Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam sở hữu đường bờ biển dài 3.260 km với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển phong phú của các nguồn lợi thủy hải sản, đặc biệt là các loài rong biển. Rong biển là nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu khoáng chất (canxi, sắt, photpho), các acid amin thiết yếu và hệ vitamin đa dạng (A, B1, B2, C, D, E). Về mặt sinh lý dinh dưỡng, rong biển cung cấp các hợp chất polysaccharide đặc trưng như agar và carrageenan, có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa, nhuận tràng và đào thải độc tố. Tuy nhiên, việc khai thác và chế biến rong biển tại Việt Nam phần lớn vẫn mang tính chất thủ công, quy mô hộ gia đình hoặc cơ sở nhỏ lẻ (làm gỏi, nấu chè, mứt), chưa được chuẩn hóa ở quy mô công nghiệp với điều kiện đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm nghiêm ngặt.

Nhằm đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ rong biển và gia tăng giá trị thương phẩm, đề tài nghiên cứu việc kết hợp nguyên liệu agar chiết xuất từ rong câu với hương vị caramel và hương trứng trên dây chuyền công nghiệp. Khóa luận hướng đến việc khảo sát chi tiết các thông số kỹ thuật vận hành và hệ thống kiểm soát chất lượng thực tế.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Tìm hiểu các thông số kỹ thuật để xây dựng hoàn chỉnh quy trình chế biến sản phẩm thạch caramel; góp phần nâng cao giá trị sử dụng nguyên liệu, đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng yêu cầu an toàn thực phẩm và thị hiếu người tiêu dùng.
  2. Khảo sát quy trình công nghệ sản xuất và tham gia trực tiếp vào dây chuyền sản xuất nhằm tích lũy kinh nghiệm thực tế.
  3. Khảo sát chi tiết một số công đoạn trọng yếu trong dây chuyền: công đoạn gia nhiệt, công đoạn ghép màng và công đoạn đóng gói.
  4. Tìm hiểu và xác định các điểm kiểm soát tới hạn (CCP) trên toàn bộ dây chuyền sản xuất thạch caramel tại nhà máy.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ và dây chuyền sản xuất thạch caramel công nghiệp.
  • Địa điểm thực hiện: Công ty Cổ phần Thực phẩm Việt Nam (VIETFOODS) – Lô B3, Cụm Công nghiệp Thực phẩm Hapro, xã Lệ Chi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội.
  • Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 02/2019 đến tháng 06/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên nền tảng lý thuyết chuyên ngành công nghệ thực phẩm, các tiêu chuẩn chất lượng nhà nước và hệ thống quản trị an toàn thực phẩm quốc tế:

  • Cơ sở hóa lý của hệ gel Agar: Bản chất hóa học của agar chiết xuất từ rong đỏ họ Rhodophyceae (chủ yếu là giống Gracilaria và Gelidium), cấu thành từ hai phân đoạn chính là agaroza (trung hòa điện tích, tạo gel mạnh) và agaropectin (chứa nhóm sulfat tích điện âm). Nghiên cứu phân tích cơ chế tạo gel thuận nghịch nhiệt thông qua liên kết hydro ở nồng độ thấp (từ 0,04% đến 1,5%), nhiệt độ tạo đông (40 - 50°C hoặc 32 - 42°C tùy chủng loại) và nhiệt độ nóng chảy (80 - 85°C hoặc 60 - 97°C).
  • Hệ thống tiêu chuẩn nguyên liệu và phụ gia:
    • Tiêu chuẩn đường tinh luyện theo TCVN 6958:2001 (độ Pol ≥ 99,80°Z, hàm lượng đường khử ≤ 0,03%, độ màu ICUMSA ≤ 30).
    • Quy định giới hạn ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT (áp dụng cho muối benzoate, sorbate, kim loại nặng Pb, As, Hg, Cd).
    • Tiêu chuẩn cảm quan, hóa lý và vi sinh đối với sữa bột gầy nhập khẩu (độ ẩm ≤ 5,0%, chất béo ≤ 1,5%, protein ≥ 33%).
    • Tiêu chuẩn nước dùng trong chế biến thực phẩm và liều lượng chấp nhận được hàng ngày (ADI) đối với phẩm màu thực phẩm (Sunset yellow FCF: 0 - 5,0 mg/kg thể trọng; Quinoline yellow: 0 - 2,5 mg/kg thể trọng).
  • Hệ thống quản lý chất lượng: Khung phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn HACCP (theo hướng dẫn của CODEX gồm 12 bước và 7 nguyên tắc, kết hợp sơ đồ cây quyết định CCP), tiêu chuẩn ISO 22000:2005 (trao đổi thông tin, quản lý hệ thống, các chương trình tiên quyết PRPs) và nguyên tắc thực hành 5S tại nhà máy.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Phương pháp thu thập thông tin: Tiếp cận, tổng hợp tài liệu quy trình kỹ thuật nội bộ của công ty; phỏng vấn trực tiếp cán bộ quản lý kỹ thuật, nhân viên kiểm soát chất lượng (QC) và công nhân vận hành dây chuyền.
  • Phương pháp quan sát và thực nghiệm hiện trường: Quan sát trực tiếp quy trình kiểm tra nguyên liệu đầu vào; theo dõi thao tác lấy mẫu và phân tích của bộ phận QC; ghi nhận các thông số kỹ thuật (nhiệt độ, áp suất, thời gian, khối lượng) tại các công đoạn phối trộn, gia nhiệt, chiết rót, ghép mí, làm mát, thổi khô, cân bán thành phẩm và đóng gói thành phẩm.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu vận hành thực tế tại xưởng sản xuất, hồ sơ theo dõi chất lượng của VIETFOODS và các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), quy chuẩn kỹ thuật y tế hiện hành.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Phần mở đầu trình bày tổng quan về tiềm năng phát triển thực phẩm từ rong biển tại Việt Nam, lý do lựa chọn sản phẩm thạch kết hợp hương vị caramel để mở rộng thị phần. Tác giả xác lập rõ ràng mục đích, yêu cầu kỹ thuật cần đạt, ý nghĩa khoa học trong việc chuẩn hóa tài liệu nghiên cứu thực tế và ý nghĩa thực tiễn đối với công tác kiểm soát rủi ro an toàn thực phẩm tại doanh nghiệp.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này cung cấp bức tranh toàn diện về lịch sử hình thành, năng lực phân phối của Công ty Cổ phần Thực phẩm Việt Nam (thành lập từ năm 1996, phát triển nhà máy Poke Foods năm 2003, chuyển đổi thành VIETFOODS năm 2007, sở hữu hai nhà máy tại Hà Nội và Đà Nẵng). Bối cảnh thị trường thạch Việt Nam được phân tích qua cơ cấu thị phần: Long Hải (30%), Newchoice (20%), Poke Foods/ABC (25%), TenTen (10%), Perfetty (7%), các nhãn hàng khác (8%).

Nội dung trọng tâm của chương là việc hệ thống hóa các chỉ tiêu tiêu chuẩn của từng nhóm nguyên liệu tham gia vào quá trình sản xuất thạch:

Nhóm nguyên liệu Thành phần / Chỉ tiêu kỹ thuật chính Giới hạn quy định
Rong câu khô (Gracilaria) Năng lượng
Nước
Protein thực vật
Gluxit tổng số		 203 Kcal/100g
20 g/100g
11,1 g/100g
35,4 g/100g
Sữa bột gầy Độ ẩm
Hàm lượng chất béo
Protein (trên chất khô không béo)
Độ axit chuẩn độ (theo acid lactic)		 ≤ 5,0%
≤ 1,5%
≥ 33,0%
≤ 18°T
Đường tinh luyện Độ Pol (0Z)
Đường khử
Tro dẫn điện
Độ màu ICUMSA		 ≥ 99,80
≤ 0,03%
≤ 0,03%
≤ 30
Chất bảo quản Benzoate Độ tinh khiết
Độ ẩm
Hợp chất halogen theo clo
Asen (As) / Chì (Pb)		 ≥ 99%
< 1,5%
< 200 ppm
< 2 ppm / < 2 ppm
Nước dùng thực phẩm pH
Độ cặn cố định (đốt 600°C)
Tổng số vi sinh vật hiếu khí
Vi sinh vật gây bệnh		 6,0 - 7,8
75 - 150 mg/l
< 100 CFU/ml
Không được có

Bên cạnh đó, chương tổng quan phân tích sâu cơ chế gây hại của các nhóm mối nguy sinh học (vi khuẩn Escherichia coli, Salmonella, Staphylococcus aureus), mối nguy vật lý (mảnh kim loại, bụi bẩn, tóc) và mối nguy hóa học (kim loại nặng Pb, Hg, As; tồn dư hóa chất tẩy rửa, phụ gia quá liều lượng), làm cơ sở cho việc áp dụng cây quyết định xác định CCP theo HACCP.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương mô tả chi tiết địa điểm nghiên cứu tại Nhà máy VIETFOODS Gia Lâm, phương pháp lấy mẫu, phương pháp khảo sát dây chuyền và trình bày sơ đồ khối quy trình công nghệ tổng quát từ khâu tiếp nhận nguyên liệu đến lưu kho thành phẩm xuất xưởng.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 tập trung phân tích thực trạng vận hành dây chuyền và thuyết minh chi tiết các thông số kỹ thuật tại từng công đoạn chế biến thạch caramel:

  • Định lượng (CCP1): Tiến hành cân phối trộn một phần đường kính với tổng lượng bột agar và chất bảo quản (sorbate hoặc benzoate) nhằm ngăn ngừa hiện tượng vón cục khi hòa tan dịch thạch.
  • Gia nhiệt và nấu dịch (CCP2):
    • Đong lượng nước theo vạch định mức của nồi hai vỏ có cánh khuấy.
    • Đánh tan Titanium (cho màu đục).
    • Cấp hơi áp suất 2 - 3 kg/cm².
    • Khi nhiệt độ đạt 40 - 45°C: nạp sữa bột và bột dừa.
    • Khi nhiệt độ đạt 60 - 70°C: nạp hỗn hợp đường và bột agar đã phối trộn.
    • Khi nhiệt độ đạt 90 - 100°C: khóa van cấp hơi, bổ sung sodium citrate và duy trì cánh khuấy liên tục.
    • Sau 5 - 10 phút: cho tiếp acid citric, chất tạo ngọt acesulfame-K, phẩm màu và hương liệu (hương caramel, hương trứng) rồi kết thúc mẻ nấu. Nấu luân phiên hai nồi gối đầu để duy trì liên tục cho máy chiết.
  • Lọc và chứa trung gian: Dịch liệu sau gia nhiệt được xả qua lưới lọc nhằm loại bỏ dị vật vật lý, đưa về bồn chứa có đậy nắp và duy trì nhiệt độ ổn định ≥ 73°C.
  • Chiết rót và tạo hình 2 lớp: Chiết rót vào ly vuông bé với khối lượng tịnh quy định 22 - 23,5 g/cốc. Quá trình chiết rót chia làm 2 giai đoạn: chiết dịch lần 1, chuyển qua giàn làm lạnh đông để tạo lớp đáy ổn định, sau đó tiếp tục chiết lớp dịch thứ 2 nhằm tránh hòa lẫn hai pha màu/vị.
  • Ghép màng (CCP3): Màng phức hợp OPP20/CPP25 được ghép nhiệt lên miệng cốc, yêu cầu mối hàn mí phải kín 100% nhằm ngăn ngừa sự tái nhiễm của vi sinh vật từ môi trường.
  • Làm mát, thổi khô và phân loại: Làm mát bằng nước để cấu trúc gel ổn định hoàn toàn, sau đó hệ thống quạt gió thổi khô bề mặt cốc trước khi kiểm tra, loại bỏ sản phẩm lỗi nứt vỡ hoặc biến dạng.
  • Cân định lượng và lưu kho BTP: Xếp sản phẩm vào bội nhựa (11 kg/bội cho ly vuông bé), chiều cao xếp chồng tối đa 10 bội, có kẹp phiếu ghi rõ ngày giờ sản xuất.
  • Đóng gói và lưu kho thành phẩm: Đóng thùng carton theo đúng quy cách số lượng, xếp chồng tối đa 6 - 8 thùng/lớp, bảo quản trong kho và chờ phiếu kiểm nghiệm của bộ phận QC trước khi phân phối.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả khảo sát về các thông số công nghệ đã được chuẩn hóa tại xưởng sản xuất, xác nhận mức độ ổn định của sản phẩm thạch caramel khi tuân thủ 3 điểm CCP và đề xuất duy trì nghiêm ngặt các biện pháp bảo hộ lao động, vệ sinh công nghiệp tại nhà máy.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật cụ thể

Khóa luận đã khảo sát và ghi nhận đầy đủ hệ thống thông số vận hành thực tế trên dây chuyền sản xuất thạch caramel tại Công ty Cổ phần Thực phẩm Việt Nam:

Công đoạn Thông số kỹ thuật kiểm soát Yêu cầu kỹ thuật đạt chuẩn
Gia nhiệt (CCP2) Áp suất hơi cấp
Nhiệt độ nạp sữa/bột dừa
Nhiệt độ nạp đường/bột
Nhiệt độ kết thúc nấu		 2 ÷ 3 kg/cm²
40 ÷ 45°C
60 ÷ 70°C
90 ÷ 100°C (giữ khuấy 5-10 phút)
Bồn chứa liệu Nhiệt độ lưu dịch Luôn duy trì ≥ 73°C
Chiết rót Khối lượng tịnh (ly vuông bé)
Cơ chế chiết		 22 ÷ 23,5 g/ly
Chiết 2 lần kết hợp làm đông cục bộ
Ghép màng (CCP3) Độ kín mép dán Mối ghép mí đạt 100%, không rách, không hở mép
Lưu kho BTP Khối lượng đóng bội
Chiều cao xếp chồng		 11 kg/bội
Tối đa ≤ 10 bội
Lưu kho thành phẩm Chiều cao xếp thùng carton Tối đa 6 ÷ 8 thùng

2. Xác định các điểm kiểm soát tới hạn (CCP)

Khóa luận đã áp dụng sơ đồ cây quyết định và xác lập 3 điểm kiểm soát tới hạn cốt lõi trên dây chuyền:

  • CCP1 (Định lượng nguyên liệu và phụ gia): Kiểm soát chính xác tỷ lệ chất bảo quản (benzoate, sorbate) và tỷ lệ bột tạo gel nhằm đảm bảo sản phẩm không vượt ngưỡng độc tính theo quy định y tế, đồng thời tránh vón cục dịch thạch.
  • CCP2 (Gia nhiệt - Nấu dịch): Quá trình gia nhiệt đạt 90 - 100°C có vai trò vừa hòa tan hoàn toàn mạng lưới polymer của agar, vừa là công đoạn thanh trùng tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và ức chế enzyme.
  • CCP3 (Ghép màng nắp cốc): Mối ghép mí nhiệt phải kín tuyệt đối để ngăn chặn vi sinh vật và nấm mốc tái nhiễm từ môi trường không khí vào cấu trúc thạch giàu dinh dưỡng trong quá trình phân phối.

3. Đóng góp của đề tài

  • Hệ thống hóa chi tiết các bước vận hành thực tế của quy trình sản xuất thạch caramel hai lớp ở quy mô công nghiệp.
  • Cung cấp tài liệu mô tả mối liên hệ giữa các thông số công nghệ nhiệt độ - áp suất - khối lượng với các mối nguy an toàn thực phẩm trên dây chuyền chế biến thực phẩm dẻo đông.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu: Khóa luận dừng lại ở mức độ khảo sát, ghi chép và đánh giá quy trình công nghệ đang vận hành tại một cơ sở sản xuất cụ thể (VIETFOODS) trong khoảng thời gian thực tập 4 tháng. Đề tài chưa thực hiện các bố trí thí nghiệm tối ưu hóa đa yếu tố (như quy hoạch thực nghiệm RSM) để tìm công thức cải tiến mới, chưa có số liệu đo lường cơ lý của gel thạch (độ bền gel, độ đàn hồi bằng máy đo kết cấu Texture Analyzer) hoặc dữ liệu phân tích cảm quan thị hiếu người tiêu dùng bằng phương pháp cho điểm khoa học.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Khảo sát các biến đổi chất lượng và đánh giá động học suy giảm hạn sử dụng (shelf-life) của sản phẩm thạch caramel trong các điều kiện nhiệt độ bảo quản khác nhau.
    • Nghiên cứu thay thế hoặc giảm hàm lượng chất bảo quản hóa học bằng các hợp chất chiết xuất tự nhiên có hoạt tính kháng khuẩn.
    • Cập nhật và nâng cấp hệ thống kiểm soát chất lượng của dây chuyền từ tiêu chuẩn ISO 22000:2005 sang phiên bản ISO 22000:2018.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học: Sử dụng làm tài liệu tham khảo thực tế về cấu tạo dây chuyền sản xuất công nghiệp, cách thức xây dựng thuyết minh quy trình công nghệ chế biến đồ uống/tráng miệng dạng gel.
  • Cán bộ kỹ thuật, nhân viên QA/QC tại các nhà máy chế biến thực phẩm: Tham khảo phương pháp phân tích mối nguy, nhận diện điểm kiểm soát tới hạn (CCP) cho các dòng sản phẩm đóng cốc dán màng nhiệt tương tự.
  • Phần nội dung đáng chú ý nhất: Trình tự bổ sung nguyên liệu theo từng dải nhiệt độ trong công đoạn gia nhiệt (từ 40°C đến 100°C) và bảng tổng hợp tiêu chuẩn kỹ thuật nguyên phụ liệu (agar, sữa bột gầy, đường, nước, phụ gia).

Câu hỏi thường gặp

1. Dây chuyền sản xuất thạch caramel tại VIETFOODS thiết lập bao nhiêu điểm kiểm soát tới hạn (CCP)?

Dây chuyền thiết lập 3 điểm kiểm soát tới hạn chính:

  • CCP1: Công đoạn Định lượng (phối trộn chính xác tỷ lệ bột, đường và chất bảo quản benzoate/sorbate).
  • CCP2: Công đoạn Gia nhiệt (duy trì nhiệt độ nấu 90 - 100°C để hòa tan gel và thanh trùng dịch liệu).
  • CCP3: Công đoạn Ghép màng (đảm bảo nhiệt độ hàn mí kín 100% để ngăn ngừa vi sinh vật xâm nhập).

2. Trình tự nạp các nguyên liệu tại nồi nấu gia nhiệt (CCP2) được quy định theo các mốc nhiệt độ nào?

Trình tự nạp nguyên liệu được kiểm soát nghiêm ngặt theo các bước:

  • Ban đầu: Đong nước, bật cánh khuấy, nạp Titanium đánh tan.
  • Nhiệt độ đạt 40 ÷ 45°C: Nạp sữa bột gầy và bột dừa.
  • Nhiệt độ đạt 60 ÷ 70°C: Nạp hỗn hợp đường và bột agar đã trộn sẵn.
  • Nhiệt độ đạt 90 ÷ 100°C: Khóa van cấp hơi (áp suất trước đó duy trì 2 - 3 kg/cm²), nạp sodium citrate và khuấy đều.
  • Sau 5 ÷ 10 phút cuối: Nạp tiếp acid citric, acesulfame-K, chất tạo màu và hương liệu (hương caramel, hương trứng) rồi xả liệu.

3. Yêu cầu kỹ thuật và khối lượng tịnh tại công đoạn chiết rót sản phẩm là bao nhiêu?

Đối với sản phẩm dạng ly vuông bé, khối lượng tịnh quy định là 22 ÷ 23,5 g/ly. Quá trình chiết rót được thực hiện thành 2 lần: lần 1 chiết một phần dịch rồi cho chạy qua giàn lạnh để đông bề mặt, sau đó mới chiết tiếp lần 2 để tạo sản phẩm phân lớp rõ ràng, không bị xáo trộn màu sắc và hương vị.

4. Bồn chứa dịch liệu trung gian sau khi gia nhiệt phải duy trì nhiệt độ tối thiểu là bao nhiêu?

Dịch thạch sau khi nấu và lọc qua lưới loại tạp chất được chuyển vào bồn chứa có đậy nắp và bắt buộc phải duy trì nhiệt độ liên tục ở mức ≥ 73°C để đảm bảo dịch không bị đông đặc trước khi đưa vào hệ thống vòi chiết rót và hạn chế tái nhiễm khuẩn.

5. Tiêu chuẩn lưu kho bán thành phẩm và thành phẩm được quy định như thế nào?

  • Bán thành phẩm (BTP): Sau khi làm mát và thổi khô, thạch được cân định lượng vào các bội nhựa chuyên dụng với khối lượng 11 kg/bội (đối với ly vuông bé), xếp chồng không quá 10 bội và có gắn phiếu ghi ngày sản xuất.
  • Thành phẩm (TP): Đóng thùng carton theo đúng quy cách, xếp chồng lên nhau từ 6 đến 8 thùng tùy chủng loại, bảo quản trong kho và chỉ được xuất hàng khi có phiếu kiểm tra xác nhận đạt chuẩn của bộ phận QC.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Huyền đã phản ánh chi tiết quy trình công nghệ sản xuất thạch caramel tại Công ty Cổ phần Thực phẩm Việt Nam (VIETFOODS). Nghiên cứu làm rõ các thông số kỹ thuật cốt lõi từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, hòa tan gia nhiệt ở 90 - 100°C, chiết rót hai lớp (22 - 23,5 g/cốc) đến công đoạn dán màng mí và đóng gói. Việc xác định chính xác 3 điểm kiểm soát tới hạn (CCP1: Định lượng, CCP2: Gia nhiệt, CCP3: Ghép màng) cung cấp cơ sở kỹ thuật quan trọng nhằm đảm bảo tính ổn định về chất lượng cảm quan và an toàn vệ sinh thực phẩm cho sản phẩm thạch công nghiệp.