A – QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO TRUYỀN THỐNG (PHƯƠNG PHÁP KIỀM HOÁ KHỐI CACAO)

1. Quy trình công nghệ chế biến bột cacao theo phương pháp truyền thống

Hình – Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bột cacao theo phương pháp kiềm hoá dịch cacao

II. Thuyết minh quy trình công nghệ1. Phân loại và làm sạch

1.1 Mục đích quá trìnhChuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo trong quy trình sản xuất (rang, nghiền, tách vỏ…) nhằm loại bỏ tạp chất lẫn trong nguyên liệu. Các tạp chất thường là cát, đá, gỗ vụn, cao su, mảnh kim loại, vụn thuỷ tinh, vải sợi từ các bao bì vận chuyển… Việc loại bỏ 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 bị trong các quá trình xử lý sau đó.Ngoài ra, quá trình này còn giúp chuẩn hoá kích thước và tỉ trọng của các hạt cacao, loại bỏ những hạt có kích thước quá nhỏ, quá to, các hạt lép…đảm bảo các hạt cacao đồng đều hơn, giúp các quá trình chế biến tiếp theo thuận lợi hơn.1.2 Các biển đổi của nguyên liệu

Không có biến đổi nào đáng kể trong quá trình làm sạch cacao. Biến đổi chủ yếu là giảm hàm lượng tạp chất, kích thước các hạt và tỉ trọng hạt sẽ đồng đều hơn.1.3 Phương pháp thực hiệnĐây là một quá trình gồm nhiểu thao tác liên tục, trong đó có các hệ thống sàng nhiều cấp để loại bỏ các tạp chất có kích thước khác nhau, sau đó dung từ trường để loại bỏ mạt sắt, rồi dung phương pháp rung và khí động dựa trên tỉ trọng để tách đá, bụi và vỏ. Nguyên lý hoạt động- Dòng cacao nguyên liệu được đưa đến vị trí nhập liệu A của thiết bị

sang phân loại hai tầng dạng con lăn. Ở sang trên cùng, nhuẽng tạp chất kích thước lớn như mảnh gỗ vụn, cao su, cỏ…sẽ được giữ lại và loại bỏ đi theo đường B. Những hạt qua được sang sẽ rơi xuống sang dưới. Tại đây, những tạp chất nhỏ hoưn như cát… sẽ được loại bỏ qua các khe của sang. Các hạt nguyên liệu sạch được giữ lại trên sang. Ngoài ra, các tạp chất nhẹ như bụi, vỏ khô…bám trên bề mặt đống hạt nguyên liệu cũng được tách nhờ hệ thống quạt thổi lien tục đặt ở đầu ra của sàng dưới.

- Sau khi được phân loại sơ bộ, dòng hạt nguyên liệu tiếp tục được vận chuyển đến thiết bị phân loại từ tính để loại bỏ những mảnh sắt vụn lẫn trong đống hạt.

- Cuối cùng, dòng nguyên liệu sau khi ra khỏi thiết bị phân loại từ tính tiếp tục được phân loại bằng trọng lực. Quá trình này giúp loại bỏ các tạp chất còn sót lại, dựa trên sự khác biệt về tỉ trọng, giúp nguyên liệu đồng đều hơn. Dòng hạt nguyên liệu sẽ được đưa đến một bề mặt có đục lỗ và được đặt nằm nghiêng so với mặt đất. Không khí sẽ thổi qua các lỗ này theo chiều từ dưới lên, vuông góc với bề mặt sang, kết hợp với chuyển động rung lắc có tác dụng làm cho khối hạt tung lên trên. Dòng cacao có trọng lượng nhỏ chịu tác dụng của khí thổi sẽ chuyển động về phía cuối của sang (vị trí thấp), trong khi đó những tạp chất có trọng lượng lớn hơn không chịu tác động của khí thổi sẽ chuyển động theo chiều ngược lại ra ngoài.

1.4 Thiết bị

2. Rang2.1 Mục đích- Chuẩn bị: 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 dàng được tách vỏ. Đồng thời, quá trình này góp phần làm giảm độ ẩm nguyên liệu xuống 2,5 – 5%, tang hiệu suất cho quá trình nghiền thô.

- Chế biến: biến đổi các hợp chất màu và mùi có sẵn trong cacao làm cho sản phẩm có màu sắc, mùi thơm và hương vị đặc trưng.

- Bảo quản: vô hoạt enzyme và tiêu diệt một số 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 của nguyên liệu

2.2.1 Biến đổi vật lý- nhiệt độ khối cacao tang lên kèm theo quá trình thoát ẩm làm giảm tỉ

trọng hạt.- Độ xốp của vỏ cacao tha 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 bị õy hoá chuyển thành hợp chất flobaphen (màu nâu đỏ).

- Sự giảm hàm lượng chất chat (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 vị đặc trưng.

- Một số protein bị biến tính bởi nhiệt độ.2.2.3 Biến đổi hoá lý

- Ẩm khuếch tán từ trong long 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 bị 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 hạt2.2.5 Biến đổi cảm quan

- Màu sắc: quá trình rang tạo màu đặc trưng cho cacao (thông qua phản ứng Maillard và oxy hoá polyphenol).

- Mùi vị: một số cấu tử hương sẽ được hình thành ở nhiệt độ này, ví dụ như các aldehyde, ester… nhiều hợp chất dễ bay hơi như acid acetic, aldehyde, keton, rượu, ester phân tử lượng thấp có mùi vị không mong muốn sẽ bị 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 sản xuất quy mô nhỏ.+ Liên tục: năng suất cao, chất lượng sản phẩm đồng đều. Nhưng tốn chi phí đầu tư thiết bị, vì vậy chỉ thích hợp sản xuất quy mô lớn.- Thiết bị rang dạng trống quay hình trụ đứng: ở dạng trống quay, chất lượng cacao sau rang sẽ ổn định 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 hai nhân tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của hạt thành phẩm. Vì vậy, việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian tối ưu cho quá trình rang còn tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng ca cao thành phẩm về một số chỉ tiêu cảm quan (màu, mùi…) thích hợp.

- Độ ârm: ẩm trong hạt càng lớn thì thời gian rang càng dài.Bảng – 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 (oC1. Màu nâu tối ưu của bột - 1342. Vị chat giảm tối đa 40 1503. Vị đắng gỉam tối đa - 120 – 150

4. Vị chua giảm tối đa 50 1505.Vị cháy khét giảm tối đa 10 120

2.4 Thiết bịThiết bị rang gián đoạn: cấu tạo thiết bị rang phải đảm bảo sao cho hạt không bị lẫn với các phần bị cháy xém của nguyên liệu cũng như nhiên liệu đốt. Bên cạnh đó, thiết bị cũng phải được thiết kế sao cho dễ thu hồi các acid dễ bay hơi, cẩm và các sản phẩm phân huỷ khác.Thong thường, hạt ca cao được rang trong thiết bị rang hạt (khác với thiết bị rang nhân). Thiết bị 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 bị. Thường được sử dụng nhất là các thiết bị rang djang trống hình trụ tròn nằm ngang, có thể rang ca cao ở cả hai dạng nhân và hạt, trống này có thể xoay quanh trục cố định 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 may nghiền.

(a) Phễu nhập liệu; (b) Trống rang; (c) Ống dẫn dung dịch (kiềm, phụ gia…) vào trống rang (sử dụng cho quá trình rang nhân); (d) Bộ phận gia nhiệt cho khí hay dầu; (e) Khoang làm nguội.Hình – Thiết bị rang ca cao gián đoạn

2.5 Thông số công nghệ- Thời gian rang: thay đổi từ 15 – 70 phút, nhiệt độ biến thiên trong

khoảng 110 – 160oC tuỳ thuộc vào cấu tạo thiết bị và khối lượng từng mẻ.

- Theo nghiên cứu của một số tác giả [9], điều kiện tối ưu trong quá trình rang:+ Nhiệt độ: 135 oC.+ Tốc độ dòng khí: 1m/s.

3. Quá trình tách vỏ ca cao3.1 Mục đích công nghệ- Chuẩn bị: sau quá trình rang, liên kết giữa phần vỏ ngoài và nhân hạt

ca cao 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 quà trình nghiền sau này).

- 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. Qúa 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 biển đối của nguyên liệuQuá trình này gồm 2 quá trình nhỏ:

- Xát:+ Lớp vỏ ca cao sẽ bị 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 ca cao sẽ làm giảm khối lượng nhưng lại tăng tỉ trọng của nhân.

3.2 Thiết bị nghiền- Nguyên lý hoạt động: dựa vào tỉ trọng khác nhau giữa vỏ và nhân.- Phương pháp thực hiện: kết hợp hai quá tình sang và thổi khí. Quá

trình rang làm yếu lien kết giữa lớp vỏ vfa nhân, do đó trong quá trình nghiền tách vỏ này, hạt sẽ được chà xát nhằm làm tách rời từng mảnh vỏ lớn để tránh tạo bụi.

- Thiết bị: phụ lụcHạt ca cao sau khi rang đã được tách vỏ một phần, đưa qua sang để loại bỏ phần vỏ đó đi. Sauk hi sang, hạt sẽ được đưa vào máy xát cấu tạo gôgm hai con lăn có tiết diện hình lục giác quay cùng chiều để tung các hạt ca cao va đập vào các tấm kim loại bên trong máy. Vỏ hạt sẽ được xé ra và cùng với nhân rơi xuống hệ thống sang có kết hợp phân ly nhờ khí động dùng quạt. Hệ thống gồm nhiều sang nối tiếp nhau, có chuyển động rung lắc. Kích thước lỗ sang 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 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.

Hình – Sơ đồ nguyên lý nghiền tách vỏ4. Quá trình nghiền nhân ca cao

4.1 Mục đích công nghệ- Chuẩn bị: chuẩn bị cho quá trình kiềm hoá. Quá trình nghiền làm giảm

kích thước các mảnh nhân cacao, tạo nên một khối ca cao ở dang đặc, sệt, gọi là cacao khối hay dịch cacao.

- Chế biến: chuyển nhân cacao thành dạng bột.4.2 Các biển đổi của nguyên liệu

Do ma sát trong khi nghiền, các tế bào trong hạt bị xé vỡ, đồng thời nhiệt độ khối nhân cacao tăng lên 34oC, bơ cacao dạng rắn bên trong các tế bào (hàm lượng tới 55%) được gỉai 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.

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng- Phương pháp rang: quá trình rang khong triệt để sẽ ảnh hưởng đến hiệu

suất tách vỏ, hệ quả là moth phần vỏ vẫn còn bám vào nhân, làm giảm chất lượng sản phẩm sau nghiền.

- Bản chất hạt: kích thước, hình dạng (trước và sau khi 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, và ngược lại.4.4 Thiết bị 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 định độ mịn của sản phẩm. Vùng làm việc của các cặp thớt cối là khu vực hình vành khan có phủ một lớp đá gần ở mép thớt cối.

- Hình - Máy nghiền thớt cối Triple Liquor Mill- Nguyên tắc hoạt động:

Nhân ca cao sẽ được cấp ở tâm của cối trên, quá trình nghiền sẽ xảy ra tại vùng làm việc nàm giữa hai thớt. Dưới tác dụng cảu lực ly tâm, bột nghiền sẽ được bắn ra bên ngoài máng thào liệu ở mép thớt trên, và cấp trực tiếp và tâm cối phía dưới. sau khi được nghiền đến kích thước cần thiết (khoảng 150 – 200 um ), khối ca cao sẽ được đưa vào bồn chứa chuẩn bị cho quá trình kiềm hoá.

- Thông số kỹ thuật+ Độ ẩm vào: 2 – 2,5%+ Nhiệt độ nghiền: 34 – 35 oC (trên nhiệt độ nóng chảy của bơ cacao).+ Kích thước hạt sau nghiền: 5 – 500um .

5. Quá trình kiềm hoá5.1 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 sau:

- Chuẩn bị: tạo độ ẩm tối ưu cho quá trình ép bơ.- Chế biến: quá trình kiềm hoá xảy ra các biến đổi quan trọng làm tang

cường chất lượng bột cacao thành phẩm về màu sắc (làm tang màu nâu cho bột cacao), mùi, vị (tăng hương vị thơm ngon của bột cacao).

- Hoàn thiện: cải thiện chỉ tiêu cảm quan về màu, mùi, vị và khả năng hoà tan của bột cacao.

5.2 Các biến đổi của nguyên liệu- 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 dịch 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 trị cảm quan của bột cacao về hương vị và màu sắc.+ Các hợp chất polyphenol bị chuyển hoá thành hợp chất quinon ngưng tụ, làm cho bột cacao sẫm màu hơn.ROH + OH- RO- + H2OHợp chất mang gốc –O- mang màu chủ đạo trong dung dịch polyphenol, do đó khi them dung dịch kiềm, cân bằng phản ứng dịch chuyển sang phải làm tang cường màu nâu cho sản phẩm.+ Khử tannin làm giả mvị chát của bột cacao.+ Một số protein bị 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 vị chát, vị chua.

5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kiềm hoá- Nhiệt độ: 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, hương vị 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: thời gian kiềm hoá ngắn thì kiềm hoá không triệt để, kéo dà 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, oxy hoá protein và chất béo trong dịch 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.

- Mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian kiềm hoá: ứng với mỗi nhiệt độ cần có thời gian kiềm hoá thích hợp. Thường nhiệt độ kiềm hoá từ 80 – 115oC, thời gian kiềm hoá từ 25 – 60 phút.

- Hoá chất: K2CO3, Na2CO3, ammoniac, muối ammonium, Ca(OH)2. Loại hoá chất và nồng độ thường được sử dụng nhất là K2CO3. 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 tang pH từ 4,5 – 5 đến 6,1 – 8,5.

Bảng - Sự ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến chat lượng cacao thành phẩm.

- Hàm lượng O: càng nhiều không khí thì bột cacao càng đỏ, do phản ứng chuyển hoá polyphenol.

- Áp suất: càng cao thì bột cacao càng nâu do nhiệt độ tăng.5.4 Thiết bị kiềm hoá

Thiết bị kiềm hoá sử dụng là thiết bị hình trụ kiểu vỏ áo. Tác nhân truyền nhiệt sẽ đi phía vỏ, thường là hơi nước, nước nóng hoặc điện trở tuỳ thuộc vào bộ phân điều khiển nhiệt độ. Vỏ thiết bị làm bằng thép không gỉ, bên trong có cánh khuấy để đảo trộn hỗn hợp giứp cho dung dịch kiềm và dịch cacao dễ dàng tiếp xúc và khuếch tán đồng nhất với nhau, tang 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, ta 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 tăng nhiệt độ lên cao, cacao sẽ chuyển sang 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 màu cacao càng sậm.

5.5 Thông số kỹ thuật- Nhiệt độ kiềm hoá: 80 – 115 oC- Thời gian kiềm hoá: 25 – 60 phút- Hoá chất: K2CO3 hàm lượng 2,5 – 6% khối lượng cacao nghiền.- pH: tang từ 4,5 – 5 đến 7,1 – 7,7

Hình – Thiết bị kiềm hoá6. Quá trình ép bơ

6.1 Mục đích công nghệ- Hoàn thiện: bột cacao thành phẩm cần phải có hương vị phù hợp và

không bị chảy lỏng ở nhiệt độ thường, trong khi đó chất béo trong cacao nghiền có nhiệt độ nóng chảy thấp (chừng 34 – 35 oC). Do vậy cacao nghiền sau quá trình kiềm hoá 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.

- Khai thác: thu hồi lượng bơ cần thiết có trong cacao, phục vụ cho công nghệ sản xuất chocolate.

- Bảo quản: ở góc độ cảm quan, bột cacao sau khi ép bơ có thể bảo quản lâu hơn do giảm được hiện tượng oxy hoá chất béo gây mùi khó chịu cho sản phẩm.

6.2 Các biến đổi của nguyên liệuQuá trình này được thực hiện bằng máy ép thuỷ lực, dưới tác dụng của lụqc ép rất lớn ở áp suất và nhiệt độ cao, bơ cacao ở dạng lỏng sẽ bị tách ra khỏi hỗn hợp, làm cho hàm lượng chất béo trong cacao nghiền giảm từ 50 – 55% xuống còn 10 – 20%.

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng- 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: áp lực ép càng cao thì hiệu suất ép càng tang, 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 định do thời gian ép ngắn thì lực ép phải

tăng đột ngột lên một giá trị lớn, khiến các mao quản trong khối cacao bị 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 bị ép Thiết bị ép thuỷ lực được sử dụng ở quá trình ép này là loại thiết bị gồm 22 khung ép đặt đứng lien 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.Thiết bị được vận hành tự động. Ban đầu, cacao nghiền ở nhiệt độ 90 – 100OC sẽ được bơm vào với áp lực 21kg/cm2. Ở giai đoạn này, một lượng bơ cacao yuwj do sẽ bị tách ra và thoát qua màng lọc. Khi khung ép đã đầy, bơm sẽ ngừng hoạt động, khi đó piston thuỷ lực sẽ làm việc và tạo ra áp lực ép đến 420kg/cm2. 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 thuỷ lực sẽ quay về đúng vị 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 bị nghiền để nghiền bánh cacao thành bột cacao thành phẩm.

Hình – Sơ đồ máy ép thuỷ lực dùng để tách bơ cacao

Hàm lượng béo của cacao được chỉnh dựa vào 3 yếu tố: thời gian ép, khối lượng bột ép, và khoảng cách di chuyển của piston. Nhìn chung, đối với thiết bị ép trên, lượng bơ cacao vẫn không được tách hoàn toàn khỏi bột cacao, thấp nhất là 1% béo vẫn còn trong bột cacao.

6.5 Yêu cầu và thông số kỹ thuậtVới yêu cầu hàm lượng béo giảm còn 10 – 20% và sử dụng máy ép thuỷ lực:

- Nhiệt độ cacao khối trong quá trình này ở khoảng 90 – 100oC.- Áp lực ép từ 380 – 420kg/cm2.- Áp lực bơm nhập liệu: 21kg/cm2.

- Thời gian ép: 15 -30 phút.- Số khung ép: 22 khung.- Khối lượng cacao trong mỗi khung: 18,15kg.Thời gian ép phụ thuộc vào hàm lượng béo cần giảm ở bột cacao là nhiều hay ít. Với áp lực ép 420kg/cm2 và phương pháp ép thuỷ lực, hàm lượng béo có thể giảm đến mức còn 8%.

7. Quá trình nghiền bánh cacao7.1 Mục đích công nghệ- Hoàn thiện: sau quá trình ép thuỷ lực, để loại bỏ bớt bơ cacao, các hạt

cacao và chất béo còn lại lien kết với nhau rất chặt tạo thành khối gọi là banh cacao. Vì vậy, quá trình này còn có mục đích đánh tơi khối 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 mịn của bột cacao đã được quyết định bởi máy nghiền mịn 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 của nguyên liệu- Vật lý: bánh cacao sẽ bị nghiền thành dạng hạt có kích thước nhỏ hơn.- Hoá lý, hoá học: một số các glyceride có trong bơ cacao bị chảy lỏng

và bị 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 chịu sự chi phối

của nhiệt độ:+ Bơ cacao còn lại trong bột có nhiệt độ nóng chảy 340C, vì vậy nếu trong quá trình nghiền, nhiệt độ tang cao trên nhiệt độ này thì bơ cacao sẽ chảy lỏng, gây hiện tượng kết dính làm cho quá trình nghiền gặp khó khan. Hơn nữa, ở nhiệt độ dưới 340C, một số glyceride trong bơ cacao cũng có thể bị chảy lỏng và mặc dù bột vẫn có thể đi qua máy nghiền nhưng chất béo trong bột ở dạng không ổn định sẽ tạo ra những màu sắc không mong muốn, làm cho bột bị 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 bị chi phối bởi nhiệt độ của quá trình này.

- Thường thì nhiệt độ của bánh cacao nhập liệu khảong 43 – 45oC, và bột cacao sau khi ra khỏi máy nghiền trong khoảng 21 – 24oC.

- Độ ẩm của không khí làm nguội: độ ẩm tương đối của không khí làm nguội chỉ nằm trong khoảng 50 – 60%. Nếu độ ẩm không khí quá cao sẽ làm cho hạt cacao thành phảm 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 bị 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 bị

Hệ thống thiết bị nghiền bánh cacao vậto bột gồm 3 phần chính: hệ thống nghiền, tháp làm nguội và cyclone lắng bột.Bánh cacao (bể hoặc còn nguyên) được đưa vào phễu nhập liệu (), 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 mịn 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 được trao đổi nhiệt gián tiếp với dung dịch nước muối thông qua lớp vỏ áo của tháp làm nguội. Cuối cùng, hỗn hợp bụi cacao sẽ được hút vào 2 cyclone (5) để thu hồi sản phẩm cacao ở dạng bột mịn.

Hình – Sơ đồ hệ thống thiết bị sản xuất bột cacao thành phẩm7.5 Thông số kỹ thuật- Nhiệt độ cacao nhập liệu: 43 – 45oC. - Nhiệt độ cacao tháo liệu: 21 – 24oC.- Độ ẩm không khí làm nguội: 50 – 60%.- Nhiệt độ dung dịch nước muối làm nguội: -10oC.- Năng suất:

+ Cacao có hàm lượng bơ 10 – 12%: tối đa 700kg/giờ.+ Cacao có hàm lượng bơ 16 – 18%: tối đa 550kg/giờ.+ Cacao có hàm lượng bơ 22 – 24%: tối đa 450kg/giờ.

- Công suất tải: 42kW.- Khối lượng tổng cộng: 5875kg.- Diện tích mặt bằng cần thiết: 4000x7500mm.

8. Quá trình hoàn thiện sản phẩm8.1 Rây phân loại sản phẩm

8.1.1 Mục đích

Hoàn thiện: sản phẩm sau quá trình nghiền bánh cacao là hỗn hợp các phần tử bột có hình dạng và kích thước khác nhau. Quá trình rây nhằm phân chia sản phẩm bột nghiền ra từng loại theo độ lớn.8.1.2 Thiết bị

- Nguyên lý hoạt động: phân loại bột dựa vào sự khác nhau về kích thước, dưới tác dụng của lực cơ học. Bột cacao sau nghiền được đưa qua thiết bị rây bao gồm nhiều rây được xếp song song và chồng lên nhau. Bột cacao sau nghiền được đưa qua thiết bị rây bao gồm nhiều rây được xếp song song và chồng lên nhau. Mặt rây có kích thước lỗ lớn đặt lên trên, kích thước lỗ nhỏ sẽ được đặt phía dưới. Khi bột chuyển động từ trên xuống dưới, ta sẽ thu được bột với sự phân loại như mong muốn.

- Thông số công nghệ: kích thước hạt tiêu chuẩn 75 micromet ứng với lỗ rây có đường kính 200mesh.

- Thiết bị: rây 3 cấp mã hiệu LK 600-3S.

Hình – Thiết bị rây phân loại bột cacao8.2 Quá trình bao gói sản phẩm

8.2.1 Mục đích- Hoàn thiện: quá trình bao gói nhằm phân chia sản phẩm về khối lượng,

chất lượng và tang tính cảm quan cho sản phẩm.- Bảo quản: hạn chế sự tiếp xúc của ánh sang, không khí và độ ẩm từ

môi trường xung quanh đến bột cacao. Vì vậy, bao bì dùng để bao gói thường là bao bì bằng plastic và có lớp nhôm để chắn ánh sáng và tránh thất thoát hương.8.2.2 Thiết bị bao gói

Sử dụng thiết bị chuyên để đóng gói các loại bột.

Hình – Thiết bị bao gói sản phẩm dạng bột