PHẦN 2 – CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CA CAO

Tách vỏ

Nghiền

Kiềm hoá

Ép bơ

Nghiền mịn

Phân loại

Bao gói

Bột ca cao

Hạt ca cao thô

Tạp chất

Vỏ

Bơ ca cao

K2CO3

Bao bì



14



14



Hình 3: Sơ đồ quy trình sản xuất ca cao



15



15



III.



THUYẾT MINH QUY TRÌNH



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



Hình 4: 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.

16



16



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.

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 cyclon thu hồi tạp chất.

1.4.



Thông số công nghệ

Cỡ hạt ca cao lựa chọn: 100 hạt/ 110g.



17



17



2.

2.1.



Quá trình rang

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.

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:

18



18



+



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 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.

Bảng 4: 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, oC



1. Màu nâu tối ưu của bột



-



134



2. Vị chát giảm tối đa



40



150



3. Vị đắng giảm tối đa



-



120 150



4. Vị chua giảm tối đa



50



150



10



120



5. Vị cháy khét (burnt

flavor) giảm tối đa



2.3.

19



19



Thiết bị



÷



2.3.1. Cấu tạo thiết bị



Hình 5: 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.

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.



20



20



Hình 6: Cấu tạo thiết bị rang thùng quay

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



III.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,…

Các biến đổi xảy ra



III.2.



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.

III.3.



Thiết bị



III.3.1 Cấu tạo thiết bị



21



21



Hình 7: 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.

4.2. Các biến đổi xảy ra



22



22



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



Hệ thống tách vỏ bao gồm thiết bị tách vỏ, thiết bị sàng và thiết bị khí

động và cyclon 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.



Hình 8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách vỏ

4.3.2. Nguyên lý hoạt động



Kết hợp hai quá trình sàng và thổi khí.

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.

23



23



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.

− 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



24



24