11
Quá trình lên men
i. Sự lên men của lớp nhầy
Lớp nhầy chiếm khoảng 15-20 % trọng lượng của hạt ca cao tươi và chứa một trữ
lượng đường cao, pH khoảng 3.5. Theo Roelfsen có khoảng 24 loài vi sinh vật được
tìm thấy trong một khối ca cao đang lên men, nhưng chỉ có một số ít trong số đó là
được biết đến vai trò của chúng. Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men dưới sự tác
động của các vi sinh vật có trong lớp nhầy gây chuyển hóa đường trong lớp nhầy thành
cồn ethylic và khí carbonic bay ra.
C
6
H
12
O
6
Æ 2C
2
H
5
OH + 2 CO
2
Sự chuyển hóa trên xảy ra dưới những điều kiện hơi yếm khí. Khi chất nhầy bị
tan vỡ và thành dịch chảy ra làm môi trường ủ trở nên thông thoáng hơn. Độ acid cũng
giảm, pH đạt khoảng 5.0. Ngay khi các tế bào chất của lớp nhầy bị hủy hoại, không
khí thâm nhập vào khối ủ và có sự gia tăng về acetic do có hiện tượng oxid hóa cồn
thành acid acetic.
Theo Kenten và Powell (1960) các phản ứng do sự hoạt động của các vi sinh vật
luôn phát nhiệt nhiều, làm tăng nhiệt độ khối ủ có thể lên đến 50
o
C. Nhiệt độ tăng đều

Đối với những phức chất đạm, trong quá trình lên men trữ lượng đạm tổng số
giảm đều vì chất theobromine hao mất. Chừng 40% theobromine của phôi nhũ tươi
khuếch tán vào các mô và di chuyển vào vỏ của hạt làm cho trữ lượng theobromine ở
vỏ hạt tăng lên rất nhiều. Vì thế mà vị đắng của hạt ủ tốt càng giảm thêm đi. Còn các
protein trong cotyledon bị thủy phân háo thành các amino acid và chuyển sang các
dạng không hòa tan do các phản ứng với các polyphenols. Các biến đổi này sẽ phản
ánh qua các vị, hương và màu sắc của các hạt
Hiệu quả quan trọng nhất của quá trình ủ hạt ca cao là sự xuất hiện của những
tiền chất của hương vị chocolate. Theo Rohan, 1958 những chất đường khử tìm thấy
trong hạt cacao đã lên men là một thành phần của các tiền chất. Chỉ có những tiền chất
này mới truyền vào cho hạt ca cao khi rang có hương vị chocolate. Cần lưu ý rằng các
tiền chất ấy không hề có sẵn trong các loại tế bào của phôi nhũ khi hạt ca cao còn tươi,
mà chỉ được sinh ra trong quá trình lên men mà thôi.
2.2.1.2 Các phương pháp ủ hạt ca cao
i. Ủ thành đống
Đây là phương pháp phổ biến nhất trong việc ủ ca cao ở Tây Phi. Hạt ca cao
được đổ đống thành hình nón trên các lá chuối được xếp tròn trên mặt đất. Nhằm giúp
cho sự thoát dịch nhầy, trong quá trình lên men, người ta kê dưới lớp lá chuối các cành
cây hoặc các thanh tre thành hình nan hoa của bánh xe. Các lá chuối được cuộn lên
nhằm giữ hơi nóng trong suốt quá trình ủ. Cứ hai ngày một lần, giở lá chuối ra để xáo
trộn hạt cho đều, rồi lại đậy lá chuối vào
ii. Ủ trong thúng
Các thúng đan bằng tre được dùng cho phương pháp này. Chúng được đổ đầy ca
cao rồi sau đó dùng lá chuối đậy lại. Dịch nhầy chảy ra qua các mặt bên và đáy thúng.

13
Việc đảo trộn được thực hiện bằng cách đổ từ thúng này sang thúng kia, cứ 2 ngày một
lần.
iii. Ủ trong thùng
Các thùng gỗ có kích thước 1.2 x 1.2 x 0.9 hoặc 1.2 x 2 x 0.7, bằng các tấm gỗ


2.2.2.1 Loại bỏ tạp chất
Hạt được đi qua sàng có φ = 16 mm để tách các tạp chất lớn hay các sợi dây nhợ
và sau đó đi qua sàng có lỗ φ = 8 mm để tách sạch các tạp chất nhỏ như vỏ hạt vụn, sỏi
đá, mảnh kim loại. Trong quá trình lên men hay phơi sấy cacao, bụi bẩn có thể bám
trên vỏ hạt có thể lẫn vào các sản phẩm sau này, làm giảm hương vị của chúng do đó
cần có quá trình thổi sạch bụi khỏi hạt cacao. Hao hụt qua hệ thống làm sạch ước
chừng 1 – 1,3% tính theo khối lượng.
2.2.2.2 Xử lý nhiệt
Nếu hạt cacao không qua xử lý nhiệt sơ bộ mà đi thẳng vào giai đoạn rang, thì sẽ
phát sinh nhược điểm sau:
¾ Hạt cacao có kích thước rất khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc loài
(Forastero, Criollo hay Trinitario) do đó rất khó đảm bảo các hạt rang có độ
chín đồng đều; các hạt nhỏ bị rang quá nhiệt trong khi các hạt lớn thì rang
chưa tới.
¾ Hạt nguyên có kích thước khá lớn, nên bên trong và bên ngoài hạt có độ chín
rất khác nhau
¾ Khi rang ở nhiệt độ cao khoảng 120
o
C, dầu cacao rất linh động, dễ dàng bị
vỏ hạt ca cao vốn có hàm lượng dầu thấp sẽ hấp thụ dầu cao cao mạnh, tổn
thất dầu ca cao trong quá trình tách vỏ khoảng 5 – 6 %.
Do đó, cần quá trình xử lý nhiệt sơ bộ để khắc phục các nhược điểm trên. Người
ta cần nâng nhiệt độ trên bề mặt hạt cacao lên 90 – 100
o
C để phần vỏ hạt mất nước và
dễ tách rời khỏi lõi hạt ca cao. Nhờ vậy, tổn thất dầu ca cao trong quá trình thổi tách
vỏ chỉ còn khoảng 1 %.
2.2.2.3 Rang
Rang là một trong những công đoạn cần thiết trong kỹ nghệ chế biến ca cao và

Các chất dễ bay hơi làm hạt ca cao có mùi khó chịu. Sau khi rang, hàm lượng của
chúng giảm: hàm lượng acid dễ bay hơi từ 0.4 % (tính theo acid acetic) giảm xuống
còn 0.3 %, lượng chất khô tổn thất trong quá trình rang khoảng 0.1 – 0.2 %.
iii. Sự thay đổi hàm lượng chất chát
Chất chát trong ca cao làm cho chocolate và bột cacao có vị chát và đắng đặc
trưng. Chất chát gồm 2 loại:
¾ Chất chát thuỷ phân: là hợp chất mà các nhân phenol liên kết với nhau thông
qua nguyên tử oxi. Chất chát thuỷ phân quan trọng là tanin

16
¾ Chất chát ngưng tụ: là hợp chất mà các nhân phenol liên kết với nhau thông
qua nguyên tử carbon. Chất chát ngưng tụ với nhau thì có tính chát. Trong hạt
ca cao tươi chưa lên men có 0.6 –1 % catesin nhưng sau khi lên men chúng
chuyển thành chất chát ngưng tụ L – epicatesin. Trong hạt ca cao khô đã lên
men, lượng chất chát từ 3 – 6 %. Sau khi rang còn lại 2 – 3 %
iv. Sự thay đổi chất màu
Trong quá trình rang, L –epicatesin bị oxy hoá chuyển thành flobaphen có màu
nâu đỏ đặc trưng của chocolate. Ngoài ra còn phải kể tới phản ứng Maillard giữa
đường khử và acid amin, phản ứng caramel hoá. Tất cả những phản ứng này giúp tạo
màu và quan trọng nhất là tạo mùi chocolate
Các phương pháp rang hạt ca cao
i. Rang gián đoạn
Thường rang trong thùng quay: tác nhân truyền nhiệt là không khí nóng 250 –
300
o
C được thổi vào thùng quay. Nhiệt độ ra của không khí 160 – 170
o
C. Nhiệt độ
hạt ca cao 120 – 125
o

Kiềm hoá nhằm làm gia tăng hương vị thơm ngon của chocolate và bột ca cao.
Quá trình kiềm hoá phụ thuộc vào nồng độ và lượng chất kiềm, thời gian và nhiệt độ
kiềm hoá. Trong quá trình này hàng loạt các tác động khác nhau:
¾ Sự hấp thu của nước dẫn đến sự trương nở của thành tế bào, protein, tinh bột
và các chất sợi, tạo thuận lợi cho các phản ứng hoá học.
¾ Trung hoà các acid tự do như acid acetic, citric, tartric…, làm độ chua của
chocolate giảm rõ rệt
¾ Hydrate hoá các ester để tạo thành các hợp chất có mùi thơm
¾ Làm giảm hàm lượng các hợp chất tanin và sản phẩm ít chát hơn
¾ Phá huỷ cấu trúc của protein, tạo thành các acid amin, hợp chất amin,
amoniac tự do, các hợp chất globulin hay các protein thứ cấp khác
¾ Phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin tự do làm tăng cảm quan về
màu sắc và mùi vị
¾ Sự phân huỷ các hợp chất glucid góp phần tạo sản phẩm một mùi vị giống
như của vanille, tạo các sản phẩm đặc trưng của phản ứng caramel hoá
¾ Trung hoà các acid béo tự do, tạo thành các sản phẩm của phản ứng xà phòng
hoá
¾ Phá huỷ một phần lecithin có trong ca cao, một chất bảo quản và chất nhũ
tương tự nhiên của ca cao. Hai tác động cuối gây bất lợi đối với chất lượng
bột ca cao. Do đó cần chú ý tác dụng tiêu cực này
Việc kiềm hoá thực hiện bằng cách tẩm dung dịch kiềm 3 – 8 % (K
2
CO
3
, Na
2
CO-
3
, KOH hay NaOH) vào bột ca cao và ủ trộn trong thùng quay ở nhiệt độ 70 – 80
o

o
C, và bơ ca cao kém chất lượng còn dùng được trong
ngành sản xuất xà phòng. Bột ca cao đem ép có hàm lượng bơ ban đầu khoảng 55.5 %,
sau đó giảm xuống còn khoảng 18 % (bột ép có hàm lượng bơ như vậy thích hợp làm
thức uống). Áp lực tác động lên bột ca cao đạt tới 380 – 400 kg/cm
2
. Nhiệt độ bột ca
cao đem ép cần đạt 65 – 70
o
C để giảm độ nhớt của dầu ca cao, dầu ca cao sẽ dễ thoát
ra hơn. Thời gian ép khoảng 5 – 10 phút.
2.2.2.9 Xay bánh dầu
Bánh dầu ca cao sau khi ra khỏi mâm ép sẽ rơi vào thùng chứa hoặc trên một
băng chuyền để tiếp tục được xay xát (nghiền tinh) để thành bột mịn hơn.
Cấu trúc bánh dầu ép rất kết chặt, đặc biệt là khi bánh có hàm lượng chất béo
thấp. Trước khi xay xát bánh được đập vỡ ra. Mục đích để đập vỡ bánh dầu thành từng

19
miếng có kích thước nhỏ hơn 5 mm, trước khi đưa vào xay trong các máy xay xát kiểu
con lăn
2.2.2.10 Sàng
Sản phẩm bột ca cao cuối cùng được sàng qua vải lọc, nylon hoặc lưới kim loại
trước khi đem đi đóng gói bằng vật liệu chống hút ẩm

2.3 GIỚI THIỆU VỀ CELLULOSE, PECTIN, CELLULASE,
PECTINASE

2.3.1 Giới thiệu cellulose

Cellulose là một loại homocellulose gồm nhiều đơn vị β – D - glucose và được

CH
2
OH
OH
OH
OH
- D- glucopyranose
β
n

20
Những phần kết tinh không liên tục mà xen kẽ trong chuỗi cellulose. Kích thước chuỗi
kết tinh này khác nhau tùy thuộc vào nguồn cung cấp cellulose nhưng thường thì
đường kính dao động từ 60 – 100 A
o
và dài 600 – 1500 A
o
. Các sợi microfibrin có
chiều rộng khoảng 100 – 300 A
o
và chiều dày khoảng 40 – 100 A
o
.
Tính chất chung của cellulose
¾ Cellulose là một trong những chất tự nhiên khá bền, không tan trong nước
nhưng có thể hút nước và trương nở lên. Tuy nhiên, chúng có thể bị phân hủy
trong điều kiện nước có nhiệt độ cao và áp suất lớn, hay trong dung dịch có
chứa tác nhân acid hay kiềm mạnh.
¾ Cellulose có thể bị phân hủy ở nhiệt độ 40 – 50
o

exocellulase
o Endoglucanase có tên khác là endo β-1,4-D-glucanase hay β-1,4
glucan-4-glucanohydrolase