Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Khảo sát quy trình sản xuất trà túi lọc hữu cơ tại Công ty Cổ phần Ntea Thái Nguyên" do sinh viên Triệu Ánh Quyên thực hiện thuộc ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn của ThS. Phạm Thị Ngọc Mai và PGĐ. Nguyễn Kim Công (2020).

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Cây chè (Camellia sinensis) từ lâu đã được sử dụng phổ biến trên thế giới như một loại thức uống mang giá trị giải khát, kích thích thần kinh và chống oxy hóa nhờ hàm lượng polyphenol và alkaloid. Xu hướng tiêu dùng hiện đại đặt ra yêu cầu ngày càng khắt khe về an toàn thực phẩm, thúc đẩy việc canh tác và chế biến chè theo hướng nông nghiệp hữu cơ nhằm loại bỏ hoàn toàn hóa chất bảo vệ thực vật và phân bón vô cơ. Công ty Cổ phần Ntea Thái Nguyên là một trong những đơn vị tại địa phương triển khai chuỗi canh tác và chế biến chè hữu cơ khép kín. Để tìm hiểu chi tiết các công đoạn kỹ thuật từ nguyên liệu đầu vào đến đóng gói thành phẩm túi lọc, tác giả tiến hành khảo sát dây chuyền sản xuất thực tế tại doanh nghiệp.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Văn bản xác định rõ hệ thống mục tiêu nghiên cứu gồm:

  1. Mục tiêu tổng quát:
    • Tìm hiểu tổng quan về nhà máy chế biến chè.
    • Khảo sát toàn diện quy trình sản xuất trà túi lọc hữu cơ tại Công ty Cổ phần Ntea Thái Nguyên.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Nắm vững quy trình công nghệ và các thông số kỹ thuật của từng công đoạn sản xuất trà túi lọc hữu cơ.
    • Khảo sát các công đoạn chăm sóc, thu hái nguyên liệu chè tươi theo tiêu chuẩn hữu cơ IFOAM.
    • Khảo sát cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị chính trên dây chuyền.
    • Đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cảm quan của sản phẩm trà thành phẩm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ và sản phẩm trà túi lọc hữu cơ Ntea.
  • Thời gian thực hiện: Từ tháng 12/2019 đến tháng 05/2020.
  • Địa điểm nghiên cứu: Công ty Cổ phần Ntea Thái Nguyên (Xóm Văn Hữu, xã Hóa Thượng, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Cơ sở sinh hóa học của búp chè: Phân tích các hợp chất đặc trưng gồm polyphenol (chiếm khoảng 30% chất khô, giảm dần từ tôm chè xuống lá già), alkaloid (chủ yếu là caffeine chiếm 3–5%), protein (16–25%), các amino acid (đặc biệt là theanine chiếm 50–60% tổng amino acid tự do), pectin (2–3%), sắc tố (chlorophyll, carotenoid), vitamin (B1, B2, PP, C) và hệ enzyme (peroxidase, polyphenol oxidase).
  • Phân loại giống chè: Dựa trên phân loại của Cohen Stuart (1919) gồm 4 biến chủng: chè Ấn Độ (C. sinensis var. assamica), chè Trung Quốc lá nhỏ (C. sinensis var. bohea), chè Trung Quốc lá to (C. sinensis var. macrophylla) và chè Shan (C. sinensis var. shan).
  • Tiêu chuẩn nông nghiệp hữu cơ IFOAM: Nguyên tắc canh tác và chế biến của Liên đoàn Quốc tế các phong trào Nông nghiệp Hữu cơ (International Federation of Organic Agriculture Movements), không sử dụng hóa chất độc hại, bảo vệ hệ sinh thái đất và nước.
  • Quy chuẩn môi trường: QCVN 08-MT:2015/BTNMT (chất lượng nước mặt) và QCVN 09-MT:2015/BTNMT (chất lượng nước ngầm) dùng cho hệ thống tưới.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Tác giả kết hợp ba phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập dữ liệu hiện trường:

  1. Phương pháp điều tra: Quan sát trực tiếp dây chuyền, phỏng vấn cán bộ kỹ thuật, ghi chép thông số vận hành và quy chuẩn thao tác.
  2. Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp: Kế thừa số liệu nội bộ từ hồ sơ kỹ thuật của công ty, các báo cáo ngành nông nghiệp, niên giám thống kê và tài liệu chuyên ngành chè.
  3. Phương pháp trực tiếp tham gia sản xuất: Tham gia trực tiếp vào các ca vận hành thiết bị (máy diệt men, máy vò, máy sao lăn, máy đóng gói trà túi lọc) để khảo sát biến động kỹ thuật và các sự cố cơ học thực tế.

Nội dung chính theo từng phần của khóa luận

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của việc phát triển thực phẩm sạch, vai trò dinh dưỡng và dược lý của chè đối với sức khỏe con người, đồng thời xác định các mục tiêu, nhiệm vụ và ý nghĩa khoa học - thực tiễn của đề tài khảo sát tại Ntea Thái Nguyên.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

  • Giới thiệu CTCP Ntea Thái Nguyên: Tiền thân là Chi nhánh Thái Nguyên thành lập tháng 10/2017, hoạt động trong lĩnh vực trồng trọt, sản xuất trà hữu cơ, phân bón sinh học, kinh doanh máy nông nghiệp và du lịch sinh thái.
  • Đặc tính thực vật và sinh hóa cây chè: Nguồn gốc lịch sử, phân loại giống, cấu trúc các dạng nước trong lá chè (nước tự do, nước liên kết hóa học, hóa lý và cơ lý).
  • Tổng quan thị trường: Phân tích số liệu sản xuất và xuất khẩu chè của thế giới và Việt Nam giai đoạn 2011–2019 qua số liệu của FAO và Tổng cục Hải quan.
  • Kỹ thuật canh tác hữu cơ theo IFOAM: Kỹ thuật che phủ đất, quản lý ẩm độ, bón phân ủ vi sinh (ủ từ rơm rác, phân động vật kết hợp tỉa cành tháng 11–12 và tháng 6–7), trồng cây phân xanh (Cốt khí, Muồng lá nhọn), quản lý sâu bệnh hại bằng chế phẩm sinh học (Bacillus thuringiensis, bẫy pheromone, dung dịch thảo mộc xoan, ớt, tỏi).
Nhóm sâu bệnh hại Biện pháp sinh học phòng ngừa và đối phó theo IFOAM
Bệnh phồng lá Vệ sinh đồng ruộng, tạo tiểu khí hậu thông thoáng; dùng chế phẩm điều chế từ đồng trong trường hợp khẩn cấp
Bọ xít muỗi Dùng thiên địch, chế phẩm BT, hái chè định kỳ hàng tuần để loại bỏ trứng, phun dung dịch xoan khi bùng phát
Nhện đỏ Tạo bóng râm, dọn sạch cỏ dại trước vụ thu hoạch chính, phun dung dịch chiết xuất từ hạt/lá xoan
Sâu ăn lá Đặt bẫy đèn, thu bắt sâu bướm thủ công trong đất và khóm chè
Rầy xanh Thu hái định kỳ hàng tuần, duy trì thiên địch tự nhiên, trồng cây che bóng và che phủ bề mặt đất

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

Xác định cụ thể địa điểm tại huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên, thời gian nghiên cứu 6 tháng và hệ thống hóa 4 nội dung khảo sát chuyên môn kèm các phương pháp điều tra, thực tập dây chuyền.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này tập trung toàn bộ kết quả khảo sát chi tiết về công nghệ, nông nghiệp và thiết bị chế biến của Ntea:

Quy trình công nghệ sản xuất trà túi lọc Ntea:
Nguyên liệu ➔ Phân loại ➔ Làm héo ➔ Diệt men ➔ Vò định hình ➔ Sao khô (2 giai đoạn) ➔ KCS & Bảo quản bán thành phẩm ➔ Lấy hương ➔ Nghiền - Sàng ➔ Đóng gói tự động ➔ Đóng hộp & Co màng ➔ KCS & Nhập kho
  1. Khảo sát các thông số kỹ thuật chế biến:
    • Nguyên liệu: Giống chè trung du, chè cành hái tiêu chuẩn 1 tôm 2 lá, loại bỏ sâu bệnh nếu tỷ lệ hư hỏng vượt quá 70%.
    • Làm héo: Rải lớp chè dày dưới 20 cm trên giàn lưới cách mặt đất tối thiểu 30 cm; thời gian héo 4–5 giờ, đảo 1–1,5 giờ/lần; ẩm độ búp chè sau héo giảm còn 70–75%.
    • Diệt men: Thùng quay thép không gỉ ở nhiệt độ 250–260°C, thời gian 1,5–2 phút, tốc độ quay 30 vòng/phút, nạp 1,4–1,6 kg/mẻ; độ ẩm đạt 60–62%.
    • Vò định hình: Cối vò công suất 5,5 kW, nạp 4–5 kg/mẻ, thời gian 13–15 phút, tốc độ 55–60 vòng/phút; tỷ lệ dập tế bào đạt 40–42%.
    • Sao khô: Giai đoạn 1 (sao lăn) ở nhiệt độ 150–200°C trong 15–20 phút, nạp 2,5–3 kg/mẻ, tốc độ quay 27–30 vòng/phút; để nguội 10 phút. Giai đoạn 2 hạ nhiệt từ 120°C xuống 80–90°C đến khi ẩm độ còn 3–5%.
    • Lấy hương: Thiết bị sấy thùng quay ở nhiệt độ 85–90°C trong 20 phút, nạp 5–7 kg/mẻ; đưa độ ẩm về 1,0–2,0%.
    • Nghiền – Sàng: Sử dụng máy nghiền đa năng đưa chè về kích thước đồng đều khoảng 1,5 mm.
    • Đóng gói và hoàn thiện: Máy đóng gói túi lọc tự động điều khiển bằng PLC Delta, định lượng 2 g/gói; túi lọc đóng vào hộp thủ công với số lượng 25 gói/hộp, bọc màng co nhiệt và xếp thùng carton 60 hộp/thùng.
Công đoạn Thiết bị sử dụng Thông số nhiệt độ (°C) Thời gian xử lý Năng suất/Khối lượng mẻ Tiêu chuẩn chất lượng đạt được
Làm héo Giàn lưới thoáng khí Nhiệt độ phòng 4 – 5 giờ Lớp dày < 20 cm Cánh dẻo, ẩm 70 – 75%
Diệt men Thùng quay kim loại 250 – 260 1,5 – 2 phút 1,4 – 1,6 kg/mẻ Mùi cốm, ẩm 60 – 62%
Vò chè Máy vò mâm xoay Nhiệt độ phòng 13 – 15 phút 4 – 5 kg/mẻ Độ dập tế bào 40 – 42%
Sao khô đợt 1 Máy sao lăn 150 – 200 15 – 20 phút 2,5 – 3 kg/mẻ Cánh xoăn, giảm ẩm sơ bộ
Sao khô đợt 2 Máy sao thùng quay 80 – 90 Đến khi đạt 2,5 – 3 kg/mẻ Ẩm độ búp đạt 3 – 5%
Lấy hương Máy sấy thùng quay 85 – 90 20 phút 5 – 7 kg/mẻ Mùi cốm đậm, ẩm 1 – 2%
Nghiền nhỏ Máy nghiền đa năng Nhiệt độ phòng Tùy chỉnh Liên tục Kích thước hạt ~ 1,5 mm
Đóng gói lọc Máy đóng túi PLC Delta Nhiệt độ hàn màng Liên tục 30 – 60 túi/phút 2 g/gói, túi kích thước 60x80 mm
  1. Kỹ thuật canh tác và bảo vệ thực vật hữu cơ tại Ntea:

    • Chế phẩm thảo mộc: Phối trộn sả, ớt, tỏi theo tỷ lệ khối lượng 1:1:1, nghiền nhuyễn ngâm ủ trong 15 ngày, sử dụng nước cốt trong 4–5 tháng để xua đuổi nhện đỏ, bọ xít muỗi, rầy xanh.
    • Phân bón vi sinh cá: Ủ 1 tạ cá tươi cùng 2 kg vỏ/quả dứa hoặc đu đủ xanh và 1 chai men vi sinh trong phuy 200 lít; pha loãng tỷ lệ 1/200 tưới gốc và 1/300 phun lá.
    • Phân bón Bio Organic (BO-01): Phối trộn phân bò, phân xanh, đậu tương, xương cá và nấm đối kháng Trichoderma.
    • Kiểm soát đất và nguồn nước: Lấy mẫu đất và nước tưới kiểm nghiệm định kỳ 6 tháng/lần nhằm đảm bảo dư lượng kim loại nặng và hóa chất ở mức cho phép.
  2. Cấu tạo và nguyên lý của 3 cụm thiết bị chủ lực:

    • Máy diệt men và sao khô thùng quay: Chiều dài thùng 1,3 m, đường kính 0,8 m, tốc độ 27–30 vòng/phút, cấp nhiệt bằng củi đốt gián tiếp, có ống hút khói.
    • Máy vò chè: Động cơ 5,5 kW, đường kính thùng vò 0,4 m, chiều cao 0,3 m, đường kính mâm vò 0,7 m, tốc độ 55–60 vòng/phút.
    • Máy đóng gói trà túi lọc tự động: Điều khiển bằng PLC Delta, tích hợp bộ dán mép không dùng nhiệt độc hại, kẹp chỉ kẹp tem tự động, kích thước túi lọc 60 x 80 mm, kích thước tem 20–30 mm, tốc độ 30–60 sản phẩm/phút.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả khảo sát về quy trình công nghệ, thông số kỹ thuật chuẩn và đề xuất doanh nghiệp tiếp tục duy trì nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng IFOAM trên vùng nguyên liệu.


Kết quả và đóng góp thực tiễn

Kết quả kỹ thuật cụ thể

  • Khảo sát và chuẩn hóa được đầy đủ thông số cho 10 công đoạn chế biến trà túi lọc từ búp tươi đến sản phẩm hoàn chỉnh.
  • Xác định được chế độ sấy tối ưu cho giai đoạn sao khô thứ hai ở nhiệt độ 80–90°C (thích hợp nhất tại 90°C), giúp bảo toàn hương thơm tự nhiên và duy trì độ ẩm an toàn 3–5%.
  • Ghi nhận chi tiết quy trình sản xuất hai loại phân bón hữu cơ sinh học tự chế (phân cá vi sinh và phân BO-01) cùng công thức thuốc trừ sâu thảo mộc ớt-tỏi-sả ứng dụng hiệu quả tại nông trường.

Đóng góp thực tiễn của khóa luận

Khóa luận đã mô tả một mô hình sản xuất khép kín mang tính đồng bộ: kết hợp giữa kỹ thuật canh tác sinh học theo chuẩn quốc tế IFOAM và công nghệ gia công cơ khí - tự động hóa ở khâu đóng gói (ứng dụng bộ điều khiển PLC Delta và mã hóa QR truy xuất nguồn gốc). Đây là tài liệu tổng hợp thực tế về sản xuất trà túi lọc hữu cơ quy mô doanh nghiệp vừa và nhỏ tại Thái Nguyên.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Hạn chế: Đề tài mang tính chất khảo sát quy trình thực tế tại một nhà máy, chưa tiến hành các thí nghiệm phân tích định lượng chuyên sâu trong phòng thí nghiệm đối với các hoạt chất sinh học (tổng polyphenol, hàm lượng catechin, vitamin C, caffeine) biến đổi qua từng công đoạn chế biến.
  • Hướng mở: Cần thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm tối ưu hóa đa yếu tố (thời gian - nhiệt độ sấy lấy hương, tỷ lệ phối trộn kích thước nghiền) tác động đến hiệu suất trích ly dịch trà khi ngâm qua màng lọc.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo phù hợp cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Bảo quản Chế biến Nông sản: Tham khảo cấu trúc một bài báo cáo khảo sát quy trình công nghệ thực tế, cách mô tả thông số máy móc và dây chuyền sản xuất.
  • Kỹ sư vận hành và cán bộ kỹ thuật chế biến chè: Tra cứu các thông số nhiệt độ, thời gian, tốc độ quay của máy diệt men, máy sao lăn và máy vò chè.
  • Các trang trại, hợp tác xã nông nghiệp hữu cơ: Ứng dụng công thức ủ phân cá vi sinh, công thức chế phẩm phòng trừ sâu bệnh từ tỏi - ớt - sả và kỹ thuật kiểm soát đất, nước theo tiêu chuẩn IFOAM.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy trình sản xuất trà túi lọc Ntea sử dụng giống chè nào và tiêu chuẩn thu hái nguyên liệu ra sao?

Doanh nghiệp sử dụng giống chè trung du và chè cành. Búp chè được thu hái thủ công bằng tay theo tiêu chuẩn 1 tôm 2 lá, chu kỳ thu hái từ 1–2 tháng/lần, không hái vào ngày mưa và bắt buộc loại bỏ những mẻ chè có tỷ lệ sâu bệnh vượt quá 70%.

2. Dung dịch thảo mộc phòng trừ sâu bệnh cho đồi chè Ntea được điều chế theo công thức nào?

Công ty sử dụng hỗn hợp sả, ớt và tỏi theo tỷ lệ khối lượng 1:1:1. Hỗn hợp được xay nhuyễn, đổ ngập nước và ủ lên men kín trong 15 ngày. Nước cốt thu được sử dụng trong vòng 4–5 tháng để phòng trừ nhện đỏ, bọ xít muỗi, rầy xanh và bọ cánh tơ.

3. Kỹ thuật diệt men chè tại nhà máy được vận hành với những thông số kỹ thuật nào?

Công đoạn diệt men thực hiện trên thiết bị thùng quay bằng thép không gỉ với nhiệt độ thùng sao từ 250–260°C, thời gian diệt men từ 1,5–2 phút, tốc độ quay 30 vòng/phút, khối lượng nạp 1,4–1,6 kg/mẻ, giúp đưa độ ẩm lá chè về mức 60–62%.

4. Máy đóng gói trà túi lọc tự động tại Ntea có những đặc tính kỹ thuật gì?

Máy vận hành tự động thông qua hệ thống điều khiển PLC Delta, tạo hình túi kích thước 60 x 80 mm, định lượng 2 g/gói, tốc độ đóng gói đạt 30–60 sản phẩm/phút, tích hợp dán tem (kích thước 20–30 mm), kẹp chỉ và truyền động đưa sản phẩm ra ngoài.

5. Thành phẩm trà túi lọc được đóng gói và bảo quản theo quy cách bao bì nào?

Sau khi đóng gói tự động 2 g/gói bằng giấy lọc chuyên dụng không hàn nhiệt, công nhân xếp 25 gói trà vào một hộp giấy (có in date và mã QR chống hàng giả), tiến hành co màng nhiệt nilon bên ngoài và đóng vào thùng carton lớn với quy cách 60 hộp/thùng trước khi đưa vào kho bảo quản.


Kết luận

Khóa luận của tác giả Triệu Ánh Quyên đã hệ thống hóa chi tiết chuỗi sản xuất trà túi lọc hữu cơ tại Công ty Cổ phần Ntea Thái Nguyên, từ công tác canh tác hữu cơ theo tiêu chuẩn IFOAM đến các thông số vận hành trên dây chuyền chế biến và đóng gói tự động. Đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu thực tiễn hoàn chỉnh về quy trình công nghệ chế biến trà túi lọc xanh, đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật và vệ sinh an toàn thực phẩm. Đây là công trình tổng hợp có giá trị ứng dụng cao cho công tác nghiên cứu và sản xuất chè hữu cơ quy mô công nghiệp.