Đề tài Qui trình công nghệ sản xuất bơ cacao nhân tạo

ức: CH3(CH2)16COOCH3 Trọng lượng phân tử: 298.51g/mol Trạng thái: chất rắn, màu trắng. Độ tinh sạch: 97% Tỷ trọng: 0,84700-0,85300 ở 25,00 ° C Pounds mỗi gallon: 7,048-7,098 Hình 2: Methyl stearate 1.4 Phụ gia: Lithium chloride (LiCl), potassium acetate (CH3COOK), magnesiumchloride (MgCl2) và magnesium nitrate (Mg(NO3)2) Chỉ tiêu của phụ gia: đạt chỉ tiêu thương mại về độ tinh sạch. 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Quy trình công nghệ 1 Phụ gia Phản ứng Lọc ép Methyl stearate Tạp chất Dầu cọ Lọc Sản phẩm Lọc Lấy phần rắn Ly tâm Nhựa C.papaya Tạp chất Dịch lỏng Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 9 of 35 Quy trình công nghệ 2 3. GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Lọc nhựa đu đủ Mục đích: Chuẩn bị Biến đổi nguyên liệu: nhựa đu đủ hàm lượng tạp chất vô cơ, hữu cơ giảm. Thiết bị: lọc khung bản – màng lọc cotton Thông số công nghệ: - Thời gian lọc 35 phút - Tốc độ lọc: 2 m/s - Áp suất P = 0,5 bar. Hình 3: Thiết bị lọc khung bản 3.2 Ly tâm nhựa đu đủ Mục đích: chuẩn bị, khai thác Biến đổi nguyên liệu: hàm ẩm giảm, hoạt tính của enzyme tăng Thiết bị: thiết bị ly tâm đĩa Phụ gia Phản ứng Lọc Methyl stearate Tạp chất Dầu cọ Ly tâm Sản phẩm Lọc Lấy phần rắn Ly tâm Nhựa C.papaya Tạp chất Dịch lỏng Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 10 of 35 Hình 4: Thiết bị ly tâm đứng DBD Thông số công nghệ: - Ly tâm tại 600 rmp trong 30 phút. - Hoạt độ của nước sau khi ly tâm là aw = 0.11. - Hoạt tính lipase sau khi ly tâm là khoảng 700 u/gam 3.3 Lọc dầu cọ Mục đích: Chuẩn bị Biến đổi nguyên liệu: dầu cọ hàm lượng tạp chất vô cơ, hữu cơ giảm. Thiết bị: lọc khung bản – màng lọc coton Thông số công nghệ: - Thời gian lọc 30 phút - Tốc độ lọc: 2 m/s - Áp suất P = 0,3 bar. Hình 5: máy lọc khung bản 3.4 Ly tâm dầu cọ Mục đích: chuẩn bị, khai thác Biến đổi nguyên liệu: lượng tạp chất trong dầu cọ giảm. Thiết bị: thiết bị ly tâm lắng Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 11 of 35 Hình 6 : Máy ly tâm lọc Thông số công nghệ: - Ly tâm tại 200 rmp trong 10 phút 3.5 Phản ứng Mục đích: chế biến Biến đổi nguyên liệu: sự este hóa lại chất béo tạo bơ ca cao tương đương Thiết bị: Thùng phản ứng có vỏ áo gia nhiệt và cánh khuấy: Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 12 of 35 Hình 7: Thùng phản ứng Thông số công nghệ: - Thời gian phản ứng là 4 giờ - Nhiệt độ phản ứng là 45oC - Lượng enzyme (nhựa C.papaya) chiếm 18% khối lượng - Tốc độ quay của cách khuấy là 300 rmp 3.6 Lọc ép bơ ca cao Mục đích: khai thác, hoàn thiện Biến đổi nguyên liệu: hàm lượng bơ ca cao tăng, tạp chất giảm. Thiết bị: thiết bị lọc ép - Filter Press Thông số công nghệ: - Thời gian lọc 20 phút - Tốc độ lọc 3 m/s - Áp suất P = 1 bar Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 13 of 35 Hình 8: Thiết bị lọc ép 4. SẢN PHẨM Bơ ca cao tương đương (Cocoa butter equivalents-CBE) Bơ ca cao tương đương là những loại dầu thực vật có tính chất vật lý và hóa học tương tự như bơ ca cao tự nhiên (do có thành phần acid béo và triglycerit giống hệt nhau). Người ta thường dùng bơ ca cao để thay thế một phần hay toàn bộ bơ ca cao trong sản xuất socolate. Kết quả tính phân tich những tính chất của CBE được trình bày trong Bảng 5. Điểm nóng chảy của CBE tương tự bơ cacoa tự nhiên. Điều này cho thấy răng CBE có tính chất vật lý mong muốn.. Cả hai chỉ số iod và chỉ số xà phòng hóa của CBE đều gần với chỉ số của cacoa tự nhiên. Không may, chỉ số acid của CBE lai cao hơn bơ cacoa tự nhiên. Một sụ giải thích khả dĩ là dầu cọ tạo thanh sự trở mùi thủy phân. Bảng 5: Tính chất của bơ cacao tương đương Hiệu suất bơ cacoa tương đương Hiệu suất bơ cacoa tương đương được điều chế trong thí nghiệm của chúng tôi dưới những điều kiện tối ưu là 55% dựa trên lượng dầu cọ sử dụng. Trong khi sản lương của CBE được sản xuất từ sự este hóa lại dầu hoa trà vơi methyl stearate và methyl palmytic được xúc tác bởi lipase thu hồi từ tuyến tụy lợn là 25.6 % dựa trên lương dầu hoa trà đã sử dụng. Điều nay chứng tỏ rằng CPL là xúc tác hiệu quả trong phản ứng este hóa lại cho tổng hợp CBE. Thành phần cốt yếu và những đòi hỏi chất lượng: • Đồng nhất hoá Đặc tính hóa lý Bơ cacoa tương đương Bơ cacoa tự nhiên Điểm nóng chảy (0C) 37-39 35-39 Chỉ số Iod (g/100g) 44.9±0.8 40.2 Chỉ số xà phòng hóa(mg/g) 193.2±0.8 190.7 Chỉ số acid (% như palmitic acid) 9.8±0.4 1.2 Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 14 of 35 - Màu, mùi và vị của cả hai loại bơ cacao sẽ đặc trưng của sản vật chỉ định và sẽ không có mùi và vị nước ngoài - Hàm lượng chất béo chất rắn của bơ cacao Malaysia được cho trong bảng 1. - Đặc tính công nghệ phân tích - Cả hai kiểu bỏ cacao có đặc tính cho trong bảng 2. • Hàm lượng kim loại Hàm lượng cao nhất (ppm) Arsenic (As) 0.5 Copper (Cu) 0.4 Lead (Pb) 0.5 • Vệ sinh - Phải đảm bảo vệ sinh theo luật định trong các quy trình sản xuất thực phẩm, đóng gói, vận chuyển, và các quy định hiện hành ở Malaysia. - Muốn sx tốt, sp nên loại bỏ những thực chất ko được ưa thích, - Khi kiểm tra bằng pp thích hợp của lấy mẫu và ptích sản phẩm ko chứa vsv gây bệnh. • Dán nhãn Chỉ định cho sản phẩm: - Đối với bơ cacao tinh khiết: sp được mô tả trong và thỏa những yêu cầu và thì được dán nhãn là ‘pure prime pressed cocoa butter". Nếu sp đã được khử mùi bằng hơi nước và /hoặc dưới chân không và tất cả các phương pháp khử mùi thông thường ( đã nói trong 2.1b ), thì nên có trong nhãn từ ‘deodorized’. - Đối với bơ ca cao tinh khiết đã lọc sạch, sp được mô tả như và thỏa những yêu cầu thì mang nhãn : ‘refined pure prime-pressed cocoa butter’.Nếu sp đã khử mùi bằng hơi nước và hoặc dưới chân không và tất cả các phương pháp khử mùi thông thường ( đã nói trong 2.1b ), thì nên có trong nhãn từ ‘deodorized’. - Tên vả địa chỉ nhà sản xuất, đơn vị bao gói, phân phối, hãng nhập hàng, xuất hàng, hoặc đại lý nên được trình bày. - Những gói hàng. Thông tin yêu cầu nên được đưa ra trên container hoặc trong tài liệu kèm theo ngoại trừ tên sản phẩm. Bảng 6: Những đặc tính kỹ thuật của bơ cacao Kiểu bơ ca cao Chỉ số khúc xạ (nD) 400C Nhiệt đô nóng chảy (i) slip point (ii) Clear melting Point Béo tự do % acid oleic Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g) Chỉ số iốt hóa (Wijs) Vấn đề ko hóa xà phòng (Petroluem ether) % w/w, max Blue value max Bơ cacao tinh khiết 1.456 đến 1.459 (i) 31o C to 34o C (ii) 32o C to 35o C 0.5 to 1.75 188 to 198 32 to 38 0.6 0.05 Bơ ca cao tinh khiết đã lọc sạch 1.456 đến 1.459 (i) 31o C to 34o C (ii) 32o C 0.5 to 188 to 198 Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 15 of 35 to 35o 1.75 5. SO SÁNH HAI QUY TRÌNH Chỉ tiêu Quy trình 1 Quy trình 2 Năng suất Nhỏ hơn Lớn hơn Cơ giới và tự động hóa Thấp Cao Tổn thất Cao hơn Thấp hơn - Quy trình 2 sử dụng thiết bị ly tâm thay cho lọc khung bảng nên có năng suất cao hơn. - So với quy trình 1 thì quy trình 2 có khả năng tự động hóa và cơ giới hóa cao, cũng do đó năng suất của quy trình 2 cao hơn so với 1. - Chỉ tiêu sản phẩm của bơ ca cao hai quy trình là tương tự nhau. - Tổn thất của quy trình 1 là nhiều hơn so với quy trình 2 do lọc thì nguyên liệu còn sót trong bã nhiều hơn. 6. THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ Lypase caprica papaya Việc chuẩn bị CBE thông qua chất este hóa được enzyme xúc tác thi hấp dẫn bới những enzyme lypases cho những thuận lợi chăn chắn vượt những xúc tác hóa học khác. Một trong những thuận lợi là nó tạo ít sản phẩm phụ. Trong khi những xúc tác hóa học khác sẽ ngẫu tạo tất cả những acid béo trong hỗn hợp TAGS, 1, 3-specific lipase có thể liên kết những acid béo vào những liên kết sn- 1,3 không làm thay đổi những liên kết còn lại ở liên kết sn-2. Thuận lợi khác là tiêu tốn năng lượng thấp hơn, và điều khiển sản phẩm tốt hơn. Gần đay dầu thực vật như Mahua, Kokum và chất béo trong xoài, dầu cọ phân riêng, dầu hoa trà và dầu oliu thường chuẩn bị CBE bằng những enzyme lypase của vi khuẩn trong thùng phản ứng khuấy gián đoạn. Tuy nhiên những thủ tục của chất este hóa được xúc tác lipase cho sản xuất CBE thì không được áp dụng thực tế trong nghiệp bởi giá thàn,h của enzyme lipase từ vi khuẩn cao. Hơn một thế kỉ trước nhựa từ Carica papaya được biết đến bởi việc chứa papain là một cystein protease với những ứng dụng đông đảo trong công nghiệp. Một phầm của nhưa C.papaya co hoạt tính phân hủy lipit với vùng liên kết 1,3 đặc trưng. Enzyme lipase C.papaya (CPL) có khả năng như một chất xúc tác sinh học trong những biến đổi lipit như sự biến đổi chất béo trong sữa và sự tổng hợp của TAGS co năng lượng liên kết thấp. Những quan sát gần đây dẫn dắt chúng ta đến việc CPL có lẽ là một chất xúc tác sinh học rẻ tiền cho việc tổng hợp CBE. CBE được chuẩn bị bởi enzyme lipase xúc tác cho sự este hóa của dầu cọ. Hàng loạt nhân tố, nguồn cho acid, thời gian phản ứng, nhiệt độ, hoạt tính ban đầu của enzyme, lượng enzyme, tỷ lệ cơ chất đều được nghiên cứu. Thí nghieäm Dầu cọ (40mg) được cân vào trong một bình cất Erlenmeyer và thêm 3ml của methanol sodium hydroxide 0,5M. Hỗn hợp được đun quá nhiệt trong tủ hơi của tủ hút cho đến khi thu được một dung dịch đồng nhất. Cho phản ứng xà phòng hóa. BF3- methanol (5ml) được thêm vào hỗn hợp phản ứng và sau đó được đun sôi khảng 2-3 phút. Dung dịch được làm nguội và chuyển vào trong một phễu chiết. chứa 35ml hexane và 20 ml dung dich NaCl bão hòa. Dung dịch được lắc kĩ và chô phép các lớp được tách biệt. Lớp hexane, chứa các este của acid béo và methylm được làm khô vớ i 1 g của MgSO4 khan và được lọc 1 lọ nhỏ. Dung dịch được tcô đặc trên tủ hơi cho đến khi dung tích giảm xuống 0,5 ml. Dung dịch các este của acid béo methyl Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 16 of 35 được phân tích bởi phương pháp đo phổ sắc kí khối lượng khi như miêu tả trong muc 2.6. Giá trị xấp xỉ của khối lương phân tử dầu được được tính toán sử dụng dữ liệu thu được cấu hình acid béo. 1. Chuẩn bị C.papaya Lipase Nhựa đu đủ tươi được thấy chứa 80 u lipase/g nhựa. Máy li tâm tốc độ cao được đòi hỏi để tách từng thành phần tham gia từ nhựa. Phần nhựa có tất cả hoạt tính lipase được tìm thấy là 200u lipase/g chưng cất phân đoạn từng phần, bất cứ nơi nào không có hoạt tính được tìm thấy trong dung dịch sạch. Nhiệt độ tốt nhất và pH tốt nhất của lipase C.papaya cho hoạt tính thủy phân của dầu cọ lần lượt là 450C và 7. Hoạt tính lipase của sự thủy phân lipase C.papaya trong dầu cọ được đông khô là 725 u lipase/g của phần đã lạnh khô. CPL thô (aw = 0.396 và 3.60 % lượng nước) được sử dụng ngư một xúc tác sinh học trong phản ứng este hóa xa hơn của dầu cọ không tinh sạch bởi vì liên kết chặt chẽ của lipase với sự chưng cất phân đoạn từng phần 2. Đặc trưng của dầu cọ Lượng acid béo của dầu cọ được quyết định như một bước tiên quyết trong sự mô tả đặc tính (Bảng 1). Dầu cọ chứa lượng acid cao oleic acid (48%) và patimic acid (40,8%). Tuy nhiên, nó chứa rất ít lượng acid stearic. Cấu trúc của TAGS trong dầu cọ bao gồm 26%POP, 24% LOP, 17% OOP, 4% OOO, 3% POS và SOO và 23% những chất khác. Điều này chỉ ra rằng dầu cọ thì hợp để làm nguyên liệu bắt đầu bởi vì nó chứa lượng oleic acid cao và đa số acid béo là trong liên kết 2-. Đây là điều kiện tiên quyết quan trọng của dầu bắt đầu trong sản phẩm bơ cacoa tương đương từ 2-oleic acid được đòi hỏi cho sự duy trì đặc trưng rõ nét của điểm nóng chảy của bơ cacoa. 3. Sự tối ưu hoùa hình thöùc bơ cacoa tương đương bởi C.papaya Lipase 3.1 Tác động của nguồn cho acid Nguồn cho acid đóng vai trò quan trọng trong phản ứng este hóa của dầu. trong nghiên cứu này, chỉ những nguồn cho stearyl được hợp nhất trong dầu cọ bởi vì dầu vừa chứa paltimic acid tại Bảng 1: Hợp chất acid béo của dầu cọ. Fatty Acid % Myristic acid (C 14:0) 1.0 Palmitic acid (C 16:0) 40.8 Stearic acid (C 18:0) 0.6 Oleic acid (C 18:1) 48.1 Linoleic acid (C 18:2) 9.5 Nhưng este acid béo methyl được chuẩn bị từ dầu cọ bởi sự methylic hóa sử dụng BF3- methanol. Este methyl được phân tích bởi GC-MS. Những tập trung gần mức mong muốn. Methyl stearate, ethyl stearate và stearic acid được áp dụng đến sự este dầu cọ được phân tích bởi C.papaya lipase. Giữa nguồn cho acid chỉ sử dụng methyl stearate là nguồn cho steayl được đánh giá cao cho phản ứng este hóa với dầu cọ xúc tác bởi C.papaya lipase (Bảng 2) từ sản phẩm chứa stearic và palmitic acid trong một tỷ lệ 1,37:1,0 tương tự bơ cacoa. Trong khi lipase khác như từ Rhizopus arbizus được ưa thích hươn để xúc tác phản ứng este hóa của dầu cọ với stearic acid hoặc ethyl stearate trong việc điều chế CBE. Bảng 2: Tác động của nguồn cho acid trên cấu hình acid béo của bơ cacoa tương đương được tổng hơp bởi C.papaya lipase. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 17 of 35 Nguồn cho acid Acid béo (%) Tỉ lê S:P C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 Methyl stearate 26.9 36.8 30.4 6.0 1.3:1 Ethyl stearate 24.5 52.1 23.4 - 2.1:1 Stearic acid 30.2 24.4 37.7 7.7 0.8:1 Lipase (0.5 g) được thêm vào hỗn hợp phản ứng chứa palm oil (2mmol) và nguồn cho acid khác nhau (4mmol) tại 450C trong khoảng 4 giờ. Hợp chất dầu cọ L: 9.5%; M : 1.0%; O : 48.1%; P : 40.8%; S : 0.6%. L = linoleic acid; M = myristic acid; O = oleic acid; P = palmitic acid; S = stearic acid. 3.2 Tác động của thời gian phản ứng Nhiệt dộ vẫn đưa đến một ảnh hưởng quan trọng trên chất xúc tác este hóa. Như cho thấy ở bảng 3, nhiệt độ tối ưu cho sự este hóa là 450C. Với sự tăng nhiệt độ phản ứng, trong phạm vi 50- 550C, tỷ lệ của stearic acid: palmitic acid lần lượt giảm xuống. Có hàng loạt nguyên nhân có thể giải thích hiện tượng này: cơ chất, methyl stearate có thể hòa tan tốt ở nhiệt độ hơn 400C và dẫn đến hỗn hợp phản ứng có độ nhớt thấp mà sự este hóa có thể mang đến nhanh chóng; năng lượng kích hoạt của phản ứng este hóa là 30.4 J/mol; nhiệt độ cao vô hoạt lipase, dẫn đến sự giảm mạnh trong tỉ lệ phản ứng khi nhiệt độ dưới 450C. Nhiệt độ 450C được đáp ứng sự điều chế CBE xa hơn. Bảng 3 Hiệu lực của nhiệt độ phản ứng trên cấu hình acid béo của bơ cacoa tương đương tổng hợp bởi C.papaya lipase. Nhiệt độ phản ứng Acid béo (%) Tỉ lệ S:P C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 40 32.5 28.9 35.1 3.5 0.9:1 45 26.9 36.8 30.4 6.0 1.3:1 50 31.6 34.8 32.1 1.6 1.1;1 55 31.3 28.2 36.5 4.0 0.9:1 Lipase (0.5g) được thêm vào hỗn hợp phản ứng chứa 2mmol dầu cọ và 4mmol methyl stearate tại những nhiệt độ khác nhau trong khoảng 4 giờ. 3.3 Tác động của thời gian phản ứng: Thời gian phản ứng được thiết lập từ 0 đến 24 giờ đánh giá tác động thời gian trên cấu hình acid béo của CBE tai 450C sử dụng dầu cọ và methyl stearate như cơ chất (Bảng 4). Lượng palmitic acid giảm nhanh chóng từ 40.8% trong dầu cọ đến mức mong muốn (26.9%) tai 4 giờ. Trong lúc đó, mức stearate acid tăng nhanh chóng từ 1.58% trong dầu cọ đến 36.8%. Sự hợp thành stearate acid mức độ mong muốn thu được trong nhữngthời gian phản ứng ngăn hơn khoảng 4 giờ. Với một thời gian phản ứng tăng lên, lượng stearic acid được hợp thành qua mức mong muốn. Do đó, trên cơ sở của những tìm kiếm trên, thời gian phản ứng 4 giờ được xem là tối ưu và được sử dung trong những thí nghiệm tiếp theo. Bảng 4 Tác động của thời gian phản ứng Thời gian phản ứng Acid béo (%) Tỉ lệ S:P C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 0 40.8 1.6 48.1 9.5 0.04:1 4 26.9 36.8 30.4 5.9 1.3:1 8 24.4 39.3 31.5 4.9 1.6:1 24 19.4 44.3 30.1 0.2 2.3:1 Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 18 of 35 Lipase (0.5 g) được thêm vào hỗn hợp phản ứng chứa palm oil (2mmol) và methyl stearate (4mmol) tại 450C. 3.4 Ảnh hưởng của hoạt tính ban đầu C.papaya lipase được trước cân bằng tách biệt tai môt hoạt tính mong muốn (aw) sử dụng dung dịch muối bão hòa (từ 0.11 đến 0.53). Sau 5 ngày, C.papaya lipse được trộn với dung môi phản ứng và tổng hơp CBE sau đó. Bảng 5 cho thấy tác động của aw ban đàu trong hợp chất CBE. Sự este hóa của dầu cọ với methyl stearate thực hiện tốt nhất khi C.papaya lipase có aw ban đầu là 11. Chúng giảm khi hoat tính ban đầu tăng. Điều này có thể được giải thích bởi vai trò của nước trong suốt quá trình tổng hợp. Trong sự este hóa lại có xúc tác lipase, sự thủy phân và este hóa xảy ra tách biệt. Là một chất phản ứng trong bước thủy phân và một sản phẩm trong bước este hóa, nước thay đổi trạng thái cân bằng của phản ứng este hóa lại do enzyme. Một lượng nhỏ nước thì cần thiết để duy trì hoạt tính của enzyme. Tuy nhiên, giá trị hoạt độ nước cao trạng thái cân bằng của phản ứng bị thay đổi đối với sự thủy phân, dẫn đến sản phẩm bậc cao hơn của sản phẩm phụ như diacylglycerol và acid béo. Để tranh tạo sản phẩm phụ, C.papaya lipase với aw ban đầu là 0.11 được chọn như một xúc tác sinh học trong những phản ứng xa hơn. Bảng 5 : Tác động của hoạt độ nước trên cấu hình acid béo của bơ cacoa tương đương Hoạt tính ban đầu Acid béo (%) Tỉ lệ S:P C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 0.11 26.9 36.8 30.4 6.0 1.3:1 0.23 38.7 29.8 31.5 0 0.8:1 0.33 49.5 20.4 30.1 0 0.4:1 0.53 51.2 16.7 32.1 0 0.3:1 Lipase (0.5g) được thêm vào hỗn hợp phản ứng chứa 2mmol dầu cọ và 4mmol methyl stearate tại tại 450C trong khoảng 4 giờ. 3.5 Tác đông của lượng lipase C.papaya Lượng lipase C.papaya thêm vào liên quan đến sự tổng hợp CBE(bảng 6). Tăng lượng enzyme tải sẽ cải thiện sự hợp thành của những nguồn cho acid trong sự este hóa lại dưới những điều kiện nhất định. Lượng tốt nhất của CPL là 18% khối lượng của sự este hóa dầu cọ với methyl stearate. Tăng lượng lipase trên 18wt% không có tác đông quan trọng trong sự chuyển đổi cơ chất. Bảng 6 Tác động của số lượng enzyme trên cấu hình những acid béo của bơ cacoa tương đương từ sự este hóa lai xúc tác bởi C.papaya lipase. Chất lượng enzyme(Wt) Acid béo (%) Tỉ lệ S:P C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 9 44.6 20.3 30.1 5.0 0.5:1 18 26.9 36.8 30.4 6.0 1.3:1 27 28.1 38.5 30.1 3.3 1.3:1 36 28.1 38.5 30.5 2.8 1.3:1 Những lượng khác nhau của lipase với hoạt đọ của nước la 0.11 được thêm vào hỗn hợp phản ứng chứa chứa 2mmol dầu cọ và 4mmol methyl stearate tại 450C trong khoảng 4 giờ. 3.6 Tác động của tỉ lệ cơ chất Để tối ưu hóa tác động của dầu cọ: tỉ lê mol methyl stearate trên lượng acid béo của CBE, những tỉ lệ khác nhau của dầu cọ: methyl stearate (1:1. 1:2.3; 1:3. 1:4, và 1:5.6) được áp dụng Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 19 of 35 đến phản ứng và những phản ứng este hóa lại được đưa đến 450C trong 4 giờ. Dường như, những mức đọ methyl stearate cao hơn tăng tỉ lê của acid stearate: palmitic acid (Bảng 7). Cấu hình acid béo của CBE tương tự bơ cacoa, Khi tỉ lệ của dầu cọ; methyl stearate la 1:4 và 1:5.6. Bởi vì methyl stearate chi phí tương đối cao, tỉ lệ mol của dầu cọ: methyl stearate cho sản phẩm bơ cacoa tương đương tối ưu là 1:4. Bảng 7: Tác động của tỉ lệ dầu cọ: methyl stearate trong sự tổng hợp bơ cacoa tương đương. Tỷ lệ của dầu cọ:methyl stearate (mol:mol) Acid béo (%) Tỉ lệ S:P C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 1:1 46.8 23.4 29.8 0 0.5:1 1:2.3 34.2 27.7 31.6 6.5 0.8:1 1:3 29.8 30.2 31.4 8.6 1.0:1 1:4 26.9 36.8 30.4 6.0 1.3:1 1:5.6 28.1 38.5 30.1 3.3 1.3:1 Lipase (0.5g) được thêm vào hỗn hợp phản ứng chứa nhưng tỉ lệ khác nhau tại của dầu cọ: methyl stearate tại 450C trong khoảng 4 giờ. 4. Những tính chất hóa lý của bơ cacoa tương đương Kết quả tính phân tich những tính chất của CBE được trình bày trong Bảng 8. Điểm nóng chảy của CBE tương tự bơ cacoa tự nhiên. Điều này cho thấy răng CBE có tính chất vật lý mong muốn.. Cả hai chỉ số iod và chỉ số xà phòng hóa của CBE đều gần với chỉ số của cacoa tự nhiên. Không may, chỉ số acid của CBE lai cao hơn bơ cacoa tự nhiên. Một sụ giải thích khả dĩ là dầu cọ tạo thanh sự trở mùi thủy phân. Đặc tính hóa lý Bơ cacoa tương đương Bơ cacoa tự nhiên Điểm nóng chảy (0C) 37-39 35-39 Chỉ số Iod (g/100g) 44.9±0.8 40.2 Chỉ số xà phòng hóa(mg/g) 193.2±0.8 190.7 Chỉ số acid (% như palmitic acid) 9.8±0.4 1.2 5. Hiệu suất bơ cacoa tương đương Hiệu suất bơ cacoa tương đương được điều chế trong thí nghiệm của chúng tôi dưới những điều kiện tối ưu là 55% dựa trên lượng dầu cọ sử dụng. Trong khi sản lương của CBE được sản xuất từ sự este hóa lại dầu hoa trà vơi methyl stearate và methyl palmytic được xúc tác bởi lipase thu hồi từ tuyến tụy lợn là 25.6 % dựa trên lương dầu hoa trà đã sử dụng. Điều nay chứng tỏ rằng CPL là xúc tác hiệu quả trong phản ứng este hóa lại cho tổng hợp CBE. Thieát bò phaûn öùng Thuøng phaûn öùng:Goàm moät thuøng chöùa vôùi caùc thieát bò caûm öùng những điều kiện phản ứng được tối ưu hóa : 450C trong 4 giờ sử dụng dầu cọ và methyl stearate, tỉ lệ mole la 1:4, cơ chất, và 18wt% enzyme với aw ban đầu la 0.11. Tính chất vật lý và hóa học của bơ cacoa tương đương như chỉ số iod, chỉ số xà phòng hóa và nhiệt độ nóng chảy tương tự bơ cacoa điển hình. Sản lượng bơ cacoa tương đương dưới những điều kiện tối ưu khoảng 55% dựa trên lượng dầu cọ đã sử dụng. C. QUY TRÌNH CHIẾT RÚT BƠ CACAO TỪ HẠT CA CAO Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 20 of 35 Bơ cacao là chất béo tự nhiên chiết xuất từ hạt cacao và có màu vàng sáng. Bơ cacao là thành phần quan trọng trong socola và ngành công nghiệp bánh kẹo liên quan. Nó quyết định cho nét đặc trưng có ích khác nhau như độ cứng ở nhiệt độ phòng, độ sáng, tan nhanh và hoàn toàn khi ngậm. Bơ cacao được cấu thành từ ba triacylglycerol (TAGS) chính: 1,3-dipalmitoyl-2- oleylglycerol(POP); 1(3)-palmitoyl-3(1)-stearoyl-2-oleoylglycerol (POS) và 1,3-distearoyl-2- oleoylglycerol (SOS) với oleic acid tại vị trí sn-2. Thành phần cấu tạo acid béo điển hình của bơ cacao trong phần trăm phân tử : 24.4% palmitic acid, 33,6 % stearic acid 37.0% oleic acid, 3.4% linoleic acid và 1.6 % các chất khác. Bơ cacao chứa phần trăm stearic acid và palmitic với tỷ lệ 1.3:1.0. Vì giá thành cao và sự bất ổn định trong cung cầu của bơ cacao, bơ cacao tương đương (CBE) với một thành phần cấu tạo TAGS tương tự bơ cacao được sử dụng như một nguồn thay thế. _Bơ ca cao được sử dụng trong sản xuất thuốc lá, xà phòng, mỹ phẩm. nó cũng được dùng như là một loại thuốc dân tộc để chữa bỏng, ho, sốt, sốt rét, thấp khớp, rắn cắn…Đồng thời, nó có tác dụng khử trùng và lợi tiểu. Bơ ca cao - Ca cao Tây Phi có hàm lượng bơ cao (cocoa butter), từ 56-58% trọng lượng hạt, được nghiền thành một khối nhão gọi là nước cốt chocolat (liquor chocolate), và được ép bằng máy thủy lực để trích bơ cacao. Bơ này còn gọi là Theobroma butter vẫn còn mùi chocolat, có thể được khử mùi nếu cần. Bánh còn lại sau khi ép được phơi khô, nghiền thành bột cacao ( cocoa powder) chứa 22% chất béo. - Loại bột cacao chế biến hay alkalinized cocoa được cho là có mùi, màu và vị thơm, dễ tan hơn. Ca cao châu Á do lai tạo nhiều để hạt to có năng suất cao, có tỷ lệ bơ trung bình. Nói chung để sản xuất được, hạt ca cao phải có tỷ lệ bơ từ 56% trở lên. - Bơ ca cao là một chất béo có chứa nhiều palmitic, stearic và oleic (70%) làm cho bơ ca cao có khả năng đóng rắn ngay ở nhiệt độ thường và chuyển sang dạng lỏng ở nhiệt độ 34-350C thấp hơn so với thân nhiệt của người. Chất béo hay bơ ca cao được chiết 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 l àm 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 gãy khi nhiệt độ thấp hơn 20°C, nhiệt độ nóng chảy vào khoảng 35°C (bị mềm ở nhiệt độ khoảng 30-32°C. Bơ ca ca cũng chứa một số glyceride. Dư ới đây là kết quả từ hai nghiên cứu xác định thành phần phần trăm của glyceride: Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 21 of 35 Thaønh phaàn hoùa hoïc haït cacao Haït cacao khoâng coù nhaân, maäp, daøi 20 ÷ 30 mm, roäng 10 ÷ 17 mm vaø daøy 7 ÷ 12 mm; coù cuøi nhôùt maøu traéng vaø coù vò hôi chua. Haït cacao coù vò ñaéng chaùt, phía trong coù maøu tím naâu. Beân ngoaøi laø lôùp voû moûng chieám khoaûng 12% khoái löôïng haït; beân trong laø phoâi nhuõ chieám toaøn boä theå tích haït coù maøu thay ñoåi töø traéng (Criollo) sang tím ñaäm (Forastero) vaø maøu trung gian (caùc gioáng lai Trinitario). 1) Lipid (bô cacao) Bô cacao chieám nhieàu nhaát trong haït cacao, noù ñaït tôùi 48 ÷ 50% so vôùi troïng löôïng haït ñaõ leân men vaø saáy khoâ. Bô cacao sau khi ñöôïc chieát töø haït cacao coù daïng tinh theå nhoû, coù maøu traéng vaøng vaø muøi thôm ñaëc tröng. Bô cacao coù nhöõng ñaëc tính quan troïng sau : ­ ÔÛ ñieàu kieän nhieät ñoä bình thöôøng noù cöùng, doøn. Do ñoù, taïo cho saûn phaåm chocolate laøm ra coù ñoä cöùng vaø ñoä doøn ñaëc tröng. ­ Bô cacao noùng chaûy ôû 35 0C (thaáp hôn nhieät ñoä cô theå ngöôøi) do ñoù noù deã tan vaø vaø khoâng ñeå laïi trong mieäng ngöôøi aên, taïo caûm giaùc deã chòu. ­ ÔÛ ñieàu kieän thöôøng, cacao khaù beàn vaø khoù bò oâxi hoùa. Do ñoù, coù theå ñeå laâu maø khoâng bò hoâi, thaäm chí coù theå ñeán 5 ÷ 6 naêm cuõng khoâng thaáy coù hieän töôïng hoâi. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 22 of 35 ­ Bô cacao chuû yeáu goàm caùc tryglycerid cuûa caùc acid beùo no vaø cuõng do chöùa nhieàu glycerid khaùc nhau neân bô cacao coù theå hình thaønh nhieàu daïng tinh theå khaùc nhau, chính vì vaäy ngöôøi ta goïi bô cacao laø chaát beùo ña tinh theå (hay polymorphic). Daïng tinh theå cuûa bô cacao chuû yeáu phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa khoái chaát beùo. Baûng 1: Thaønh phaàn acid beùo trong bô cacao STT Teân glycerid Phaàn traêm (%) Nhieät ñoä noùng chaûy (0C) 1 Oleopanmetostearin 52 ÷ 57 34,5 2 Oleodistearin 18 ÷ 22 43,5 3 Oleodipanmitin 4 ÷ 6 29 4 Dipanmitostearin 2,5 ÷ 3,0 63 – 68 5 Dioleopanmitostearin 7 ÷ 8 Nhieät ñoä thöôøng 6 Dioleostearin 6 ÷12 nt 7 Oleolioleopanmitin 0,5 nt 8 Oleolioleostearin 4,5 nt 9 Acid beùo töï do 1,1 nt Baûng 2: Caùc daïng caáu hình cuûa bô cacao Daïng γ α β 'β Nhieät ñoä noùng chaûy (0C) 17 21 ÷ 24 25 ÷ 29 34 ÷ 35 Baûng 3: Ñaëc ñieåm tinh theå bô cacao Daïng Hình daùng Kích thöôùc ( mµ ) α Daïng tieåu caàu khoâng beàn 5 Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 23 of 35 β Hình kim nhoû 1 'β Tinh theå keát thaønh khoái lôùn 25 ÷ 50 (coù theå ñeán 100) Soá löôïng, kích thöôùc vaø hình daïng tinh theå phuï thuoäc vaøo toác ñoä laøm laïnh (laøm dòu) hoaëc laøm noùng, vaøo söï khuaáy trong caùc giai ñoaïn naøy vaø vaøo caùc ñieàu kieän (thôøi gian, nhieät ñoä vaø söï thay ñoåi cuûa nhieät ñoä) cuûa söï baûo quaûn veà sau. 2) Theobromine Laø thaønh phaàn ñaëc tröng cuûa haït cacao vì chính noù ñaõ taïo ra vò ñaéng ñaëc tröng cho saûn phaåm chocolate. Chaát naøy chieám töø 1,5 ÷ 1,7% so vôùi troïng löôïng haït vaø chieám 0,5 ÷ 1,3% troïng löôïng voû quaû. Chaát theobromine thöôøng toàn taïi ôû daïng boät vôùi tinh theå maøu traéng nhoû vaø coù vò ñaéng, thaêng hoa ôû nhieät ñoä 308 0C. Theobromine laø moät chaát thuoäc hoï Akanloid, coù coâng thöùc phaân töû laø C7H8N4O2. Noù coù theå hoøa tan trong Tetracloruaetan, trong coàn, acid acetic soâi … vaø khoâng tan trong ete, daàu hoûa vaø tetracloruacacbon. Noù coù khaû naêng oxi hoùa nhanh vaø taïo ra nhöõng saûn phaåm coù maøu maø ngöôøi ta thöôøng goïi laø “chaát naâu cacao”. Maøu naâu naøy taïo cho saûn phaåm chocolate coù moät maøu ñaëc tröng. Theobromine laø moät chaát kích thích yeáu, tuy nhieân ít nhieàu noù cuõng taùc ñoäng ñeán heä cô tim vaø heä thaàn kinh. Do vaäy , theobromine coøn ñöôïc trích töø quaû cacao ñeå boå sung vaøo moät vaøi loaïi thuoác chöõ beänh tim. Trong saûn phaåm chocolate, theobromine coù haøm löôïng thaáp cho neân noù khoâng gaây nguy haïi gì cho heä thaàn kinh vaø tim maïch cuûa ngöôøi, maø chæ coù theå taïo cho ta moät vaøi caûm giaùc höng phaán nhoû maø thoâi. 3) Caffein Caffein coù coâng thöùc laø 1,3,7-Trimetylxantin Caffein coù maøu traéng, tinh theå daïng hình kim vaø coù vò ñaéng. Noù baét ñaàu bay hôi ôû 100 0C, nhieät ñoä thaêng hoa laø 180 0C vaø noùng chaûy ôû 235 0C. Caffein coù tính tan cao hôn Theobromine vaø coù theå hoaø tan ñöôïc trong nöôùc aám vôùi tyû leä 80% nöôùc noùng pha vôùi 20% nöôùc laïnh. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 24 of 35 Caffein ñöôïc xem nhö moät chaát kích thích vì coù khaû naêng taùc duïng ñeán heä thaàn kinh taïo ra nhöõng caûm giaùc höng phaán, saûng khoaùi cho ngöôøi duøng. Neáu haøm löôïng quaù cao noù seõ trôû thaønh moät chaát ñoäc ñoái vôùi heä thaàn kinh vaø heä tuaàn hoaøn. Haøm löôïng caffein trong voû haït chieám toái ña 0,3% coøn trong noäi nhuõ cuõng chæ chöùa toái ña 0,7%. Coøn trong boät cacao thaønh phaåm haøm löôïng caffein chæ chieám 0,1 g/100g saûn phaåm. Vôùi lieàu löôïng nhö vaäy thì noù khoâng theå naøo gaây nguy hieåm cho ngöôøi duøng. 4) Caùc acid höõu cô Coù trong thaønh phaàn haït ôû hai daïng : deã bay hôi vaø khoâng bay hôi. Qua nghieân cöùu ngöôøi ta cho bieát raèng nhöõng acid khoâng bay hôi trong cacao goàm coù acid malic, acid tauric, acid ovalic … Trong cacao coøn chöùa moät löôïng nhoû caùc acid höõu cô töï do. Coøn ñoái vôùi caùc acid deã bay hôi seõ ñöôïc loaïi boû daàn trong quaù trình cheá bieán. 5) Glucid Trong caùc nhoùm glucid coù trong quaû cacao thì tinh boät chieám thaønh phaàn nhieàu nhaát. Noù chieám 4,5% trong phoâi nhuõ vaø chieám ñeán 46% trong voû quaû cacao. Chaát ñöôøng trong quaû cacao khoâng nhieàu vaø haàu nhö khoâng coù trong voû quaû. Haøm löôïng ñöôøng coù trong phoâi nhuõ vaø cuøi nhö sau : • Pentosan : 3,8% • Saccharose : 0,7% • Glucose vaø Fructose : 5,55% 6) Protein Thaønh phaàn protein chieám nhieàu nhaát trong quaû cacao laø Albumin vaø Globulin. Trong voû quaû cacao chöùa moät löôïng protein vaøo khoaûng 18% troïng löôïng quaû, ôû cuøi coù 0,6% vaø chieám khoaûng 8,4% trong noäi nhuõ. 7) Caùc chaát muøi Laø moät trong nhöõng thaønh phaàn coù giaù trò lôùn nhaát trong quaû cacao. Chaát thôm trong quaû cacao laø D-Linalool coù trong thaønh phaàn hôïp chaát vôùi acid beùo thaáp vaø ete cuûa chuùng (acid caprylic, acid capric, acid valerialic, amylacetat, amylbutyrat …). Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 25 of 35 8) Chaát thôm trong cacao goàm nhöõng chaát deã vaø khoù bay hôi Nhöõng chaát thôm deã bay hôi thì haàu heát seõ bay ñi trong quaù trình rang vaø trong giai ñoaïn ñaûo troän nhieät. Nhöõng chaát naøy thöôøng coù muøi khoù chòu vaø tuy nhieân nhôø söï deã bay hôi cuûa chuùng maø vò ngon vaø höông thôm cuûa cacao trôû hôn toát hôn. Ñoái vôùi nhöõng chaát khoù bay hôi hôn, thì ñaây môùi thöïc söïï aûnh höôûng lôùn ñeán höông vò cuûa saûn phaåm chocolate. Nhöõng chaát naøy hoaø tan trong bô cacao vaø raát khoù loaïi tröø. 9) Khoaùng chaát Haøm löôïng khoaùng trung bình coù trong voû quaû cacao vaøo khoaûng 8,2% troïng löôïng voû, coøn trong cuøi coù khoaûng 0,8% vaø khoaûng 2,6% trong phoâi nhuõ. Trong ñoù ña soá laø Fe, K, P, Mg … vôùi haøm löôïng moät soá muoái khoaùng nhö sau : • K2O : 34% • P2O5 : 32% • MgO : 16% • Fe2O3 : 0,01 ÷ 0,02% Ngoaøi ra trong cacao coøn chöùa moät löôïng khaù cao nhöõng khoaùng chaát nhö : Cu, Zn, As, I … 1) Haït cacao thöông phaåm. Haït cacao thöông phaåm laø haït ñaõ qua uû vaø phôi saáy. Nhöõng haït naøy ñöôïc phaân loaïi theo moät tieâu chuaån nhaát ñònh tuyø thuoäc vaøo quoác gia saûn xuaát. Treân theá giôùi hieän nay thöôøng phaân ra laøm 3 loaïi haït nhö sau: Baûng 6: Phaân loaïi cacao Loaïi haït Haït xaùm (%) Haït moác, naûy maàm (%) Loaïi I (good fermented) Döôùi 5 % Döôùi 5% Loaïi II (fair fermented) Döôùi 10% Döôùi 10% Loaïi III( fair average quality) Döôùi 12% Khoâng giôùi haïn Sô ñoà qui trình coâng ngheä Haït cacao Laøm saïch Xöû lyù nhieät Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 26 of 35 Thuyeát minh qui trình coâng ngheä. Làm sạch Mục đích công nghệ: Chuẩn bị Sản phẩm Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 27 of 35 Ca cao nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất có thể bị lẫn tạp chất lá,đất, đá, kim loại, xác côn trùng…Quá trình làm sạch sẽ loại các tạp chất này ra khỏi ca cao.Bên cạnh đó,quá trình làm sạch sẽ chuẩn hóa kích thước và tỷ trọng của các hạt ca cao có kích thước quá nhỏ hoặc quá to. Các biến đổi của nguyên liệu Không có biến đổi đáng kể nào xảy ra trong quá trình làm sạch ca cao. Phương pháp thực hiện Đầu tiên,ca cao được làm sạch bằng các sàng nhằm loại các tạp chất và các hạt ca cao có kích thước nhỏ hơn hoăcj lớn hơn hạt ca cao theo yêu cầu.Người ta thường dung hai sàng nối tiếp và dòng ca cao sau làm sạch nằm giữa hai sàng. Tiếp theo, ca cao sẽ được làm sạch các tạp chất bằng từ trường. Cuối cùng ca cao sec được làm sạch bằng khí động.Các tạp chất nặng hơn ca cao nhu cát, đá và các tạp chất nhẹ hơn ca cao như lá cây,các hạt lép…sẽ loại ra. Xử lý nhiệt Mục đích công nghệ: Chuẩn bị Hạt ca cao trước khi rang cần phải được tách vỏ, kiềm hóa và nghiền sơ bộ.Lớp vỏ ca cao nhân thường mềm và có thể liên kết khá chặt với nội nhũ.Quá trình xử lý nhiệt sẽ làm lớp vỏ trở nên giòn hơn và tách rời khỏi nội nhũ.Lúc đó chỉ cần tác dụng lực cơ học vừa đủ mạnh lên hạt ca cao thì sẽ làm vỡ lớp vỏ và tách lớp vỏ ra. Các biến đổi của nguyên liệu Vật lý: Trong quá trình xử lý nhiệt, quan trọng nhất là biến đổi cơ lý của hạt ca cao, đặc biệt là biến đổi ở lớp vỏ hạt. Lớp vỏ ca cao có thành phần chủ yếu là các polysaccharide, trong khi đó nội nhũ với thành phần chủ yếu là lipid. Khi chịu tác dụng của nhiệt độ, vỏ hạt sẽ mất ẩm và cấu trúc của hạt ca cao co xu hướng trương nở. Nội nhũ có xu hướng bị biến dạng. Khi đó, liên kết nội nhủ và vỏ bị phá vỡ, vỏ tách rời khỏi nội nhũ. Hóa lý: Quá trình gia nhiệt làm hàm ẩm của hạt ca cao giảm.Nếu xử lý nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại, lượng ẩm giảm không đáng kể vì thời gian gia nhiệt ngắn và hầu như chỉ gia nhiệt cho lớp vỏ mà thôi. Hóa học: Một số phản ứng hóa học có thể xảy ra trong nội nhũ.Phản ứng quan trọng nhất là phản ứng Maillard giữa các acid amin và đường khử.Phản ứng này tạo ra cấu tử hương cho ca cao.Tuy nhiên, sau quá trình xử lý nhiệt còn có các quá trình khác như kiềm hóa và rang,có thể làm tổn thương cấu tử hương này.Do đó, trong giai đoạn này càng hạn chế phản ứng tạo hương xảy ra thì càng tốt. Sinh học: Trong quá trình xử lý nhiệt,dưới tác dụng của nhiệt độ, các vi sinh vật, đặc biệt là các vi sinh vật trên bề mặt ca cao sẽ bị ức chế và tiêu diệt. Phương pháp thực hiện Dùng không khí nóng Dùng hơi nước, không loại được lông của côn trùng gặm nhấm. Dùng bức xạ hồng ngoại: loại được các tạp chất nhưng không làm giảm ẩm của cotyledon, ít tổn thất chất béo, tiêu diệt hết vi sinh vật, ít tốn mặt bằng nhà xưởng, hiệu xuất cao.Đây là phương pháp được xử dụng phổ biến hiện nay ở các cơ sở năng suất lớn. Tách vỏ hạt ca cao Mục đích công nghệ: Khai thác Nhằm tách lớp vỏ hạt 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 kết hợp. Các biến đổi của nguyên liệu Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 28 of 35 TRong quá trình tách vỏ, lớp vỏ sẽ bị tác dụng của lực cơ học và vỡ ra.Bên cạnh đó, nội nhũ của hạt ca cao cũng bị vỡ nhỏ ra.Thông thường lượng vỏ còn sót lại sau quá trình tách vỏ chiếm tỷ lệ nhỏ hơn 1% khối lượng nguyên liệu.Hàm lượng vỏ còn sót lại càng nhiều thì chất lượng của sản phẩm sẽ càng kém. Phương pháp thực hiện Hiện nay, phương pháp phổ biến để tách vỏ ca cao là xử dụng thiết bị tách vỏ hoạt động tương tự như thiết bị nghiền búa, sau đó dung sàng và khí động để tách vỏ. Hình Hạt ca cao sau khi xử lý nhiệt hoặc rang sẽ vào thiết bị tách vỏ.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.Sau đó ca cao sẽ chuyển sang bộ phận phân riêng vỏ và nhân bằng hệ thống sàng và khí động. Hình 9: Thiết bị tách vỏ voû quaït buoàng taùch nhaäp lieäu nhaân haït Kiềm hóa Mục đích công nghệ Hoàn thiện: Trong quy trình xử lý ca cao nhân sau thu hoạch có quá trình lên men để tách vỏ nhầy ra khỏi hạt.Trong quá trình này, có sự hình thành nên các acid hữu cơ,đặc biệt là acid lactic và acid acetic.Hàm lượng acid cao sẽ làm sản phẩm bị chua,làm giảm chất lượng cảm quan của sản phẩm. Bên cạnh đó, quá trình kiềm hóa còn tạo ra các hợp chất tiền hương cho ca cao, góp phần nâng cao chất lượng cảm quan của sản phẩm. Chuẩn bị: khi hạt ca cao được kiềm hóa, một số thành phần tạo cấu trúc của hạt ca cao bi biến đổi, làm hạt ca cao mềm va xốp hơn. Do đó quá trình ép bơ và nghiền được thực hiện dễ dàng hơn. Các biến đổi của nguyên liệu Vật lý Cấu trúc của hạt ca cao sẽ xốp hơn do các polysaccharide bị thủy phân. Màu sắc của hạt ca cao sẽ trở nên sậm hơn góp phần tạo màu đen đặc trưng cho sản phẩm bột ca cao. Độ nhớt giảm do nhiệt độ tăng. Hóa lý Trong quá trình kiềm hóa các tinh thể bơ ca cao sẽ hóa lỏng. Nước trong khối ca cao sẽ bay hơi làm cho hàm ẩm trong ca cao sẽ giảm. Hóa học Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 29 of 35 Biến đổi quan trọng nhất là sự trung hòa acid.Theo đó, quá trình kiềm hóa được xem là đạt yêu cầu khi PH của ca cao đạt giá trị tng tính. Dưới tác dụng của hợp chất kiềm các phản ứng thủy phân như thủy phân lipid,thủy phân protein, thủy phân polysaccharide cũng xảy ra.Các phản ứng này góp phần cung cấp các cấu tử tiền hương cho ca cao. Phương pháp thực hiện, thiết bị và thông số công nghệ Quá trình kiềm hóa ca cao thường được thực hiện gián đoạn , sử dụng các tank hình trụ đáy côn, có trang thiết bị vỏ áo để gia nhiệt. Trong thiết bị kiềm hóa cần lưu ý cấu tạo của cánh khuyấy, đảo bảo sao cho khối ca cao được khuyấy trộn đều với dung dịch kiềm. Cánh khuấy thường được sử dụng là cánh khuấy dạng trục vis. Tác nhân kiềm hóa hóa: trong quá trình kiềm hóa ca cao, người ta thường dùng các loại hóa chất có bản chất kiềm như K2CO3, Na2CO3, KOH, Ca(OH)2… Các chất này thường được pha thành dung dịch và bổ sung vào ca cao. Nồng độ của dung dịch càng loãng thì càng dễ phân bố đều trong ca cao nhưng lại làm tăng lượng ẩm trong ca cao. Thông thường, hàm lượng tác nhân kiềm hóa sử dụng càng nhiều thì màu của khối ca cao càng sậm vì các phản ứng Maillard và ngưng tụ polyphenol diễn ra càng mạnh. Nhiệt độ kiềm hóa càng cao thì quá trình khuyếch tán của tác nhân kiềm hóa vào khối ca cao và các phản ứng hóa học diễn ra càng nhanh. Ngoài ra, nhiệt độ càng cao thì hàm lượng ẩm của hạt ca cao giảm càng nhiều, đảm bảo cho quá trình nghiền và quá trình rang tiếp theo sẽ diễn ra thuận lợi. Tuy nhiên, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng tạo hương diễn ra càng mạnh; sau đó, đến quá trình rang, hương tạo thành sẽ bị tổn thất, làm giảm chất lượng cảm quan của ca cao thành phẩm. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình kiềm hóa ca cao mảnh 80-85oC, cho ca cao khối là 110-115oC. Thời gian của quá trình kiềm hóa phụ thuộc vào nhiệt độ của quá trình. Thông thường, thời gian của quá trình kiềm hóa kéo dài khoảng 45-60 phút. Hình 10: thiết bị kiềm hóa Rang Mục đích công nghệ: -Chế biến: quá trình rang ca cao tạo ra các biến đổi cần thiết để hình thành nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm ca cao. Quá trình rang quyết định chất lượng sản phẩm bơ ca cao. -Chuẩn bị: rang ca cao tạo điều kiện cho quá trình ép bơ thuận lợi. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 30 of 35 -Bảo quản: quá trình rang làm giảm hàm ẩm và tiêu diệt vi sinh vật để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lý: Khi rang ca cao nguyên hạt và ca cao mảnh, nhiệt độ se làm cho hạt ca cao trở nên giòn hơn, giảm độ bền cơ học. Khi rang cacao khối, nhiệt độ gia tăng làm cho độ nhớt của khối ca cao giảm đi. Điều này ảnh hưởng đến tính chất lưu biến và khả năng truyền nhiệt của ca cao. -Hóa lý: trong quá trình rang ca cao, dưới tác dụng của nhiệt độ, các chất béo trong ca cao sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Do đó, trong trường hợp rang ca cao nguyên hạt, chất béo sẽ dễ dàng khuyếch tán ra vỏ và gây tổn thất chất béo (chất béo khuyếch tán ra vỏ sẽ được loại bỏ cùng với vỏ). Còn trong quá trình rang ca cao khối, sự chuyển pha này làm thay đổi tính chất pha của hệ, thay đổi độ nhớt, ảnh hưởng đến tính chất lưu biến và khả năng dẫn nhiệt của ca cao khối. Bên cạnh sự thay đổi về pha của chất béo, còn có sự bốc hơi của nước và các chất dễ bay hơi khác. Quá trình rang sẽ làm giảm hàm ẩm của ca cao xuống khoảng 1-3% (tùy thuộc vào mức độ rang). Ngoài ra, trong quá trình rang, các chất dễ bay hơi, đặc biệt là các chất tạo mùi vị xấu như acid acetic sẽ dễ bị bay hơi, làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm. -Hóa học: Các biến đổi hóa học là biến đổi quan trọng nhất là trong quá trình rang. Trong quá trình rang ca cao, diễn ra một số biến đổi hóa học quan trọng sau: + Hiện tượng giảm chất lượng chất khô: quá trình rang thông thường làm giảm khoảng 4-6% lượng chất khô có trong ca cao. Nguyên nhân của hiện tượng này là do các phản ứng hóa học hình thành nên các chất bay hơi và chúng sẽ thoát ra khỏi khối ca cao. + Phản ứng thủy phân: trong quá trình rang ca cao, các phản ứng thủy phân sẽ diễn ra dưới tác dụng của nhiệt độ. Tuy nhiên, càng về cuối quá trình rang, các phản ứng này càng ít diễn ra vì hàm ẩm giảm. + Phản ứng Maillard: + Phản ứng oxi hóa khử: trong quá trình rang ca cao, các phản ứng oxy hóa khử diễn ra khá mạnh, đặc biệt là các phản ứng oxy hóa khử các hợp chất polyphenol. + Phản ứng nhiệt phân. -Hóa sinh và sinh học: trong quá trình rang, dưới tác dụng của nhiệt độ, các enzyme và vi sinh vật, đặc biệt là các vi sinh vật gây bệnh sẽ bị vô hoạt. Yeâu caàu: • Nhieät ñoä : 90-150 0C • Thôøi gian :20-40 tuyø thuoäc vaøo thieát bò söû duïng. • Hao huït 0,1- 0,2% löôïng chaát khoâ. Thieát bò saáy thuøng quay Thöïc hieän quaù trình theo töøng meû, moãi quaù trình thöïc hieän 45 phuùt (keå caû thôøi gian nhaäp lieäu vaø laáy saûn phaåm). Thieát bò coù: • Dung tích: 2m3 Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 31 of 35 • Coâng suaát ñoäng cô: 4 Hp • Vaän toác quaït: 500 voøng/phuùt Hình 11: Thiết bị sấy thùng quay EÙP BÔ Muïc ñích: khai thaùc Taùch thaønh phaàn beùo ra khoûi cacao baèng phöông phaùp eùp. Saûn phaåm sau quaù trình eùp goàm 2 phaàn : baùnh Cacao vaø bô Cacao. Yeâu caàu . Aùp löïc eùp : 380 – 420 kg/cm2 . Ñöa ñoä beùo cuûa cacao töø 50-55% ñeán 10-20% tuøy yeâu caàu saûn phaåm . Nhieät ñoä eùp : 65-70 oC . Thôøi gian eùp : 5-10 phuùt Thieát bò Heä thoáng eùp hieän ñaïi ñöôïc thieát keá theo chieàu ngang coù töø 10 ñeán 20 khung eùp ñöôïc laép theo chieàu ñöùng cuûa khung. Moãi khung coù moät maøng loïc baèng theùp ñöôïc ñôõ treân ñaùy khung. Thieát bò laøm vieäc vôùi aùp löïc eùp khoaûng 400-420 kg/cm2. Moãi khung coù söùc chöùa khoaûng 18-20 kg nguyeân lieäu. ÔÛ nhöõng thieát bò eùp lôùn, naêng suaát coù theå ñaït ñeán 1300kg/h ñoái vôùi boät cacao 24% beùo vaø ñeå saûn xuaát boät cacao ñoä beùo thaáp hôn thì naêng suaát caøng giaûm daàn ( möùc thaáp nhaát khoaûng 8% beùo). Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 32 of 35 Heä thoáng naøy vaän haønh hoaøn toaøn töï ñoäng. Haøm löôïng beùo cuûa cacao ñöôïc chænh döïa vaøo ba yeáu toá laø : thôøi gian eùp, khoái löôïng boät eùp vaø khoaûng caùch di chuyeån cuûa pitton. Vaøo cuoái chu trình, pitton dòch chuyeån veà vi trí ban ñaàu, noài aùp suaát môû ra, baùnh cacao rôùt vaøo thuøng ñaët saün, theo baêng chuyeàn ñeán heä thoáng nghieàn. Nhìn chung ñoái vôùi caû hai thieát bò eùp treân, löôïng bô cacao vaãn khoâng theå ñöôïc taùch ra hoaøn toaøn khoûi boät cacao, thaáp nhaát laø 1% beùo vaãn coøn trong boät cacao. Muoán taùch toaøn boä löôïng naøy coù theå duøng ñeán thieát loïc hoaëc thieát bò ly taâm. Hình 12: Thiết bị ép bơ C. PHUÏ LUÏC Tieâu chuaån veà bô ca cao Đặc điểm kỹ thuật của bơ ca cao Malaysia MS 1118 : 1988 1. Mục tiêu 1.1 Đặc điểm kỹ thật tiêu chuẩn này được quy định để sản xuất chất bơ ca cao tinh luyện (nguyên chất) hoàn hảo 2.Mô tả 2.1 Bơ ca cao. Bơ ca cao là chất béo được tạo ra từ một hoặc nhiều nguồn sau: Ca cao nhân, ca cao yếm, ca cao khối, ca cao khối, ca cao bánh (cacao được ép thành bánh), hoặc ca cao bụi ( định rõ trong a1.1 và a2.1 vào phụ lục ), bằng quá trình cơ học. Ca cao bơ không nên chứa vỏ béo (shell fat) hay mầm béo (germ fat) vượt quá tỷ lệ so với trong cacao nhân. Bơ cacao có thể được xử lý như sau: a/ lọc, ly tâm ; Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 33 of 35 b/ khử keo (hoặc khử gôm)(degummed), khử mùi bằng hơi nước dưới chân không và tất cả khác các phương pháp khử mùi thông thường ; c/ trung hòa bằng kiềm hoặc cơ chất tương tự; d/ tẩy trắng. 2.2 Phân loại bơ cacao Malaysian: 2.2.1 Bơ cacao tinh khiết: có được do ép thuỷ lực của cacao nib (đầu nhọn) hoặc cacao khối ( cacao liquor ) thu được từ cacao nhân đã mô tả đưa vào a1.1 của phục lục và tuân theo đặc điểm chất lượng tối thiểu đưa vào a2.1 của phục lục A. Nó có thể được xử lý như 2.1 (a) và 2.1 (b), trong 1 số trường hợp, thêm 1 công đoạn khử mùi. 2.2.2 Bơ ca cao tinh khiết đã lọc sạch – chất béo được mô tả trong 2.2.1, tức được xử lý theo 2.1 ( a ) và 2.1 ( b ) và được xử lý theo 1 trong 2 hoặc cả 2 công đoạn 2.1 ( c ) và 2.1 ( d ). 3. Thành phần cốt yếu và những đòi hỏi chất lượng: 3.1 Đồng nhất hoá 3.1.1 Màu, mùi và vị của cả hai loại bơ cacao sẽ đặc trưng của sản vật chỉ định và sẽ không có mùi và vị nước ngoài 3.1.2 Hàm lượng chất béo chất rắn của bơ cacao Malaysia được cho trong bảng 1. 3.2 Đặc tính công nghệ phân tích 3.2.1 Cả hai kiểu bỏ cacao có đặc tính cho trong bảng 2. 4. Hàm lượng kim loại Hàm lượng cao nhất (ppm) 4.1 Arsenic (As) 0.5 4.2 Copper (Cu) 0.4 4.3 Lead (Pb) 0.5 5. Vệ sinh 5.1 Phải đảm bảo vệ sinh theo luật định trong các quy trình sản xuất thực phẩm, đóng gói, vận chuyển, và các quy định hiện hành ở Malaysia. 5.2 Muốn sản xuất tốt, sản phẩm nên loại bỏ những thực chất không được ưa thích, 5.3 Khi kiểm tra bằng phương pháp thích hợp của lấy mẫu và phân tích sản phẩm ko chứa vi sinh vật gây bệnh. 6. Dán nhãn Chỉ định cho sản phẩm: 6.1.1 Đối với bơ cacao tinh khiết: sp được mô tả trong 2.2.1 và thỏa những yêu cầu 3.1.1 và 3.1.2 thì được dán nhãn là ‘pure prime pressed cocoa butter". Nếu sản phẩm đã được khử mùi bằng hơi nước hoặc dưới chân không và tất cả các phương pháp khử mùi thông thường ( đã nói trong 2.1b ), thì nên có trong nhãn từ ‘deodorized’. 6.1.2 Đối với bơ ca cao tinh khiết đã lọc sạch, sản phẩm được mô tả như 2.2.2 và thỏa những yêu cầu 3.1.1 và 3.1.2 thì mang nhãn : ‘refined pure prime-pressed cocoa butter’.Nếu sản phẩm đã khử mùi bằng hơi nước và hoặc dưới chân không và tất cả các phương pháp khử mùi thông thường ( đã nói trong 2.1b ), thì nên có trong nhãn từ ‘deodorized’. 6.2 Tên vả địa chỉ nhà sản xuất, đơn vị bao gói, phân phối, hãng nhập hàng, xuất hàng, hoặc đại lý nên được trình bày. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 34 of 35 6.3 Những gói hàng. Thông tin yêu cầu từ 6.1 đến 6.3 nên được đưa ra trên container hoặc trong tài liệu kèm theo ngoại trừ tên sản phẩm Cacao bánh là sản phẩm chứa cacao nib hoặc cacao khối đã loại cục bộ chất béo bằng phương pháp cơ học. Thành phần chủ yếu và các chỉ tiêu chất lượng: Cacao nhân: Chất lượng tối thiểu cần đạt được cho bán thành phẩm và thành phẩm bơ cacao được ép là: Tỷ lệ hạt mốc ko quá 4% Hạt cacao có lẫn đá phiến ko quá 8% Hạt bị sâu bọ/ côn trùng và hạt nảy mầm tấn công ko quá 5% Hạt ẩm ướt trong vỏ ko quá 7.5 % Cacao nib, cacao khối, cacao bánh: Vỏ cacao :không quá 4% tính toán vấn đề khô không có chất béo. Hướng dẫn tồn kho Điều kiện tối ưu cho bảo quản là: Độ ẩm tương đối của không khí xung quanh , nếu có thể thấp hơn 65 % Nhiệt độ ko quá 200C, và tốt nhất là từ 15 đến 18o C, biên độ của nhiệt độ nên được tránh. Sạch, well-lit room, ko bị sâu bọ côn trùng gặm nhấm. Không có mùi lạ lẫn vào Khoảng cách giữa các vách tường phù hợp, cách đáy 1 khoảng… Giải thích những đặc tính kỹ thuật của bơ cacao Malaysia: Kiểu bơ ca cao Chỉ số khúc xạ (nD) 400C Nhiệt đô nóng chảy (i) slip point (ii) Clear melting Point Béo tự do % acid oleic Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g) Chỉ số iốt hóa (Wijs) Vấn đề ko hóa xà phòng (Petroluem ether) % w/w, max Blue value max Bơ cacao tinh khiết 1.456 đến 1.459 (i) 31o C to 34o C (ii) 32o C to 35o C 0.5 to 1.75 188 to 198 32 to 38 0.6 0.05 Bơ ca cao tinh khiết đã lọc sạch 1.456 đến 1.459 (i) 31o C to 34o C (ii) 32o C to 35o 0.5 to 1.75 188 to 198 E. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia tp HCM, 2009. Báo cáo môn công nghệ chế biến thực phẩm 2010 Page 35 of 35 2. Lê Bạch Tuyết, Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản Giáo Dục, 1996. 3. 4. 5. r.cfm 6. %C4%90% E1%BB%A7_ -_ Tr%E1%BA%A7n_ Vi%E1%BB%87t_ H%C6%B0ng 7. 8. 9. ID=23426&F ORUM_ ID=20 10. science/363_ 11PorntippaSynthesis.pdf 11.