Đặt vấn đề Đối với đời sống con người hiện nay thì thực phẩm đóng vai trò vô cùng quan trọng, chiếm 1 phần không nhỏ đó chính là bánh. Bánh là loài thực phẩm rất tiện lợi trong tiêu dùng, nó cung cấp năng lượng lớn vì chứa nhiều chất dinh dưỡng như đường, sữa, bơ trứng,… đảm bảo là nguồn thức ăn lâu dài cho con người trong quân đội, du lịch và đặc biệt là các dịp lễ tết, liên hoan hay dùng làm quà tặng biếu cho những người thân. Ngành bánh ngọt vẫn được biết đến là một trong những ngành có tốc độ tăng trưởng cao và ổn định, là phân khúc cạnh tranh mạnh mẽ nhất trong ngành hàng tiêu dùng tại Việt Nam. Các sản phẩm này được tiêu thụ chủ yếu ở các khu vực đô thị, nên sự đô thị hóa nhanh chóng của các đô thị cũng là một trong những nhân tố thúc đẩy nhu cầu bánh ngọt tăng trưởng.
Theo kết quả nghiên cứu của Công ty khảo sát thị trường Quốc tế Business Monitor International (BMI), mức tiêu thụ bánh kẹo trên đầu người tại Việt Nam năm 2016 chỉ hơn 2kg/người/năm, còn thấp so với mức 3kg/người/năm của thế giới, và 65% dân số ở nông thôn có mức tiêu thụ bánh kẹo còn rất khiêm tốn so với tiềm năng. Do đó, tiềm năng tiêu thụ của thị trường trong nước vẫn còn rất lớn, dự báo đến năm 2020 sẽ đạt khoảng 40.000 tỷ đồng, đây là lý do khiến cho các nhà kinh doanh bánh ngọt nhanh chóng vạch ra những định hướng đầu tư mang tính chiến lược. Những năm gần đây, thị trường bánh ngọt Việt Nam đang chứng kiến một cuộc cạnh tranh đầy khốc liệt giữa các doanh nghiệp trong nước như Phạm Nguyên, Hải Hà, Bibica… với các doanh nghiệp nước ngoài như ORION, NESTLE. Một trong những sản phẩm mà họ cạnh tranh khốc liệt nhất là những sản phẩm bánh phủ sô cô la.
Họ luôn chạy đua trong công cuộc đổi mới, tìm hướng đi riêng để duy trì lợi nhuận và thị phần. Từ việc mở rộng thị trường cho đến việc phát tiển mô hình kinh doanh mới. Tuy nhiên, dù chạy đua trong công cuộc đổi mới nhưng mỗi sản phẩm bánh phủ sô cô la bắt buộc phải đáp ứng các yếu tố: ngon, đẹp và an toàn. Nghĩa là sự sáng tạo và đổi mới ở hương vị, màu sắc hay kiểu dáng của chiếc bánh, mà phần nguyên liệu phải đảm bảo được yếu tố dinh dưỡng và an toàn cho sức khỏe.
Sô cô la là một trong những thành phần có trong bánh, nhiều nghiên cứu đã phát hiện sô cô la rất tốt cho tim mạch, tuần hoàn, não bộ, đồng thời giúp ngăn ngừa các vấn đề về sức khỏe nghiêm trọng như béo phì, tiều đường, bệnh Alzheimer… 1 do an Các nhà nghiên cứu đã khẳng định có rất nhiều lợi ích của sô cô la đối với sức khỏe của chúng ta như: - Tốt cho tuần hoàn: Theo Telegraph, nghiên cứu gần đây cho thấy sô cô la giúp khôi phục lại tuần hoàn máu trong động mạch, đồng thời ngăn chặn các tế bào máu trắng bám vào thành mạch máu, hai nguyên nhân phổ biến gây tắc nghẽn động mạch vành. - Giảm nguy cơ đột quỵ: Các nhà nghiên cứu ở Phần Lan đã tiến hành nghiên cứu trên một nhóm người và thấy rằng tiêu thụ sô cô la giảm 17% nguy cơ đột quỵ. Ngoài ra, những người từng bị đột quỵ thường xuyên ăn sô cô la giảm khả năng tử vong tới 46%. - Giảm cân: Theo nhà thần kinh học Will Clower (Mỹ), một miếng sô cô la nhỏ tan trên lưỡi 20 phút trước bữa ăn có thể tạo ra các hormome trong não khiến bạn cảm thấy no, nhờ đó cắt giảm được lượng thức ăn tiêu thụ sau đó.
Ngoài ra, nó cũng kiềm chế các cơn thèm ăn vặt nhiều đường, dầu mỡ hay muối. - Tốt cho phụ nữ mang thai và em bé: Một nghiên cứu của Phần Lan cho thấy phụ nữ mang thai ăn sô cô la thường xuyên sẽ giảm căng thẳng, đứa trẻ sinh ra sẽ hạnh phúc và cười nhiều hơn so với những đứa bé của các bà mẹ không ăn sô cô la. Ngoài ra còn có nhiều lợi ích khác như: có lợi cho làn da, giảm cholesterol giúp tránh nguy cơ bị bệnh tim, giúp tinh thần tốt hơn, giảm stress,… Công dụng của sô cô la đã quá rõ ràng, vì vậy khi nó được phủ lên một chiếc bánh nướng thì nó góp phần làm cho khẩu vị của chúng ta thấy ngon hơn rất nhiều và sản phẩm sẽ được người tiêu dùng ưa thích hơn. Nhận thấy được điều đó, nên các thương hiệu tập trung vào việc đầu tư máy móc, dây chuyền sản xuất, công nghệ hiện đại để nâng cao chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm.
Để làm được điều đó đòi hỏi phải có sự cải tiến và áp dụng công nghệ mới vào trong quá trình sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất. Một trong những giải pháp tốt nhất, đó là áp dụng quy trình tự động hóa vào sản xuất. Qua quá trình tìm hiểu và nhận thấy được lợi ích của việc áp dụng tự động hóa vào quá trình sản xuất nên nhóm quyết định lựa chọn đề tài đồ án của nhóm là: “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÁNH PHỦ SÔ CÔ LA”. Mục tiêu Hệ thống mong muốn đạt được các yêu cầu sau: 2 do an - Hoạt động ở cả hai cơ chế tự động và bằng tay, được điều khiển và giám sát trực tiếp bởi kĩ sư hoặc người vận hành.
- Hệ thống mô phỏng hoạt động ổn định theo đúng quy trình chuẩn nhà máy, đáp ứng chính xác yêu cầu về thời gian và nhiệt độ. - Hệ thống có thể giám sát và điều khiển thông qua màn hình HMI và phần mềm RSlogix 5000, thông qua các giao thức mạng truyền thông và kết nối truyền tín hiệu qua lại giữa hai PLC. - Alarm cảnh báo hoạt động chính xác khi gặp sự cố. Nội dung nghiên cứu Nhóm tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Quy trình và dây chuyền sản xuất bánh phủ sô cô la - Giám sát nhiệt độ gia nhiệt - Giám sát tốc độ bồn khuấy sô cô la 1.
Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu được triển khai và áp dụng gồm có: - Sự hướng dẫn, kinh nghiệm và sự hiểu biết của PGS.TS Ngô Văn Thuyên – giảng viên hướng dẫn đồ án của nhóm. - Qua các cổng thông tin Internet, các bài viết, khái niệm, giải đáp thắc mắc liên quan đến hệ thống cũng như thu thập số liệu về sản phẩm. - Kinh nghiệm của người đi trước về việc thiết kế hệ thống liên quan.
Giới hạn đề tài Đề tài thực hiện có sự góp ý thực tế từ một số doanh nghiệp trong ngành để xây dựng, thực nghiệm và hiệu chỉnh trên mô hình. Vì thế, mô hình hệ thống điều khiển và giám sát sản xuất bánh phủ sô cô la mà nhóm nghiên cứu và thiết kế chưa mang tính thực tế hoàn toàn khi chỉ giới hạn ở mức mô hình mô phỏng. 3 do an Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Quy trình sản xuất bánh phủ sô cô la Thị trường bánh kẹo phủ sô cô la rất đa dạng và nhiều chủng loại.
Với cùng một phương pháp sản xuất nhưng công thức khác nhau sẽ cho ra nhiều loại bánh với giá trị chất lượng khác nhau. Quy trình sản xuất bánh phủ sô cô la được mô tả như hình 2. Quy trình sản xuất bánh phủ sô cô la 2. Trộn và nhào bột Các nguyên liệu ban đầu như: trứng, đường, bột mì, shorterning, bột cacao được phối trộn thành hệ nhũ tương chuẩn bị cho quá trình nhào trộn được tốt (chức năng quan trọng của hệ nhũ tương là làm bền hệ bọt xốp, giúp bánh thành phẩm có độ xốp đạt yêu cầu và phân tán các hạt cầu béo).
4 do an Sau quá trình trộn, nhũ tương sẽ được nhào với bột giúp tạo khối bột đồng nhất, thuận lợi cho quá trình tạo hình. khi đạt chỉ tiêu chất lượng cho sản phẩm như độ xốp, khả năng giữ khí của khối bột nhào (khả năng này tạo tính chất đặc trưng của bánh là có độ xốp) thì quá trình nhào hoàn tất. Cán bột và tạo hình Bột được đưa vào máy cán thành các tấm mỏng rồi sau đó tạo hình bằng cách cắt bột thành các miếng nhỏ có cùng kích thước và khối lượng như nhau. Loại bột này rất ít béo và giàu đường, nên có xu hướng dính cứng vào bề mặt băng tải.
nên cần được vận chuyển trên băng tải đã được tráng dầu đặc biệt trước khi vào quá trình nướng. Nướng bánh Sau quá trình tạo hình các miếng bột sẽ được chuyển tới quá trình nướng theo ba giai đoạn như sau: - Giai đoạn 1: Bánh được nướng ở môi trường có độ ẩm cao (khoảng 60 — 70%) và nhiệt độ không quá 1500 độC. Trong giai đoạn này, tinh bột bị hồ hóa thu hút một lượng nước đáng kể làm cho bánh khô hơn, protein bị biến tính tạo cấu trúc cho bánh, CO2 được tạo thành do sự phân hủy của chất tạo xốp thoát ra ngoài, hơi ẩm bốc ra làm giảm dần độ ẩm của bánh, lớp ngoài cùng chưa thành vỏ cứng mà chỉ mới thành lớp mỏng dẻo và đàn hồi, do vậy chưa ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt, sản phẩm chín đều, hơi ẩm và CO2 thoát ra dễ dàng không làm nứt vỡ bánh. - Giai đoạn 2: Do đó các vị sinh vật cũng bị tiêu diệt đáng kể.
Nhiệt độ lò nướng tăng lên khoảng 190 - 205 độ C và độ ẩm thấp hơn. Giai đoạn này tiếp tục các biến đôi như trên, đồng thời xảy ra một số biến đổi hóa học như: đường bị caramen hóa hoặc do phản ứng melanoid (phản ứng giữa đường khử với các acid amin) tạo cho lớp vỏ ngoài có màu vàng nâu, các phản ứng tạo mùi thơm cho bánh. - Giai đoạn 3: Là giai đoạn cuối của quá trình nướng, được tiến hành và giữ ở nhiệt độ 170 độ C. Đây là giai đoạn cố định cấu trúc sản phẩm và kết thúc quá trình bay hơi nước.
Ghép nhân marshmallow Nhân marshmallow được tạo ra bằng cách ngâm gelatin trong nước ở nhiệt độ thường rồi đưa vào đánh trộn với tốc độ mạnh cùng các nguyên liệu khác cho đến khi 5 do an nồi bong lên, tạo thành cấu trúc mềm xốp và dai đặc trưng. Sau đó sẽ phủ nhân lên bánh rồi kẹp nhân lại chuẩn bị cho quá trình phủ sô cô la. Có hai phương pháp trải marshmallow lên bánh như sau: - Phương pháp 1: Marshmallow nóng được cấp trực tiếp từ máy sản xuất marshmallow rồi phun trực tiếp lên bánh bởi các đầu phun tự động. Phương pháp này đơn giản, chỉ cần phun marshmallow nóng lên miếng bánh.