Nghiên cứu quá trình lên men hat ca cao và các điều kiện ảnh hưởng đến chất lượng hạt ca cao

mới thực sự giúp hạ huyết áp”. Cả ca cao và trà đều chứa polyphenol, một hợp chất có khả năng ngăn ngừa các bệnh tim mạch và hiện diện trong hầu hết các loại rau quả, nhưng chất polyphenol trong ca cao lại khác với trà và hoạt tính của nó tích cực hơn hẳn. Hiện nay, các bệnh nhân bị huyết áp cao được khuyến nghị là nên ăn nhiều rau quả. Ngoài ra, có thể ăn uống thêm các sản phẩm từ ca cao. Nghiên cứu của Đại học California (Mỹ), được trình bày tại hội nghị của Tổ chức nghiên cứu tim mạch quốc tế cho thấy, dùng vừa phải sô cô la và ca cao có thể tốt cho tim mạch. Hai loại thực phẩm này chứa nhiều flavonoids (thường có trong phần lớn các loại trái cây và rau quả), chúng rất có ích đối với các mô của cơ thể, giúp giảm nguy cơ đông máu và kết dính tiểu cầu, nguyên nhân gây ra các chứng đau tim và đột quỵ. Hàm lượng flavonoids tỷ lệ thuận với vị đắng của sản phẩm sô cô la và ca cao. Lớp cơm nhầy chiếm khoảng 15 – 20% trọng lượng của hạt ca cao tươi và chứa một trữ lượng đường cao, chúng ta có thể sử dụng lớp cơm nhầy này làm nước sinh tố, kem hoặc cô đặc làm nước cốt trái cây, hay sử dụng chế biến rượu vang... Vỏ quả ca cao chứa 3 – 4% kali trên trọng lượng chất khô, là nguồn phân bón giàu kali. Tro đốt từ vỏ đã từng được sử dụng để làm xà phòng. Vỏ quả ca cao khô, xay nhỏ có thể độn vào thức ăn cho bò, cừu, dê. Bò có thể ăn trực tiếp vỏ tươi thay thế được cho khẩu phần cỏ voi . Bảng 2.2. Thành phần võ ca cao STTThành phầnTrung bình (% của tổng lượng chất khô )1Protein6,252Chất xơ27,303Tro8,104Na0,015K3,206Ca0,447P0,09 Ca cao có rất nhiều lá. Trong kỹ thuật canh tác, lá ca cao thường xuyên được tỉa bỏ để tạo hình dạng thích hợp và tăng độ thông thoáng cho cây. Lá ca cao tỉa bỏ là nguồn thức ăn ổn định tốt cho dê, bò và thỏ. Các hạt ca cao được gắn vào cơ quan gọi là thai toà. Khi tách hạt ca cao để lên men thì thai toà được loại bỏ sẽ là nguồn thức ăn cho cá và heo [4]. Bảng 2.3. Thành phần hạt ca cao Thành phầnTử diệpCơm nhầyVõ hạtNước Cellulo Amidon Pentosan Saccaro Gluco và Fructo Bơ cacao Protein Theobromin Cafein Polyphenon Acide Muối khoáng3,5 3,2 4,5 4,9 - 1,1 31,3 8,4 2,4 0,8 5,2 0,6 2,684,5 - - 2,7 0,7 10 - 0,6 - - - 0,7 0,89,4 13,8 46 - - - 3,8 18,0 - - 0,8 - 8,2100,0100,0100,02.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ca cao trên thế giới và ở Việt Nam 2.2.1. Trên thế giới 2.2.1.1. Tình hình sản xuất Cây ca cao được trồng ở 50 quốc gia trên thế giới với diện tích khoảng 5 triệu ha, tuy nhiên mức cung lại phụ thuộc vào 3 quốc gia chính là Bờ Biển Ngà, Indonesia và Ghana, trong đó Bờ Biển Ngà là nước sản xuất nhiều ca cao nhất thế giới, chiếm 40,7% sản lượng toàn cầu, Indonesia chiếm 12% sản lượng, Ghana chiếm 21% [10]. Sản lượng ca cao trên thế giới niên vụ 2003/04 lên tới 3,5 triệu tấn, tăng so với niên vụ 2002/03 là 13,8% [10]. Tây phi sản xuất ca cao chiếm 72,4% sản lượng ca cao thế giới. Từ giữa những năm 1970 đến nay sản lượng ca cao ở Đông Nam Á tăng nhanh và hiện chiếm 17%. Tại vùng Đông Nam Á, ca cao được trồng ở một số nước: Indonesia, Philipin, Malaysia, Việt Nam, Papua New Guinea, India và Srilanca và cho sản lượng khoảng 500.000 tấn. Ngược lại tại một số nước trồng ca cao khác sản lượng lại giảm đi do một số nguyên nhân như tại Brazil sản lượng ca cao liên tục giảm từ đầu những năm 1990 đến nay do bệnh tua mực (witches’ broom) tàn phá. Tại Malaysia, trong năm 1992 diện tích trồng ca cao ước tính đạt 380.000 ha, nhưng đến năm 2001 thì giảm xuống chỉ còn 70.000 ha, giảm khoảng 80% diện tích . Theo ICCO Annual report 2004/2005, sản lượng xuất khẩu ca cao trên thế giới niên vụ 2004/05 như sau: - Châu Phi: sản lượng xuất khẩu niên vụ 2004/05 đạt 2.309.000 tấn. Trong đó nổi bật là Bờ Biển Ngà với sản lượng xuất khẩu cao nhất đạt 1.273.000 tấn. - Châu Mỹ: niên vụ 2004/05 xuất khẩu 445.000 tấn. - Châu Đại Dương Và Châu Á: niên vụ 2004/05 xuất khẩu 534.000 tấn. Trong niên vụ này, Indonesia là nước xuất khẩu nhiều nhất ở khu vực đạt 435.000 tấn. Tuy nhiên, niên vụ 2005 - 2006 (từ tháng 10/2005 đến 9/2006), thị trường ca cao thế giới sẽ thiếu hụt khoảng 221.000 tấn do sản lượng ca cao niên vụ này giảm. Nguyên nhân sản lượng ca cao thế giới giảm chủ yếu do sản lượng ca cao của Bờ Biển Ngà - nước sản xuất ca cao lớn nhất thế giới, giảm khoảng 1 triệu tấn [11]. Nigiêria - nước xuất khẩu cacao lớn thứ 4 thế giới, sau Bờ Biển Ngà, Indonesia và Ghana - từng có 20 nhà máy chế biến cacao năm 1980, nhưng đến nay chỉ còn 3 nhà máy do lợi nhuận và sản lượng cacao đều giảm (từ mức 307 tấn/năm trong thập niên 80 xuống còn 60 tấn năm 2003) [13]. Bảng 2.4. Tình hình sản xuất ca cao trên thế giới Quốc gia2000/012001/022002/032003/04Tây phi Bờ biển ngà Ghana Nigeria Cameroon Các nước châu phi khác1947 1212 395 177 133 301951 1265 341 187 131 292158 1320 497 165 140 362500 1405 736 175 145 39Châu á Thái Bình Dương Indonexia Malai Các nước châu á khác488 392 35 61539 455 25 59528 425 40 63514 415 35 64Châu Mỹ Barazil Các nước châu mỹ khác418 163 255371 124 247416 163 253438 164 274 Bảng 2.5: Sản lượng ca cao trên thế giới Quốc gia1999/002001/022003/04Châu âu Đức Hà lan Các nước khác1336 215 436 6851282 195 418 6691360 225 445 690Châu phi Bờ biển ngà Các nước khác368 235 133422 290 132455 305 150Châu mỹ Brazil Mỹ Các nước khác852 202 448 202758 173 403 182822 202 410 210Châu á Thái Bình Dương Indonexia Mã Lai Các nước khác404 92 115 197413 105 105 203540 120 180 240 2.2.1.2. Tình hình tiêu thụ Tiêu thụ ca cao trên thế giới ngày càng tăng với tốc độ 2 - 3% mỗi năm và ca cao chủ yếu dùng để sản xuất sô cô la. Ước tính, tiêu thụ ca cao thế giới năm 2004/05 tăng lên 3,23 triệu tấn, và sẽ tăng thêm 3 triệu tấn vào năm 2008 [11]. Trong thế kỷ 20, tiêu thụ ca cao tăng nhanh do kết quả trực tiếp của việc gia tăng nhu cầu sô cô la. Nhu cầu sô cô la tăng do nhiều yếu tố như tăng thu nhập, tăng dân số, giá bán lẻ giảm, sản phẩm làm từ ca cao phong phú, kỹ thuật tiếp thị hiện đại… Các nước Tây Âu và Bắc Mỹ là thị trường tiêu thụ lớn nhất thế giới, chiếm 70% sản lượng ca cao thế giới, riêng các nước liên minh Châu Âu (EU) tiêu dùng khoảng một nửa sản lượng ca cao hàng năm trên thế giới (Bỉ là nước tiêu thụ ca cao nhiều nhất, bình quân 5kg/người). Cuộc khủng hoảng tài chính năm 1997 đã làm giảm mức tiêu thụ ở Châu Á và đặc biệt là Liên Xô trước đây, tuy nhiên kinh tế các nước này đang hồi phục nhanh và có tiềm năng phát triển tốt. Nhiều nhà phân tích cho rằng với giá ca cao hiện nay (1.200 USD/tấn) nhu cầu tiêu thụ sẽ tiếp tục tăng dần như lâu nay là 3% năm và giá ca cao sẽ tăng trong những năm tới. 2.2.2. Ở Việt Nam 2.2.2.1. Tình hình sản xuất Theo ông Nguyễn Văn Hoà, phó cục trưởng cục trồng trọt (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) cho biết, cây ca cao ở Việt Nam được khôi phục và phát triển từ khi có sự hỗ trợ của dự án quốc tế Success alliance, từ vài chục ha năm 2000, tăng lên 7.320 ha năm 2006 và dự kiến đạt hơn 11.400 ha vào cuối năm 2007. Trong đó, có gần 1.000 ha đang cho thu hoạch, năng suất ban đầu đạt bình quân 0,8 tấn/ha, ước tính sản lượng đạt 773 tấn. Nhiều mô hình trồng ca cao đạt năng suất từ 1,5 tấn đến hơn 2 tấn hạt khô/ha như: hộ ông Trần Hùng Sơn, xã Phú Đức, huyện Châu Thành (Bến Tre), hộ ông Đào Văn Tuấn, xã Dăk Rla, huyện Đăkmil (Đăk Nông), hộ ông Hoàng Văn Phi, xã Ea Sô, huyện Eakar (Đăk Lăk) [12]. Các nông dân Việt Nam, những người từng khiến cho giá cà phê trên thị trường thế giới biến động mạnh sau khi sản lượng cà phê của họ đã tăng gấp đôi trong vòng 5 năm, giờ đây đang gia tăng diện tích trồng cây ca cao với sự hỗ trợ của các công ty sản xuất sô cô la nổi tiếng thế giới, đại công ty sô cô la Mars cùng với hai chính phủ Hoa Kỳ và Việt Nam đang hỗ trợ cho một chương trình trị giá 4 triệu 500 ngàn đô la, thực hiện trong vòng 4 năm, với mục đích tăng gấp bốn lần diện tích ca cao ở Việt Nam. Ông Ross Jaax cho biết một phần của chương trình phát triển ca cao ở Việt Nam là giúp cho nông dân sản xuất hạt ca cao lên men, là loại hạt được mua với giá cao hơn nhờ có mùi vị ngon hơn vì nồng độ acid thấp hơn [20]. 2.2.2.2. Tình hình tiêu thụ Các công ty nước ngoài đang có xu hướng đến Việt Nam thu mua ca cao. Doanh nghiệp trong nước cũng mạnh dạn đầu tư hàng triệu USD, xây dựng nhà máy chế biến ca cao. Chưa bao giờ hạt ca cao được kỳ vọng như vậy. Năm 2005, công ty TNHH Cargill Việt Nam, doanh nghiệp 100% vốn của Mỹ ở Đồng Nai, đã chi ra cả tỷ đồng để lập trạm thu mua ca cao ở Bến Tre, sau đó mở tiếp trạm thu mua ở Daklak, những địa phương có diện tích trồng ca cao lớn hiện nay. Năm 2006, Công ty TNHH Thuận Kiều ở Bình Dương đã đầu tư xây dựng một nhà máy chế biến ca cao đầu tiên của Việt Nam tại Bến Tre. Ông Lý Văn Phước, Giám đốc công ty, cho biết nhà máy có vốn đầu tư dự kiến 5 triệu USD trong giai đoạn 1 và sẽ tăng lên 10 triệu USD sau khi nguồn nguyên liệu trong nước dồi dào. Theo dự kiến, khi đi vào hoạt động vào năm tới, công suất chế biến của nhà máy Thuận Kiều sẽ đạt 10.000 tấn ca cao hạt mỗi năm với thành phẩm là bơ ca cao, bột ca cao và gần như toàn bộ được xuất khẩu [20]. Đối với thị trường tiêu thụ trong nước, công nghiệp chế biến ca cao ở nước ta đang phát triển, như các nhà máy chế biến bánh kẹo ở Quảng Ngãi và TP.HCM cũng phải nhập nguyên liệu bột và bơ ca cao, trong nước sản xuất còn quá ít không đủ cung cấp cho thị trường nội địa. Hàng năm, các nhà máy chế biến bánh kẹo, thức uống của Việt Nam phải nhập khoảng 1.000 tấn ca cao bột và một số ít bơ ca cao tương đương khoảng 2.700 tấn hạt ca cao khô [21].. 2.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ca cao ở Daklak Ca cao được trồng ở Daklak từ những năm cuối thế kỷ 20 ở một số đồn điền Cà phê, Cao su trên đất Bazan, cây sinh trưởng nhanh, năm thứ 3 - 4 cho thu bói. Năm 1956, chương trình khảo nghiệm cây ca cao được đưa vào Miền Nam Việt Nam và cao nguyên trung phần, hiện nay còn một số cây ca cao tại huyện Lak, Krông Bông vẫn còn cho quả. Năm 1977 Viện KHKT NLN Tây Nguyên trồng 2 ha, năm 1978 có vườn tập đoàn giống khoảng 500 cây, gồm 40 loại giống. Năm 1981, Công Ty Nông nghiệp Daklak đã ươm hơn 6000 bầu, trồng ở Buôn Ma thuột, Cưjut, krôngPach. Ca cao sinh trưởng tốt, cho nhiều quả (trên 200 quả/cây). Năm 1989, huyện Lak ươm 20.000 cây và trồng dưới tán rừng, trong vườn nhà. Cây sinh trưởng tốt, cho nhiều quả, tuy nhiên do không có thị trường, phần lớn cây ca cao bị chặt bỏ. Tháng 10/1997 đến nay, việc giới thiệu đưa vào những giống thương mại từ Malaysia, gồm 14 dòng ca cao thương mại nhập nội và một lượng nhỏ hạt giống lai F1 (từ 14 tổ hợp lai), Viện KHKT NLN Tây nguyên đã ươm được trên 13.000 cây giống cung cấp vật liệu giống trồng vào năm 1998, số cây này phân phối cho tỉnh và một số tỉnh bạn. Đến năm 2000 trên toàn tỉnh đã có trên 155 ha ca cao, riêng địa bàn huyện Dak Nông có trên 85 ha, Krông Nô 37 ha, Cư Mgar 10 ha… Đến năm 2007, diện tích trồng ca cao trong toàn tỉnh tăng đáng kể với tổng diện tích ca cao toàn tỉnh là 1.025 ha. Krông Ana là huyện có diện tích ca cao nhiều nhất trong tỉnh[1]. 2.3. Quy Trình Sản Xuất Ca cao Thô Thu hoạch Lưu trữ Lên men Bảo quản Phơi, sấy Tách hạt 2.3.1. Thu hoạch ca cao Cây ca cao thường bắt đầu cho trái sau 3 - 4 năm trồng và sản lượng bắt đầu tăng dần lên sau 8 - 10 năm. Nếu được chăm sóc tốt, cây còn có thể tiếp tục cho trái từ 30 - 50 năm. Thời gian thu hoạch thay đổi theo từng vùng canh tác. Đối với các nước nằm ở phía Bắc xích đạo, thời gian thu hoạch vụ chính thường từ tháng 9 đến tháng 12 và vụ hai từ tháng 4 đến tháng 6 [1]. Người ta thu hái trái ca cao thường căn cứ vào màu sắc của vỏ trái, khi các trái màu đỏ chuyển sang màu đỏ cam hoặc trái màu xanh vàng chuyển sang màu vàng cam là trái đã chín. Tuy nhiên, đối với một số trái có màu đỏ tím rất đậm thì sự chuyển màu này có thể không thật rõ nên dễ thu hoạch trễ vụ. Vì thế ở Surinam khi thu hái trái ca cao người ta không dựa vào màu sắc của trái mà chỉ dựa vào âm thanh khi gõ ngón tay vào trái, nếu âm thanh gõ nghe “bụp bụp” là biểu hiện trái đã chín. Không nên chờ đợi lâu quá mới hái quả đã chín vì quả sẽ thối và hạt sẽ nảy mầm. Nhưng ngược lại nếu hái quả chưa chín thì còn thiệt hại hơn vì lẽ rất khó ủ, tỷ lệ hạt tím và xám sẽ cao làm cho năng suất ca cao khô giảm nhiều [8]. Sản lượng có thể bị ảnh hưởng bởi tần suất thu hoạch. Một cuộc nghiên cứu được tiến hành tại Talo trong hơn 2 mùa đã cho thấy rằng tần suất thu hoạch hàng tuần có lợi hơn là thu hoạch hàng tháng, nhưng những thí nghiệm sau đó đã không được thiết lập. Một cuộc thử nghiệm được tiến hành tại Sabah đã thấy rằng tần suất thu hoạch quả ca cao được tiến hành 1 tuần/lần cho sản lượng cao hơn 2 tuần/lần, và 2 tuần/lần cao hơn 3 – 4 tuần/lần. Tỷ lệ tăng sản lượng đối với lối thu hoạch 1 tuần/lần so với 1 tháng/lần là khoảng 12% [11]. Hình 3.1: Thu hái ca cao Cắt cuống trái ca cao bằng kéo tỉa cành hoặc dao bén. Cần lưu ý rằng kéo và lưỡi cắt càng bén thì càng ít tạo vết thương cho cây. Tránh va chạm lưỡi cắt vào thân cây vì sự va chạm gây trầy xước, làm tổn thương đệm hoa sẽ ảnh hưởng xấu tới sự ra hoa kết trái ở các vụ sau [4]. 2.3.2. Lưu trữ quả ca cao Hình 3.2: Lưu quả Một trong những kỹ thuật nâng cao chất lượng ca cao là tồn trữ trái. Trái ca cao được thu hoạch cẩn thận, tránh làm nứt dập và được lưu trữ nơi thoáng mát trong vòng 7 - 9 ngày. Với khối lượng nhỏ trái lưu trữ trong 9 ngày khi lên men có chất lượng cao nhất. Trữ trái còn giúp các nông hộ có diện tích nhỏ có thời gian thu gom lượng hạt lớn hơn thuận lợi cho một lần ủ. Hạt khi đã tách khỏi trái cần phải ủ ngay và không được lưu quá 24 giờ. Khi trái được tồn trữ thể tích lớp cơm nhầy sẽ giảm nên giai đoạn lên men yếm khí ngắn, không có axit lactic nên hạt ít chua, hạt lên men từ trái tồn trữ có hương tốt hơn. Tuy nhiên, tồn trữ trái hay gặp khó khăn về diện tích và dụng cụ để tồn trữ, hao hụt do bệnh thối trái và các loài gặm nhấm phá hoại [4]. 2.3.3. Tách hạt Sau khi hái, trái ca cao được tiến hành bóc vỏ để lấy hạt ra khỏi xơ cùi trụ của trái. Thành phần của trái bao gồm 42% hạt, 2% chất nhầy và 56% vỏ và cùi trụ. Ở một số nước nơi có lượng ca cao lớn, người ta tách hạt ngay tại chỗ lúc hái và chỉ đưa hạt đóng bao về xưởng để lên men. Còn ở những trại ca cao nhỏ có tính chất gia đình, người ta thu hoạch trái sau một hoặc hai ngày mới tách hạt và ủ. Thời gian giữa bóc trái để lấy hạt và đưa vào ủ không được kéo dài quá 24 h. Để lấy hạt, thông thường người ta cắt chéo vỏ quả, kế đến là cầm 2 đầu quả vặn xoắn làm bể vỏ quả, sau đó dùng các ngón tay để moi hạt ra. Công việc moi hạt thường do người thứ 2 làm. Cắt chéo vỏ quả để lấy hạt là phương pháp phổ biến nhất, tuy nhiên nó không được khuyến cáo bởi lẽ việc dùng dao cắt vỏ quả có thể cắt phạm đến hạt, tỷ lệ bị cắt phạm có thể lên đến 5%. Những chỗ bị cắt phạm là điều kiện thuận lợi để nấm mốc và sâu mọt xâm hại trong quá trình tồn trữ. Để tránh trường hợp này, đơn giản nhất là dùng một cán gỗ đập vào trái làm cho vỡ vỏ theo chiều thẳng đứng. Người ta cũng có thể đập mạnh trái vào một hòn đá hoặc một khúc gỗ, trái sau khi bị đập thì vỡ ra, dùng hai ngón tay lách theo chiều dài và cả hai bên xơ cùi trụ, hạt sẽ tách ra dễ dàng[4]. 2.3.4. Tách hạt Hình 3.3: Tách hạt Sau khi hái, trái ca cao được tiến hành bóc vỏ để lấy hạt ra khỏi xơ cùi trụ của trái. Thành phần của trái bao gồm 42% hạt, 2% chất nhầy và 56% vỏ và cùi trụ. Ở một số nước nơi có lượng ca cao lớn, người ta tách hạt ngay tại chỗ lúc hái và chỉ đưa hạt đóng bao về xưởng để lên men. Còn ở những trại ca cao nhỏ có tính chất gia đình, người ta thu hoạch trái sau một hoặc hai ngày mới tách hạt và ủ. Thời gian giữa bóc trái để lấy hạt và đưa vào ủ không được kéo dài quá 24 h. Để lấy hạt, thông thường người ta cắt chéo vỏ quả, kế đến là cầm 2 đầu quả vặn xoắn làm bể vỏ quả, sau đó dùng các ngón tay để moi hạt ra. Công việc moi hạt thường do người thứ 2 làm. Cắt chéo vỏ quả để lấy hạt là phương pháp phổ biến nhất, tuy nhiên nó không được khuyến cáo bởi lẽ việc dùng dao cắt vỏ quả có thể cắt phạm đến hạt, tỷ lệ bị cắt phạm có thể lên đến 5%. Những chỗ bị cắt phạm là điều kiện thuận lợi để nấm mốc và sâu mọt xâm hại trong quá trình tồn trữ. Để tránh trường hợp này, đơn giản nhất là dùng một cán gỗ đập vào trái làm cho vỡ vỏ theo chiều thẳng đứng. Người ta cũng có thể đập mạnh trái vào một hòn đá hoặc một khúc gỗ, trái sau khi bị đập thì vỡ ra, dùng hai ngón tay lách theo chiều dài và cả hai bên xơ cùi trụ, hạt sẽ tách ra dễ dàng[1]. 2.3.5. Lên men Lên men hạt là khâu quan trọng nhất trong ngành chế biến ca cao, nó bao gồm các công việc là giữ cho khối hạt ca cao tươi vừa tách trong vỏ trái ra được cách nhiệt tốt để duy trì nhiệt độ cần thiết bên trong khối hạt ủ, đồng thời để cho không khí có thể thấm vào khối hạt. Hạt Forastero cần thời gian lên men 5 - 7 ngày, dài hơn so với Criollo. Các mục đích của việc lên men là:  Gây ra những thay đổi sinh hóa học trong phôi nhũ (Cotyledon), để làm giảm vị đắng và chát (Astringency) trong hạt ca cao, đồng thời làm khơi mào cho sự phát triển các hương, vị và màu sắc trong quá trình rang hạt về sau.  Làm cho phôi nhũ nở rộng hơn và giòn, dẫn đến lớp vỏ hạt (Testa) hở ra và diệt được rễ mầm trong hạt ca cao.  Hoá lỏng và loại bỏ cho hết lớp nhầy bao quanh hạt ca cao tươi giúp thuận lợi cho quá trình sấy hạt tiếp theo. Những biến đổi nhận thấy trong quá trình chế biến ca cao đều bắt nguồn từ sự lên men của lớp nhầy có vị ngọt bao quanh các hạt. Vì thế, cái tên thông thường “lên men” là toàn bộ các công việc trong đó quá trình phức tạp này sẽ diễn biến. Nó là một quá trình thực tế gồm có:  Những quá trình lên men chính do những sinh vật trực tiếp gây nên trên lớp nhầy.  Các nội phản ứng do hoạt tính của những enzime trong các mô của phôi nhũ làm động lực [1]. 2.3.5.1. 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. Đồng thời do sự có mặt của acid citric tạo nên độ pH của lớp nhầy tươi ban đầu là 3,5. Là một môi trường rất thích hợp cho sự phát triển của các nấm men. Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, các loài nấm men như: Candida, Debaryomyces, Hansenula, Kloeckera, Pichia, Rhodorula, Saccharomyces và Torulopsis đã phát triển và chuyển hoá đường trong chất nhầy thành cồn ethylic và khí carbonic bay ra, theo phản ứng hoá học sau: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 Sự chuyển hoá trên xảy ra dưới những điều kiện hơi yếm khí (anaeorobic). Những điều kiện này cho phép sự phát triển của các vi khuẩn acid Lactic_lactobacillus, chủ yếu là L.Plantarum, L.Collinoides và L.Fermentum, cùng với sự sản sinh ra acid lactic. Các vi khuẩn này cũng tham gia vào quá trình phân huỷ các chất đường. Khi chất nhầy bị tan vỡ và thành dịch ca cao chảy ra làm cho môi trường ủ trở nên thông thoáng (aerobic) hơn. Độ acid cũng giảm, pH đạt giá trị 5,0 vào cuối giai đoạn lên men, do sự mất đi của acid citric. Ngay khi các tế bào của chất nhầy bị huỷ hoại, không khí thâm nhập vào khối ủ và có sự gia tăng về acetic hoá do hiện tượng oxid hoá cồn thành acid acetic bởi các vi khuẩn Acetobacter spp., và Gluconobacter. Chúng hoạt động rất mạnh ngay khi hàm lượng cồn đạt đến mức đầy đủ. Phản ứng này yêu cầu môi trường phải thật thông thoáng, cho nên đấy là một phản ứng phát nhiệt làm cho nhiệt độ của khối lên men tăng lên [1]. SƠ ĐỒ CHUYỂN HOÁ Men sinh vật Acid acetic Đường trong lớp cơm nhầy Alcohol Carbon dioxide Acid lactic Điều kiện yếm khí Vi khuẩn Oxy hoá Điều kiện hiếu khí Sự gia nhiệt phát sinh từ các phản ứng này lệ thuộc chủ yếu vào độ lớn của khối hạt tham gia vào quy trình lên men và vật liệu cách ly (lá chuối tươi, bao bố). Thoạt tiên nhiệt độ tăng chậm, sau đó tăng nhanh hơn và đạt đến từ 40 - 450C sau 48 giờ đầu tiên. Nếu khối hạt được đảo trộn vào lúc này, nhiệt độ sẽ gia tăng nhanh chóng đến 480C thậm chí đến 500C, nhiệt độ ở một số khối ủ có thể còn vượt quá mức này một vài độ. Sau khi gia tăng cực điểm, nhiệt độ giảm chậm và có thể tăng trở lại trong lần đảo kế tiếp. Sau 6 ngày - khoảng thời gian đặc trưng - nhiệt độ sẽ ở trong khoảng từ 45 - 480C (Anon, 1981). Ngoài ra, các phản ứng do sự hoạt động của các vi sinh vật luôn phát nhiệt nhiều, làm tăng nhiệt độ của khối ủ có khi lên đến hơn 500C. Trong trường hợp ủ quá mức thì nhiệt độ sau khi kết thúc ủ có thể tăng đến 50 – 520C. Khi ấy khối hạt ủ sẽ toả ra các mùi khó chịu và hôi thối như mùi cá ươn. Đó là do sự phân huỷ của các protein và sản sinh ra amoniac. Ngược lại, nếu nhiệt độ sau giai đoạn lên men mà không cao hơn 450C thì khối hạt ca cao xem như là ủ chưa đầy đủ. Lâu nay, người ta vẫn thừa nhận rằng quá trình lên men hạt ca cao cần có sự thoáng khí. Những phản ứng được mô tả trên đây là những phản ứng oxy hoá, vì vậy việc cung cấp oxy là điều quan trọng. Người ta đã ước tính rằng cứ 100 kg hạt ca cao tươi thì cần có 700 lít không khí trong suốt 7 ngày lên men, hầu hết lượng oxy này là cần thiết cho khối ủ trong 4 ngày cuối của quá trình lên men. Trong suốt quá trình lên men, lượng oxy giảm đi nhanh chóng trong ngày đầu tiên và sau đó hồi phục trở lại sau khi khối hạt được đảo trộn, hay nói cách khác là cứ sau một đợt suy giảm mạnh lượng oxy thì lại có 1 đợt tăng lên đều đặn. Hình thái này được lặp đi lặp lại cho đến khi kết thúc quá trình lên men. Nghiên cứu của Hansen và Welty cho thấy rằng các men sinh vật sinh sôi nhanh chóng trong suốt quá trình lên men và có khả năng tồn tại trong quá trình phơi sấy và tồn trữ. Người ta có thể tìm thấy 107 men vi sinh/gam hạt ca cao tồn trữ [17]. 2.3.5.2. Những nội phản ứng trong các mô của lá mầm Trong quá trình lên men, có những biến đổi lớn xảy ra bên trong lá mầm, đó là sự chết của hạt theo sau hàng loạt các phản ứng hoá học, chính sự thay đổi này đã phát triển và hình thành hương vị sô cô la sinh động. Hạt ca cao mất khả năng nảy mầm trong ngày thứ 2 của quá trình lên men. Trong thời gian này, nhiệt độ khối hạt gia tăng trên 400C và độ pH của lá mầm giảm từ 6,6 xuống còn khoảng 5,5. Sự gia tăng tính acid bên trong lá mầm là do ảnh hưởng của acid acetic vốn hình thành từ cơm nhầy đã thẩm thấu vào bên trong lá mầm xuyên qua lớp vỏ hạt. Nhiệt độ cao, ethanol và acid acetic được cho là nguyên nhân gây nên cái chết của hạt. Tuy nhiên, những nghiên cứu chi tiết cho thấy rằng chính acid acetic là nguyên nhân hàng đầu gây nên cái chết của hạt, và nhiệt độ có thể chỉ là yếu tố phụ trợ. Điều này được thấy rõ ở những khối ủ nhỏ hoặc ủ khay (Quesnel, 1965). Các mô của những lá mầm do hai tế bào tạo thành: tế bào có sắc tố chứa các Polyphenols (tanin, catechin, anthocyanin, leucoanthocyanin), các Purin (theobromine và caffeine), và các tế bào dự trữ không có màu sắc chứa những tinh thể bơ ca cao, những hạt tinh bột, những Protein (hạt aleuron) và các enzime. Khi hạt ca cao đã chết, lá mầm sẽ hút ẩm làm cho vách tế bào của nó trở nên thấm nước và nội chất của tế bào có thể khuyếch tán qua các mô. Những enzime của tế bào dự trữ nhờ thế được tiếp xúc với những polyphenols của tế bào sắc tố mà trước kia hoàn toàn bị ngăn cách. Hoạt tính enzime về thuỷ phân hoá protein (proteolytic enzime activity) sẽ xảy ra. Trong các polyphenols, những sắc tố anthocyanin bị thuỷ phân hoá cho ra cyanidin và hai đường khử, là những chất không màu mà sau khi bị oxy hoá sẽ có màu nâu đặc biệt (màu nâu ca cao). Những polyphenols khác sẽ tản đi một phần qua lớp vỏ của hạt hoặc chịu những biến đổi hoá học, cả hai tiến trình đều góp phần làm giảm vị đắng và chát. Các biến đổi này xảy ra cho tới cuối đợt lên men và còn tiếp tục trong quá trình phơi khô. Cần lưu ý rằng bớt chát là một đặc điểm của ca cao đã lên men tốt. 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 khuyếch 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 đi thêm. Còn các protein trong lá mầm bị thuỷ phân hoá thành các amino acid và chuyển sang các dạng không hoà tan do các phản ứng với các polyphenols. Các biến đổi này sẽ phản ánh qua các hương, vị và màu sắc của các hạt [1]. Hiệu quả quan trọng nhất của quá trình ủ hạt ca cao là sự xuất hiện của những tiền chất của hương vị sô cô la. Theo Rohan (1958) những chất đường khử được tìm thấy trong hạt ca cao đã lên men là một thành phần của các tiền chất. Chỉ có những tiền chất này mới truyền cho hạt ca cao khi rang có hương vị sô cô la. 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. 2.3.5.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men Những phương pháp lên men khác nhau thì bản thân mỗi phương pháp có thể tạo ra những khác biệt lớn về chi tiết và điều này phản ánh một số lượng lớn những yếu tố gây ảnh hưởng đến quá trình lên men. a. Độ chín của quả Một vài thí nghiệm được tiến hành tại Trinidad, cho thấy những quả xanh hoàn toàn đã không lên men bình thường, nhiệt độ vẫn đạt 350C, sau đó tăng lên 400C. Trọng lượng hạt thất thoát trong suốt quá trình lên men và phơi sấy là cao hơn nhiều so với bình thường. Kích cỡ hạt cũng bé hơn, điều này chứng tỏ rằng những quả xanh được sử dụng trong thí nghiệm là chưa phát triển toàn diện và có lẽ lớp cơm nhầy bị thiếu hụt một lượng đường cần thiết để có thể lên men bình thường. Trong một thí nghiệm khác, hạt được lấy từ quả ca cao Amelonado có màu vàng xanh được lên men và không có gì khác biệt so với bình thường về mức độ lên men cũng như trọng lượng hạt khô. Kết luận được rút ra từ những thí nghiệm này cho thấy hạt được lấy từ quả chín và quả hườm sẽ lên men hoàn hảo, nhưng hạt lấy từ quả xanh thì không. b. Quả bị sâu bệnh Hầu hết những quả bị sâu bệnh thì hạt của chúng đều bị hư hỏng hoàn toàn, ngay cả khi hạt không bị phân huỷ. Loại hạt này không được sử dụng để lên men. Trong trường hợp quả bị bệnh phytophthora, hạt không phải luôn luôn bị phân huỷ khi nấm bệnh bắt đầu tấn công vỏ quả và nếu quả chín hoặc hườm bị loại nấm bệnh này tấn công, hạt bên trong vẫn được an toàn nếu được thu hoạch đều đặn. Tuy nhiên, nếu hạt bên trong quả bị loại nấm bệnh này tấn công thì sẽ dẫn đến việc làm gia tăng lượng acid béo tự do bên trong hạt, khiến cho chất lượng sô cô la được làm từ loại hạt này có hương vị không bình thường . c. Loại ca cao Có sự khác nhau cơ bản về phương pháp lên men giữa loại ca cao thuộc nhóm Criollo và ca cao thuộc nhóm Forastero. Criollo được lên men trong khoảng thời gian từ 2 – 3 ngày, trong khi Forastero được lên men từ 3 – 7 ngày, đôi khi lâu hơn. Do đặc tính dị biệt này, không nên trộn chung 2 nhóm này với nhau trong quá trình lên men. Điều này có thể được thu xếp đối với những nơi mà 2 nhóm này được trồng riêng rẽ, nhưng khi những cây ca cao lai cho cùng lúc cả 2 loại hạt trắng và tía thì việc phân loại để lên men là không thể được. Nếu điều này xảy ra thì tốt hơn hết là lên men theo thời gian giống như Forastero. d. Tỷ lệ cơm nhầy và hạt Gần đây, người ta nhận thấy rằng hạt ca cao tươi có sự thay đổi đáng kể về tỷ lệ giữa cơm nhầy và hạt (cơm nhầy/hạt), đường và hạt (đường/hạt). Những yếu tố này thay đổi tuỳ theo loại cây, điều kiện canh tác. Dữ liệu thu thập được tại Ghana với số liệu so sánh giữa hạt Amazon và hạt Amelonado (Dougan, 1980), cho thấy: • Tỷ lệ cơm nhầy/hạt của Amazon là 1,53 g và của Amelonado là 0,93 g. • Tỷ lệ đường/hạt của Amazon là 243 mg và của Amelonado là 137 mg. Những khác biệt này có ảnh hưởng đến quá trình lên men bởi độ thoáng khí và lượng acid acetic và acid lactic được hình thành. Hạt có nhiều cơm nhầy bao quanh sẽ cản trở quá trình trao đổi khí và làm cho khối hạt kém thoáng khí, trong khi hạt có lượng đường lớn hơn bình thường có thể sẽ làm tăng lượng acid bên trong lá mầm vào cuối quá trình lên men [2]. e. Sự khác biệt về khí hậu và mùa Vào mùa mưa trong điều kiện thời tiết mát mẻ, người ta nhận thấy rằng việc trữ hạt tươi trong thùng khoảng 6 tiếng đồng hồ để hạt tươi thoát bớt nước trước khi đưa hạt dàn vào các khay là điều cần thiết. Ngoài những thay đổi mang tính mùa màng, có những nước như Uganda, nơi mà nhiệt độ môi trường giảm có thể khiến cho nhiệt độ khối ủ lên men giảm theo, vì thế khối ủ cần phải được che gió (tủ ấm) và cách nhiệt. Tại Colombia, người ta nhận thấy rằng ở độ cao trên 800 m thì cần một khoảng thời gian dài hơn bình thường để hạt ca cao lên men đầy đủ. f. Lưu trữ quả ca cao Quả ca cao sau khi thu hoạch nên cần có một thời gian trữ quả trước khi bổ lấy hạt, để nhiệt độ khối hạt gia tăng nhanh hơn trong quá trình lên men. Nhiều tác giả đã tường trình vấn đề này từ Trinidad và Tây Phi (Hancock 1949, Maclean & Wickens 1951). Tại Ghana, các nông dân thu hoạch và trữ quả trong 7 ngày, sau đó mới tiến hành bổ quả nhằm gom đủ lượng hạt tươi cho 1 mẻ ủ, nhưng điều này đã khiến cho tốc độ lên men nhanh hơn. Tại Papua New Guinea, các nông dân được khuyên là nên lưu trữ quả trong khoảng từ 3 – 4 ngày sau khi thu hoạch với lý do tương tự như trên. g. Lượng hạt ủ Nhiệt sinh ra trong suốt quá trình lên men được giữ lại bởi lớp cách ly khối ủ với môi trường bên ngoài (lá chuối, bao tải), nhưng điều này sẽ khó đạt được nếu như lượng hạt ủ quá ít do diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường bên ngoài quá lớn so với khối lượng của nó. Bởi vậy, lượng hạt ủ cần phải đủ lớn để đảm bảo cho chất lượng lên men của khối ủ [3]. Khối lượng hạt ủ tối đa còn tùy thuộc vào phương pháp lên men được sử dụng. Đối với phương pháp ủ thùng, độ thoáng khí sẽ giảm nếu như chiều sâu của thùng tăng lên. Tại Trinidad, bề dày của khối hạt ủ thường là 75 cm và đây cũng là bề dày tối đa được đề nghị áp dụng. Tuy nhiên, để khối hạt có độ thoáng khí tốt hơn, ở một số quốc gia người ta chỉ để bề dày khối hạt từ 30 – 50 cm. Những phương pháp ủ thùng với bề dày 42 cm, 68 cm và 83 cm đã được nghiên cứu chi tiết, kết quả cho thấy chúng có sự khác nhau đáng kể về mối tương quan giữa bề dày khối ủ và lượng oxy chứa trong khối ủ trong 2 ngày đầu tiên của quá trình lên men, nhưng sau đó thì lại khá giống nhau và mùi vị của hạt sau quá trình lên men cũng không biểu lộ rõ sự khác biệt. Tuy nhiên, lượng acid acetic chứa trong hạt thì có sự khác biệt, nhất là đối với những khối hạt lên men có độ dày lớn hơn. h. Thời gian lên men Theo một cuộc điều tra về các phương pháp lên men được tiến hành xuyên suốt ở những nước trồng ca cao, quá trình lên men hạt ca cao có phạm vi thời gian khá rộng, từ 1,5 ngày cho đến 10 ngày. Kết quả điều tra cho thấy rằng để hạt ca cao lên men đầy đủ, chủng loại Criollo cần từ 2 – 3 ngày, và chủng loại Forastero cần từ 6 – 8 ngày, mặc dù một số nước trước đây đã trồng và lên men chủng loại Criollo, nhưng vẫn tiếp tục áp dụng phương pháp ủ ngắn ngày này cho loại Forastero. Hạt lên men chưa đầy đủ sẽ làm cho nội thể có sắc tố tía và sản phẩm hạt cuối cùng sẽ có vị đắng hơn và se chát hơn (astringency). Mặt khác, hạt lên men quá lố sẽ làm cho nội thể (nib) có màu nâu xỉn và chỉ có ít hương vị sô cô la. Bề ngoài, hạt lên men quá lố có màu tối hơn hạt lên men thông thường và đặc biệt là chúng có mùi khó ưa, đây là khởi trình của sự thối rữa. Sự thay đổi này thông thường bắt đầu ở các góc thùng. i. Đảo trộn Mục đích của việc đảo trộn trong quá trình lên men là đảm bảo tính đồng nhất về chất lượng của khối hạt. Chắc chắn sẽ có sự khác biệt ở những vị trí khác nhau của khối ủ nên việc đảo trộn là rất quan trọng nhằm đồng hoá sự khác biệt này. Trong phương pháp ủ thùng, hạt ca cao ướt thông thường sẽ lắng xuống thành một khối đặc và nước rút đi trong ngày đầu tiên. Vì thế, việc đảo trộn khối hạt là cần thiết để tạo điều kiện cho không khí thâm nhập vào trong khối ủ [1]. 2.3.5.4. Một số phương pháp lên men hạt ca cao A. Phương pháp ủ thùng Hình 3.3. Thùng lên men Hình 3.4. Lên men thùng Ca cao được chứa trong thùng gỗ có đục lỗ ở đáy. Chiều dài và rộng của thùng có thể thay đổi tuỳ theo lượng hạt nhưng chiều cao khối hạt không nên vượt quá 50 cm. Khối lượng ủ: 50 – 1000 kg. Đảo trộn hạt sau hai ngày ủ và lần hai vào ngày thứ 4. Có nơi hạt được đảo trộn hàng ngày. Nhiệt độ khối hạt tăng nhanh sau mỗi lần đảo trộn sau đó giảm dần. Thời gian ủ 5 – 7 ngày tuỳ theo thời tiết bên ngoài. B. Phương pháp ủ đống Hạt ca cao được đổ đống thành hình nón trên lớp lá chuối được xếp tròn trên mặt đất. Bên dưới lá chuối kê các cành cây để tạo độ thoáng và giúp dịch nhầy chảy ra dễ dàng. Tủ kín bằng lá chuối trên bề mặt khối hạt nhằm giữ hơi nóng trong suốt thời gian ủ. Đống hạt có thể từ 25 – 2500 kg hạt tươi. Hai hoặc ba ngày sau khi ủ phải đảo trộn đều và giữ kín lại bằng lá chuối cho đến khi quy trình hoàn tất. Trong quá trình lên men có lúc nhiệt độ khối hạt lên đến 500C. Tuỳ theo nhiệt độ không khí, thời gian ủ kéo dài từ 5 – 7 ngày. C. Phương pháp ủ thúng Lót lá chuối quanh thúng tre, nếu lớp lá chuối dày cần thiết phải xoi lỗ để nước dễ thoát ra khỏi thúng trong quá trình lên men. Đổ đầy hạt, đậy thúng lại bằng lá chuối hoặc bao gai để giữ nhiệt. Hai ngày sau khi ủ, trộn đều hạt bằng cách đổ từ thúng này sang thúng kia. Kích thước thúng tuỳ theo khối lượng hạt để có thể chứa từ 10 – 150 kg hạt ca cao tươi. Thời gian ủ 5 – 6 ngày. Với khối lượng hạt nhỏ, ban ngày nên đặt thúng dưới ánh nắng mặt trời để giúp nhiệt đô lên cao [4]. D. Phương pháp ủ khay Phương pháp này được Allison và Rohan hoàn chỉnh năm 1958 ở Ghana. Khay ủ bằng gỗ sâu 10 cm. Đáy khay là một cái vạt bằng nan tre đặt song song và cách nhau chừng 0,5 cm. Mỗi khay chia thành hai phần bằng nhau, bằng một cái ngăn di động bằng gỗ. Chỉ đổ đầy ca cao vào một nửa khay. Mỗi khay có kích thước 1,2 x 0,9 m có thể chứa chừng 45 kg hạt ca cao tươi. 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 đáy của khay trên và những khoảng trống giữa các nan tre là những ống thông khí mà qua đó không khí có thể thấm vào khối hạt ủ. Sau 24 h ủ, người ta phủ lên chồng khay một mảnh vải bao bì để vừa chống mất nhiệt cho toàn bộ và vừa đảm bảo đủ thông thoáng. Sau đó không cần làm gì thêm nữa cho đến lúc ngừng ủ. Ủ xong, người ta giở khay ra, đưa ra nắng phơi từng khay một sau khi tháo cái chắn phân chia và san đều ca cao trên toàn bộ mặt khay. Thời gian ủ trên khay, 3 – 4 ngày, ngắn hơn so với các phương pháp ủ khác. Công lao động được tiết kiệm hơn vì không cần đảo trộn. Tuy nhiên, màu sắc của hạt ca cao khi ủ xong không đều bằng kiểu ủ thùng. 2.3.6. Phơi, sấy Hình 3.5. Phơi sấy bằng nhà phơi sấy năng lượng mặt trời Mục tiêu chính của việc phơi sấy hạt là làm giảm ẩm độ chứa trong hạt ca cao xuống phạm vi ẩm độ an toàn cho việc lưu trữ và vận chuyển. Tuy nhiên, có những mục đích chất lượng khác cần được xem xét. Quá trình phơi sấy là sự tiếp tục của giai đoạn oxy hoá của quá trình lên men và giai đoạn này đóng vai trò quan trọng trong việc làm giảm độ đắng chát và góp phần phát triển màu nâu sô cô la của hạt ca cao vốn được lên men tốt. Ngoài ra, để tránh bị mất mùi sô cô la, hoặc dư lượng acid quá mức xảy ra do quá trình phơi sấy diễn ra quá nhanh, những phương pháp phơi sấy ca cao được áp dụng sẽ phải thoả mãn những mục tiêu chất lượng khác chứ không đơn thuần là làm bay hơi nước chứa trong hạt ca cao. 2.3.6.1. Phơi tự nhiên Hình 3.6. Phơi ca cao tự nhiên Ở các nước sản xuất ca cao, khi vụ thu hoạch trùng với mùa khô, phơi nắng là cách thông dụng nhất. Trong các cơ sở sản xuất nhỏ, ca cao được trải thành lớp mỏng trên những chiếc chiếu bằng tre chẻ bện lại với nhau và kê trên một cái khung thô sơ cao hơn mặt đất. Người ta còn dựng lên các mái che cố định hoặc di động, còn gọi là kiểu “autobus”, để che phủ ca cao vào ban đêm và gặp khi trời mưa Khi phơi, hạt được trải thành lớp trên các sân phơi với chiều dày 5 cm. Theo Wood, 1975 thì tuỳ thuộc vào điều kiện thời tiết, thời gian phơi nắng cho ca cao mất khoảng 8 – 14 ngày [1]. 2.3.6.2. Sấy Tại những nơi ít nắng và độ ẩm không khí cao, hạt ca cao được sấy khô bằng các máy sấy. Trong phương pháp này quá trình sấy nên tiến hành từ từ với nhiệt độ không khí sấy khoảng 60 – 700C, để hoàn tất tiến trình oxy hoá của enzime. Một số yếu tố tác động đến quá trình sấy như: bề dày lớp hạt, tốc độ và nhiệt độ không khí sấy. Một vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng, với một lớp hạt có bề dày 25 cm, vận tốc luồng khí sấy 3m3/phút. Và nhiệt độ sấy 60 – 650C là tốt nhất về mặt kỹ thuật và kinh tế (Shelton, 1967). Ở Papua New Guinea người ta áp dụng phương pháp sấy gián đoạn trong công nghệ sấy ca cao. Hạt ca cao được sấy liên tục trong 12 h rồi ngưng sấy trong 12 h tiếp theo, sau đó mới sấy tiếp tục cho đến kết thúc. Mục đích của giai đoạn nghỉ là để cho ẩm độ sâu bên trong hạt có thời gian để di chuyển ra bề mặt ngoài của hạt. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là giảm độ acid và ngăn ngừa được hiện tượng chai cứng bề mặt của hạt ca cao khi sấy. Đồng thời phương pháp này còn tiết kiệm được năng lượng sấy khá nhiều [1]. 2.3.6.3. Phơi sấy và chất lượng Tốc độ phơi sấy có ý nghĩa quan trọng đối với hương vị và chất lượng của hạt ca cao khô. Nếu quá trình phơi sấy kéo dài sẽ tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển và thâm nhập vào bên trong qua vỏ hạt, và nguy hiểm hơn là có thể nảy sinh tình trạng mất mùi. Mặt khác, nếu đẩy nhanh tốc độ phơi sấy sẽ ngăn cản quá trình oxy hoá và có thể tạo nên dư lượng acid quá mức chứa trong hạt ca cao. Hạt ca cao được phơi nắng sẽ có ít acid hơn hạt ca cao được sấy nhân tạo và cho đến nay người ta vẫn thừa nhận rằng hạt ca cao được phơi khô bằng ánh nắng mặt trời vẫn được giới tiêu thụ ưa chuộng hơn. Ảnh hưởng của tốc độ sấy nhanh đối với hương vị sô cô la đã được nghiên cứu nhiều lần. Nhiều cuộc thử nghiệm được tiến hành ở Surinam đối với hạt ca cao được rửa sau khi lên men đã cho kết quả khả quan về hương vị với thời gian sấy chỉ với 11 – 12 tiếng đồng hồ (De Vos, 1956). Tại Tây Phi, hạt ca cao thuộc giống Amelonado được sấy trong 14 tiếng đồng hồ và sản phẩm sô cô la được sản xuất từ những hạt này đã không cho thấy sự khác biệt rõ ràng nào về mùi vị so với sản phẩm sô cô la của hạt được phơi nắng (Howat et al, 1957). Tuy nhiên, hạt được sấy với tốc độ nhanh có mùi acid mạnh hơn hạt được phơi nắng. Một số thí nghiệm khác thì cho thấy việc gia tăng nhiệt độ sấy sẽ làm gia tăng độ se chát và độ chua. Do vậy, nhiệt độ sấy không nên vượt quá 65 – 700C. Kết quả so sánh các mẫu hạt được sấy nhân tạo và các mẫu hạt được phơi nắng cho thấy hạt ca cao được sấy nhân tạo có dư lượng acid dễ bay hơi cao và độ pH thấp (Jacquet et al, 1980). 2.3.7. Bảo quản Hạt ca cao đã ủ và phơi rồi có thể bảo quản khá tốt ở các vùng ôn đới nhưng lại là một thứ nông sản dễ hư hỏng trong các vùng nhiệt đới, nơi có nhiệt độ và ẩm độ môi trường cao. Cho nên, nếu không chú ý đến các điều kiện trong bảo quản và vận chuyển cho ca cao, phẩm chất của hạt có thể nhanh chóng bị tổn hại và giảm sút. Hạt ca cao cất giữ ở ẩm độ 7,5% là vừa [1]. Người sản xuất sau khi thu hoạch và hong khô hạt ca cao, cần phải bảo quản sản phẩm của mình trong các bao bố (bao đay) hoặc bao nhựa may kín miệng bao lại. Chỗ để bao phải khô ráo, có mái che ở bên trên và sàn gỗ ở dưới đất. Nơi bảo quản không nên có khói vì ca cao bắt mùi khói rất nhạy, vì thế không nên để gần nhà bếp. Hình 3.7. Bảo quản ca cao Thông thường ca cao được bảo quản ở nơi xuất khẩu là những vùng bến cảng có độ ẩm của không khí thường xuyên cao hơn 70%RH. Cho nên, cần phải bảo quản ca cao trong các nhà kho thông thoáng, che mưa gió để tránh ẩm ướt, không chịu sự biến động của nhiệt độ hàng ngày. Cần phải lưu ý chế độ đóng mở cửa kho vào các thời gian hợp lý nhằm tránh hiện tượng không khí ẩm từ bên ngoài di chuyển vào kho bảo quản. Tại các nước Âu, Mỹ có một số xí nghiệp lớn có bồn chứa (silo) có thể chứa đến 250 tấn hạt ca cao, nhưng kết cấu bên trong của silo rất đặc biệt, bố trí các tấm che chắn phụ trợ, để tránh nguy cơ làm vỡ nát hạt. Hiện nay, đang có nhiều công trình nghiên cứu về việc bảo quản ca cao ở trong các hầm ngầm, hầm thông gió, trong phòng tuyệt kín chứa đầy khí Nitơ hoặc CO2.v.v. Tuy nhiên, các kết quả vẫn chưa rõ ràng nên chưa được áp dụng trong thực tế sản xuất. Chương 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 3.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian thực hiện 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu cụ thể - Hạt ca cao sau khi tách ra khỏi quả để lên men 3.1.2. Địa điểm và thời gian thực hiện - Địa điểm: các thí nghiệm được tiến hành tại Viện KHKT Nông Lâm Nghiệp Tây Nguyên. - Thời gian: từ tháng 18/2 – 5/4/2008. 3.1.3. Điều kiện khí hậu - Trong suốt thời gian thực hiện thí nghiệm đều ghi nhận nhiệt độ và đo độ ẩm của hạt sau lên men bằng thiết bị đo: Data Loger (thiết bị đo nhiệt độ cầm tay) và máy Kett 3 (đo độ ẩm). 3.2. Nội dung thực hiện 3.2.1. Lên men hạt ca cao Tiến hành lên men thành hai đợt: Đợt 1 từ ngày 22/2 đến 6/3: Nghiên cứu ảnh hưởng của sự lưu quả đến quá trình lên men và chất lượng hạt ca cao sau lên men. Thùng lên men 21,5 kg hạt có lưu quả Thùng lên men 19,5 kg hạt không lưu quả Đợt 2 từ ngày 25/3 đến 10/3: Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí ủ và khối lượng hạt ủ đến quá trình lên men và chất lượng hạt ca cao sau lên men. Thùng lên men 21,5kg không lưu quả. Thúng lên men 34,5 kg (hai thúng) lưu quả 7 ngày. 3.2.2. Phơi sấy hạt c a cao sau lên men Từ ngày 10/3 đến 13/3. Phơi ngoài trời: Hạt lên men có lưu quả 16 kg. Hạt lên men không lưu quả 9 kg. Phơi nhà sấy bàng năng lượng mặt trời: Hạt lên men có lưu quả 16,5 kg. Hạt lên men không lưu quả 8,5 kg. 3.3. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 3.3.1. Vật liệu thí nghiệm - Quả ca cao chín thu hoạch tại các vườn ca cao của Viện KHKT Nông Lâm Nghiệp Tây Nguyên. 3.3.2. Dụng cụ thí nghiệm - Dụng cụ lên men: thùng lên men, thúng, rổ, bao bố (bao gai), lá chuối, bạt phơi, nhà lên men (hot house). - Trang thiết bị: cân điện tử, máy đo nhiệt độ tự động (thermometer), máy đo độ ẩm ( kett 3). 3.4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu chung xuyên suốt đề tài là: phương pháp thực nghiệm. 3.4.1. Bố trí thực hiện 3.4.1.1. Thực nghiệm 1: Ảnh hưởng của thời gian lưu quả đến quá trình lên men và chất lượng hạt ca cao sau lên men - Gồm hai thùng lên men: Mẫu 1: Hạt được tách ra từ quả ca cao chín với thời gian lưu quả là 7 ngày khối lượng thùng ủ là 21,5 kg. Mẫu 2: Hạt ca cao được tách ra từ quả mới thu hoạch xong tiến hành lên men ngay khối kượng thùng ủ là 19,5 kg. - Thời gian lên men là 6 ngày. 3.4.1.2. Thực nghiệm 2: Ảnh hưởng của phương pháp ủ hạt đến quá trình lên men và chất lượng hạt ca cao sau lên men + Phương pháp ủ thùng khối lượng: 21,5 kg. + Phương pháp ủ thúng khối lượng: 34,5 kg (hai thúng). - Thời gian lưu quả: 7 ngày. - Thời gian lên men là 6 ngày. 3.4.2. Chỉ tiêu theo dõi 3.4.2.1. Diễn biến nhiệt độ khối ủ trong suốt thời gian lên men là 6 ngày - Phương pháp tiến hành  Đo nhiệt độ theo 5 điểm chéo góc, tại 3 tầng chính của khối hạt ủ là trên, giữa, dưới.  Đo nhiệt độ vào 3 thời điểm chính trong ngày là 8h, 12h, 16h. 3.5. Kết quả theo dỏi lên men 3.5.1. Ảnh hưởng của thời gian lưu quả đến quá trình lên men và chất lượng hạt ca cao sau lên men Thời gian lưu quả làm giảm hàm lượng nước trong dịch nhớt, từ đó tạo nên khả năng lưu thông không khí tốt và các phản ứng sinh hoá xảy ra nhanh hơn, kết quả là có sự tăng nhanh nhiệt độ. Lý do bởi quá trình cân bằng ẩm với môi trường bên ngoài và cân bằng ẩm giữa lớp vỏ quả và lớp dịch nhớt (Hancock, 1949 và MacLean & Wickens, 1951). Quả ca cao vừa tầm chín, không sâu bệnh, thu hoạch về sau khi được lưu trữ ở các mức lưu khác nhau, chúng tôi tiến hành tách hạt và cho lên men trong thùng gỗ với khối lượng 50 kg và trong cùng một điều kiện môi trường như nhau. 3.5.1.1. Diễn biến nhiệt độ Nhiệt độ khối ủ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lên men hạt. Vì thế trong suốt quá trình lên men, tiến hành theo dõi sự biến thiên của nhiệt độ khối ủ 3.5.1.2 Kết quả theo dõi lên men A. Đợt một. Bảng 3.1. Các khối lượng theo dõiSttTên mẫuSố quảKhối lượng quảKhối lương hạtKhối lượng võHạt sau lên menHạt sau phơi sấyMẫu 1lưu quả273122.5 (kg)21.5 (kg)101 (kg)16.5 (kg)8 (kg)Mẫu 2không lưu quả156104.5 (kg)19.5 (kg)8.5 (kg)14.5 (kg)7.1 (kg)A.1. Diễn biến nhiệt độ khối ủ BẢNG 3.2. Nhiệt độ lên men trung bình các ngày 2 mẫu mẫungày 1ngày 2ngày 3ngày 4ngày 5ngày 6mẫu 125,2929,3334,3339,3229,2426,56mẫu 222,0122,4427,8540,1939,5837,44Biểu đồ 3.1. So sánh nhiệt độ trong quá trình lên men của hai mẫu lưu (lưu 7 ngày) và không lưu quả SO SÁNH BIẾN ĐỔI NHIỆT ĐỘ CỦA 2 MẪU LƯU VÀ KHÔNG LƯU 29,33 25,29 34,33 39,32 26,56 29,24 22,01 22,44 27,85 40,19 39,58 37,44 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 1 2 3 4 5 6 NGÀY LÊN MEN MẪU1 TB NHIỆT ĐỘ THEO NGÀY (oC) MẪU 2 Bảng 3.3. Khối lượng hạt sau lên men, sau phơi sấy và độ ẩm sau phơi sấySttHạt sau lên menHạt sau phơi sấyĐộ ẩm hạt (Ao)Quy đổi về Ao75%Mẫu 116.5 kg8 kg6.5%Mẫu 217.5 kg8.5 kg6.4% Kết quả biểu đồ 4.1 cho thấy, nhìn chung nhiệt độ lên men ở các mức lưu quả có sự tăng dần theo ngày lên men. Đối với mức không lưu nhiệt độ ban đầu là thấp nhất đạt 22,010C và đạt giá trị cao nhất ở ngày lên men thứ 4 (đạt 39,320C) và giảm dần ở những ngày lên men tiếp theo. Mẫu lưu quả nhiệt độ trong suốt quá trình lên men tương đối cao. B. Đợt hai B.1. Kết quả theo dỏi nhiệt độ hai mẫu lên men thúng (thúng 1 và thúng 2) Bảng 3.4. Trung bình nhiệt độ của hai mẫu lên men thúngNgàyngày 1ngày 2ngày 3ngày 4ngày 5ngày 6Thúng 121,8224,8433,8640,6636,8937,27Thúng 224,7327,5236,842,3537,5237,18tbình23,27526,1835,3341,50537,20537,225B.Các khối lượng và độ ẩm hạt theo dõi. Bảng 3.5. Các khối lượng theo dõiSttTên mẫuSố quảKhối lượng quả (kg)Khối lựơng hạt(kg)Khối lượng võ(kg)Hạt sau lên men (kg)Hạt sau phơi sấy(kg)1thùng273122.521.510116.582thúng52330234.5267.529.512.6 Bảng 3.6. Khối lượng hạt sau lên men, sau phơi sấy và độ ẩm sau phơi sấySttHạt sau lên menHạt sau phơi sấyĐộ ẩm hạt (Ao)Quy đổi về Ao75%Thùng16.5 kg8 kg6.5%Thúng29.5 kg12.6 kg6.3% C. Trung bình nhiệt độ hai mẫu lưu quả lên men thúng và lên men thùng Bảng 3.7. Trung bình nhiệt độ hai mẫu lưu quả lên men thúng và lên men thùng Tên mẫungày 1ngày 2ngày 3ngày 4ngày 5ngày 6thùng25,2929,3334,3339,3229,2426,56thúng23,27526,1835,3341,50537,20537,225Biểu đồ 3.2 So sánh nhiệt độ lên men của hai mẫu lên men thùng và lên men thúng có lưu quả 7 ngày Qua biểu đồ 4.2 cho thấy nhìn chung nhiệt độ ở hai mẫu đều tăng cao những ngày lên men đầu nhưng mẫu lên men thúng nhiệt độ cao hơn và giảm xuống ít hơn vào những ngày sau. 3.6.3. Kết quả theo dỏi phơi sấy Bảng 3.7.Nhiệt độ phơi sấyTên mẫungày 10/3ngày 11/3ngày 12/3ngày 13/3ngoài trời28.330.231.831.2trong nhà sấy35.853635.737.2Bảng 3.8. Kết quả sau phơi sấy MẫuKhối lượng trước phơi sấyKhối lượng sau phơi sấyAo sau phơi sấy%Ao quy đổi về 75%Thời gian phơi sấyPhơi ngoài trờilưu14,56,86,310/3-13/3không lưu7,253,96,410/3-13/3Phơi nhà sấylưu155,86,310/3-13/3không lưu7,253,26,410/3-13/3Sau khi lên men độ ẩm của ca cao khoang 55% cần phải tiến hành phơi sấy để giảm độ ẩm của hạt tạo điều kiẹn cho công tác bảo quản hạt sau lên men và chế biến chocolate sau này. Độ ẩm của hạt ca cao sau phơi sấy kgoang 6-7 % là đạt yêu cầu. Phơi sấy giúp diệt trừ nấm mốc bay hơi acid chua và tao mùi vị cho chocolate. Tiến hành thí nghiệm vơi 4 mẫu: - Lưu phơi nhà sấy - Không lưu phơi nhà sấy - Lưu phơi tự nhiên - Không lưu phơi tự nhiên Kết qủa thu được: Về độ ẩm: - Lưu phơi nhà sấy 6.3% Hình 3.1. Hạt sau phơi sấy - Không lưu phơi nhà sấy 6.4% - Lưu phơi tự nhiên 6.3% - Không lưu phơi tự nhiên 6.4% Về màu sắc: Hình 3.3. Không lưu phơi ngoài trời Hình 3.2. Không lưu phơi nhà sấy Màu của mẫu lưu quả đậm hơn, đẹp hơn cho thấy khả năng chuyển đếp tiếp theo của các hợp chất có trong hạt sau lên men. Hình 3.4. Lưu phơi ngoài trời Hinh 3.5. Lưu phơi nhà sấy Do sự khác nhau về nhiệt độ phơi sấy nên dẫn đến khác nhau trên. Nhà phơi sấy bằng năng lượng mặt trời nhiệt độ cao hơn và ổn định trong suốt thời gian phơi sấy. Kiểm tra độ ẩm của hạt ca cao sau phơi sấy bằng máy kett 3. Kết luận: Kết quả cho thấy phơi nhà phơi sấy bằng năng lượng mặt trời cho chất lượng hạt ca cao thô tốt hơn. Chương 4. Kiến nghị và đề xuất Ngay sau khi thu hoạch ca cao, nên tiến hành lưu trữ quả rồi mới tách hạt để lên men. Tùy vào điều kiện thực tế, thời gian lưu trữ quả từ 7 ngày là tốt nhất. . Cần tiến hành thí nghiệm rộng rãi hơn ở các vùng trồng ca cao khác, tiến hành ở mức độ lớn hơn về quy mô và thiết bị lớn hơn. Cần tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng khác đến quá trình lên men như độ dày lớp hạt, độ chín quả, nhiệt độ lên men của môi trường, nghiên cứu ứng dụng các dụng cụ lên men khác. Trang bị thiết bị tốt hơn cho quá trình theo dỏi lên men. TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tài liệu trong nước 1. Phạm Trí Thông, 1999. Bài giảng Bảo quản – Chế biến cacao. Trường Đại học Nông – Lâm T.p Hồ Chí Minh. 2. Nguyễn Thị Hiền, 2003. Ngôn ngữ Tiếng Anh chuyên ngành công nghệ hoá học, thực phẩm và công nghệ sinh học. NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 3. Cao Xuân Lộc, 2007. Ca cao - Từ thu hoạch đến bảo quản. Công ty liên doanh chế biến cà phê xuất khẩu Man – Buôn Ma Thuột. 4. Phạm Hồng Đức Phước, 2005. Kỹ thuật trồng cacao ở Việt Nam. NXB Nông nghiệp, T.p Hồ Chí Minh. 5. Braudeau J, 1984. Cây ca cao (Đoàn Bá Phương dịch). NXB Nông nghiệp, Hà Nội. 6. Phan Quốc Sủng, 1997. Hướng dẫn kỹ thuật trồng, chăm sóc, chế biến ca cao. 7. Viện KHKT Nông Lâm Nghiệp Tây Nguyên, 1999. Dự án đầu tư và phát triển ca cao 1999 – 2000. II. Tài liệu ngoài nước 8. Bernard W. Minific, 1980. Chocolate, cocoa and confectionery. Science and technology second edition., AVI publishing company. 9. G.A.R Wood, R.A. Lass, 1987. Cocoa. John Wiley & Sons, New York. 10. ICCO, 2006. International Cocoa Oganization annual report 2004/2005. Commonwealth House, 1–19 New Oxford Street, London WCIA 1NU, United Kingdom. III. Nguồn Internet. 11. harvest .htm 12. icco.org /question /podcut. htm 13. http:www. icco. org/question/quality.htm 14.–tion /harvest1.htm 15. 16. .htm 17. http ://www.icco.org/question/yeast.htm 18. 19. =10 20. 21. ( /quangngai/tiengviet/bangtin/2004/3320/)