Luận văn Khảo sát quá trình lên men và sấy hạt ca cao sau thu hoạch theo qui mô nông hộ

Bao đay giữ nhiệt tốt hơn so với lá chuối, do đó bao đay hoặc kết hợp bao đay và lá chuối được đề nghị sử dụng đậy khối ca cao trong quá trình lên men. Đối với tất cả các phương pháp lên men, hạt ca cao nên được đảo trộn ở các ngày khác nhau. Đảo trộn hạt có nghĩa là hạt ca cao được trộn bằng xẻng hoặc bằng tay nhằm giúp cho không khí đi vào bên trong khối ca cao và giúp cho sự lên men diễn ra đồng đều. Khi không khí đi vào bên trong khối hạt ca cao, là kết quả của quá trình đảo trộn hạt, mức độ lên men sẽ gia tăng và nhiệt độ sẽ tăng nhanh chỉ trong vài giờ sau đó. Thông thường, hạt chỉ cần được đảo trộn ở ngày thứ hai của quá trình lên men. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng quá chậm, có thể gia tăng số lần đảo trộn, chẳng hạn ở ngày thứ ba hoặc thứ tư, như vậy sẽ giúp cho nhiệt độ tăng lên. Sấy hạt ca cao Sấy là một khâu quan trọng trong quá trình sơ chế ca cao bởi vì có nhiều phản ứng hoá học được cho là sản sinh ra hương vị tốt cho ca cao vẫn còn tiếp diễn trong suốt quá trình sấy. Tốt nhất ca cao nên được làm khô trong khoảng từ 5 đến 7 ngày. Khoảng thời gian này đủ cho phép axit được bay hơi ra khỏi hạt và sản xuất được hạt ca cao có độ axit thấp và có hương vị tốt. Nếu quá trình làm khô kéo dài hơn 7 ngày, sự nhiễm nấm mốc có thể xảy ra, điều này dẫn đến giảm chất lượng hạt và các nhà thu mua sẽ mua với giá thấp. Trong quy trình này ta sử dụng thiết bị sấy ca cao bằng năng lượng mặt trời do dự án CARD đang được áp dụng cho một số nông hộ tại Bến Tre. 3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát sự thay đổi về mặt hóa lý của khối hạt trong quá trình ủ • Mục đích Nhằm khảo sát sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, pH, axit tổng, tanin của quá trình lên men theo phương pháp lên men ca cao ở qui mô nông hộ, làm cơ sở để đánh giá chất lượng hạt khô theo phương pháp lên men ca cao ở qui mô gia đình. • Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại. Nhân tố A: thời gian ủ. • Tiến hành thí nghiệm 20 Ca cao sau khi thu hoạch, tách hạt và tiến hành ủ trong điều kiện tự nhiên. Trong quá trình ủ tại các thời điểm 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ngày tiến hành đặt nhiệt kế. Ghi lại các giá trị nhiệt độ bằng cách đọc các giá trị trên nhiệt kế. Mỗi ngày ghi lại các giá trị nhiệt độ 2 lần, mỗi lần ở 3 vị trí khác nhau vào 2 thời điểm khác nhau trong ngày (8h, 16h) và tính giá trị trung bình cho mỗi ngày. Đồng thời tiến hành lấy mẫu để phân tích ẩm, pH, axit tổng (tính theo axit acetic), tanin. • Chỉ tiêu theo dõi − Nhiệt độ − Độ ẩm − pH, axit tổng 3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự thay đổi về mặt hóa lý của khối hạt trong quá trình sấy • Mục đích Nhằm khảo sát sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, pH, axit tổng của quá trình sấy theo phương pháp sấy bằng thiết bị sấy ca cao năng lượng mặt trời. • Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại. Nhân tố B: thời gian sấy. • Tiến hành thí nghiệm Ca cao sau khi thu hoạch, tách hạt và tiến hành ủ, hạt sau ủ ta tiến hành sấy. Trong quá trình sấy ta tiến hành lấy mẫu và đo nhiệt độ môi trường, nhiệt độ máy sấy, nhiệt độ khối hạt theo từng ngày sấy. Mỗi ngày ghi lại các giá trị nhiệt độ 2 lần, mỗi lần ở 3 vị trí khác nhau vào 2 thời điểm khác nhau trong ngày (8h, 16h) và tính giá trị trung bình cho mỗi ngày. Đồng thời tiến hành lấy mẫu để phân tích ẩm, pH, axit tổng (tính theo axit acetic). • Chỉ tiêu theo dõi: − Nhiệt độ − Độ ẩm − pH, axit tổng 3.3.3 Thí nghiệm 3: Đánh giá chất lượng hạt ca cao khô • Mục đích Đánh giá chất lượng hạt ca cao sau sơ chế theo qui mô khép kín tại nông hộ. • Bố trí thí nghiệm 21 Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. • Tiến hành thí nghiệm Với phương pháp ủ và sấy bằng máy sấy năng lượng mặt trời ta thu được hạt ca cao khô theo quy trình sơ chế trên, và tiến hành đánh giá về một số chỉ tiêu cảm quan và các chỉ tiêu hóa lý dựa trên TCVN 7519 : 2005. • Chỉ tiêu theo dõi Cảm quan − Cắt hạt (cut test) − Hàm lượng vỏ (%, shell content) − Đếm số hạt trên 100g hạt khô (bean count) Hóa lý − Hàm lượng ẩm − pH − Axit tổng 3.3.4 Thí nghiệm 4: Tính hiệu quả kinh tế và hiệu suất thu hồi sản phẩm Dựa trên qui trình ủ hạt của người dân địa phương dưới đây để tính được lợi nhuận thu được sau khi lên men 1 mẻ 400kg trái tươi. 22 Hình 3.3 Sơ đồ tiến hành đánh giá sự thay đổi khối lượng theo qui trình lên men và sấy hạt ca cao sau thu hoạch theo qui mô nông hộ • Mục đích Tính hiệu suất thu hồi sản phẩm đối với phương pháp lên men ca cao qui mô nông hộ. Tính lợi nhuận thu được sau khi hoàn tất 1 mẻ ca cao (lên men và sấy). • Tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ trên. Trái ca cao chín Tồn trữ Tách hạt Ủ Sấy (phơi) Hạt ca cao bán cho thương lái (tính hiệu suất và lợi nhuận) Cân 1 Cân 2 Cân 3 Cân 4 Cân 5 23 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HẠT CA CAO TƯƠI Bảng 4.1 Kết quả phân tích thành phần hạt ca cao tươi (tính theo phần trăm trọng lượng tươi) Ca cao Bến Tre Ca cao Tây Phi* Thành phần Cơm nhầy Tử diệp Cơm nhầy Tử diệp Nước (%) Chất béo (%) Tanin (%) Axit tổng (%) 76,37 _ _ 0,47 31,89 49,52 4,21 0,35 84,5 0,6 _ 0,7 35 31,3 5,2 0,6 *: thành phần của ca cao Tây Phi theo F.Hardy, trích dẫn bởi Nguyễn Minh Thủy, 2000. Dựa vào bảng 4.1 ta thấy hàm lượng chất béo của ca cao Bến Tre 49,5% cao hơn hàm lượng béo của ca cao Tây Phi 31,3%, gần bằng với ca cao Côte d’Ivoire 50% (Anvoh et al., 2009). Axit tổng của cơm nhầy trong ca cao Bến Tre 0,47%, ca cao Tây Phi 0,7% thấp hơn nhiều so với kết quả phân tích cơm nhầy của ca cao Brazil 1 – 3% (chủ yếu là axit citric) (Schwan et al., 2004). Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt trên nhưng chủ yếu là do sự khác nhau về khí hậu, kỹ thuật canh tác, giống và thời điểm thu hoạch của từng nơi. Tỷ lệ giữa lớp cơm nhầy (chứa nhiều đường) và hạt ảnh hưởng đến lượng rượu sinh ra trong quá trình lên men. Do đó sự khác nhau trên dẫn đến sự khác nhau về chất lượng hạt sau lên men và sấy giữa các vùng, khu vực trên thế giới như pH, hàm lượng vỏ, tổng số hạt trên 100g hạt khô,... 4.2 SỰ THAY ĐỔI VỀ MẶT HÓA LÝ CỦA KHỐI HẠT TRONG QUÁ TRÌNH Ủ Nhiệt độ và ẩm độ có vai trò quan trọng đến sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật. Đặc biệt trong quá trình lên men ca cao, một quá trình lên men với sự phát triển của một chuỗi các vi sinh vật nối tiếp nhau thì nhiệt độ ở thời điểm ban đầu cũng như trong suốt quá trình lên men đều có ảnh hưởng rất rõ ràng đến quá trình ủ lên men và chất lượng hạt sau khi ủ. 24 27 32 37 42 47 0 1 2 3 4 5 6 Thời gian ủ (ngày) Nhiệt độ (oC) Lớp bề mặt Lớp giữa Lớp đáy Khối ủ Môi trường Hình 4.1 Sự thay đổi nhiệt độ khối ủ trong quá trình lên men Kết quả thể hiện ở hình 4.1 cho thấy nhiệt độ tăng nhanh ở lớp trên của khối ca cao hơn ở lớp giữa, nhiệt độ lớp đáy tăng hơn 15oC trong 3 ngày đầu tiên (từ 29,43 đến 45,08oC). Nhiệt độ lớp đáy luôn luôn thấp hơn, và nhiệt độ môi trường không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê trong suốt quá trình lên men từ 29,67oC đến 32,67oC. Nhiệt độ khối ủ đạt cao nhất 48oC vào ngày thứ tư (sau lần đảo trộn đầu tiên) thấp hơn so với nhiệt độ khối ủ ca cao tại Cộng hòa Dominican 51oC sau 2 ngày (lần đảo trộn thứ 2 tại 48 giờ) (Sandra Lagunes Gálvez et al., 2007), nhiệt độ khối ủ ca cao tại Brazil đạt cao nhất 50oC sau 4 ngày (Schwan et al., 2004), và cao hơn so với nhiệt độ khối ủ ca cao tại Cần Thơ 44,7oC (Vương Thanh Tùng, 2005). Theo qui luật chung, khi quá trình lên men càng đạt đến gần 50oC thì chất lượng hạt ca cao khô càng tốt. Nhiệt độ lên men vào các ngày 5 và 6 cũng vẫn còn tăng (47,17 – 47,87oC) chứng tỏ lượng cơm nhầy trong hạt vẫn còn và quá trình lên men vẫn chưa kết thúc. Bảng 4.2 Hàm lượng ẩm của nguyên hạt, tử diệp, cơm hạt và hàm lượng tanin thay đổi trong quá trình ủ Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% Độ ẩm (%) HL tanin (%) Thời gian ủ (ngày) Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp Tử diệp 0 51,81 ab 76,78 ab 31,36 a 4,57 a 1 53,44 c 77,95 bc 33,94 b 3,98 b 2 52,92 bc 78,40 c 37,42 c 2,07 c 3 53,38 c 77,15 abc 40,72 d 2,32 d 4 54,90 d 75,69 ad 41,79 d 1,27 e 5 51,30 a 74,55 de 39,44 e 1,43 f 6 52,29 abc 73,76 e 40,68 d 1,17 g 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 0 1 2 3 4 5 6 Thời gian ủ (ngày) ẩ m đ ộ (% ) 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 H L ta n in (% ) Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp HL tanin (%) Hình 4.2 Sự thay đổi độ ẩm tương đối của khối ủ và hàm lượng tanin trong quá trình lên men. Vị của hạt ca cao được đánh giá qua sự kết hợp giữa vị chua và vị chát. Vị chua của hạt liên quan mật thiết với thông số pH và độ axit của hạt, còn vị chát cao hay thấp là do hàm lượng tanin trong hạt quyết định. Tanin là một chất thuộc nhóm polyphenol. Trong quá trình lên men, các hợp chất polyphenol có khuynh hướng khuếch tán ra bên ngoài và bị oxy hoá bởi enzym polyphenoloxydase làm giảm hàm lượng tanin trong sản phẩm. Từ kết quả hình 4.2 ta thấy hàm lượng tanin giảm dần trong quá trình lên men. Trong 2 ngày đầu lên men hàm lượng tanin giảm nhanh từ 4,57% đến 2,07%, tiếp tục giảm vào các ngày còn lại và đạt 1,17% vào ngày lên men cuối cùng. Sự giảm hàm lượng tanin là điều mong muốn trong quá trình lên men. Dựa vào hình 4.2 và bảng 4.2 ta thấy độ ẩm của tử diệp tăng đáng kể trong 3 ngày lên men đầu tiên từ 31,36 đến 41,79% và ổn định vào những ngày tiếp theo đạt 40,68% vào ngày cuối cùng. Độ ẩm của hạt tăng cao nhất vào ngày lên men thứ tư (54,90%) do vi khuẩn acetic tiếp tục oxy hóa axit acetic để tạo thành CO2, H2O và năng lượng và đạt 52,29% khi kết thúc quá trình lên men thấp hơn so với với ca cao Cộng hòa Dominican 76,6% (Sandra Lagunes Gálvez et al., 2007. 26 Bảng 4.3 pH, độ axit của tử diệp, cơm hạt và nguyên hạt ca cao thay đổi trong quá trình ủ pH Độ axit (%) (TA) Thời gian ủ (ngày) Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp 4,47 a 3,00 ab 5,53 a 0,30 a 0,37 a 0,24 a 0 1 3,91 b 2,86 ac 4,94 b 0,58 b 0,65 b 0,38 b 2 3,04 c 2,59 d 3,32 c 0,80 c 0,83 c 0,81 c 3 3,09 cd 2.79 dc 3,18 c 1,34 de 1,15 d 1,68 d 4 3,11 cd 2,95 abc 3,32 c 1,50 f 1,08 c 1,50 d 5 3,33 de 3,15 b 3,38 c 1,37 e 1,34 e 1,27 e 6 3,42 e 3,40 e 3,40 c 1,24 d 1,05 c 1,05 f Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 0 1 2 3 4 5 6 Thời gian ủ (ngày) pH Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp Hình 4.3 Sự thay đổi pH trong quá trình lên men Khi hạt còn tươi thì lớp vỏ lụa (testa) đóng vai trò như một màng không thấm, vì vậy dù cho pH của thịt quả rất thấp (3,00) nhưng axit vẫn không thấm vào bên trong hạt được. Trong suốt quá trình lên men các enzyme thủy phân sẽ phá hủy một phần của lớp vỏ này và axit tạo thành (chủ yếu là axit acetic) sẽ thấm vào tử diệp. Vì vậy đến ngày thứ 2 pH của tử diệp giảm đáng kể từ 5,53 đến 3,32, ổn định vào các ngày tiếp theo và đạt 3,4 vào ngày lên men cuối. Kết quả được trình bày ở bảng 4.3 và hình 4.3 cho thấy giá trị pH của nguyên hạt giảm đáng kể trong 2 ngày đầu lên men từ 4,47 đến 3,04 và ổn định cho đến khi kết thúc đạt 3,42. pH cơm hạt tăng từ 3,00 đến 3,40. Vào ngày 3, 4, 5, 6 giá trị pH của cơm hạt, tử diệp và nguyên hạt tiến lại gần nhau và ổn định với giá trị pH 3,4 27 thấp hơn so với ca cao Cộng hòa Dominican pH 4,48 (Sandra Lagunes Gálvez et al., 2007), thấp hơn so với ca cao ủ tại Indonesia 5,0 – 5,1 (M. Ardhana et al., 2003). 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0 1 2 3 4 5 6 Thời gian ủ (ngày) Đ ộ a x it (% ) Nguyên hạt Cơm hạt Tử diệp Hình 4.4 Sự thay đổi độ axit của khối hạt ca cao trong quá trình lên men Từ bảng 4.3 và hình 4.4 cho thấy trong 3 ngày đầu tiên có sự gia tăng hàm lượng axit tổng đáng kể. Đối với tử diệp độ axit tăng nhanh đến ngày thứ 3 (TA = 1,34%) và ổn định 1,34% - 1,05% vào những ngày lên men tiếp theo. Điều này có thể giải thích đã có đủ thời gian để các axit hữu cơ như axit acetic và axit lactic từ cơm nhầy thấm vào tử diệp. Sau 3 ngày do sự ảnh hưởng của sự tăng cao nhiệt độ làm ức chế sự hoạt động của các vi sinh vật nên giá trị TA tăng chậm đến ngày thứ 5 thì dừng lại và giảm vào thứ 6 nhưng không đáng kể. Đối với cơm nhầy có sự thay đổi giá trị TA cũng tương tự như tử diệp, nhưng khi nhiệt độ tăng cao thì hàm lượng axit giảm khá nhanh, do vi sinh vật bị ức chế không sinh axit, axit thấm vào trong tử diệp, và sự bay hơi axit khi nhiệt độ tăng. Bảng 4.4 Khối lượng nguyên hạt, tử diệp, cơm hạt của 100 hạt ca cao và tỷ lệ tử diệp/ cơm hạt trong quá trình ủ Thời gian ủ (ngày) Khối lượng nguyên hạt (g) Khối lượng tử diệp (g) Khối lượng cơm hạt (g) Tỷ lệ tử diệp/ cơm hạt 0 107,08 a 56,43 a 50,65 a 1,12 a 1 107,86 a 62,41 b 45,46 b 1,37 b 2 103,45 b 63,62 bc 42,58 c 1,49 c 3 99,68 de 64,47 c 35,48 d 1,81 de 4 99,83 d 64,33 c 35,36 d 1,82 e 5 99,10 de 62,31 c 34,76 d 1,85 e 6 98,04 e 62,31 b 35,73 d 1,75 d Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% 28 33 43 53 63 73 83 93 103 113 0 1 2 3 4 5 6 Thời gian lên men (ngày) K hố i l ự ợ n g (g) 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 Tỉ lệ n hâ n hạ t/c ơ m hạ t Khối lượng nguyên hạt (g) Khối lượng tử diệp (g) Khối lượng cơm hạt (g) Tỷ lệ nhân hat/cơm hạt Hình 4.5 Sự thay đổi trọng lượng cơm nhầy, tử diệp và sự thay đổi tỷ lệ tử diệp/ cơm hạt trong 6 ngày lên men Tỷ lệ tử diệp và cơm nhầy có thể được xem là nhân tố thể hiện hàm lượng vỏ sau cùng của hạt ca cao khô và được cho là bị ảnh hưởng bởi hoạt động thuỷ phân pectin của nấm men và vi khuẩn lactic trong suốt quá trình lên men. Từ kết quả bảng 4.4 hình 4.5 ta thấy khối lượng của cơm hạt giảm nhanh trong 3 ngày lên men đầu tiên từ 50,65g đến 35,48g và ổn định vào các ngày tiếp theo 35,73g. Khối lượng tử diệp tương đối ổn định mặc dù có sự bổ sung ẩm của cơm nhầy thấm vào từ 56,43g đến 62,31g. Và tỷ lệ tử diệp trên cơm hạt tăng (1,12 – 1,75) do sự thoát dịch của lớp cơm nhầy bên ngoài. Những sự thay đổi hóa lý trong quá trình ủ hạt ca cao trên có thể giải thích như sau: khi vừa bắt đầu ủ, lúc đó vi sinh vật mới nhiễm vào trong cơm hạt, vi sinh vật cần có thời gian làm quen với điều kiện môi trường sống mới. Vì vậy, lúc này nhiệt độ của khối ủ (28,67oC) phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường (32,67oC). Do lớp bề mặt khối ủ tiếp xúc tốt với môi trường, nên có nhiệt độ gần bằng với nhiệt độ môi trường lúc đó (29,43oC). Còn lớp đáy khối ủ do không được tiếp xúc tốt với môi trường nên có nhiệt độ thấp hơn (28,05oC). Phần cơm hạt bao quanh hạt còn nhiều và tạo điều kiện yếm khí cho khối ủ. Cơm hạt có hàm lượng đường cao (10 ÷ 15% đường), pH thấp (pH khoảng 3,0) là điều kiện thích hợp cho sự hoạt động của nấm men ngay trong ngày đầu tiên. Nấm men lên men đường tạo thành ethanol, CO2, năng lượng và một số sản phẩm phụ khác của quá trình lên men. 29 C12H22O11 + H2O 2C6H12O6 + 18.8KJ (Glucose hay Fructose) C6H12O6 C2H5OH + CO2 + 93.3KJ Năng lượng tạo ra của quá trình lên men làm cho nhiệt độ khối ủ tăng lên. Mặt khác do lớp bề mặt khối ủ nhận thêm nhiệt từ môi trường nên có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ lớp đáy khối ủ. Sự hoạt động của nấm men làm phân hủy cơm hạt và giải phóng nước tự do trong cơm, một phần nước này sẽ bốc hơi làm tăng độ ẩm của toàn khối hạt từ 51,81% lên 53,44%. Ngày thứ hai, bên cạnh sự hoạt động của nấm men còn có sự tham gia của vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lên men lactic lên men đường tạo thành axit lactic, năng lượng và một số các sản phẩm phụ khác. Khi đó độ axit khối ủ tăng từ 0,3% lên 0,58%. Bên cạnh đó kết hợp với sự lên men của nấm men cũng tạo ra năng lượng, cho nên ở ngày thứ hai nhiệt độ khối ủ tăng cao hơn ở ngày thứ nhất hơn 8oC (32,87 – 41,19oC). Độ nhớt của khối hạt giảm hơn so với ngày thứ nhất do sự phân hủy của cơm hạt làm cho độ ẩm của cơm hạt tăng từ 76,78% đến 78,40%. Ngày thứ ba là quá trình ủ hiếu khí với sự hoạt động chủ yếu của vi khuẩn lên men acetic. Do phần cơm hạt bao quanh hạt đã bị phân hủy, không khí xâm nhập vào bên trong khối ủ và môi trường khối ủ trở nên thông khí hơn. Sự hiện diện của oxy không khí tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm vi khuẩn lên men axit acetic phát triển, vi khuẩn lên men axit acetic oxy hóa etanol thành axit acetic, nước và năng lượng. Năng lượng tạo ra của quá trình oxy hóa này lớn hơn năng lượng tạo ra bởi quá trình lên men của nấm men và vi khuẩn lactic. Vì vậy ở ngày thứ ba nhiệt độ khối ủ tiếp tục tăng lên. Cũng do lớp bề mặt khối ủ nhận thêm nhiệt từ môi trường nên có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ lớp đáy khối ủ. Ngày thứ tư và ngày thứ năm vẫn là quá trình ủ hiếu khí, lúc này hàm lượng rượu đã giảm nhưng vi khuẩn acetic vẫn cần năng lượng cho sự sống. Do đó, vi khuẩn acetic tiếp tục oxy hóa axit acetic để tạo thành CO2, H2O và năng lượng. Vì năng lượng tạo thành của quá trình oxy hóa này là rất lớn nên nhiệt độ khối ủ tiếp tục tăng lên và đạt cao nhất vào ngày thứ tư (48,48oC), ngày thứ năm nhiệt độ khối ủ bắt đầu giảm xuống (45,29oC) nhưng không đáng kể. Cũng do lớp bề mặt khối ủ C6H12O6 vi khuẩn lactic 2CH3 - CHOH - COOH + 22,5 Kcal C2H5OH vi khuẩn acetic CH3 - COOH + H2O + 117 Kcal 30 nhận thêm nhiệt từ môi trường nên có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ lớp đáy khối ủ. Nhiệt độ của khối ủ lúc này lên đến gần 50oC. Kết quả này cũng tương tự như thí nghiệm của Rosane F. Schwan (2004) khi ủ hạt ca cao trong điều kiện tự nhiên tại Brazil. Ngày thứ sáu là sự hoạt động của nhóm vi khuẩn gây thối, nhóm vi khuẩn này phân hủy protein tạo thành các phân tử peptit, NH3 và năng lượng. Do năng lượng sinh ra của quá trình này nhỏ nên nhiệt độ của khối ủ giảm xuống không đáng kể. Mặt khác, do lớp bề mặt khối ủ mất nhiệt vào môi trường nên có nhiệt độ gần bằng nhiệt độ lớp đáy. 4.3 SỰ THAY ĐỔI VỀ MẶT HÓA LÝ CỦA KHỐI HẠT TRONG QUÁ TRÌNH SẤY Bảng 4.5 Sự thay đổi hàm lượng ẩm, pH, thể tích NaOH 0,1N/g ca cao trong quá trình sấy hạt ca cao Nhiệt độ (oC) Số ngày sấy (ngày) Môi trường Khối hạt Máy sấy pH Độ axit (%) HL ẩm (%) 0 30,33 32,40 42,27 3,58 a 1,28 a 39,51 a 1 31,83 35,43 45,88 3,71 bc 1,34 ab 24,75 b 2 31,83 34,80 46,34 3,89 c 1,43 b 16,85 c 3 31,00 32,50 42,84 4,19 d 1,60 c 10,84 d 4 29,50 30,16 42,22 4,59 e 2,11 d 6,08 e Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% 25 30 35 40 45 50 0 1 2 3 4 Thời gian sấy N hi ệ t đ ộ (oC ) 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 % ẩm nhiệt độ môi trường nhiệt độ khối hạt nhiệt độ máy sấy % ẩm Hình 4.6 Sự thay đổi % ẩm, nhiệt độ khối hạt ca cao trong quá trình sấy Từ bảng 4.5 và hình 4.6 cho thấy nhiệt độ trong và ngoài máy sấy năng lượng mặt trời (SD) có sự khác biệt đáng kể. Nhiệt độ bên trong SD luôn cao hơn CH3 – COOH + O2 vi khuẩn acetic 2CO2 + 2H2O + Q(Kcal) 31 nhiệt độ môi trường (10 – 12oC). Trong suốt thời gian sấy hạt nhiệt độ môi trường khá cao (29,5 – 31,83oC), nhiệt độ giữa các ngày sấy không có sự khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê nên quá trình sấy diễn ra khá nhanh (4 ngày) rút ngắn 2 – 3 ngày so với phương pháp phơi nắng, làm cho ẩm của khối hạt giảm nhanh từ 39,51% đến 6,08%. Độ ẩm khối hạt giảm nhanh vào 2 ngày sấy đầu tiên (39,51 - 16,85%). Trong điều kiện khí hậu bình thường, hạt có độ ẩm cân bằng khoảng 8% và ở độ ẩm này cũng hạn chế được sự phát triển của nấm mốc và vi sinh vật. Hàm lượng ẩm tối ưu và hạn chế được sự phát triển của nấm mốc thường trong khoảng 6 – 6,5%. Hạt dễ dàng bị phá hỏng ở điều kiện nhiệt độ tồn trữ 29 – 32oC và độ ẩm đạt trên 8%. Theo tiêu chuẩn ca cao Việt Nam độ ẩm hạt ca cao tối đa 7,5%, đối với ca cao Ghana tối đa 7,5% và ca cao thế giới là 6% (Nguyễn Minh Thủy, 2000). Do đó, với độ ẩm của khối ca cao sau sấy đạt được (6,08%) đạt các tiêu chuẩn trên. Độ ẩm hạt ca cao sau lên men 52,29% và độ ẩm bắt đầu sấy 39,51%, sự chênh lệch ẩm này là do hạt ca cao sau lên men phải qua công đoạn phơi trên sàn phơi nhằm dễ thực hiện thao tác tách các hạt dính. 3.5 3.7 3.9 4.1 4.3 4.5 4.7 0 1 2 3 4 Thời gian sấy (ngày) pH 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 Đ ộ a x it (% ) pH Độ axit (%) Hình 4.7 Sự thay đổi giá trị pH và độ axit (%) trong quá trình sấy Dựa vào bảng 4.5, hình 4.7 ta thấy giá trị pH tăng từ 3,59 đến 4,58, với giá trị pH cuối của quá trình sấy này thấp so với ca cao Tây Phi pH 5,35, do quá trình sấy diễn ra khá nhanh trong 4 ngày làm cho axit trong hạt ca cao sau lên men không kịp bốc ra ngoài. Chính vì sấy trong thời gian ngắn nên ẩm giảm nhanh, sự mất axit không đáng kể nên giá trị axit tổng tăng theo thời gian sấy. Ý nghĩa của quá trình lên men và làm khô hạt là tạo ra sản phẩm có hương vị chocolate đạt chất lượng tốt. Tuy nhiên, khi độ axit cao (pH thấp) dẫn đến hương vị chocolate có xu hướng giảm. Độ pH thấp làm cho hạt bị chua, làm giảm sự hình thành tiền chất mùi vị ca cao vì enzyme bị ức chế. Do đó theo tiêu chuẩn của ca cao Ghana pH >= 5,35, tiêu chuẩn 32 ca cao thế giới pH hạt ca cao khô > 5, pH ca cao Tây Phi và các vùng xung quanh 5,2 là đạt chất lượng. Với pH ca cao sau sấy trên đạt được (4,58) gần bằng với tiêu chuẩn thế giới (5) và thấp hơn so với các tiêu chuẩn khác. 4.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HẠT CA CAO KHÔ Dựa theo TCVN 7519 : 2005 ta đánh giá được chất lượng hạt khô tại nông hộ Bến Tre như sau: Bảng 4.6 Bảng phân tích chất lượng hạt ca cao sau lên men và sấy theo qui mô nông hộ Bến Tre và Ghana Chỉ tiêu Nông hộ Bến Tre Ghana* Số hạt trong 100g 99 hạt 90 -95 hạt Vỏ hạt (%) 19,6% 11-13% Độ ẩm (%) 6,08% max 7,5% Tỉ lệ hạt nâu (%) 77% 75 – 80% pH 4,58 5,35 *: theo Smilja (2007). Kết quả từ bảng 4.6 kích thước hạt ca cao Bến Tre (99 hạt trên 100g hạt khô) nhỏ hơn ca cao tại Ghana (90 – 95 hạt trên 100g). Tỷ lệ hạt nâu chiếm 77% độ ẩm thấp (6,08%) đạt chuẩn ca cao Ghana, chứng tỏ quá trình lên men và sấy ca cao theo qui mô nông hộ tại Bến Tre diễn ra tốt. Vỏ hạt ca cao Bến Tre chiếm tỷ lệ cao (19,6%) so với ca cao Ghana (11 - 13%). Một trong nguyên nhân dẫn đến vỏ hạt chiểm tỷ lệ cao là do tỷ lệ cơm nhầy của hạt ca cao Bến Tre khá lớn (67,27%) so với ca cao Brazil (40%) ((Schwan et al. (2004)) và các nước khác trên thế giới. Do đó pH hạt ca cao khô tại Bến Tre thấp (pH = 4,58) so với ca cao Ghana (pH = 5,35) và gần bằng với chuẩn ca cao thế giới (pH > 5). Điều này cho thấy trong quá trình lên men và sấy hạt ca cao nên tìm cách loại bỏ cơm nhầy, nhưng vẫn đảm bảo vỏ hạt còn lại có thể giữ cho hạt khô tránh nhiểm mốc do gẫy vỡ vỏ trong thời gian vận chuyển và tồn trữ. Bảng 4.7 Bảng phân loại hạt ca cao theo TCVN 7519 : 2005 Loại Nông hộ Bến Tre 1A 1B 1C Số hạt trong 100g 99 <100 <110 <120 Độ ẩm 6% Tối đa 7,5% Tối đa 7,5% Tối đa 7,5% Hạt xám màu 0 Tối đa 3,0% Tối đa 3,0% Tối đa 3,0% Hạt mốc 0 Tối đa 3,0% Tối đa 3,0% Tối đa 3,0% Hạt bị hư hại do côn trùng, hạt nảy mầm 0 Tối đa 2,5% Tối đa 2,5% Tối đa 2,5% Tạp chất (rác thải) 0 Tối đa 2,0% Tối đa 2,0% Tối đa 2,0% Từ kết quả bảng 4.7 ta thấy hạt ca cao tại nông hộ đạt loại 1A theo TCVN, nhưng chất lượng còn kém so với ca cao Ghana do độ pH thấp 4,58. Một trong 33 những nguyên nhân làm cho hạt ca cao chua là quá trình sấy hạt diễn ra trong thời gian ngắn 4 - 5 ngày nên axit không bốc hơi kịp. Tỷ lệ cơm nhầy lớn dẫn đến hàm lượng vỏ của hạt ca cao Bến Tre lớn hơn so với hạt ca cao Tây Phi. 4.5 TÍNH HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ HIỆU SUẤT THU HỒI SẢN PHẨM Bảng 4.8 Hiệu suất thu hồi hạt ca cao khô Khối lượng trái tươi (kg) 400 Khối lượng vỏ sau tách hạt (kg) 304,75 Khối lượng hạt tươi (kg) 95,25 Khối lượng hạt lên men (kg) 80,65 Khối lượng hạt khô (kg) 40,03 Tỉ lệ ngót hạt (%) 42,02 Hiệu suất thu hồi (%) 10,01 Bảng 4.9 Công việc và thời gian thực hiện 1 mẻ lên men sấy 400 kg trái ca cao tươi Công việc Thời gian (h) Tách hạt ướt 10 Vận chuyển hạt ướt đến thùng lên men 0,5 Đảo trộn khối hạt trong quá trình lên men 1 Vận chuyển và trãi hạt trên máy sấy 0,5 Đảo trộn khối hạt trên máy sấy 2 Thu gom vận chuyển hạt khô từ máy sấy vào nhà 1 Tổng thời gian hoàn thành 1 mẻ lên men, sấy 400kg trái tươi: 15 (h) Bảng 4.10 Chiết tính sơ bộ giá thành cho một mẻ lên men ca cao 400kg trái tươi Trái ca cao tươi 400kg*2500 đ/kg 1.000.000 đ Thời gian làm việc 15giờ*7500đ/giờ 112.500đ Khấu hao thiết bị 50.000 đ Tổng cộng 1162.500 đ Với giá bán hạt ca cao khô trên thị trường hiện nay khoảng 38.000 đ/kg thì lợi nhuận người nông dân thu được 358.450 đ cho 1 mẻ lên men sấy 400 kg trái ca cao tươi. Ta tính được thu nhập bình quân 1 tháng 1.883.800 đ (lợi