Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 1

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ............................................................................................... 2
I. CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT............................................................................................................... 2
II. TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU ............................................................................................. 3
PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CACAO................................................................... 4
A. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO TRUYỀN THỐNG..................................................................... 4
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT............................................................................................. 4
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .................................................................................... 5
1. Quá trình phân loại và làm sạch................................................................................................5
2. Quá trình rang........................................................................................................................... 6
3. Quá trình tách vỏ cacao (winnowing)......................................................................................... 9
4. Quá trình nghiền nhân cacao..................................................................................................... 11
5. Quá trình kiềm hóa ................................................................................................................... 13
6. Quá trình ép bơ......................................................................................................................... 15
7. Quá trình nghiền bột cacao ....................................................................................................... 18
8. Quá trình hoàn thiện sản phẩm ................................................................................................. 20
B. QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CACAO THEO PHƯƠNG PHÁP NARS................................................... 22
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT............................................................................................. 22
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .................................................................................... 23
1. Quá trình xử lý nhiệt bằng tia hồng ngoại .................................................................................. 23
2. Quá trình kiềm hóa ................................................................................................................... 25
3. Quá trình rang nhân cacao ........................................................................................................ 27
C. SO SÁNH ƯU và NHƯC ĐIỂM CỦA 2 QUY TRÌNH .......................................................................... 29
PHẦN 3: BỘT CACAO THÀNH PHẨM....................................................................................................... 31
I. PHÂN LOẠI BỘT CACAO THÀNH PHẨM......................................................................................... 31
II. CHẤT LƯNG BỘT CACAO THÀNH PHẨM.................................................................................... 31
PHẦN 4: PHỤ LỤC – MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG CNSX BỘT CACAO HIỆN NAY...................... 37

Hàm lượng Nitơ
Nitơ tổng
Theobromine
Cafein
0,7 0,3
Tinh bột 9 5,2
Xơ 3,2 19,2
Phôi nhũ, phần chính để sản xuất bột cacao, bao gồm nhiều thành phần: chiếm hàm lượng
cao nhất là chất béo, còn gọi là bơ cacao (có thể lên tới 57%), có nhiệt độ nóng chảy khá
thấp (khoảng 34
o
C) và chỉ số iod (IV) từ 33-42. Một thành phần khác khá quan trọng trong
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 3
hạt cacao là theobromine, một hợp chất chứa nitơ công thức phân tử C
7
H
8
N
4
O
2
, có tác dụng
tạo vò đắng đặc trưng cho cacao. Ngoài hai thành phần quan trọng như trên, hạt cacao còn
chứa tinh bột, protein, chất khoáng, xơ và một số thành phần khác.
II. CÁC TIÊU CHÍ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU
Cacao hạt được phân loại theo trọng lượng (thường là trọng lượng của 100 hạt, 3.5oz) và
theo hàm lượng hạt không đạt yêu cầu hay hạt khuyết tật, đó là những hạt bò mốc, chưa được
lên men, các hạt bò sâu bọ tấn công, hạt bắt đầu nảy mầm, hạt lép (không có nhân bên
trong)…Để kiểm tra hạt có khuyết tật hay không, người ta sử dụng phép kiểm tra vết cắt.

Rang
Tách vỏ
Nghiền
Ép bơ
Kiềm hoáK
2
CO
3
Bơ cacao
Tạp chất
Vỏ
Nghiền
Bao gói
Bột cacao
Bao bì
Phân loại

Hình 2.1 – Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cacao theo phương pháp kiềm hoá dòch
cacao
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 5
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. QUÁ TRÌNH PHÂN LOẠI VÀ LÀM SẠCH
1.1. Mục đích quá trình
Quá trình này có mục đích chuẩn bò cho các công đoạn tiếp theo trong dây chuyền công
nghệ (rang, nghiền ,tách vỏ…) nhằm loại bỏ các tạp chất lẫn trong đống hạt cacao sau khi
lên men và sấy từ các cơ sở cung cấp. Các tạp chất thường là cát, đá, gỗ vụn, cao su, mảnh
kim loại, vụn thuỷ tinh, vải sợi từ các bao vận chuyển… Việc loại bỏ các tạp chất này rất
cần thiết để đảm bảo yêu cầu về chất lượng của hạt khi nghiền và tách vỏ cũng như chống
những tác động cơ học (va đập, xay xát…) làm giảm tuổi thọ của các thiết bò trong các quá

Hình 2.2 – Sơ đồ hệ thống làm sạch cacao
2. QUÁ TRÌNH RANG
2.1. Mục đích
Rang là một quá trình cung cấp nhiệt liên tục trong một khoảng thời gian vừa đủ để không
làm cháy lớp vỏ hạt mà chỉ làm nóng đều đặn hạt nhằm mục đích là:
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 7
 Mục đích chuẩn bò: tăng độ phồng nở của hạt, thay đổi cấu trúc vỏ từ đó làm yếu đi
liên kết giữa vỏ và nhân cacao giúp cho hạt cacao dễ bò tách vỏ hơn. Đồng thời quá
trình này góp phần làm giảm bớt ẩm của nguyên liệu xuống 2,5-5% tăng hiệu suất
cho quá trình nghiền thô.
 Mục đích chế biến: biến đổi những hợp chất màu và mùi có sẵn trong cacao làm cho
các sản phẩm chế biến từ cacao có màu sắc, mùi thơm và hương vò đặc trưng.
 Mục đích bảo quản: góp phần vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật có hại.
Mức độ rang phụ thuộc vào loại hạt và mục đích sử dụng của sản phẩm.
2.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình
2.2.1. Biến đổi vật lý
 Nhiệt độ của khối cacao tăng lên kèm theo quá trình thoát ẩm làm giảm tỉ trọng hạt.
 Độ xốp của vỏ ca cao thay đổi giúp cho hạt cacao sau rang dễ nghiền và tách vỏ.
2.2.2. Biến đổi hoá học
 Phản ứng tạo màu do các hợp chất polyphenol và anthocyanin bò oxy hoá chuyển
thành hợp chất flobaphen (màu nâu đỏ).
 Sự giảm hàm lượng chất chát (sản phẩm ngưng tụ catechin hình thành sau quá trình
lên men): sau khi rang còn lại 2-3%.
 Phản ứng Maillard (phản ứng hoá nâu không enzyme): các amino acid và đường khử
tác dụng với nhau tạo ra sản phẩm melanoidin có màu nâu và hương vò đặc trưng.
 Một số protein bò biến tính bởi nhiệt độ.
2.2.3. Biến đổi hoá lý
 Ẩm khuếch tán từ trong lòng hạt ra bề mặt vỏ và bay hơi làm hàm ẩm của hạt giảm
xuống còn 2,5-5%.

o
C
1. Màu nâu tối ưu của bột - 134
2. Vò chát giảm tối đa 40 150
3. Vò đắng giảm tối đa - 120
÷
150
4. Vò chua giảm tối đa 50 150
5. Vò cháy khét (burnt flavor)
giảm tối đa
10 120
2.4. Thiết bò rang hạt gián đoạn
Cấu tạo thiết bò rang phải đảm bảo sao cho hạt không bò lẫn với các phần bò cháy xém của
nguyên liệu cũng như nhiên liệu đốt. Bên cạnh đó, thiết bò cũng phải được thiết kế sao cho
dễ thu hồi các acid dễ bay hơi, ẩm và các sản phẩm phân huỷ khác.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 9
Thông thường, hạt cacao được rang trong thiết bò rang hạt (khác với thiết bi rang nhân).
Thiết bò này có thể được gia nhiệt trực tiếp bằng cách thổi dòng khí nóng đi qua khối hạt
hoặc gián tiếp thông qua gia nhiệt từ bên ngoài lên vỏ thiết bò. Thường được sử dụng nhất là
các thiết bò rang dạng trống hình trụ tròn nằm ngang có thể rang cacao ở cả hai dạng nhân
và hạt, trống này có thể xoay quanh trục cố đònh để gia nhiệt đồng đều hơn. Quá trình rang
thường được kết hợp với quá trình tiệt trùng nhờ vào việc kiểm soát độ ẩm trong trống rang
cho phép đạt được mức độ tiêu diệt vi sinh vật tốt nhất. Sau khi quá trình rang hoàn tất, dòng
hạt được đưa vào khoang dẫn có bố trí quạt làm nguội - trong trường hợp rang nhân - trước
khi được đưa vào máy nghiền. Hình 2.3 – Thiết bò rang cacao gián đoạn
2.5. THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ

 Cách thực hiện: kết hợp hai quá trình sàng và thổi khí. Quá trình rang đã làm yếu
liên kết giữa lớp vỏ và nhân, do đó mà trong quá trình nghiền tách vỏ này, hạt sẽ
được chà xát nhằm tách rời từng mảnh vỏ lớn để tránh tạo bụi.
 Thiết bò (xem phần phụ lục)
Hạt cacao sau khi rang đã được tách vỏ một phần, do đó để đạt được hiệu quả tách vỏ tốt,
trước khi đưa vào máy xát phải sàng để loại bỏ phần vỏ này đi. Sau khi sàng, hạt sẽ được đưa
vào máy xát cấu tạo gồm hai con lăn có tiết diện hình lục giác quay cùng chiều để tung các
hạt cacao va đập vào các tấm kim loại bên trong máy. Vỏ hạt sẽ được xé ra và cùng với nhân
rơi xuống hệ thống sàng có kết hợp phân ly nhờ khí động dùng quạt. Hệ thống gồm nhiều
sàng nối tiếp có chuyển động rung lắc. Kích thước lỗ sàng nhỏ dần từ trên xuống dưới. Vỏ và
các mảnh vụn cũng như bụi sẽ được tách ra nhờ quạt hút. Nhân sẽ rơi xuống dưới và đi ra
ngoài.
Các máy phân loại hiện nay chỉ có khả năng tách được khoảng 83% nhân, trong đó chứa
khoảng 1,5-2% vỏ và một ít mầm.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 11
Hình 2.4 – Sơ đồ nguyên lý nghiền tách vỏ

4. QUÁ TRÌNH NGHIỀN NHÂN CACAO
4.1. Mục đích công nghệ:
Mục đích chuẩn bò cho quá trình kiềm hoá: quá trình nghiền làm giảm kích thước các
mảnh nhân cacao, tạo nên một khối cacao ở dạng đặc, sệt gọi là cacao khối (cocoa mass)
hay dòch cacao (cocoa liquor).
Mục đích chế biến: chuyển nhân cacao thành dạng bột của sản phẩm
4.2. Các biến đổi xảy ra
Do ma sát trong khi nghiền các tế bào trong hạt bò xé vỡ, đồng thời nhiệt độ khối nhân
cacao tăng lên trên 34
o
C, bơ cacao dạng rắn bên trong các tế bào (hàm lượng tới 55%) được
giải phóng ra bên ngoài và chuyển sang dạng lỏng. Các thành phần rắn còn lại tiếp tục giảm

 Thông số kỹ thuật
 Độ ẩm vào: 2 – 2,5%.
 Nhiệt độ nghiền: 34-35
o
C (trên nhiệt độ nóng chảy của bơ cacao).
 Kích thước hạt sau nghiền: 50 – 500 µm.
5. QUÁ TRÌNH KIỀM HOÁ
5.1. Mục đích công nghệ
Cũng như quá trình rang, quá trình kiềm hoá là một trong những khâu không thể thiếu được
trong quy trình sản xuất cacao bao gồm các mục đích chính như sau:
 Mục đích chuẩn bò: tạo độ ẩm tối ưu cho quá trình ép bơ.
 Mục đích chế biến: quá trình kiềm hoá xảy ra các biến đổi quan trọng làm tăng
cường chất lượng bột cacao thành phẩm về màu (làm tăng màu nâu cho bột cacao),
mùi, vò (tăng hương vò thơm ngon của bột cacao).
 Mục đích hoàn thiện: cải thiện chỉ tiêu cảm quan về màu, mùi, vò và khả năng hoà
tan cho bột cacao.
5.2. Các biến đổi xảy ra
 Biến đổi hoá lý
 Nước hấp phụ từ ngoài vào trong khối cacao làm khối cacao mềm hơn, góp phần
giúp phản ứng trung hoà dễ dàng hơn.
 Ở nhiệt độ kiềm hoá cao, một phần nước trong dòch cacao sẽ bốc hơi
 Biến đổi hoá học
 Các acid tự do không bay hơi còn lại như acid citric, acid tartaric, các acid béo sẽ
được trung hoà làm giảm độ chua của cacao.
 Phản ứng Maillard tiếp tục xảy ra làm tăng giá trò cảm quan của bột cacao về
hương vò và màu sắc.
 Các hợp chất polyphenol bò chuyển hoá thành hợp chất quinon ngưng tụ làm cho
bột cacao sẫm màu hơn.
ROH + OH
-

o
C, thời gian kiềm
hoá từ 25-60phút.
 Hoá chất (K
2
CO
3
, Na
2
CO
3
, amoniac, muối amonium, Ca(OH)
2
): loại hoá chất và nồng
độ: thường được sử dụng nhất là K
2
CO
3
. Màu sắc của bột cacao phụ thuộc vào lượng
kiềm sử dụng. Kiềm (chiếm khoảng 2,5-6% khối lượng cacao nghiền) có tác dụng làm
làm tăng pH từ 4,5-5 đến 6,1-8,5.
Bảng 2.2 - Sự ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến chất lượng cacao thành phẩm
K
2
CO
3

(g/100g cacao)
Nước
(g/100g cacao)

Thiết bò kiềm hoá sử dụng là thiết bò hình trụ kiểu vỏ áo. Tác nhân truyền nhiệt sẽ đi phía
vỏ, thường là hơi nước, nước nóng hoặc điện trở tuỳ thuộc bộ phận điều khiển nhiệt độ. Vỏ
thiết bò làm bằng thép không gỉ, bên trong có cánh khuấy để đảo trộn hỗn hợp giúp cho
dung dòch kiềm và dòch cacao dễ dàng tiếp xúc và khuếch tán đồng nhất với nhau, tăng
cường hiệu quả kiềm hoá. Sau khi kiềm hoá, khí khô được sục vào để giảm độ ẩm đến 2%.
Bằng cách điều chỉnh hai thông số cơ bản là nhiệt độ kiềm hoá và lượng kiềm sử dụng,
nhà sản xuất có thể kiểm soát được độ màu, mùi của bột cacao theo mục đích sản xuất. Ở
nhiệt độ thấp, màu cacao sẽ nhạt và hơi nâu. Khi gia tăng nhiệt độ lên cao, cacao sẽ chuyển
màu nâu đậm và trở nên nặng mùi. Ngoài ra, lượng kiềm sử dụng cũng ảnh hưởng nhiều đến
màu sắc cacao. Càng kiềm tính, pH càng cao thì cacao càng sậm màu.
5.5. Thông số kỹ thuật
 Nhiệt độ kiềm hoá: 80-115
o
C
 Thời gian kiềm hoá: 25-60 phút.
 Hoá chất: K
2
CO
3
hàm lượng 2,5-6% khối lượng cacao nghiền.
 pH: tăng từ 4,5-5 đến 7,1-7,7.

Hình 2.6 – Thiết bò kiềm hoá
6. QÚA TRÌNH ÉP BƠ
6.1. Mục đích công nghệ
 Mục đích hoàn thiện: bột cacao thành phẩm cần phải có hương vò phù hợp và không
bò chảy lỏng ở nhiệt độ thường, trong khi đó chất béo trong cacao nghiền có nhiệt độ
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 16
nóng chảy thấp (chừng 34-35

Thiết bò được vận hành tự động. Ban đầu, cacao nghiền ở nhiệt độ 90-100
o
C sẽ được bơm
vào với áp lực 21 kg/cm
2
, ở giai đoạn này thì một lượng bơ cacao tự do sẽ bò tách ra và thoát
qua màng lọc. Khi khung ép đã đầy thì bơm sẽ ngừng hoạt động. Khi đó piston thủy lực sẽ
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 17
làm việc và tạo ra áp lực ép đến 420kg/cm
2
. Lúc này, bơ cacao sẽ thoát khỏi màng lọc và đi
vào bồn chứa. Khi đã tách được lượng bơ cacao theo đúng yêu cầu, piston thủy lực sẽ quay
về vò trí ban đầu, kết thúc việc ép. Khung ép sẽ tự động được mở ra, bánh cacao sẽ rơi xuống
băng tải (đặt sẵn bên dưới máy ép) và được chuyển tới silo để làm nguội bằng không khí
lạnh (hoặc đưa lên pallet để chuyển tới làm nguội trong phòng lạnh) rồi sau đó sẽ qua thiết
bò nghiền để nghiền bánh cacao thành bột cacao thành phẩm.

(1) Bồn chứa dòch cacao; (2) Bơm nhập liệu; (3) Đường ống vận chuyển dòch cacao; (4) cân đònh lượng; (5) Bộ
phận ép thủy lực;(6) Bể hứng bơ cacao; (7) Bơm bơ cacao; (8) Ống dẫn bơ; (9) bồn chứa bơ cacao; (10) băng tải
vận chuyển bánh cacao; (11) Bộ điều khiển bơm thủy lực; (12) Ống dẫn nước;(13) Bộ phận điều khiển điện tử.
Hình 2.7 – Sơ đồ máy ép thủy lực dùng đề tách bơ cacao
Hàm lượng béo của cacao được chỉnh dựa vào ba yếu tố là : thời gian ép, khối lượng bột ép
và khoảng cách di chuyển của piston. Nhìn chung đối với thiết bò ép trên, lượng bơ cacao
vẫn không thể được tách ra hoàn toàn khỏi bột cacao, thấp nhất là 1% béo vẫn còn trong bột
cacao.
6.5. Yêu cầu và thông số kó thuật
Với yêu cầu hàm lượng béo giảm còn 10-20% và sử dụng máy ép thủy lực:
 Nhiệt độ cacao khối trong quá trình này ở khoảng 90-100
o

tạo ra những màu sắc không mong muốn cho bột cacao.
 Cảm quan: có thể làm thay đổi màu bột cacao thành phẩm.
7.3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Nhiệt độ: Trong khi nghiền, có những yếu tố sau đây chòu sự chi phối của nhiệt độ
 Bơ cacao còn lại trong bột có nhiệt độ nóng chảy 34
o
C, vì vậy nếu trong quá
trình nghiền, nhiệt độ tăng cao trên nhiệt độ này thì bơ cacao sẽ chảy lỏng,
gây hiện tượng kết dính làm cho quá trình nghiền gặp khó khăn. Hơn nữa, ở
nhiệt độ dưới 34
o
C, một số glyceride trong bơ cacao cũng có thể bò chảy lỏng
và mặc dù bột vẫn có thể đi qua máy nghiền nhưng chất béo trong bột ở dạng
không ổn đònh sẽ tạo ra những màu sắc không mong muốn và làm cho bột bò
vón cục. Đối với bột cacao có hàm lượng béo dưới 20% thì nhiệt độ làm nguội
không cần chính xác.
 Màu sắc bột cacao: tuỳ vào mục đích sử dụng của bột cacao thành phẩm mà
màu sắc của bột quan trọng hay không. Và màu sắc của bột cacao cũng bò chi
phối một phần bởi nhiệt độ của quá trình này.
Công nghệ sản xuất bột cacao GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn
Trang 19
Thường thì nhiệt độ của bánh cacao nhập liệu trong khoảng 43-45
o
C, và bột cacao
sau khi ra khỏi máy nhiền trong khoảng 21-24
o
C.
 Độ ẩm của khộng khí làm nguội: độ ẩm tương đối của không khí làm nguội chỉ nằm
trong khoảng 50-60%. Độ ẩm không khí quá cao sẽ làm cho hạt cacao thành phẩm
có chứa hàm lượng nước lớn tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển. Ngược lại, độ ẩm