Tiểu luận Trà - Cà phê - ca cao lên men

Robusta): Hình 2.3: Caây caø pheâ voái Hình 2.5: Quaû caøpheâ voái Giôùi: Thöïc vaät Nghaønh: Magnoliophyta (Haït kín). Lôùp: Magnoliopsida (Hai laù maàm). Boä: Gentianales (Long ñôûm). Hoï: Rubiaceae (Caø pheâ). Chi: Coffea (Caø pheâ). Loaøi : C. robusta. Danh phaùp khoa hoïc laø Coffea canephora Caø pheâ voái laø caây quan troïng thöù hai trong caùc loaøi caø pheâ. Khoaûng 39% caùc saûn phaåm caø pheâ ñöôïc saûn xuaát töø loaïi caø pheâ naøy. Nöôùc xuaát khaåu caø pheâ voái lôùn nhaát theá giôùi laø vieät nam. Caùc nöôùc xuaát khaåu quan troïng khaùc goàm: Uganda, Brasil, AÁn Ñoä. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 14 Nguoàn goác ôû khu vöïc soâng Coâng-goâ, mieàn vuøng thaáp xích ñaïo vaø nhieät ñôùi Taây Chaâu Phi, coù raát nhieàu chuûng loaïi khaùc nhau veà kích thöôùc laù, ñoä gôïn soùng cuûa phieán laù, maøu saéc laù vaø quaû, hình daïng quaû…Song chuûng loaïi ñöôïc troàng phoå bieán nhaát ôû caùc nöôùc treân theá giôùi laø Robusta. Caø pheâ voái coù haøm löôïng caffeine trong haït chieám 1,97 - 3,06% (cao nhaát trong 3 loaïi caø pheâ). Caây coù moät hoaëc nhieàu thaân, caây cao 8 - 12m, caønh daøi ruû xuoáng. Laù hình tröùng hoaëc hình löôõi maùc, muõi nhoïn, phieán laù gôïn soùng maïnh. Quaû hình tröùng, nuùm quaû nhoû, treân quaû thöôøng coù nhieàu gaân doïc, quaû chín coù maøu ñoû hoaëc hoàng. Kích thöôùc haït thöôøng nhoû hôn caø pheâ cheø, haït coù daïng hình troøn, daøy, maøu xanh baïc, xanh luïc hoaëc xanh naâu tuøy chuûng loaïi vaø caùch cheá bieán. Tæ leä nhaân treân quaû cao hôn caø pheâ cheø. Caø pheâ voái khoâng töï thuï phaán ñöôïc, ñieàu naøy daãn tôùi söï ña daïng ôû vöôøn caø pheâ voái troàng baèng haït. Caø pheâ voái thích nôi noùng aåm, nhieät ñoä thích hôïp nhaát laø 24-29oC, caàn nhieàu aùnh saùng maët trôøi hôn caø pheâ cheø. Caø pheâ voái chöùa haøm löôïng caffeine cao hôn vaø coù höông vò khoâng tinh khieát baèng caø pheâ cheø, do vaäy ñöôïc ñaùnh giaù thaáp hôn. Giaù moät bao caø pheâ Canephora thöôøng chæ baèng moät nöûa so vôùi caø pheâ Arabica. Hieän nay caø pheâ naøy gaàn 90% dieän tích caø pheâ ôû vieät nam, 10% troàng caø pheâ cheø, khoaûng 1% coøn laïi troàng caø pheâ mít. Loaïi naøy hieän nay coù hai loaïi ñang ñöôïc troàng ôû Vieät Nam laø:
Moka: muøi thôm quyeán ruõ, ngaøo ngaït, vò ngoït nheï, nhöng saûn löôïng raát thaáp, vì troàng khoâng ñuû chi phí neân ngöôøi daân ít troàng loaïi caø pheâ naøy.
Catimor: muøi thôm noàng naøn, hôi coù vò chua, giaù xuaát gaáp hai laàn Robusta nhöng khoâng thích hôïp vôùi khí haäu vuøng ñaát taây nguyeân vì traùi chín trong muøa möa vaø khoâng taäp trung neân chi phí haùi raát cao. Hieän nay taïi Quaûng Trò hieän ñang troàng thí nghieäm, ñaïi traø loaïi caây vaø coù trieån voïng toát. 2.3 Caø pheâ mít (Coffea Excelsa Chev): Phaùt hieän ñaàu tieân naêm 1902 ôû xöù Ubagui- Chari neân thöôøng ñöôïc goïi laø caø pheâ Chari. Haøm löôïng caffeine trong haït 1,02-1,15%. Caây cao 6 - 15m, laù to, hình tröùng hoaëc hình löôõi maùc. Quaû hình tröùng, hôi deït, nuùm quaû loài. Quaû to khi chín coù maøu ñoû saãm, haït maøu xanh ngaû vaøng, voû luïa baùm chaët vaøo haït khoù laøm troùc heát. Caø pheâ mít ít thôm, coù vò chua höông keùm hoaëc khoâng coù höông, chaát löôïng nöôùc uoáng ít ñöôïc öa chuoäng. III. THAØNH PHAÀN CUÛA CAØ PHEÂ NHAÂN: 1. Caáu taïo haït caø pheâ: Haït caø pheâ bao goàm coù voû quaû, lôùp thòt quaû, voû thoùc, voû luïa vaø nhaân. 2. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa haït caø pheâ: Haït caø pheâ xanh giaøu lucid vaø lipid, glucid chieám hôn 50% phaàn lôùn laø caùc polysacaride. Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caø pheâ nhaân phuï thuoäc vaøo chuûng loaïi, ñoä chín, ñieàu kieän canh taùc, phöông phaùp cheá bieán vaø baûo quaûn. Thaønh phaàn hoaù hoïc trong haït caø pheâ coù aûnh höôûng raát toát trong quaù trình ñaùnh giaù chaát löôïng thöû neám caûm quan. 1.1.1 2.1 Nöôùc: Trong nhaân caø pheâ ñaõ saáy khoâ coøn khoaûng 10-12% nöôùc ôû daïng lieân keát. Sau khi rang, haøm löôïng nöôùc trong caø pheâ coøn khoaûng 2,7%. Haøm löôïng nöôùc trong caø pheâ aûnh höôûng thöïc Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 15 tieáp ñeán chaát löôïng caø pheâ. Neáu ñoä aåm cao, vi sinh vaät deã phaùt trieån vaø höông caø pheâ deã bò toån thaát. 1.1.2 2.2 Chaát khoaùng: Haøm löôïng chaát khoaùng trong caø pheâ khoaûng 3-5%, chuû yeáu laø Kali, Magie, Phospho, Clo ngoaøi ra coøn coù nhoâm, saét, ñoàng, iot, löu huyønh… Nhöõng chaát naøy aûnh höôûng khoâng toát ñeán muøi caø pheâ rang. Caø pheâ coù löôïng khoaùng caøng thaáp thì caøng toát. 1.1.3 2.3 Glucide: Glucide chieám khoaûng 50% toång löôïng chaát khoâ trong caø pheâ. Caùc chaát naøy khoâng tham gia vaøo thaønh phaàn nöôùc uoáng maø coù taùc duïng taïo maøu saéc vaø vò caramel cho caø pheâ. 1.1.4 2.4 Protein: Haøm löôïng protein trong caø pheâ khoâng cao nhöng coù vai troø quan troïng trong vieäc hình thaønh höông vò cho saûn phaåm. Trong ñoù, caùc acid amin chöùa löu huyønh nhö cystine, methionine laø quan troïng nhaát, chuùng taïo neân höông thôm maïnh cho caø pheâ rang. Ñaêëc bieät, methionine vaø proline coù taùc duïng laøm giaûm toác ñoä oxy hoùa caùc chaát thôm, giuùp giöõ ñöôïc muøi thôm cuûa caø pheâ trong quaù trình baûo quaûn. 1.1.5 2.5 Lipid: Haøm löôïng lipid trong caø pheâ khaù lôùn (10 -13%) goàm coù daàu vaø saùp. Trong quaù trình cheá bieán, moät phaàn acid beùo tham gia phaûn öùng döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao taïo neân höông thôm cho saûn phaåm. Löôïng lipid coøn laïi khoâng bò bieán ñoåi chính laø dung moâi toát ñeå hoøa tan caùc chaát thôm. 1.1.6 2.6 Caùc ankaloid: Trong caø pheâ coù caùc ankaloid nhö caffeine, trigonelline, betain, colin. Trong ñoù, quan troïng nhaát laø caffeine vaø trigonellin. Caffeine Haøm löôïng khoaûng 1-3% phuï thuoäc vaøo chuûng loaïi, ñieàu kieän khí haäu, ñieàu kieän canh taùc. Trigonelline (acid metinbe) Trigonelline laø ankaloid khoâng coù hoaït tính sinh lyù, ít tan trong röôïu etylic, khoâng tan trong cloroform vaø eter, tan nhieàu trong nöôùc noùng. Tính chaát quyù cuûa trigonellin laø döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao, noù bò nhieät phaân taïo thaønh acid nicotinic (tieàn vitamin PP). N CH3 COO Hình1: Coâng thöùc caáu taïo trigonelline. 1.1.7 2.7 Chaát thôm: Hieän nay ngöôøi ta ñaõ tìm ra coù tôùi hôn 70 chaát thôm hoãn hôïp laïi thaønh muøi thôm cuûa caø pheâ. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 16 Haøm löôïng chaát thôm trong haït caø pheâ töông ñoái nhoû bao goàm caùc acid, andehit, ceton, röôïu, phenol, ester… Caùc chaát naøy ñöôïc hình thaønh vaø tích luõy trong quaù trình phaùt trieån cuûa quaû caø pheâ hay ñöôïc taïo thaønh trong quaù trình cheá bieán nhaát laø trong quaù trình rang. Caø pheâ rang leân coù nhöõng chaát thôm, goïi chung laø cafeol nhöng ñoàng thôøi taïo ra moät yeáu toá phöùc hôïp ñoäc laø cafeotoxin. Caùc chaát thôm cuûa caø pheâ deã bò bay hôi, deã bieán ñoåi laøm giaûm chaát löôïng caø pheâ neân caàn baûo quaûn caø pheâ trong bao bì kín. Ngoaøi ra trong nhaân caø pheâ coøn coù moät löôïng ñaùng keå vitamin. Trong caø pheâ chuû yeáu laø vitamin nhoùm B nhö B1, B2, B6, B12 vaø caùc loaïi acid höõu cô laø tieàn caùc loaïi vitamin. Baûng 1: Haøm löôïng Thaønh phaàn g/100g mg/100g Nöôùc 8-12 Chaát daàu 4-18 Ñaïm 1.8-2.5 Protein 9-16 Caffeine 1 (Arabica), 2 (robusta) Chlorogenic acid 2 Trigonelline 1 Tannin 2 Caffetanic acid 8-9 Caffeic acid 1 Pentosane 5 Tinh boät 5-23 Sacchrose 5-10 Cellulose 10-20 Hemicellulose 20 Lignine 4 Calcium 85-100 Phosphor 130-165 Saét 3-10 Sodium 4 Manganese 1-4.5 3. Toång quan veà caffeine: Caffeine laø moät hôïp chaát töï nhieân coù maët trong laù, haït vaø quaû cuûa hôn 60 loaøi thöïc vaät. Do ñoù, caùc loaïi thöïc phaåm hay ñoà uoáng söû duïng caùc loaøi thöïc vaät treân laøm nguyeân lieäu seõ chöùa caffeine moät caùch töï nhieân. Ngoaøi ra, nhieàu nhaø saûn xuaát thöïc phaåm coøn boå sung caffeine vaøo saûn phaåm ñeå taêng muøi vò hoaëc taêng taùc duïng y hoïc ñoái vôùi moät soá saûn phaåm ñaëc bieät. 3.1 Tính chaát hoaù hoïc cuûa Caffeine: Caffeine laø moät alkanoid chöùa ñaïm, coâng thöùc C8H10O2N4.H2O, thuoäc nhoùm hôïp chaát coù voøng purin. Caffein keát tinh vôùi moät phaân töû nöùôc nhöng trôû neân khan khi ñun noùng ñeán nhieät ñoä 80-100oC. Caffeine khan chöùa 28.8%N. Caffein khan ôû daïng tinh theå traéng hình kim, tan trong nöôùc vaø chloroform. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 17 Coâng thöùc caáu taïo cuûa caffeine 3.2 Taùc duïng döôïc lyù cuûa caffeine: Ñoái vôùi heä thaàn kinh trung öông, caffein coù taùc duïng raát maïnh, ngöôøi duøng caffein hoaëc ñoà uoáng chöùa caffein caûm thaáy tænh taùo, maát buoàn nguû, ít meät moûi vaø tö duy minh maãn. Caffein duøng vôùi lieàu lôùn thì kích thích maïnh heä thaàn kinh trung öông, xuaát hieän traïng thaøi boàn choàn, lo laéng, maát nguû, ôû nhöõng ngöôøi quen duøng cafe thì nhöõng trieäu chöùng naøy nheï hôn. Lieàu cao seõ laøm xuaát hieäm co giaät cuïc boä hoaëc toaøn thaân. Caffeine coøn coù taùc duïng kích thích hoâ haáp. Ñoái vôùi heä tim maïch, caffeine coù taùc duïng laøm giaûm trôû ngaïi khaùng ngoaïi vi, , kích thích tim. Lieàu 250-350g caffein gaây neân nhòp tim nhanh, huyeát aùp taêng nhanh caû huyeát aùp taêng thu vaø huyeát aùp taêng tröông, nhöng cuõng vôùi lieàu löôïng treân ñoái vôùi nhöõng ngöôøi duøng café thì caùc trieäu chöùng treân khoâng xuaát hieän. Ôû noàng ñoä cao hôn, caffein coù taùc duïng laøm taêng nhòp tim roõ reät, ôû nhöõng ngöôøi maãn caûm coù theå xuaát hieän loaïn nhòp tim. Ñoái vôùi cô trôn, caffeine coù taùc duïng laøm giaûm cô trôn khí pheá quaûn ñaëc bieät ñoái vôùi khí pheá quaûn bò co thaét ôû nhöõng beänh nhaân hen suyeãn laâm saøng hoaëc trong moâ hình gaây co thaét khí pheá quaûn thöïc nghieäm. Ñoái vôùi cô vaân, caffeine coù taùc duïng taêng cöôøng khaûn naêng laøm vieäc cuûa cô baép ôû ngöôøi Söï haáp thu caffeine töø heä thoáng daï daøy vaø ruoät dieãn ra nhanh choùng vaø keát thuùc chæ sau 45’sau khi ñöôïc tieâu hoùa. Khoaûng 15÷120’sau khi tieâu hoùa noàng ñoä caffeine trong huyeát töông coù theå ñaït ñöôïc giaù trò cöïc ñaïi : 8÷10mg/l neáu söû duïng 5÷8mg caffeine/kg theå troïng. Cô cheá chuyeån hoùa caffeine tuøy thuoäc gioáng loaøi. ÔÛ ngöôøi khoaûng 80% caffeine bò loaïi nhoùm methyl thaønh paraxanthine vaø 16% chuyeån thaønh theobromine vaø theophylline taïi gan. Caùc quaù trình loaïi methyl vaø oxy hoùa tieáp theo sinh ra caùc muoái urate vaø caùc daãn xuaát uracil. Nhieàu nghieân cöùu cho thaáy caffeine kích thích giaûi phoùng calcium noäi baøo. ÔÛ noàng ñoä 0.5÷1mM caffeine öùc cheá hoaït ñoäng cuûa caùc enzyme nucleotide phosphodiesterase (thuoäc heä thoáng tuaàn hoaøn). Cô cheá chính gaây ra taùc duïng kích thích heä thaàn kinh trung öông cuûa caffeine ñöôïc cho laø baét ñaàu ôû noàng ñoä 10µM, taïi ñoù caffeine öùc cheá hoaït ñoäng cuûa adenosine (chaát daãn truyeàn xung ñoäng thaàn kinh) baèng caùch caïnh tranh vôùi adenosine trong vieäc keát hôïp vôùi caùc ñaàu tieáp nhaän adenosine, qua ñoù laøm thay ñoåi noàng moät soá chaát trong noäi baøo. Ngoaøi taùc duïng kích thích heä thaàn kinh trung öông baèng cô cheá ñöôïc giaûi thích ôû treân, caffeine coøn ñöôïc coi laø gaây ra moät soá taùc duïng tieâu cöïc cho söùc khoûe nhö : • Gaây maát hoaëc khoù nguû, • Aûnh höôûng ñeán heä tim maïch: ÔÛ möùc haáp thu 250mg caffeine laøm giaõn caùc cô meàm cuûa maïch maùu vaø laøm taêng nhòp tim. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 18 • Caffeine laøm taêng tieát acid daï daøy, do ñoù khoâng toát cho nhöõng ngöôøi bò chöùng vieâm loeùt daï daøy. • Caffeine coøn ñöôïc cho laø lieân quan ñeán caùc beänh maïch vaønh. IV. COÂNG DUÏNG CUÛA CAØ PHEÂ: 1. Coâng duïng cuûa caø pheâ: Caø pheâ laø moät loaïi nöôùc uoáng cao caáp ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû haàu heát caùc nöôùc treân theá giôùi. Caø pheâ laø saûn phaåm cuûa caùc nöùôc nhieät ñôùi, nhöng thò tröôøng chuû yeáu laïi ôû caùc vuøng oân ñôùi. Caø pheâ ñöôïc duøng laøm ñoà uoáng döôùi daïng chieát haõm baèng nöôùc soâi, töø boät haït caø pheâ rang. Hoaït chaát chuû yeáu trong caøpheâ laø caffein. Ngoaøi ra, trong haït caø pheâ coøn chöùa nhieàu chaát dinh döôõng caàn thieát cho cô theå nhö: ñöôøng saccharose, ñöôøng khöû, protein hoaø tan, caùc vitamin nhoùm B vaø PP laø nhöõng vitamin caàn thieát cho cô theå. Ñoàng thôøi caø pheâ coøn coù höông vò ñoäc ñaùo. Baèng phöông phaùp phaân tích quang phoå, ngöôøi ta ñaõ xaùc ñònh gaàn 300 hôïp chaát phöùc taïp khaùc nhau caáu thaønh neân höông thôm caø pheâ. Do ñoù taäp tuïc uoáng caøpheâ trôû thaønh nhu caàu vaø thöùc uoáng thoâng duïng cuûa nhaân daân nhieàu nöôùc treân theá giôùi. Ngoaøi ra phuï phaåm cuûa caø pheâ nhö thòt quaû coøn laø nguyeân lieäu cheá bieán röôïu, nöôùc giaûi khaùt, voû caø pheâ laøm phaân boùn, baõ cheá bieán thöùc aên gia suùc. Moät soá thuoác chöõa beänh cuõng ñöôïc cheá bieán töø caø pheâ. 2. Döôïc tính cuûa caøpheâ: Caø pheâ coù vò ñaéng, coù taùc duïng kích thích thaàn kinh, laøm taêng hoaït ñoäng cuûa tim, co maïch trung öông, co maïch ngoaïi vi. Caø pheâ coøn coù taùc duïng haï soát, lôïi tieåu, laøm khoan khoaùi, kích thích tieâu hoùa. Caây coù ñoäc nhöng chæ khi duøng vôùi lieàu cao vaø thôøi gian keùo daøi, gaây boàn choàn, maát nguû, ñau daây thaàn kinh traàm caûm, ñoäc toá ñoù laø cafeotoxin. Nhöng neáu uoáng caø pheâ ñun soâi thì cafeotoxin seõ bò tieâu huyû. Trong nhaân daân, haït caø pheâ soáng giaõ naùt ngaâm vôùi röôïu uoáng chöõa teâ thaáp, soát reùt. Caø pheâ rang uoáng coù taùc duïng tieâu môõ, tieâu ñoäc röôïu vaø thuoác phieän. Laø caø pheâ saéc uoáng laøm choùng tieâu thöùc aên. Trong y hoïc, caøpheâ thöôøng ñöôïc duøng ñeå chöõa suy nhöôïc, maát söùc do beänh nhieãm truøng, maát tröông löïc daï daøy. Ngöôøi ta coù theå pha boät caø pheâ ñeå uoáng, duøng caffein daïng vieân hoaëc daïng thuoác tim duôùi da. Tuy nhieân choùng chæ ñònh cho moät soá tröôøng hôïp nhö loaïn thaàn kinh, vieâm cô tim tieán trieån. V. TIEÂU CHUAÅN CHAÁT LÖÔÏNG CUÛA CAØ PHEÂ HOAØ TAN: Tieâu chuaån naøy do Boä Y teá cuûa nöôùc Coäng hoøa Philippines ban haønh ngaøy 18/10/1985 soá 136-a s. 1985. Theo tieâu chuaån naøy, caø pheâ hoøa tan laø saûn phaåm dehydrate hoùa coù khaû naêng hoøa tan trong nöôùc, coù daïng boät, haït, daïng boâng hay döôùi daïng raén khaùc, ñöôïc saûn xuaát duy nhaát töø dòch chieát caø pheâ (dung moâi phaûi laø nöôùc). 1. Yeâu caàu veà thaønh phaàn: Tieâu chuaån Ñôn vò ño Caø pheâ hoøa tan Caø pheâ hoøa tan ñaõ loaïi caffein Ñoä aåm (% w/w) toái ña 6,0 toái ña 6,0 Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 19 Haøm löôïng caffein (% w/w treân khoái löôïng chaát khoâ) 2 - 6 toái ña 0,3 Tro (% w/w treân khoái löôïng chaát khoâ) 6,0 – 15,0 6,0 – 15,0 Chaát raén khoâng tan trong nöôùc (% w/w treân khoái löôïng chaát khoâ) toái ña 0,5 toái ña 0,5 pH 4,7 – 5,5 4,7 – 5,5 Arsenic mg/kg toái ña 0,1 toái ña 0,1 Chì mg/kg toái ña 0,3 toái ña 0,3 Vi sinh vaät gaây beänh Khoâng coù Khoâng coù 2. Caùc chæ tieâu khaùc: 2.1. Ñoä hoøa tan: 25g saûn phaåm hoøa tan trong 150 ml nöôùc soâi trong 30 giaây vôùi ñieàu kieän khuaáy oân hoøa. 2.2. Caûm quan: caø pheâ hoøa tan coù maøu vaø vò ñaëc tröng, coù höông cuûa caø pheâ rang. Khoâng ñöôïc theâm baát kyø chaát taïo höông taïo vò naøo coù nguoàn goác khoâng phaûi töø nguyeân lieäu caø pheâ. CHÖÔNG II: QUY TRÌNH CHEÁ BIEÁN CAØ PHEÂ HOØA TAN THEO PHÖÔNG PHAÙP TRUYEÀN THOÁNG I. Taùc nhaân vi sinh vaät: Leuconostoc mesenteroides; Lactobacillus plantarum; Lactobacillus brevis, Streptococcus faecalis, Aerobacter (Enterobacter) vaø Escherichia (vi khuaån), Saccharomyces marscianus, S. bayanus, Erwinia dissolvens, Fusarium spp, Aspergillus spp and Penicillium. II. Baûn chaát sinh hoaù: Tieán trình leân men thoâng thöôøng do caùc vi sinh vaät, ñaàu tieân laø caùc loaøi naám men tìm thaáy caùc ñieàu kieän thích hôïp ñeå phaùt trieån vaø trong quaù trình phaùt trieån, chuùng laøm gia taêng löôïng coàn töø caùc chaát ñöôøng trong khoái uû. Sau ñoù, caùc vi khuaån söû duïng caùc chaát coàn naøy ñeå laøm thöùc aên, taïo thaønh caùc axit lactic, acid butyric vaø caùc axit carboxylic do söï oxy hoùa trong quaù trình leân men. Khi axit butyric baét ñaàu hình thaønh cuõng laø luùc vò axit phaùt trieån trong caø pheâ. III. Quy trình coâng ngheä: Caø pheâ Thu haùi chæ choïn haït caø pheâ chín khoâng bò hö hoûng Taùch phaàn voû vaø phaàn thòt Phöông phaùp cheá bieán khoâ phöông phaùp cheá bieán öôùt Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 20 Saáy khoâ saáy töï nhieân baèng caùch phôi naéng hay saáy nhaân taïo baèng maùy saáy Ñoùng goùi Saûn phaåm IV. Giaûi thích quy trình coâng ngheä:  Haùi caø pheâ: Coù 2 caùch haùi caø pheâ: − Haùi toaøn boä trong 1 vuï: Coù theå thöïc hieän baèng tay hay baèng maùy. − Chæ choïn nhöõng traùi chín maø haùi: caùch naøy chæ thöïc hieän baèng tay. Nhöõng ngöôøi haùi ñaûo moät voøng khaép caùc sau moãi 8 – 10 ngaøy. Do caùch laøm naøy phaûi taäp trung nhieàu lao ñoäng neân chi phí cao, chæ ñöôïc söû duïng ñeå thu hoïach caø pheâ Arabica do loïai naøy coù chaát löôïng cao hôn. Nhöõng traùi coù maøu xanh, vaøng, cam coù chaát löôïng thaáp hôn neân khoâng ñöôïc löïa choïn. Nhöõng traùi coù chaát löôïng toát thöôøng naèm ôû trung taâm caây. Moät ngöôøi haùi laønh ngheà trung bình haùi ñöïôc khoûang 100 – 200 pound caø pheâ 1 ngaøy. Soá naøy coù theå saûn xuaát ñöôïc 20 – 40 pound caø pheâ nhaân. (1 pound = 0,454 kg). Hình 4.1: Caø pheâ ñöôïc löïa choïn vaø thu haùi Caø pheâ sau khi haùi raát deã bò hö hoûng neân phaûi tieán haønh cheá bieán ngay  Cheá bieán: coù 2 phöông phaùp cheá bieán o Phöông phaùp cheá bieán khoâ o Phöông phaùp cheá bieán öôùt  Phöông phaùp cheá bieán khoâ: Ñaây laø phöông phaùp laâu ñôøi vaø ñôn giaûn hôn so vôùi phöông phaùp öôùt, thöôøng ñöôïc aùp duïng cho caø pheâ Robusta. Caùch laøm: − Phôi hay saáy caû quaû. Muïc ñích: giaûm ñoä aåm cuûa traùi caø pheâ töôi trong khoaûng 3 tuaàn leã. Ñeán khi ñoä aåm cuûa traùi caø pheâ ñaït 11% thì ngöøng. − Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 21 Hình 4.1 : Phôi caø pheâ treân chieáu Hình 4.2: Phôi caø pheâ treân saân Haït caø pheâ caàn ñöôïc caøo ñaûo thöôøng xuyeân, che phuû cho caø pheâ vaøo ban ñeâm vaø khi trôøi möa ñeå ñoä aåm cuûa khoái ñoàng ñeàu, haïn cheá söï nhieãm caùc vi sinh vaät laøm giaûm muøi vò caø pheâ khi uoáng. Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng cho nhöõng nöôùc coù ñoä aåm thaáp. Neáu khoâng ñoä aåm cao seõ laøm lôùp chaát nhaày bò leân men vaø caø pheâ seõ nhanh choùng bò hö hoûng. − Xay khoâ. Muïc ñích: loaïi boû taát caû caùc voû bao quanh haït. Öu: - Deã thöïc hieän, chi phí thaáp Nhöôïc: chaát löôïng caø pheâ khoâng cao.  Phöông phaùp cheá bieán öôùt: Nhöôïc : toán keùm, phöùc taïp hôn phöông phaùp cheá bieán khoâ Öu : cho chaát löôïng caø pheâ toát hôn, saïch hôn. Thöôøng ñöôïc aùp duïng cho loaïi caø pheâ Arabica. Caùch laøm: − Thu nhaän − Xaùt voû − Taùch lôùp nhaøy − Röûa vaø phaân loaïi theo tyû troïng doøng nöôùc − Phôi (saáy) − Taùch voû  Phaân loaïi quaû: − Caø pheâ tröôùc khi vaøo maùy xaùt töôi caàn phaûi ñöôïc phaân loïai ñeå loïai boû caùc taïp chaát nhö ñaát, ñaù, saét, caønh, laù,… ñoàng thôøi phaân loïai rieâng caùc quaû caø pheâ khoâng ñaït yeâu caàu nhö quaû xanh, khoâ, leùp, saâu beänh. (traùi naøo naëng seõ chìm xuoáng beå, traùi naøo chín khoâ seõ nheï, noåi leân treân) − Phaân loïai baèng cô giôùi baèng caùc baøn rung, caùc truï quay,…khoâng toát baèng phaân loïai theo tyû troïng baèng beå xiphoâng vì laøm theo caùch naøy thì khoâng nhöõng phaân loïai ñöôïc maø coøn röûa saïch caø pheâ quaû tröôùc khi qua maùy xaùt. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 22 Hình 4.3: Caø pheâ ñöôïc ñoå vaøo beå xiphoâng vaø beå xiphoâng Hình 7: Caønh laù, taïp chaát vaø nhöõng maûnh vuïn cuûa traùi caø pheâ noåi leân treân maët nöôùc − Beå ñöôïc bôm nöôùc tôùi 4/5 vaø ñöôïc caáp nöôùc lieân tuïc theo oáng ñöùng vaø oáng ngang phía treân chaûy ra ngoøai, keùo theo caùc quaû caø pheâ theo nguyeân lyù bình xiphoâng. Nöôùc dö thöøa chaûy qua 1 mieäng xaû ñaët gaàn thaønh beå, keùo theo caùc taïp chaát nheï nhö raùc, caønh, laù, quaû caø pheâ leùp, saâu beänh,… Caùc taïp chaát naëng nhö gaïch, ñaát, ñaù, caùt, saïn,… laéng xuoáng ñaùy beå, vaø ñöôïc xaû ra ngoøai sau moãi laàn ngöøng maùy.  Xaùt töôi: Muïc ñích: Loaïi boû lôùp voû thòt beân ngoøai. Phaûi tieán haønh ngay sau khi thu hoïach 24 giôø. Hình 8: Maùy xaùt ñóa − Haït caø pheâ ôû maùy xaùt töôi ra, tuy ñaõ troùc lôùp voû thòt nhöng vaãn bò bao quanh baèng 1 lôùp nhôùt baùm chaët vaøo voû traáu. Lôùp nhôùt naøy duø phôi khoâ nhöng sau naøy vaãn huùt aåm raát nhanh, gaây khoù khaên cho vieäc phôi saáy. Vì vaäy phaûi tìm caùch loïai boû ngay lôùp nhôùt naøy ngay sau khi xaùt töôi.  Loaïi nhôùt: Caùc phöông phaùp loaïi nhôùt: Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 23 − Phöông phaùp leân men. − Phöông phaùp sinh hoaù: söû duïng enzyme: pectase, protopectinase, pectinase, pectinesterase. − Phöông phaùp hoaù hoïc: söû duïng NaOH, Na2CO3 hoaëc voâi − Nöôùc aám − Phöông phaùp cô giôùi: söû duïng maùy xaùt töôi. Ôû ñaây ta quan taâm ñeán phöông phaùp leân men. − Caø pheâ thoùc sau khi ôû maùy xaùt töôi ra ñöôïc daãn ñeán caùc beå ngaâm baèng xi maêng, theå tích 1 – 10m3, thaønh beå cao 1 – 1,5m. Hieän nay coù 2 phöông phaùp leân men töï nhieân: leân men khoâ vaø leân men öôùt. + Leân men khoâ: nöôùc ñöôïc thaùo heát khoûi nhöõng beå chöùa, caø pheâ ñöôïc giöõ ôû ñoù cho tôùi khi lôùp nhaày hoøan toøan tan ra vaø cuõng ñöôïc xaû lieân tuïc ra ngoøai. Maët khaùc, nhaèm traùnh cho lôùp haït beân treân khoûi bò khoâ, ngöôøi ta duøng laù chuoái, bao bò öùôt…phuû leân treân beå men. Phöông phaùp naøy duøng trong saûn xuaát caø pheâ Robusta cuõng nhö caø pheâ Arabica ôû Costa Rica, Columbia. + Leân men öôùt: thöôøng ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát caø pheâ Arabica haûo haïng ôû nhöõng quoác gia Ñoâng Phi. Quaù trình tieán haønh trong khoái nöôùc vaø dòch leân men chæ ñöôïc xaû ra 1 laàn khi hoøan taát quaù trình leân men. Muïc ñích cuûa quaù trình leân men laø phaân huûy lôùp chaát nhaøy coù trong voû caø pheâ ñeå giuùp vieäc röûa haït deã daøng vaø saïch seõ. Vieäc uû caø pheâ ñöïôc thöïc hieän trong beå ximaêng hay trong thuøng nhöïa, thuøng toân dung tích tuøy thuoäc vaøo khoái löôïng haït. Ñoå haït caøpheâ vöøa ñöôïc boùc voû vaøo beå, daøn ñeàu roài duøng bao taûi phuû leân. Thôøi gian keùo daøi töø 12-36 giôø tuøy theo thôøi tieát. Neáu nhieät ñoä moâi tröôøng cao, thôøi gian uû seõ nhang hôn. Sau moãi 5 – 6 giôø, caø pheâ ñöôïc ñaûo troän ñeàu ñeå cung caáp ñaày ñuû oxy cho khoái uû, nhieät ñoä ñeàu khaép khoái uû neáu khoâng nhieät ñoä seõ taêng cao aûnh höôûng xaáu ñeán chaát löôïng leân men. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 24 Khi kieåm tra thaáy caùc haït xaùo vaøo nhau khoâng coøn trôn maø coù caûm giaùc nhaùp, thì coâng vieäc ngaâm uû coi nhö hoaøn thaønh, coù theå röûa saïch nhôùt vaø ñöa ñi phôi. Thôøi gian ngaâm uû phuï thuoäc vaøo:  Nhieät ñoä moâi tröôøng: nhòeât ñoä caøng cao thì caøng gia taêng tieán trình leân men.  Beà daøy lôùp nhaøy vaø möùc ñoä chín cuûa traùi caø pheâ: lôùp nhaøy caøng moûng vaø traùi caø pheâ caøng chöa chín thì thôøi gian leân men caøng daøi.  Noàng ñoä caùc pectic enzyme.  Röûa: − Muïc ñích: loïai boû lôùp chaát nhôùt ñaõ leân men, taïp chaát, voû traùi coøn dính vaøo voû thoùc. Röûa caø pheâ coù aûnh höôûng raát quan troïng ñeán phaåm chaát caø pheâ nhaân vì noù taåy saïch nhöõng chaát gaây aûnh höôûng ñeán maøu saéc haït vaø muøi vò haït luùc rang. − Caùch tieán haønh: caø pheâ ñöôïc röûa trong beå ngaâm uû, khuaáy troän, thay nöôùc lieân tuïc cho ñeán khi nöôùc hoøan toøan trong vaét. − Haït caø pheâ sau khi leân men  Phôi saáy: Caø pheâ thoùc sau khi röûa vaø ñeå raùo nöôùc, coøn chöùa 50 – 60% nöôùc. Ñeå giaûm ñoä aåm xuoáng coøn 12%, ñaït yeâu caàu baûo quaûn haït, phaûi tieán haønh phôi, saáy. − Bieän phaùp thöïc hieän:phôi döôùi aùnh naéng maët trôøi hay baèng maùy saáy.  Phaân loaïi: Sau khi phôi saáy, haït caø pheâ khoâng ñoàng ñeàu veà kích thöôùc, maøu saéc, tyû troïng. Do ñoù, ta phaûi tieán haønh phaân loaïi ñeå coù maët haøng ñoàng nhaát theo yeâu caàu cuûa thò tröôøng. Coù 3 phöông phaùp phaân loaïi : − Theo kích thöôùc. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 25 − Phaân loaïi theo troïng löôïng: − Phaân loaïi theo maøu saéc:  Ñoùng bao: saûn phaåm caø pheâ haït. CHÖÔNG III: QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT CAØ PHEÂ THEO PHÖÔNG PHAÙP SINH HOÏC I. Taùc nhaân vi sinh vaät: Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 26 Taùc nhaân vi sinh vaät cho quaù trình leân men laø heä vi sinh vaät coù khaû naêng toång hôïp cellulose vaø pectinase. Caùc vi sinh vaät coù khaû naêng toång hôïp pectinase nhö naám moác, naám men, vi khuaån. Coøn ñoái vôùi cellulose thì coù naám sôïi, xaï khuaån, vi khuaån. Tuy nhieân qua quaù trình naøy ta söû duïng Aspergillus niger. • Ñaëc ñieåm sinh lyù: Aspergillus niger sinh tröôûng ôû nhieät ñoä toái thieåu 6-8oC, toái ña 45-47oC, toái öu 35- 37oC. • Ñoäc toá: Aspergillus niger laø naám sôïi khoâng sinh ñoäc toá vaø ñöôïc söû duïng roäng raõi trong cheá bieán thöïc phaåm. Caùc enzym thuûy phaân thu nhaän ñöôïc töø chuûng naøy khoâng gaây ñoät bieán vi khuaån vaø caùc moâ cuûa chuoät. • Sinh thaùi: Aspergillus niger chieám öu theá ôû vuøng khí haäu nhieät ñôùi. Baøo töû ñính maøu ñen neân khoâng bò aûnh höôûng bôûi tia maët trôøi vaø tia cöïc tím. Aspergillus niger thöôøng ñöôïc phaân laäp töø caùc saûn phaåm phôi naéng nhö caù, caây gia vò,…tuy nhieân chuùng coøn laøm thoái röõa traùi caây (taùo, cam, quyùt, daâu,…) vaø hoa maøu (haønh, toûi, caø chua…). II. Baûn chaát sinh hoùa: Baûn chaát cuûa quaù trình leân men laø söï phaân giaûi cellulose vaø pectin coù trong voû caø pheâ döôùi taùc duïng cuûa enzyme pectinase vaø cellulase. Hoaït ñoäng cuûa enzyme pectinase: pectinase laøm ñöùt traïng thaùi gaén chaët giöõa nhöõn phaân töû acid galacturonic ñeå laøm ngaén chuoãi pectin töø nhöõng ñoaïn lôùn thaønh nhöõng ñoaïn nhoû hôn. Hoaït ñoäng cuûa cellulose: • Endocellolase: chuùng thuûy phaân lieân keát β-1.4-glycosid ôû vò trí ngaãu nhieân trong chuoãi cellulose, chuoãi Cellodextrin vaø caùc daãn xuaát Cellulose nhö Carboxyl Methyl Cellulose vaø Hy droxyethyl cellulose. Chuùng tham gia taùc ñoäng maïnh ñeán cellulose voâ ñònh hình vaø taùc ñoäng yeáu ñeán cellulose keát tinh. Söï thuûy phaân endocellulose taïo ra nhöõng chuoãi cellodextrin coù ñaàu khoâng khöû. • Exocellulase thuûy phaân ñaëc hieäu lieân keát β- 1,4-glycosid ôû ñaàu khoâng khöû cuûa chuoãi cellulose hoaëc caùc cellodextrin ñeå giaûi phoùng cellobiose. Enzyme naøy khoâng coù khaû naêng phaân giaûi cellulose ôû daïng keát tinh maø chæ laøm thay ñoåi tính chaát hoùa lyù, giuùp cho enzyme endocellulase phaân giaûi chuùng • Β-glucoside chuùng khoâng coù khaû naêng phaân huûy cellulose nguyeân thuûy maø tham gia phaân huûy cellobiose, cellodextrin taïo thaønh D-glucose. III. Quy trình saûn xuaát vaø phaân tích quy trình: Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 27 1. Quy trình saûn xuaát: Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 28 2. Phaân tích quy trình: 2.1 Thu nhaän caø pheâ: Caø pheâ traùi sau khi thu hoaïch ñöôïc ñem veà vaø chon gay vaøo beå ñaày nöôùc coù trang bò oáng xiphong ñeå phaân loaïi, nhaèm muïc ñích phaân loaïi traùi: traùi naøo naëng seõ chìm xuoáng, traùi naøo ñaõ chín khoâ seõ nheï, noåi leân treân. Ngoaøi ra coøn caønh, laù, taïp chaát,… noåi leân treân maët nöôùc cuõng ñöôïc loaïi ra khoûi khoái traùi. 2.2 Boùc voû: Ñaây laø giai ñoaïn quan troïng nhaát trong cheá bieán caø pheâ theo phöông phaùp öôùt. Vieäc xaùt voû ñöôïc thöïc hieän caøng sôùm caøng toát, nhaèm traùnh tieán trình leân men ngoaøi yù muoán vaø phaùt sinh vò laï trong haït caøpheâ. Giai ñoaïn naøy neân hoøan taát trong voøng 12-24 giôø sau khi haùi traùi, nhöng neáu vì lyù do naøo ñoù khoâng thöïc hieän ngay ñöôïc, trong khi chôø ñem ñi xaùt voû, khoái traùi neân ñöôïc baûo quaûn trong beå nöôùc. Xaùt voû laø söï taùc ñoäng cô giôùi vaøo traùi caøpheâ trong doøng nöôùc. Yeâu caàu cho caùc thieát bò xaùt voû laø thöïc hieän chính xaùc coâng vieäc taùch voû beân ngoaøi maø khoâng laøm toån thöông ñeán voû thoùc vaø haït caø pheâ beân trong. Bôûi vì trong phöông phaùp cheá bieán öôùt, nguy cô nhieãm vi sinh vaät deã daøng xaûy ra moät khi treân voû thoùc vaø haït coù xuaát hieän caùc thöông toån, keát quaû laø seõ laøm aûnh höôûng ñeán phaåm chaát caøpheâ veà sau. 2.3 Leân men: Beà daøy cuûa lôùp nhaøy trong traùi caø pheâ khoûang 1.5mm nhöng thay ñoåi tuøy theo gioáng caø pheâ. Lôùp nhaøy khoâng hoaø tan trong nöôùc, khoâng coù caáu truùc teá baøo roõ reät nhöng ôû theå keo voâ ñònh hình, noù keát dính raát chaët vaøo voû caø pheâ. Baûng : Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa lôùp nhaøy caøpheâ. Thaønh phaàn Phaàn traêm Nöôùc 84.2 Proteâin 8.9 Ñöôøng 4.1 Pectic acid 0.9 Tro 0.7 Toång soá 98.8 Ngoaøi ra coøn coù moät soá enzyme ñöôïc taïo ra trong lôùp nhaøy vaø trong lôùp thòt bao quanh lôùp nhaøy nhö: protopectinase, pectinase vaø pectase. Khi caø pheâ ñöôïc tieán haønh xaùt voû, voâ soá vi sinh vaät nhö: naám men, naám moác vi khuaån,.. trong moâi tröôøng chung quanh khoái haït ñaõ tìm thaáy ôû ñaây moät moâi tröôøng voâ cuøng thuaän lôïi cho söï phaùt trieån cuûa chuùng. Trong quaù trình phaùt trieån, chuùng töï saûn xuaát ra caùc enzyme vaø taùc ñoäng leân lôùp nhaøy cuûa khoái caø pheâ xaùt voû. Thoâng thöôøng tröôùc khi tieán haønh quaù trình leân men nguôøi ta thöôøng ngaâm nöôùc caø pheâ ñeå ñaït ñoä aåm caàn thieát, sau ñoù cho vaøo (1-2)% gioáng, troän ñeàu vaø uû trong (24-36) giôø, laøm meàm haït, phaù vôõ thaønh teá baøo cuûa haït, tieát kieäm ñöôïc chi phí vaø thôøi gian nhanh hôn phöông phaùp cheá bieán thoâng thöôøng. Sau quaù trình leân men ta tieán haønh röûa nhaèm laøm taùch trieät ñeå chaát nhaøy coøn baùm treân voû thoùc. Vì chæ vôùi moät ít chaát nhaøy coøn soùt laïi seõ bò caùc vi sinh vaät taán coâng vaø laøm cho haït caø Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 29 pheâ leân men ngoaøi yù muoán trong caùc coâng ñoaïn cheá bieán tieáp theo, vaø daãn ñeán haäu quaû laøm toån haïi ñeán phaåm chaát vò caøpheâ sau naøy. Coâng vieäc röûa coù theå thöïc hieän trong beå leân men tröôùc ñoù baèng caùch cho vaøo beå vaø khuaáy troän haït baèng phöông phaùp thuû coâng hoaëc baèng cô giôùi nhôø vaøo caùc maùy röûa. 2.4 Saáy: Ñoái vôùi phöông phaùp cheá bieán khoâ thì giai ñoaïn naøy ñôn giaûn hôn nhieàu do: • Ñoä aåm ban ñaàu cuûa caø pheâ öôùt raát ñoàng ñeàu. • Löôïng nöôùc caàn laøm cho boác hôi ít. • Coù theå saáy taïi caùc nhieät ñoä saáy vaø toác ñoä saáy cao Coù theå keát hôïp vôùi saáy nhaân taïo trong giai ñoaïn ñaàu roài sau ñoù ñem ñi phôi naéng ñeå haï ñoä aåm haït ñeán ñoä mong muoán. 2.5 Rang: Quaù trình rang laøm bieán ñoåi maøu vaø taïo höông ( do caùc thaønh phaàn thoaùt ra khoûi teá baøo). Sau ñoù ñem ñi uû, luùc naøy toøan boä tinh daàu vaø chaát beùo thoaùt ra ngoaøi daãn ñeán haït caøpheâ coù maøu ñen nhaùnh. Sau khi rang haït caø pheâ taêng kích thöôùc töø 1-1.5 laàn. III. Caùc yeáu toá xaûy ra trong quaù trình leân men: 1. Aûnh höôûng cuûa ñoä aåm haït caø pheâ ñeán quaù trình leân men: Quaù trình leân men laø döïa vaøo hoaït tính cuûa heä enzyme cellulose vaø pectinase do Aspergillus niger tieát ra. Ñieàu kieän hoaït ñoäng cuûa naám moác laø phaûi coù moâi tröôøng coù ñoä aåm thích hôïp. Do ñoù tröôùc khi tieán haønh boå sung naám moác vaøo ñeå tieán haønh quaù trình leân men thì haït caø pheâ nhaân caàn phaûi ñöôïc ngaâm vôùi nöôùc. Thôøi gian ngaâm haït caøng laâu thì ñoä aåm cuûa haït caøng taêng. Ñoä aåm cuûa haït taêng taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho naám moác phaùt trieån, tieát ra enzym thuûy phaân pectin vaø cellulose thaønh nhöõng hôïp chaát deã tan, ñoàng thôøi giaûi phoùng nhöõng thaønh phaàn tan trong nöôùc coù trong haït caø pheâ. Vì vaäy khoái löôïng chaát tan seõ taêng. Tuy nhieân neáu ngaâm haït quaù laâu thì haït tröông nôû laøm cho quaù trình phaân giaûi pectin vaø cellulose xaûy ra quaù maïnh, taïo ra nhöõng loã hoûng treân maët voû caø pheâ. Do ñoù, khi tieán haønh röûa haït sau khi uû, söï xuaát hieän cuûa nhöõng loå hoûng naøy taïo ñieàu kieän cho söï maát maùt nhöõng thaønh phaàn hoøa tan cuûa haït deã daøng hôn. Maët khaùc, khi ñoù taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình leân men phuï taïo axit cuûa moät soá loaïi vi sinh vaät nhö naám men, naám moác, vi khuaån coù saún treân beà maët haït caø pheâ cuõng nhö nhieãm vaøo trong quaù trình leân men vì vaäy laøm cho pH cuûa dung dòch giaûm xuoáng. 2. Aûnh höôûng thôøi gian leân men ñeán pH cuûa dung dòch vaø troïng löôïng cuûa khoái leân men: pH giaûm daàn trong quaù trình leân men. Nguyeân nhaân laø do quaù trình naám moác phaân giaûi pectin thaønh caùc ñôn chaát cuûa noù laø acid galacturonic, ñoàng thôøi taïo ñieàu kieän giaûi phoùng caùc thaønh phaàn tan trong nöôùc coù trong haït caø pheâ, trong ñoù coù axit. Theo thôøi gian, naám moác phaùt trieån taïo ra trong dòch caø pheâ caøng nhieàu axit laøm cho pH cuûa dung dòch ngaøy caøng giaûn xuoáng. Trong quaù trình leân men thì troïng löôïng cuûa khoái uû giaûm daàn nguyeân nhaân laø do naám moác ngaøy caøng phaùt trieån, söû duïng ngaøy caøng nhieàu cô chaát ñeå laøm thöùc aên vaø chuyeån hoùa nhöõng chaát höõu cô phöùc taïp coù troïng löôïng phaân töû lôùn thaønh nhöõng phaân töû nhoû. Maët khaùc trong quaù trình leân men coù moät löôïng hôi nöôùc boác hôi vaøo khoâng khí, quaù trình thuûy phaân cuõng taïo moät soá hôïp chaát bay hôi nhö CO2 vaø H2O. tuy nhieân neáu thôøi gian leân men quaù 24 giôø thì troïng löôïng khoái leân men taêng leân laø do thôøi gian caøng laâu naám moác caøng phaùt trieån, sinh khoái cuûa chuùng taêng leân, beân caïnh ñoù söï coù maët cuûa caùc loaøi vi khuaån, naám moác, naám men coù saün treân beà maët haït caø pheâ cuõng nhö töø khoâng khí. Vì vaäy chuùng laøm gia taêng troïng löôïng cuûa khoái caø pheâ leân men. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 30 3. Aûnh höôûng cuûa haøm löôïng naám moác theâm vaøo trong quaù trình leân men: Löôïng naám moác theâm vaøo caøng lôùn, quaù trinh thuûy phaân pectin vaø cellulose caøng maïnh, taïo ra saûn phaåm laønhieàu caùc chaát tan. Nhöng neáu ta cho vaøo quaù nhieàu thì chuùng seõ söû duïng cô chaát laø chaát tan, söû duïng heát nhöõng chaát ñôn giaûn, chuùng seû söû duïng heát nhöõng chaát tan maø chuùng vöøa taïo ra laøm giaûm haøm löôïng chaát tan trong saûn phaåm. Maët khaùc khi ta theâm vaøo nhieàu naám moác thì cuõng taïo ra nhieàu axit laøm giaûm maïnh pH cuûa dung dòch. 4. Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñeán quaù trình leân men: Trong quaù trình leân men thì nhieät ñoä taêng daàn, khoûang ôû 8 giôø ñaàu sau ñoù giaûm daàn. Khi naám moác phaùt trieån, phaân giaûi cô chaát vaø toûa nhieät, ngoaøi ra coøn do quaù trình boác hôi nöôùc neân nhieät ñoä taêng. Sau ñoù nhieät ñoä laïi giaûm xuoáng do quaù trình phaân giaûi cô chaát cuûa naám moác. IV. Chæ tieâu caûm quan vaø chæ tieâu chaát löôïng: Caø pheâ ñöïôc leân men theo phöông phaùp sinh hoïc coù vò thôm ñaäm, sau khi uoáng vaøo coù vò ngoït haäu, caøng ñeå laâu caøng ngon veä sinh an toøan thöïc phaåm hoaøn toaøn ñöôïc baûo ñaûm. Caø pheâ ñöôïc saûn xuaát theo phöông phaùp leân men coù hieâu suaát trích ly ñeán 95%, caùc thaønh phaàn trong haït caø pheâ ñöôïc hoøa tan gaàn nhö hoøan toaøn. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 31 PHAÀN III : CA CAO LEÂN MEN Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 32 1. Giới thiệu về cây cacao 1.1 Phân loại thực vật học Cây cacao (Theobroma cacao) thuộc: -Thứ Theobroma cacao L. -Họ Sterculiaceae. Thứ Theobroma gồm 20 loài, trong đó chỉ có loài Theobroma cacao là có giá trị kinh tế. Theobroma cacao được chia ra làm 2 loài phụ: Criollo và Forastero. -Criollo: trái đỏ, kích thước lớn, có nhiều ở vùng Nam Mỹ (Venezuela, Ecuado, Colombia) -Forastero: có màu vàng đỏ, có nhiều ở Châu Phi (Ivory Coast, Ghana, Nigeria) -Trinitario (cây lai của Criollo và Forastero) : trái vàng nhỏ, có nhiều ở vùng Trung Mỹ (Trinidad, Jamaica) Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 33 1.2 Đặc điểm hình thái của cây cacao Cacao là loài thân gỗ nhỏ có thể cao đến 10-20 m nếu mọc tự nhiên trong rừng. Trong sản xuất người ta thượng chặt xén ngọn bớt để việc thu hoạch quả có thể dễ dàng hơn và độ cao của cây khi trưởng thành không quá 7,5 m, đường kính từ 10-15 cm. Để phát triển mạnh, cây cacao cần được che chắn để tránh bớt tia nắng mặt trời và gió, đặc biệt là trong những giai đoạn đầu của thời kỳ phất triển. Thời kỳ kinh doanh hiệu quả có thể kéo dài từ 25-40 năm. Lá dài 25 cm, màu đậm, hình gân lông chim. Mỗi năm cho đến hàng nghìn hoa ở thân chính và cành to nhưng chỉ có 1-3% thành trái. Cây sẽ ra quả khi được 3-4 tháng tuổi. Sau khi thụ phấn trái tăng trưởng chậm trong hỏang 40 ngày đầu và đạt tốc độ tối đa sau 75 ngày. Sau khi thụ phấn 85 ngày sự tăng trưởng của trái chậm lại, trong khi hạt bên trong trái bắt đầu tăng trưởng nhanh, đaay cũng là thời kỳ hạt tích lũy chất béo. Lớp com nhầy hình thành khỏang 140 ngày sau khi thụ phấn. Từ khi thụ phấn đến khi trái chín kéo dài từ 5-6 tháng. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 34 Trái cacao có thể đạt chiều dài 15-20 cm, cân năng từ 200g-1kg. Tùy theo từng loài, hình dạng của trái thay đổi từ hình cầu, hình dài và nhọn, hình trứng hợc hình ống. Màu sắc của trái khá đa dạng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ. Mỗi trái chứa khoảng 20-40 hạt 1.3 Đặc điểm sinh thái của cây cacao Cây cacao là loài cây nhiệt đới, thường được trồng ở vùng xích đạo. Nhiệt độ thích hợp cho sự sinh trưởng là 30-40oC, độ ẩm là từ 70-80% và là cây ưa bóng mát. 1.4Thành phần hóa học của trái cacao Nứoc, chất béo (bơ cacao), cacbohydrates, nitrtogen, acid hữu cơ, muối khóang,…. Các thành phần này sẽ có hàm lượng khác nhau ở chất nhầy, vỏ hạt và thịt hạt. - Chất nhầy (thịt quả) có hàm lượng nước và đường cao nhất, ngoài ra còn có acid citric làm cho pH của thịt quả luôn ở 3,5 - Vỏ hạt có hàm lượng cacbohydrates cao - Thịt hạt có hàm lượng bơ cacao rất cao, vỏ hạt có một ít và chất nhầy không có. 2. Thị trường sản xuất cacao Các sản phẩm đã có mặt trên thị trừong Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 35 Sản phẩm bán hòan chỉnh ứng dung trong nhiều ngành khác: - Bột cacao bổ sung vào bánh kẹo, nước giải jhát - Bơ cacao sản xuất mức, mỹ phẩm, dược phẩm. Sản phẩm hòan chỉnh tiêu thụ ngay: - Chocolate tấm - Chocolate bột - Mức kẹo chocolate. 3. Quá trình lên men hạt cacao 3.1 Mục đích của quá trình lên men cacao -Thực hiện quá trình lên men tự nhiên, sử dụng khả năng sinh tổng hợp của hệ VSV tự nhiên nhằm loại bỏ phần thịt quả bao xung quanh hạt cacao để thu được cacao nhân nguyên vẹn về hình thể. - Cho phép một số chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động. - Loại bỏ bớt vị đắng cho cacao - Tạo ra mùi vị đặc trưng cho cacao 3.2 Hệ VSV gây lên men cacao - Nấm men Saccharomyces Cerevisiae là chủ yếu (ngoài ra người ta còn tìm thấy có 12 loài nấm men khác nữa có mặt trong khối lên men cacao nhưng số lượng không nhiều) - Vi khuẩn: Lactobacillus lactis Lactobacillus plantarum Acetobacter aceti Gluconobacter oxydans 3.3 Bản chất sinh hóa và những biến đổi sinh hóa diễn ra trong quá trình lên men, ủ hạt cacao -Trong 24 giờ đầu: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 dưới sự hoạt động của nấm men trong điều kiện kỵ khí không bắt buộc. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 36 Ngoài ra còn có một số sản phẩm phụ khác như acid lactic, acid oxalic, enzyme ngoại bào, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi,.. -24 giờ tiếp theo: thịt quả bị phân rã và chiết rút hết, tạo điều kiện thông thoáng cho khối ủ. Hơn nữa sau 2-3 ngày đầu lên men thường tiến hành đảo trộn khối hạt. Do có mặt của O2 nên cồn bị oxi hóa thành acid acetic dưới sự hoạt động của vi khuẩn acetic: C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + Q - Cuối quá trình lên men, lượng cồn và acid lactic giảm dần, chỉ còn acid acetic. Nhờ acid acetic và nhiệt độ cao (sau 2 ngày lên men) làm cho màng tế bào bị vỡ và các chất dễ hòa trộn vào nhau. Điều này cho phép một số chất phức tạp chuyển sang trạng thái hoạt động (hoạt động của enzyme, quá trình oxi hóa, quá trình phân giải protein thành aminoacid…) Sự hoạt động của những chất này là yếu tố quyết định đến màu và mùi của bột cacao sau này. Tuy nhiên sự có mặt của acid acetic trong hạt cacao sẽ làm tăng độ chua của sản phẩm cuối sau này. Do đó sau quá trình lên men bắt buộc phải có giai đoạn làm khô hạt cacao để acid acetic bị oxi hóa. 3.4 Những biến đổi của VSV trong qua trình lên men - Nấm men chiếm ưu thế hoạt động trong 24 giờ đầu: - chuyển tòan bộ thịt quả (có hàm lượng đường rất cao) thành cồn - phân hủy acid citric làm chp pH tăng từ 3,5-4,2 tạo điều kện cho vi khuẩn phát triển. - sản xuất một số acid hữu cơ (acid oxalic, acid succinic, acid malic, acid acetic,..) có tác dụng giết chết mầm hạt. - sản xuất một vài hợp chất hữu cơ dễ bay hơi tạo mùi đặc trưng cho cacao. - tạo ra enzyme pectinase, làm giảm tính dẻo của thịt quả giúp cho phản ứng nhanh hơn. - Vi khuẩn lactic cũng chiếm ưu thế hoạt động trong 24 giờ đầu khi pH ≥ 4 và trong điều kiện kỵ khí tạo ra acid lactic. -Trong 24 giờ tiếp theo: thịt quả bị phân hủy hết, có sự xâm nhập của khí O2 vào khu vực lên men, vi khuẩn acetic bắt đầu chiếm ưu thế hoạt động chuyển cồn thành acid acetic. Trong suốt thời gian này nhiệt độ tăng đến 50oC tạo điều kiện thuận lợi xúc tác các phản ứng sinh hóa và sự hoạt động của các loài vi khuẩn. Bào tử VSV cùng với nấm sợi có thể xuất hiện trên bề mặt khối lên men gây ra những mùi ôi thối, khó chịu. 3.5 Thời gian lên men Trung bình là từ 6-7 ngày Đặc biệt đối với loại Criollo: từ 2-3 ngày, loại Forastero: 5 ngày, loại Trinitario : 7 ngày hoặc hơn nữa. Sau quá trình lên men độ ẩm của hạt là 16-17% 3.6 Các kiểu lên men hạt cacao trên thế giới 3.6.1 Phương pháp ủ thành đống Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 37 Đây là phương pháp phổ biến nhất ơ Tây Phi và ở Vanuatu. Hạt cacao được đổ đống trên mặt đất có phủ lá chuối. Bên trên và xung quanh cũng có đậy bằng lá chuối. Cứ 2 ngày một lần giở lá chuối ra để xáo trộn hạt cho đều, rồi đậy lá chuối lại. Khối lương đống hạt thường từ 100-250 kg. Thời gian lên men thường là 5-6 ngày. Có thể tạo thành những đường rãnh để giúp cho sự thoát dịch nhầy, không nên lên men trong những lỗ đát lõm, thịt quả bị phân hủy thành lỏng không chảy đi được sẽ làm thối khối hạt lên men. 3.6.2 Phương pháp ủ trong thúng Phương pháp thường được thực hiện trong các tiểu trang trại hoặc theo quy mô gia đình. Hạt cacao được đổ đầy vào trong những thúng bằng tre, xung quanh và bên trên cũng được phủ lá chuối. Dịch nhầy chảy qua các mặt bên và đáy thúng. Việc đảo trộn được thực hiện bằng cách đổ từ thúng này sang thúng kia, cứ 2 ngày một lần. Phương pháp này dã được thực hiện ở Châu Phi (Ghana) Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 38 3.6.3 Phương pháp ủ trong thùng Các thùng gỗ có đường kính khỏang 1-1,5 m, sâu 1m, có thể chứa từ 1-2 tấn cacaođược bố trí theo hình bậc thang, dưới đáy có lỗ 15mm để dịch nhầy có lối thoát và để thông hơi. Tiến hành lót lá chuối ở đáy và quanh thùng rồi đổ hạt cacao tươi vào. Cứ 2 ngày tiến hành đảo trộn bằng cách chuyển cacao từ thùng này sang thùng khác để quá trình lên men đồng đều, xúc tác phản ứng nhanh. Phương pháp này thường được áp dụng trong các trang trại, đồn điền lớn. Thời gian lên men từ 6-7 ngày. - Phương pháp này đã được áp dụng tại vùng Trung Mỹ (Venezuela). Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 39 3.6.4 Phương pháp ủ trên khay Khay ủ bằng gõ sâu 10cm, đáy khay là một cái vạt bằng nan tre đặt song song và cách nhau chừng 0,5 cm. Mỗi khay chia thành 2 phần bằng nhau, bằng một cái ngăn di động bằng gỗ. Chỉ đổ đày cacao nửa khay. Chồng 12 khay lên nhau, góc đầy hạt quay về cùng một phía. Lớp hạt trên của mỗi khay tiếp giáp với vạt tre làm đay của khay trên và những khỏang trống giữa các nan tre là những ống thông khí mà qua đó không khí coa thể thấm vào khối ủ. Sau 24 giờ ủ ngưoiừ ta phủ lên chồng khay một mảnh vải bao bì để vừa chống mất nhiệt vừa đảm bảo sự thông thoáng. Thòi gian ủ trên khay là 3-4 ngày, ngắn hơn so với các phưong pháp ủ khác. 3.7 Quá trình làm khô hạt cacao sau lên men Mục đích: - tránh hiện tượng mốc hạt cacao. - giảm độ ẩm của hạt cacao sau khi ủ (55% xuống đến 6-7%) để bảo quản. không đựoc sấy quá khô (U≤5%) hạt sẽ bị giòn, dễ gãy. - hòan tất các biến đổi hóa học đang xảy ra bên trong hạt. - tạo hương vị đặc biệt cho cacao. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 40 Biện pháp thực hiện: phơi dưới ánh nắng mặt trời hoặc sấy bằng máy sấy. - Phơi dưới nắng mặt trời: kéo dài 1-2 tuần và mỗi ngày đảo trộn 4 lần, buổi tối khối hạt được đậy lại bằng bao tải. - Sấy bắng các máy sấy thời gian sẽ rút ngắn hơn (1-2 ngày) nhưng lượng acid acetic chưa bị oxi hóa hết vẫn còn bị giữ lại trong hạt làm cho sản phẩm cuối có hàm lượng acid cao. Đặc điểm hạt sau khi phơi: có màu nâu. 3.8 Phân loại hạt và đóng gói Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 41 4 Công nghệ sản xuất bột cacao 4.1 Quy trình công nghệ Trái cacao Bổ đôi vỏ Thu hạt cacao khô Nạo hạt cacao Ép Rang Phơi và sấy hạt cacao nhấn Nghiền mảnh nhân Ủ hạt cacao Thu hạt nhân Nghiền thô và phân ly Loại bỏ tạp chất Xay bánh dầu Sàng Đóng gói Sản phẩm Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 42 4.2 Giải thích quy trình 4.2.1 Ủ hạt cacao Là quá trình lên men hạt cacao để phân hủy tòan bộ khôi thịt quả bao quanh hạt và thu nhận hạt cacao nhân ở bên trong nhờ vào hệ VSV tự nhiên. 4.2.2Phơi và sấy hạt cacao nhân Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 43 Nhằm mục đích: - giảm độ ẩm của hạt cacao sau khi ủ (55% xuống đến 6-7%) để bảo quản. không đựoc sấy quá khô (U≤5%) hạt sẽ bị giòn, dễ gãy. - hòan tất các biến đổi hóa học đang xảy ra bên trong hạt. - tạo hương vị đặc biệt cho cacao. Biện pháp thực hiện: phơi dưới ánh nắng mặt trời hoặc sấy bằng máy sấy. Tuy sấy bắng các máy sấy thời gian sẽ rút ngắn hơn (1-2 ngày) nhưng lượng acid acetic không bay đi hết vẫn còn bị giữ lại trong hạt làm cho sản phẩm cuối có hàm lượng acid cao. Đặc điểm hạt sau khi phơi: có màu nâu. 4.2.3 Loại bỏ tạp chất Sử dụng sàng hoặc rây để loại bỏ các tạp chất, bụi bặm trong quá trình lên men và phơi hạt cacao. Trong hình là một thiếtt bị có không khí nóng thổi từ dưới lên và nước được tuới nhe từ trên xuống, ngoài mục đích làm sạch hạt thiết bị này còn làm cho hạt sáng bóng lên 4.2.4 Rang tách vỏ Nhằm mục đích: - tách nhân và vỏ nhưng chỉ ở mức độ làm lỏng lớp vỏ hạt - giảm độ ẩm nhân cacao thích hợp cho quá trình nghiền, ép dầu. - tăng hàm lượng chất thơm, mùi vị cho cacao. - thay đổi màu sắc cacao thành màu nâu đỏ đặc trưng (do L-epicatesin chuyển hoá thành flobaphen, do phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin, phản ứng caramen hóa,…) Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 44 - vô hoạt các VSV có hại khác - giảm hàm lượng các chất gây đắng, gây chát (tanin, L-epicatesin) Biện pháp thực hiện: rang ở 120oC, thời gian 10-15 phút. 4.2.5 Nghiền thô, phân ly Nhằm mục đích: tách hòan tòan vỏ ra khỏi nhân Biện pháp thực hiện: sử dụng máy phân ly cơ học dùng sàng, máy phân ly động dùng quạt. 4.2.6 Nghiền nhân cacao Nhân cacao có chứa khỏang 55% bơ cacao, điểm nóng chảy của bơ cacao khoảng 34-35oC. Trong quá trình nghiền và nhiệt sinh ra do ma sát sẽ nâng nhiệt độ lên trên 34oC làm hóa lỏng chất béo tạo thành một chất bột nhão (gọi là rượu mùi cacao). Bột cacao nhào nghiền xong có thể sản xuất bơ cacao, bột cacao, sôcôla, …có thể giữ cho nó ở thể lỏng hay ở thể rắn. 4.2.7 Ép Mục đích là để tách bơ cacao ra khỏi các thành phần không chứa chất béo. Sau khi ép hàm lượng bơ trong bột cacao chỉ còn khỏang 18%. Bơ cacao là một trong những chất béo có giá trị rất cao, dùng để sản xuất sôcôla béo, ứng dụng trong ngành dược phẩm (chế supputoria), ngành mỹ phẩm (son đánh môi), sản xuất xà phòng,… Áp lực ép khỏang 400 kg/cm2, nhiệt độ 65-70oC, thời gian khỏang 5-10 phút 4.2.8 Xay bánh dầu Bánh dầu cacao sau khi ra khỏi mâm ép sẽ rơi vào thùng chứa và đưa đến máy xay để nghiền thành bột mịn hơn. 4.2.9 Sàng Sản phẩm bột cacao cuối cùng được sàng qua vải lọc, nylon hoặc lưới kim loại trước khi đem đi đong gói bằng vật liệu chống hút ẩm. Traø-caø pheâ-ca cao GVHD: Ths. Nguyeãn Thuùy Höông 45 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] [2] [4] [5]Ñoàng Thò Thanh Thu, Sinh Hoùa Öùng Duïng, NXB-Ñaïi Hoïc Quoác Gia TP Hoà Chí Minh [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] 7Q9/article-Terms-and-Conditions-terms_ctc.htm [15] [16] [17]