu tạo thiết bị nghiền 2 tr ục ................................................................ 26 Hình 3.9: Thiết bị nghiền 2 trục ............................................................................. 27 Hình 3.10 : Sơ đồ cấu tạo thiết bị melangeur ......................................................... 28 Hình 3.11 : Thiết bị nhào trộn Melangeur .............................................................. 28 Hình 3.12: Thiết bị Melanguer hoạt động .............................................................. 29 Hình 3. 13: Sơ đồ dòng chuyển động trong thiết bị nghiền 5 trục ......................... 30 Hình 3.14 : Các thông số khi máy hoạt động ........................................................ 30 Hình 3.15: Sơ đồ cấu tạo thiết bị nghiền 5 trục ...................................................... 31 Hình 3.16: Cấu tạo bên trong máy nghiền 5 trục ................................................... 31 Hình 3.17: Thiết bị đảo trộn nhiệt dạng trục dọc ................................................... 33 Hình 3.18: Thiết bị đảo trộn nhiệt .......................................................................... 34 Hình 3.19: Cấu tạo bên trong thiết bị đảo trộn nhiệt .............................................. 34 Hình 3.20: Sơ đồ hoạt động của thiết bị đảo trộn nhiệt .......................................... 35 Hình 3.21 : Hệ thống định hình chocolate dạng thanh hoặc viên .......................... 36 Hình 3.22: Hệ thống định hình chocolate dạng bao phủ ....................................... 37 Hình 3.23: Sơ đồ liên kết 3 thiết bị đảo trộn nhiệt-làm dịu-định hình ................... 37 Hình 3.24: Một số thiết bị đóng gói trên thị trường hiện nay ................................ 38 5. Sản phẩm ...................................................................................................................... 40 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 4 Hình 5.1 : Các sản phẩm chocolate trên thị trường ................................................ 41 Hình 5.2: Chocolate dùng làm bánh ...................................................................... 41 Hình 5.3: Chocolate làm hương vị ......................................................................... 41 PH Ụ LỤC BẢNG Bảng 1.1: Sự thay đổi của hạt (Giống Forastero) sau quá trình ủ và phơi sấy .................. 8 Bảng 1.2: Chỉ tiêu chất lượng ca cao ................................................................................. 9 Bảng 1.3 : Tiêu chuẩn chất lượng ca cao ......................................................................... 9 Bảng 1.4: Thành phần của Glyceride trong bơ ca cao....................................................... 10 Bảng 1.5: Các chỉ tiêu cơ bản của bơ ca cao trong sản xuất chocolate ............................ 11 GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 5 LỜI MỞ ĐẦU Trong học kì hai năm thứ ba tại trường Đại học Bách Khoa, chúng em - những sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm được học môn Công nghệ chế biến thực phẩm. Theo yêu cầu môn học, chúng em đã nhận được đề tài tiểu luận tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất chocolate đen. Hiện nay, các sản phẩm chocolate trên thị trường khá là phổ biến, chúng được nhiều người ưa chuộng và đa số người tiêu dùng chấp nhận. Sản phẩm chocolate đen có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người, và mang lại cho con người cảm giác hưng phấn. Lợi ích đầu tiên mà các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu đến là tác dụng trên hệ tim mạch. Chất phenolic có trong chocolate có tác dụng ngăn ngừa và hạn chế các nguy cơ rủi ro có thể xảy đến với hệ tim mạch. Vì thế việc tìm hiểu về quy trình sản xuất chocolate công nghiệp rất cần thiết cho sinh viên ngành thực phẩm. Chúng em xin cám ơn thầy Lê Văn Việt Mẫn đã tạo điều kiện và tận tình hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài tiểu luận này, giúp chúng em có dịp tự tìm hiểu và nắm vững hơn những kiến thức chuyên ngành rất cần thiết và bổ ích. Trong quá trình thực hiện dù chúng em đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong thầy hướng dẫn, sửa chữa để bài tiểu luận của chúng em được hoàn thiện hơn. GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 6 1. Nguyên liệu 1.1.Hạt ca cao 1.1.1.Cấu tạo Cây ca cao có tên khoa học là Theobroma, họ sterculiaceae. Cây ca cao là cây công nghiệp dài ngày, thích hợp vùng nhiệt đới, thân gỗ, cao 5-7m (thường phát triển dưới tán). Khi trồng 3-4 năm cây bắt đầu ra trái, 10 năm cây phát triển hoàn thiện. Cây có thể cho thu hoạch đến 50 năm. Quả ca cao phát triển trong 5-6 tháng. Màu sắc biến đổi tùy theo từng loài. Quả ca cao có kích thước lớn, không nứt. Hạt ca cao không có nhân, mập, dài 20-30mm, rộng 10-17mm và dày 7-12mm. Cùi nhớt màu trắng vị ngọt hơi chua. Hạt ca cao có vị đắng chát, phía trong có màu tím nâu. Bên ngoài là lớp vỏ mỏng chiếm khoảng 12% khối lượng hạt. Bên trong là hai phôi nhũ chiếm toàn bộ thể tích hạt có màu thay đổi từ trắng sang tím đậm. Hạt ca cao tươi có các thành phần như: phôi, thịt quả, vỏ hạt và lá mầm. Trong đó, thì mỗi hạt gồm hai lá mầm và một phôi, tất cả chúng nằm trong một lớp vỏ cứng bảo vệ ở bên ngoài. Hình 1.1: Trái ca cao tươi Hình 1.2: Cấu tạo hạt ca cao Từ trái ca cao qua quá trình thu hái, tồn trữ sau đó qua công đoạn tách vỏ quả. Tiếp đến chúng ta thu khối hạt ướt và thực hiện quá trình lên men để loại bỏ đi lớp vỏ nhầy, dừng quá trình hô hấp cũng như nảy mầm của hạt, bên cạnh đó lên men cũng tạo ra màu sắc đặc trưng, tạo các hợp chất tiền hương, làm mềm lớp vỏ cứng. Sau công đoạn lên men, khối hạt ca cao này sẽ được mang đi phơi sấy và đóng bao. Sản phẩm cuối cùng ta thu được chính là hạt ca cao nhân thương phẩm. GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 7 Quy trình tạo ra ca cao nhân thương phẩm từ trái ca cao tươi: Hạt ca cao dùng để sản xuất chocolate là hạt ca cao đã qua quá trình lên men, phơi sấy. Khi đó, thành phần hóa học của hạt ca cao bị biển đổi một cách sâu sắc. Làm sạch Ca cao Xử lý nhiệt Tách vỏ Lên men Phơi , sấy Ca cao nhân thương phẩm Vỏ GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 8 1.1.2. Thành phần hóa học Bảng 1.1: Sự thay đổi của hạt( Giống Forastero) sau quá trình ủ và phơi sấy Thành phần Hạt trước khi ủ(%) Hạt sau khi ủ và phơi(%) Nước 32-36 5-7 Protein 5-7 11-13 Lipid 31-33 46-48 Đường khử 0,3-0,5 0,1-0,2 Saccharose 1,8-2,1 0 Tinh bột 9-10 7-9 Sợi thô 10-12 19-21 Acid Acetic 0 0,8-1 Từ bảng trên ta thấy, thành phần hóa học chính của hạt ca cao chính là chất béo. Chất béo trong ca cao chủ yếu là các triglyceride của glycerol và các acid béo không no. Một thành phần quan trọng khác trong hạt 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 con người. Cường độ kích thích của theobromine thấp hơn caffeine rất nhiều. Trong ca cao, theobromine có hàm lượng dao động trong khoảng 1-4% (w/w). Trong ca cao cũng có chứa caffeine , tuy nhiên hàm lượng rất thấp so với trong cà phê . Ngoài các alkaloid, trong ca cao còn có một thành phần khác có dược tính là các polyphenol chủ yếu trong ca cao là các catechin. Các polyphenol này là chất chống oxy hóa tốt cho cơ thể. Vì vậy, các sản phẩm từ ca cao thường có tác dụng chống lão hóa cho cơ thể. 1.1.3.Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu Tiêu chuẩn chất lượng của hạt ca cao nhân thương phẩm sau quá trình lên men được quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam “Hạt ca cao: yêu cầu kỹ thuật” (TCVN 7519:2005) -Hạt ca cao phải được lên men hoàn toàn. -Không được chứa côn trùng sống. -Không có hạt dính đôi dính ba. GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 9 -Hạt khô và có độ cứng cần thiết, vỏ hạt ít bị nhăn nheo. -Hạt phải đồng đều về kích thước, hạt phải trơn bóng, không có hoặc có với tỉ lệ rất nhỏ các hạt lép, rỗng. -Có sự phân tách giữa vỏ và phôi nhũ. -Phôi nhũ có màu nâu hoặc nâu hơi tía, mùi thơm đặc trưng, ít chát. -Khối hạt chỉ có ít hạt xám (do lên men quá lâu) và hạt mốc. -Trọng lượng hạt sau phơi sấy bằng 10-15% trọng lượng hạt mới tách vỏ. -Hàm lượng nước không được quá 8%, không có hạt hôi khói hoặc mùi vị lạ khác, không có vật lạ và không pha trộn gian lận. Bảng 1.2: Chỉ tiêu chất lượng ca cao Loại hạt Hạt xám (%) Hạt mốc, nảy mầm, sâu Loại I(good fermented) Dưới 5% Dưới 5% Loại II(fair fermented) Dưới 10% Dưới 10% Loại III(fair average quanlity) Dưới 12% Không giới hạn 1.1.4.Tiêu chuẩn chất lượng ca cao Bảng 1.3: Chỉ tiêu chất lượng ca cao Tiêu chuẩn Mô tả Số lượng hạt/100g Hạt mốc Hạt đen Khiếm khuyết Ẩm (%) Lẫn tạp chất FAO Model Ordinance Loại 1 Không đề cập(đồng đều) 3 3 3 7,5 0 AFCC (Paris) Tốt Đã lên men 100 5 5 ** Không đề cập Không đề cập CAL (London) Tốt Đã lên men(mùa chính) 100 5 5 ** Không đề cập Không đề cập CMAA (NewYork) 100 4 10 4 Không đề cập Không đề cập Ghi chú :**=Các lỗi do sâu bọ được tính gộp vào lỗi bị mốc GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 10 1.2. Bơ ca cao Bơ ca cao được ép từ hạt bằng nhiều cách khác nhau. Bơ ép nguyên chất thu được khi ca cao tảng (cục) bị ép thẳng đứng. Hạt ca cao loại hai (không đạt chuẩn) có thể được ép (không cần loại bỏ vỏ trước) bằng máy ép liên tục. Bơ ép nguyên chất không cần làm sạch nhưng thường được khử mùi. Quá trình chiết lỏng cũng có thể được dùng để chiết bơ từ bánh (từ quá trình ép); loại bơ này cần được tinh chế. Bơ ca cao thu được từ quá trình ép mảnh ca cao có những đặc tính sau: giòn và dễ vỡ khi nhiệt độ thấp hơn 20°C. Bơ ca cao cũng chứa một số Glyceride. Dưới đây là kết quả từ hai nghiên cứu xác định thành phần phần trăm của Glyceride: Bảng 1.4: Thành phần của Glyceride trong bơ ca cao Glycerides Phần trăm (%) Trisaturated 2.5 - 3.0 Triunsaturated (triolein) 1.0 Diunsaturated Stearo-diolein 6 - 12 Palmito-diolein 7 - 8 Monounsaturated Oleo-distearin 18 - 22 Oleo-palmitostearin 52 - 57 Oleo-dipalmitin 4 - 6 Nhiệt độ nóng chảy của bơ ca cao dao động trong khoảng 16-37oC , tùy thuộc vào dạng tinh thể của chất béo tạo thành trong quá trình kết tinh . Trong công nghệ sản xuất chocolate, bơ ca cao là thành phần quan trọng nhất. Tính chất đặc trưng của bơ ca cao sẽ tạo ra tính chất đặc biệt về cấu trúc của chocolate. Các chỉ tiêu chất lượng quan trọng của bơ ca cao để sản xuất chocolate : GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 11 Bảng 1.5 : Các chỉ tiêu cơ bản của bơ ca cao trong sản xuất chocolate (Theo Cargill Corporation) Thông số Giới hạn Phương pháp phân tích Acid béo tự do Max 1,75%(w/w) IUPAC 2.201, 1987 Chỉ số iodine 33-42 IUPAC 2.205, 1987 Độ ẩm Max 0,3%(w/w) IUPAC 26, 1987 Chỉ số khúc xạ 1,456-1,459 IUPAC 2.102, 1987 Chất không bị xà phòng hóa Max 0,35% IOCCC 23, 1988 Chỉ số blue Max 0,05% IOCCC 29, 1988 Trong thời đại ngày nay, người ta đã sử dụng chất béo từ thực vật để thay thế cho bơ ca cao (Cocoa Butter Equivalences – CBEs). Nhưng chất lượng của bơ ca cao nhân tạo này không cao, các chỉ tiêu cảm quan và dinh dưỡng cũng không bằng bơ ca cao tự nhiên. Do đó, việc sử dụng này cũng rất hạn chế vì ảnh hưởng nhiều đến chất lượng chocolate thành phẩm. Một số quốc gia quy định rằng trong sản xuất chocolate không được sử dụng chất béo thực vật khác ngoài bơ ca cao. 1.3. Một số chất khác 1.3.1.Chất tạo vị ngọt Chất tạo vị ngọt trong sản xuất chocolate có vai trò là góp phần tạo ra tính chất cảm quan đặc trưng cho chocolate về mùi, vị, cấu trúc, đồng thời chúng cũng cung cấp năng lượng cho sản phẩm. Hiện nay, có nhiều loại chất tạo vị ngọt được sử dụng trong sản xuất chocolate. Dưới đây, một số loại chất tạo vị ngọt thông dụng : Đường saccharose : - Đường saccharose là chất tạo vị ngọt được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất chocolate. Đây là loại đường thông dụng hiện nay trên thị trường, nó được làm chủ yếu từ mía nên còn gọi là đường mía. Saccharose do một phân tử α - D - Glucopiranoside (1→2) β - D - Glucofuranoside α - Glucose ở dạng piranose liên kết với một phân tử ở dạng furanose bằng liên kết glucoside xảy ra ở C1 của gốc α - Glucose và C2 của gốc β - Fructose, loại đi một phân tử H2O. Do vậy saccharose còn được gọi là (có độ quay cực bằng + 66,50). GVHD: Lê Văn Việt Mẫn Đề tài : Chocolate đen 12 CH2OH O H HOH2C C O H H OH H OH OH H O H HOH OH C H CH2OH 4 6 5 3 2 1 2 1 3 4 5 6 Hình 1.3: Công thức cấu tạo đường saccharose -Saccharose (còn gọi là sucrose) là tinh thể không màu, không mùi, có vị ngọt, tan nhiều trong nước, nhất là nước nóng, nóng chảy ở 1850C, tỷ trọng: 1,5879 g/cm3. -Trong chocolate, saccharose có thể tồn tại ở dạng tinh thể. Do đó, nếu kích thích các tinh thể đường quá to, người sử dụng có thể cảm nhận được chúng.Khi đó, tính chất cảm quan của chocolate sẽ bị giảm đi đáng kể. Thông thường, kích thước mong muốn của tinh thể saccharose trong chocolate nên nhỏ hơn 30µ𝑚𝑚. -Trong quá trình chế biến, sau khi đã nhào trộn để nghiền tinh thể đường đạt đến trạng thái theo yêu cầu sẽ tốn nhiều năng lượng và thời gian. Nhưng cũng không thể nghiền đường saccharose ở trạng thái vô định hình sẽ không được tạo thành, ảnh hưởng đến tính chất cảm quan, đặc biệt là hương của sản phầm. Ngoài ra, cần chú ý đến hiện tượng tái kết tinh trong quá trình bảo quản sản phẩm, sẽ gây nên hiện tượng nở hoa, làm giảm độ bóng mịn của bề mặt chocolate, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Thông thường, đường dùng trong sản xuất chocolate là đường tinh luyện (refied extra –RE), có hàm lượng đường saccharose không thấp hơn 99,9%w/w, hàm ẩm nhỏ hơn 0,06%w/w, đường nghịch đảo không vượt quá