Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp chế biến bánh kẹo Việt Nam duy trì tốc độ tăng trưởng ổn định từ 5 - 8%/năm, đóng vai trò quan trọng trong nhóm ngành hàng tiêu dùng nhanh (FMCG). Trong phân khúc bánh nướng xốp, dòng sản phẩm bánh xốp kẹp kem (wafer sandwich) đòi hỏi sự kết hợp phức tạp giữa kỹ thuật tạo cấu trúc xốp giòn của bánh nền và tính chất lưu biến của lớp kem béo. Đồ án "Báo cáo thực tập tốt nghiệp tại Nhà máy Bánh kẹo Biscafun - Dây chuyền sản xuất bánh xốp kem Walys" do nhóm sinh viên Khoa Hóa - Ngành Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa (Đại học Đà Nẵng) thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Mạc Thị Hà Thanh và TS. Tạ Thị Tố Quyên, tập trung nghiên cứu thực tế, chuẩn hóa quy trình công nghệ và thiết lập hệ thống đảm bảo chất lượng toàn diện.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                            DÂY CHUYỀN BÁNH WALYS                            |
|                                                                             |
|  [Bột mì, Nước, Phụ gia]        [Shortening, Dầu cọ, Đường xay, Sữa đặc]    |
|   Đánh trộn bột nhão (2 GĐ)               Đánh trộn kem xốp                 |
|                                  Cắt bánh                                   |
|                             Lựa chọn & Kiểm tra                             |
|                          Bao gói (DZB-1 / WA-120)                           |
+-----------------------------------------------------------------------------+

1. Problem Statement

Trong quá trình vận hành dây chuyền sản xuất bánh xốp công nghiệp quy mô lớn, các đơn vị sản xuất thường đối mặt với các vấn đề kỹ thuật trọng yếu:

  • Hiện tượng tách pha nhũ tương trong dịch bột nhão và khối kem gây giảm độ đồng nhất của sản phẩm.
  • Khuyết tật nướng: bánh dính khuôn, cháy xém mép hoặc nướng không kiệt dẫn đến độ ẩm dư thừa làm mất độ giòn trong thời gian bảo quản.
  • Khó khăn trong việc kiểm soát mối nguy vi sinh vật (Salmonella, Coliforms, nấm mốc sinh độc tố Aflatoxin) và các mối nguy vật lý/hóa học dọc theo chuỗi chế biến.
  • Hao hụt nguyên phụ liệu và phát sinh thứ phẩm (bột khí cháy, bánh ghế cắt biên) chưa được tối ưu hóa tái chế tuần hoàn.

2. Mục tiêu dự án

  1. Khảo sát toàn diện hệ thống thiết bị và dây chuyền công nghệ sản xuất bánh xốp kem Walys tại Nhà máy Biscafun.
  2. Chuẩn hóa các thông số kỹ thuật then chốt: chế độ đánh trộn bột 2 giai đoạn, nhiệt độ nướng ($125 - 140^\circ\text{C}$), thông số dòng nhiệt ($180 - 200\text{ A}$), chiều dày lớp kem ($2 - 3\text{ mm}$).
  3. Xây dựng hệ thống quản lý chất lượng chuyên sâu: Thiết lập 10 quy phạm sản xuất thực hành tốt (GMP), 9 quy phạm vệ sinh chuẩn (SSOP) và hoàn thiện bảng phân tích mối nguy - kế hoạch HACCP cho 23 công đoạn.
  4. Đề xuất quy trình phân loại, xử lý chất thải rắn, nước thải và quan trắc môi trường lao động đáp ứng tiêu chuẩn ISO 14001.

3. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

  • Phạm vi: Dây chuyền sản xuất bánh xốp kem Walys thuộc Nhà máy Bánh kẹo Quảng Ngãi Biscafun (KCN Quảng Phú, Quảng Ngãi).
  • Giới hạn: Tập trung vào các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan, kiểm soát cơ điện tự động của thiết bị định hình, bao gói (máy DZB-1, WA-120, máy in date Tân Thanh) và phân tích các chỉ tiêu an toàn vệ sinh thực phẩm trong điều kiện sản xuất công nghiệp thực tế.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí Dây chuyền thủ công / Bán tự động cũ Dây chuyền công nghiệp tự động Walys (Biscafun)
Năng suất nướng 5 - 8 tấm/phút, cấp bột gián đoạn 16 - 25 tấm/phút, cấp bột liên tục qua vòi xoay tự động
Kiểm soát nhiệt độ Thủ công bằng mắt thường, sai số lớn ($\pm 10^\circ\text{C}$) Hộp điều khiển tự động, đồng hồ Ampe kế kiểm soát dòng $180 - 200\text{ A}$
Độ đồng nhất lớp kem Phết tay, độ dày không đều ($1 - 5\text{ mm}$) Rulor cơ khí tự động hóa, điều chỉnh chính xác $2 - 3\text{ mm}$
Tái chế thứ phẩm Loại bỏ hoàn toàn hoặc tái chế mất kiểm soát Quy trình ngâm ủ bột khí tỉ lệ $1:2.5$, tái chế bánh ghế theo [HD-BCF-17-09]
Vệ sinh công nghiệp Phụ thuộc ý thức công nhân Chuẩn hóa 9 quy trình SSOP, bồn nhúng ủng khử trùng, cồn $70^\circ$

Phân tích yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW

  • Must have: Kiểm soát nhiệt độ nướng trong dải $125 - 140^\circ\text{C}$; lưới lọc bột nhão kích thước lỗ $\le \varnothing 5\text{ mm}$; loại bỏ hoàn toàn vi sinh vật gây bệnh qua khâu gia nhiệt; bao gói kín khí với màng PE/OPP phức hợp.
  • Should have: Hệ thống tự động cảnh báo cạn dầu chống dính khuôn nướng; cơ chế đảo chiều cánh khuấy đánh kem 2 cấp độ (chậm/nhanh).
  • Could have: Tích hợp camera cảm biến quang học kiểm tra độ đồng đều màu sắc bề mặt bánh nướng tự động.
  • Won't have: Thay đổi cấu trúc hương liệu tự nhiên hoàn toàn trong giai đoạn thực nghiệm hiện tại do giới hạn chi phí giá thành.

Thiết kế hệ thống kỹ thuật

1. Thành phần nguyên liệu và công thức phối chế

  • Bột mì trắng: Hàm lượng Gluxit và Protit chiếm $\approx 90%$ trọng lượng khô. Protit gồm 4 phân đoạn: Albumin (tan trong nước), Globulin (tan trong muối), Gliadin (tan trong cồn $60 - 80%$) và Glutenin (tan trong kiềm $0.2%$). Tỉ lệ Gliadin/Glutenin tối ưu tạo khung Gluten dẻo xốp vừa phải, tránh làm dai bánh.
  • Hệ chất tạo xốp: Phối hợp Natri Hydrocarbonat ($\text{NaHCO}_3$ - 500ii) và Amoni Hydrocarbonat ($\text{NH}_4\text{HCO}_3$ - 503ii) giải phóng khí $\text{CO}_2$ và $\text{NH}_3$ khi gia nhiệt: $$\text{NH}_4\text{HCO}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{NH}_3\uparrow + \text{CO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$$
  • Hệ chất nhũ hóa & giữ ẩm: Lecithin đậu nành làm giảm sức căng bề mặt phân pha Dầu/Nước; Sorbitol ($\text{E420i}$) tăng khả năng chống chịu nhiệt, ức chế kết tinh Saccharose và chống nứt nẻ bề mặt bánh nền.
  • Hệ chất béo: Shortening và dầu cọ tinh luyện giúp ổn định cấu trúc kem ở nhiệt độ thường ($25 - 30^\circ\text{C}$), tăng vị ngậy béo và tạo cảm giác tan nhanh trong vòm miệng.

2. Thông số kỹ thuật của trang thiết bị chính

THIẾT BỊ ĐÁNH TRỘN BỘT NHÃO

LÒ NƯỚNG BÁNH KEM XỐP LIÊN TỤC

DÂY CHUYỀN HOÀN THIỆN & ĐÓNG GÓI

Phương pháp luận (Methodology)

Quy trình quản lý chất lượng được xây dựng dựa trên vòng tròn kiểm soát PDCA (Plan - Do - Check - Act) kết hợp hệ thống tiêu chuẩn ISO 9001:2008 và HACCP Codex:

[PLAN] Lập kế hoạch HACCP & Xây dựng quy phạm GMP01 - GMP10, SSOP1 - SSOP9
[DO] Triển khai vận hành thực tế tại từng trạm sản xuất (Khuấy -> Nướng -> Phết -> Đóng gói)
[CHECK] Bộ phận QC/KCS lấy mẫu kiểm tra cảm quan, vi sinh, độ ẩm bánh nền và mối nguy
[ACT] Hiệu chỉnh thông số cơ khí, điều chỉnh Ampe kế lò nướng, xử lý sự cố máy móc

Triển khai thực tế và kết quả

Quy trình công nghệ chi tiết

1. Giai đoạn đánh trộn bột nhão (2 giai đoạn)

  • Xử lý bột khí tái chế: Ngâm bột khí thu hồi với nước sạch theo tỉ lệ $\text{Bột khí} : \text{Nước} = 1 : 2.5$; thời gian ngâm ủ $\ge 45\text{ phút}$ nhằm phân rã hoàn toàn khối tinh bột trước khi nạp liệu.
  • Giai đoạn 1 (Thời gian 3 - 4 phút): Nạp nước, dung dịch bột khí đã ngâm, muối ăn ($\text{NaCl}$), bột nở ($\text{NaHCO}_3$), bột khai ($\text{NH}_4\text{HCO}_3$) vào cối trộn; khởi động cánh khuấy đồng hóa sơ bộ.
  • Giai đoạn 2 (Thời gian 1 - 2 phút): Bổ sung dầu cọ, chất nhũ hóa Lecithin, bột mì trắng và enzyme biến tính (được phân tán trước trong $0.5\text{ kg}$ bột mì). Trộn đều đến khi thu được dịch bột nhão mịn, đồng nhất, không vón cục.

2. Kỹ thuật nướng bánh và hoàn thiện

  1. Lọc dịch bột: Bột nhão từ thùng cấp qua màng lọc lưới $\varnothing 5\text{ mm}$ để loại bỏ tạp chất và mẩu cháy khét.
  2. Nướng bánh: Phun sương dầu cọ bôi trơn mặt khuôn gang. Bột nhão được bơm tự động vào tâm đĩa khuôn nướng. Gia nhiệt khuôn bằng điện trở điều khiển dòng $180 - 200\text{ A}$, duy trì dải nhiệt độ $125 - 140^\circ\text{C}$ (tối ưu tại $127^\circ\text{C}$). Tốc độ khuôn chạy $16 - 25\text{ tấm/phút}$.
  3. Làm nguội & Phết kem: Tấm bánh nền ra khỏi lò được băng tải rung làm nguội tự nhiên xuống nhiệt độ phòng, chuyển qua cụm Rulor phết lớp kem dày $2 - 3\text{ mm}$, ghép tấm bánh thứ hai lên trên và chuyển qua máy ép nhẹ để ổn định liên kết.
  4. Cắt định hình & Bao gói: Cụm dao cắt dọc và ngang chia khối bánh theo kích thước thương phẩm, đưa vào máy đóng gói tự động DZB-1 hoặc WA-120, qua máy in date Tân Thanh và đóng màng co nhiệt bảo vệ.

Ma trận phân tích mối nguy và điểm kiểm soát HACCP

Qua đánh giá 23 công đoạn từ tiếp nhận nguyên liệu đến thành phẩm, ma trận phân tích mối nguy xác định:

[Bột mì / Bột gạo / Bột bắp đầu vào]

[Dây chuyền nướng bánh]

[Công đoạn tái chế bột khí & Bánh ghế]

Khắc phục sự cố vận hành thiết bị

                    BẢNG XỬ LÝ SỰ CỐ DÂY CHUYỀN
                    
Sự cố: Bánh bị dính khuôn nướng

Sự cố: Bao bì gói bị cháy xém / nhăn màng co

Sự cố: Lớp kem phết không đều, trượt tầng

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Chuẩn hóa công nghệ tái chế phụ phẩm tuần hoàn:
    • Thiết lập quy trình thu hồi và tái chế bột khí với tỉ lệ ủ nước $1:2.5$ trong $\ge 45\text{ phút}$ kết hợp lưới lọc $\varnothing 5\text{ mm}$, giúp giảm tỷ lệ thất thoát tinh bột hữu ích $8.5%$, tiết kiệm chi phí nguyên liệu thô mà không làm biến đổi cấu trúc giòn xốp của sản phẩm.
    • Xử lý bánh ghế định hình theo quy chuẩn [HD-BCF-17-09] có lồng túi PE kín khí, giới hạn thời gian tái chế tối đa 1 - 2 ngày để ngăn chặn triệt để quá trình oxy hóa chất béo gây mùi ôi khét.
  2. Cải tiến hệ phụ gia nhũ hóa và chống hồi ẩm:
    • Ứng dụng phối hợp Lecithin tự nhiên kết hợp Sorbitol ($\text{E420i}$) giúp làm chậm quá trình kết tinh lại của đường Saccharose, duy trì độ xốp mịn của kem và kéo dài hạn sử dụng của bánh xốp trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa tại Việt Nam.
  3. Mô hình quản lý chất thải và kinh tế tuần hoàn tại nhà máy:
    • Tách riêng hệ thống nước thải sinh hoạt và nước rửa thiết bị sản xuất đưa về trạm xử lý trung tâm KCN Quảng Phú; nước làm mát bơm chân không được tản nhiệt qua hồ sinh học và tuần hoàn tái sử dụng $100%$, giảm thiểu lượng nước xả thải ra môi trường.
Tiêu chí kỹ thuật Giải pháp truyền thống Cải tiến kỹ thuật tại Biscafun
Tỷ lệ thu hồi phụ phẩm $< 70%$, phụ phẩm dễ nhiễm khuẩn $> 92%$, tái chế khép kín theo GMP
Độ ổn định lớp kem Dễ chảy dầu ở $32^\circ\text{C}$ Bền nhiệt đến $36^\circ\text{C}$ nhờ dầu cọ + Sorbitol
Tỷ lệ lỗi bao gói $\approx 3.2%$ (lệch tâm, hở mí) $< 0.8%$ nhờ đồng bộ máy đóng gói WA-120

Ứng dụng thực tế và triển khai

  • Triển khai công nghiệp: Toàn bộ quy trình đã được áp dụng trực tiếp tại Phân xưởng Bánh - Nhà máy Bánh kẹo Biscafun trên dây chuyền sản xuất bánh xốp kem Walys công suất lớn, cung cấp sản phẩm cho 63 tỉnh thành Việt Nam và xuất khẩu sang các thị trường quốc tế (Nhật Bản, Đài Loan, Thái Lan, Trung Quốc).
  • Hiệu quả kinh tế:
    • Giảm tiêu hao năng lượng gia nhiệt nhờ hệ thống kiểm soát dòng Ampe kế chính xác, tiết kiệm điện năng tiêu thụ trên từng mẻ nướng.
    • Tối ưu hóa định mức lao động: chuyển đổi các thao tác thủ công sang tự động hóa ở khâu cấp bột, phết kem và đóng gói màng co, tăng năng suất lao động lên $35%$.
  • Lộ trình nâng cấp đề xuất:
    • Giai đoạn 1: Kiểm chuẩn định kỳ cảm biến nhiệt độ PT100 trên toàn bộ các tấm khuôn nướng lò liên tục.
    • Giai đoạn 2: Lắp đặt hệ thống định lượng tự động vi sai phối trộn chất phụ gia khô (Enzyme, Lecithin, bột nở) trực tiếp vào bồn trộn trục đứng.
    • Giai đoạn 3: Triển khai hệ thống truy xuất nguồn gốc số hóa điện tử trên nền tảng mã QR in date động.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Nguồn nguyên liệu bột mì chất lượng cao vẫn phụ thuộc phần lớn vào nguồn lúa mì nhập khẩu, chịu ảnh hưởng bởi biến động chuỗi cung ứng.
  • Độ ẩm không khí trong các ca sản xuất mùa mưa tại miền Trung có thể ảnh hưởng gián tiếp đến tốc độ hút ẩm của tấm bánh nền trong khoảng thời gian hở từ băng tải làm nguội đến buồng phết kem.

Hướng phát triển đề xuất

  1. Tự động hóa kiểm soát KCS: Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh (Computer Vision) kết hợp AI để tự động phát hiện và loại bỏ các tấm bánh nền bị nứt vỡ, cháy cạnh trên băng chuyền trước khi đưa vào máy phết kem.
  2. Nghiên cứu công thức dinh dưỡng mới: Thay thế một phần đường kính bằng đường Isomalt hoặc bổ sung chất xơ hòa tan (Inulin) để phát triển dòng sản phẩm bánh xốp kem năng lượng thấp (Low GI) phục vụ người ăn kiêng.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Tài liệu tham khảo thực tế về công nghệ sản xuất bánh nướng xốp, bảng phân tích mối nguy HACCP, hồ sơ quy chuẩn GMP/SSOP công nghiệp.
  • Kỹ sư vận hành & Trưởng ca sản xuất: Sổ tay hướng dẫn vận hành thiết bị thực tế, bảng tra cứu nhanh nguyên nhân và cách khắc phục sự cố trên dây chuyền nướng, phết kem, cắt và đóng gói.
  • Doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo: Khung tham chiếu chuẩn hóa dây chuyền, các giải pháp thu hồi tái chế phụ phẩm giúp nâng cao biên lợi nhuận và giảm thiểu phát thải môi trường.
  • Chuyên viên Đảm bảo Chất lượng (QA/QC): Bộ biểu mẫu kiểm soát chất lượng từ khâu tiếp nhận nguyên vật liệu đến lưu kho thành phẩm theo chuẩn ISO 9001 và ISO 14001.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần chia quy trình đánh trộn bột nhão thành 2 giai đoạn riêng biệt?

Nếu cho tất cả nguyên liệu vào cùng một lúc, bột mì sẽ bị trương nở Gluten cục bộ dưới tác động cơ học mạnh, làm dịch bột nhão bị đặc quánh và dai. Việc đánh trộn giai đoạn 1 (hòa tan muối, bột nở, bột khai, bột khí ngâm) tạo môi trường phân tán đều trước khi cho bột mì, dầu cọ và Lecithin ở giai đoạn 2 giúp hình thành dịch nhũ tương đồng nhất, chảy tự do và không bị vón cục.

2. Thông số dòng điện 180 - 200 A trên lò nướng đóng vai trò gì trong việc kiểm soát chất lượng bánh nền?

Đồng hồ Ampe kế hiển thị cường độ dòng điện cung cấp cho các thanh điện trở gia nhiệt của đĩa khuôn nướng. Mức dòng $180 - 200\text{ A}$ đảm bảo duy trì nhiệt độ khuôn ổn định trong dải $125 - 140^\circ\text{C}$ khi khuôn chuyển động liên tục ở tốc độ $16 - 25\text{ tấm/phút}$, đảm bảo phản ứng Maillard tạo màu vàng sáng và thoát hơi nước nhanh để đạt độ giòn xốp tối ưu.

3. Quy trình xử lý và tỉ lệ tái chế bột khí như thế nào để không ảnh hưởng đến độ giòn của bánh?

Bột khí thu hồi phải được kiểm tra loại bỏ các mẩu cháy đen, sau đó ngâm ngập trong nước sạch với tỉ lệ $1 : 2.5$ trong thời gian tối thiểu $45\text{ phút}$. Dịch ngâm này được hòa trộn vào giai đoạn 1 của mẻ trộn mới và phải đi qua lưới lọc $\varnothing 5\text{ mm}$ trước khi bơm vào lò nướng.

4. Thiết bị in date Tân Thanh và máy đóng gói WA-120 được đồng bộ như thế nào?

Máy đóng gói WA-120 vận hành cuộn màng liên tục qua mắt thần quang học (sensor) định vị vạch cắt bao bì. Thiết bị in date nhiệt Tân Thanh được liên động điện tín hiệu với chu kỳ cấp phôi của máy đóng gói, thực hiện dập date chính xác trên từng đơn vị bao bì trước khi màng đi vào bộ ngàm hàn nhiệt và dao cắt.

5. Nhà máy Biscafun xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại theo quy trình nào?

Chất thải sinh hoạt và chất thải rắn sản xuất (thùng carton, bao bì hỏng) được phân loại bán phế liệu thu hồi hoặc do Công ty Môi trường Quảng Ngãi thu gom hàng ngày. Chất thải nguy hại (dầu nhớt thải, bóng đèn huỳnh quang hỏng, vải lau dính dầu mỡ) được lưu giữ tại kho chuyên dụng riêng biệt, có biển cảnh báo và chuyển giao cho đơn vị có chức năng xử lý định kỳ 6 tháng một lần theo chuẩn ISO 14001.

Kết luận

Báo cáo thực tập tốt nghiệp tại Nhà máy Bánh kẹo Biscafun đã phản ánh toàn diện bức tranh công nghệ sản xuất hiện đại của dòng sản phẩm bánh xốp kem Walys. Thông qua việc phân tích chuyên sâu các khâu công nghệ từ chuẩn bị nguyên liệu, đánh trộn nhũ tương, kỹ thuật nướng bánh trên khuôn quay liên tục, đến đóng gói tự động hóa và xử lý chất thải công nghiệp, đồ án đã chứng minh sự kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết công nghệ thực phẩm và thực tiễn sản xuất. Các giải pháp kiểm soát chất lượng dựa trên tiêu chuẩn GMP, SSOP, HACCP và ISO 14001 không chỉ đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm mà còn góp phần nâng cao năng suất, tiết kiệm chi phí và hướng tới mô hình sản xuất bền vững cho ngành bánh kẹo Việt Nam.