Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh kinh tế - xã hội phát triển, xu hướng tiêu dùng thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và hỗ trợ nâng cao sức khỏe ngày càng gia tăng, đặc biệt sau đại dịch Covid-19. Người tiêu dùng ngày càng chú trọng đến việc rèn luyện thể chất, tập gym và xây dựng chế độ ăn uống khoa học, kiểm soát vóc dáng, giảm đường và chất béo nhằm phòng ngừa các bệnh lý chuyển hóa như tiểu đường và tim mạch. Nhóm đối tượng luyện tập thể thao thường tiêu hao lượng calo đáng kể (trung bình trong 30 phút tập luyện, người nặng 56 kg tiêu hao khoảng 90 calo, người 70 kg tiêu hao 112 calo và người 83 kg tiêu hao 133 calo; thời lượng luyện tập phổ biến từ 3–5 buổi/tuần, ít nhất 1 giờ/ngày). Để bù đắp năng lượng và tái tạo, phát triển cơ bắp, người tập gym thường có nhu cầu bổ sung lượng lớn protein và khoáng chất thông qua whey protein và các loại hạt dinh dưỡng.

Tuy nhiên, khảo sát thị trường bánh kẹo tại Việt Nam cho thấy phần lớn sản phẩm bánh quy (cookies) thương mại truyền thống chứa hàm lượng đường và chất béo cao, trong khi các dòng sản phẩm bánh chuyên biệt giàu protein kết hợp hạt dinh dưỡng dành cho người tập thể hình và người ăn kiêng chủ yếu là hàng nhập khẩu với giá thành cao, chưa có doanh nghiệp trong nước sản xuất đại trà. Xuất phát từ đợt thực tập thực tế tại Nhà máy bánh kẹo Biscafun (Quảng Ngãi) – đơn vị trực thuộc Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi đã có tiền lệ phát triển các dòng bánh bổ sung dinh dưỡng như bánh Calcibone (bổ sung canxi) và bánh Medosure (bổ sung vitamin, khoáng chất) – nhóm tác giả đã đề xuất đề tài nghiên cứu sản phẩm "Bánh cookie protein phủ hạt".

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Xác định công thức phối trộn thích hợp giữa bột whey protein và bột mì, khảo sát thời gian đánh trộn bột nhào tối ưu.
  2. Khảo sát chế độ nhiệt độ, thời gian nướng và đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, cấu trúc (độ ẩm, độ tro, độ xốp, độ trương nở, tỷ trọng bột nhào), chỉ tiêu vi sinh và chất lượng cảm quan của sản phẩm theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn cơ sở.
  3. Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất bánh cookie protein phủ hạt ở quy mô thủ công (phòng thí nghiệm) và quy mô công nghiệp ứng dụng tại Nhà máy bánh kẹo Biscafun với năng suất thiết kế 2 tấn sản phẩm/ca (tương đương 1.698 tấn sản phẩm/năm).
  4. Tính toán cân bằng vật chất, lựa chọn hệ thống thiết bị cho dây chuyền sản xuất công nghiệp, thiết kế nhãn dán, bao bì sản phẩm (hộp nhựa PET 180 g).
  5. Xây dựng hệ thống quản lý chất lượng (GMP, SSOP, HACCP) và thiết kế hệ thống xử lý môi trường (nước cấp, nước thải, chất thải rắn) cho nhà máy sản xuất.

Đối tượng nghiên cứu:

  • Nguyên liệu chính và phụ: Bột whey protein (Whey Protein Isolate/Hydrolysate 50%, Iso Surge), bột mì (Baker's choice), các loại hạt dinh dưỡng (hạt điều, hạt óc chó, hạt hạnh nhân), bơ lạt (Zelachi), đường ăn kiêng (Isomalt/Cologrin), tinh bột bắp (Golden Tree), chất giữ ẩm sorbitol (E420i), chất làm nở hóa học (bột nở NaHCO3), muối iod, dầu thực vật, hương vani và nước.
  • Sản phẩm: Bán thành phẩm bột nhào và thành phẩm bánh cookie protein phủ hạt.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Không gian: Nghiên cứu thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm – Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; nghiên cứu ứng dụng dây chuyền công nghệ tại Nhà máy bánh kẹo Biscafun, Khu Công nghiệp Quảng Phú, tỉnh Quảng Ngãi.
  • Thời gian: Đề tài được giao thực hiện từ ngày 13/03/2023 đến ngày 25/06/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án dựa trên nền tảng lý thuyết công nghệ chế biến bột nhào và nướng bánh quy, kết hợp khoa học dinh dưỡng thực phẩm và các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng công nghiệp:

  • Cơ sở hóa sinh và cấu trúc bột nhào: Vai trò tạo khung mạng gluten của protein bột mì (gliadin và glutenin), sự tương tác giữa whey protein (protein hình cầu có độ hòa tan cao, chứa đầy đủ 9 axit amin thiết yếu) với tinh bột và chất béo; cơ chế trương nở tạo độ xốp nhờ bột nở ($NaHCO_3$), chất giữ ẩm sorbitol và hệ nhũ tương chất béo (bơ, dầu thực vật).
  • Giá trị dinh dưỡng của hạt: Thành phần lipid không no (omega-3, omega-6), protein thực vật, vitamin (E, K, B6) và khoáng chất (canxi, magie, kali, photpho) trong hạt óc chó, hạt điều và hạnh nhân.
  • Khung văn bản pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật: Các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) và Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) về bột mì, dầu thực vật, bơ, muối iod, phụ gia thực phẩm và giới hạn ô nhiễm vi sinh vật trong thực phẩm của Bộ Y tế; tiêu chuẩn quản lý chất lượng thực phẩm và môi trường gồm Thực hành sản xuất tốt (GMP), Quy trình thao tác vệ sinh chuẩn (SSOP), Hệ thống phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn (HACCP), ISO 22000 và ISO 14000.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được áp dụng bao gồm:

  • Phương pháp nghiên cứu thị trường: Thu thập dữ liệu thứ cấp về ngành bánh kẹo; khảo sát, điều tra thị hiếu người tiêu dùng bằng bảng hỏi và phỏng vấn trực tiếp/nhóm.
  • Phương pháp xác định chỉ tiêu vật lý: Đo kích thước hạt bằng thước kẹp; xác định tỷ trọng khối bột nhào bằng phương pháp đo thể tích khối lượng; đo kích thước và tính toán độ trương nở, độ xốp của bánh trước và sau khi nướng.
  • Phương pháp phân tích hóa lý và hóa học: Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu và sản phẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở $105^\circ\text{C}$; xác định hàm lượng tro tổng số bằng phương pháp nung vô cơ hóa; xác định hàm lượng protein theo phương pháp Kjeldahl; xác định lipid tổng số theo phương pháp Soxhlet; xác định hàm lượng đường tổng số và đường khử bằng phương pháp chuẩn độ hóa học.
  • Phương pháp phân tích vi sinh vật: Định lượng tổng số vi sinh vật hiếu khí (TCVN 4884:2005), định lượng Escherichia coli (TCVN 6846:2007), Coliforms, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Clostridium perfringens, nấm men và nấm mốc theo quy định an toàn vệ sinh thực phẩm.
  • Phương pháp đánh giá cảm quan: Sử dụng phương pháp cho điểm thị hiếu (thang đo Hedonic) và phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan theo TCVN về màu sắc, mùi vị, trạng thái cấu trúc, hình dạng bề mặt.
  • Phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm và phân tích dữ liệu: Bố trí thí nghiệm đa yếu tố, phân tích phương sai (ANOVA), xây dựng phương trình hồi quy mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nướng đến độ ẩm và điểm cảm quan của sản phẩm.
  • Phương pháp tính toán công nghệ: Tính cân bằng vật chất (mẻ thực đơn, 1 tấn thành phẩm, năng suất năm), tính chọn công suất và số lượng thiết bị trên dây chuyền sản xuất liên tục.

Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thực nghiệm thu được từ quá trình đo đạc tại phòng thí nghiệm Khoa Hóa – Đại học Bách khoa Đà Nẵng và dữ liệu kỹ thuật thực tế thu thập từ dây chuyền sản xuất bánh kẹo của Nhà máy Biscafun Quảng Ngãi.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa tổng quan về đơn vị ứng dụng, thị trường bánh kẹo, sản phẩm, nguyên liệu và các hệ thống kiểm soát chất lượng:

  • Tổng quan về Nhà máy bánh kẹo Biscafun: Thành lập năm 1994 trực thuộc Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi, sở hữu hệ thống phân phối trên 63 tỉnh thành với hơn 50.000 điểm bán và mạng lưới xuất khẩu sang các thị trường quốc tế. Phân xưởng bánh quy đang vận hành với năng suất 2 tấn sản phẩm/ca.
  • Thị trường bánh kẹo: Doanh thu phân khúc bánh kẹo và đồ ăn vặt tại Việt Nam năm 2023 ước đạt 14,31 tỷ USD (tăng 8,6% so với năm 2022, dự báo tăng trưởng bình quân hàng năm 10,3% giai đoạn 2023–2027), trong đó bánh kẹo chiếm khoảng 8,5 tỷ USD (59,4%). Phân tích các sản phẩm bánh quy truyền thống (Danisa, Lu, Calty, Chocbits) và dòng bánh protein nhập khẩu (Applied Nutrition Critical Cookie, Quest Protein Cookie).
  • Xây dựng Concept và bảng mô tả đặc tính sản phẩm (PDS): Bánh cookie protein phủ hạt định hình chữ nhật, phối trộn hạt điều và óc chó băm nhỏ trong cấu trúc bánh, phủ hạnh nhân cắt lát trên bề mặt; định mức đóng gói 180 g/hộp nhựa PET, giá bán dự kiến 45.000 đồng/hộp, hạn sử dụng 1 năm.
  • Tổng quan nguyên liệu: Trình bày chi tiết nguồn gốc, chức năng công nghệ, thành phần hóa học và chỉ tiêu chất lượng của bột mì (hàm lượng protein 8–10%, độ ẩm $\le 14%$), bột whey protein (protein $\ge 10%$, chất béo $\le 2,0%$, độ ẩm $\le 4,5%$), hạt điều (protein 18,4 g/100 g, lipid 46,3 g/100 g), hạt óc chó (năng lượng 654 kcal, lipid 65,21 g/100 g), hạt hạnh nhân (protein 21,2 g/100 g, lipid 49,9 g/100 g), đường ăn kiêng Isomalt, bơ thực vật Zelachi, dầu tinh luyện, bột nở $NaHCO_3$, muối iod, tinh bột bắp và sorbitol (E420i).
  • Kỹ thuật bao gói và hệ thống quản lý: So sánh đặc tính các loại bao bì (giấy, màng ghép, kim loại, thùng carton, hộp nhựa PET); các công nghệ bao gói hiện đại (bao gói khí quyển biến đổi MAP, sử dụng gói hút ẩm silica gel); nguyên lý và vai trò của GMP, SSOP, HACCP, ISO 22000, ISO 14000 cùng công nghệ xử lý nước cấp, nước thải và chất thải rắn công nghiệp.

Chương 2: Sản xuất thử nghiệm và bao gói sản phẩm (Quy mô phòng thí nghiệm)

Chương 2 trình bày toàn bộ tiến trình thực nghiệm xác lập thông số công nghệ tại phòng thí nghiệm:

  • Thí nghiệm 1: Xác định độ ẩm ban đầu của nguyên liệu (bột whey protein, hạt điều, hạt óc chó, hạnh nhân).
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt băm nhỏ (hạt điều, hạt óc chó phối trộn vào bột nhào) và hạt cắt lát (hạnh nhân phủ bề mặt) đến mức độ ưa thích cảm quan của người thử nghiệm.
  • Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của công thức phối trộn tỉ lệ bột whey protein và bột mì (tỉ lệ whey : bột mì = 1,5 : 15,5) đến độ trương nở, cấu trúc và cảm quan bánh. Xác lập bảng tỷ lệ phối trộn các thành phần trong công thức tối ưu.
  • Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đánh trộn (khảo sát các mốc thời gian, xác định tối ưu ở 6 phút) đến tỷ trọng khối bột nhào, độ xốp và kích thước bánh.
  • Thí nghiệm 5: Tối ưu hóa chế độ nướng hai giai đoạn bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm:
    • Giai đoạn 1: Nướng ở $150^\circ\text{C}$ trong thời gian 3 phút nhằm tạo khung cấu trúc và kích thích độ trương nở của khối bột nhào.
    • Giai đoạn 2: Nướng ở $180^\circ\text{C}$ trong thời gian 8 phút để hoàn thiện cấu trúc giòn xốp, độ ẩm đạt yêu cầu và tạo màu sắc, hương vị đặc trưng. Phân tích hồi quy và ANOVA kiểm định mức độ tương thích của mô hình độ ẩm và điểm cảm quan.
  • Đánh giá chất lượng sản phẩm hoàn thiện: Kiểm nghiệm toàn diện các chỉ tiêu vật lý (độ ẩm, độ xốp, độ tro), chỉ tiêu hóa học (protein, lipid, đường khử), chỉ tiêu vi sinh vật (tổng số vi sinh vật hiếu khí, E. coli) và lập bảng giá trị dinh dưỡng (Nutrition Facts).
  • Thiết kế bao bì và quy trình công nghệ: Thiết kế nhãn dán song ngữ (tiếng Việt – tiếng Anh), quy cách hộp nhựa PET và thùng carton; xây dựng sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất ở quy mô thủ công và quy mô công nghiệp.

Chương 3: Ứng dụng quy trình công nghệ sản xuất “Bánh cookie protein phủ hạt” tại Nhà máy bánh kẹo Biscafun

Chương 3 triển khai tính toán công nghệ và kỹ thuật phục vụ sản xuất thực tế tại nhà máy:

  • Sơ đồ công nghệ công nghiệp: Tiếp nhận và chuẩn bị nguyên liệu $\rightarrow$ Nghiền đường, băm hạt, cắt lát hạnh nhân $\rightarrow$ Chuẩn bị hệ nhũ tương (phối trộn 1: bơ, dầu, đường, nước, sorbitol, vani) $\rightarrow$ Đánh trộn phối hợp bột khô (phối trộn 2: bột mì, bột whey, tinh bột bắp, bột nở, hạt băm) $\rightarrow$ Tạo hình thanh/chữ nhật $\rightarrow$ Rắc hạt hạnh nhân lát lên bề mặt $\rightarrow$ Nướng 2 giai đoạn trên lò hầm liên tục $\rightarrow$ Làm nguội trên băng tải $\rightarrow$ Dò kim loại $\rightarrow$ Bao gói hộp PET $\rightarrow$ In date $\rightarrow$ Đóng thùng carton $\rightarrow$ Nhập kho thành phẩm.
  • Kế hoạch và năng suất sản xuất: Lựa chọn năng suất dây chuyền đạt 2 tấn sản phẩm/ca, hoạt động theo kế hoạch sản xuất hàng năm đạt 1.698 tấn sản phẩm/năm.
  • Tính toán cân bằng vật chất: Thiết lập định mức thực đơn cho một mẻ bột nhào, xác định tỷ lệ hao hụt qua từng công đoạn công nghệ (chuẩn bị, phối trộn, đánh trộn, tạo hình, nướng, làm nguội, bao gói); tính toán lượng chất khô và lượng ẩm tiêu hao; tính toán tổng lượng nguyên vật liệu và lượng nước bổ sung cần thiết để sản xuất 1 tấn thành phẩm và toàn bộ sản lượng 1.698 tấn/năm; tính toán nhu cầu bao bì (số hộp PET, số thùng carton).
  • Tính toán và lựa chọn thiết bị: Lựa chọn thiết bị chuyên dụng đồng bộ, tính toán công suất và số lượng máy cần trang bị:
    • Cân bàn điện tử Mettler Toledo và cân điện tử định lượng.
    • Thiết bị nghiền đường, thiết bị băm nhỏ/nghiền hạt.
    • Thiết bị đánh trộn bột nhào công nghiệp.
    • Thiết bị tạo hình bánh cookie dạng đùn cắt.
    • Thiết bị hầm nướng điện nhiều vùng nhiệt độ.
    • Băng tải làm nguội và phân loại sản phẩm.
    • Thiết bị in phun date, thiết bị dò kim loại băng tải.
    • Thiết bị dán đáy và dán thùng carton, thiết bị bàn block.

Chương 4: Xây dựng hệ thống quản lý chất lượng và môi trường

Chương 4 thiết lập các biện pháp kiểm soát an toàn vệ sinh thực phẩm và xử lý môi trường nhà máy:

  • Khung văn bản pháp luật áp dụng: Tổng hợp hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam đối với nguyên liệu đầu vào và sản phẩm bánh nướng đóng gói.
  • Chương trình Thực hành sản xuất tốt (GMP): Xây dựng các quy phạm sản xuất (GMP) chi tiết cho từng công đoạn từ tiếp nhận nguyên liệu, bảo quản, xử lý cơ học, nhào trộn, tạo hình, nướng, làm nguội, bao gói đến lưu kho.
  • Quy trình thao tác vệ sinh chuẩn (SSOP): Xây dựng các quy trình SSOP kiểm soát nguồn nước, bề mặt tiếp xúc sản phẩm, vệ sinh cá nhân, phòng chống sinh vật gây hại, bảo quản hóa chất tẩy rửa và xử lý chất thải rắn.
  • Kế hoạch HACCP: Thành lập đội HACCP, mô tả sản phẩm, xây dựng lưu đồ quy trình, tiến hành phân tích mối nguy (sinh học, hóa học, vật lý) và xác định các điểm kiểm soát tới hạn (CCP) trên dây chuyền sản xuất (công đoạn nướng bánh kiểm soát nhiệt độ/thời gian để tiêu diệt vi sinh vật; công đoạn dò kim loại kiểm soát dị vật kim loại).
  • Hệ thống xử lý môi trường:
    • Hệ thống xử lý nước cấp: Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước cấp phục vụ sản xuất và sinh hoạt sử dụng hóa chất keo tụ PAC và công nghệ lọc màng.
    • Hệ thống xử lý nước thải: Phân tích thành phần đặc trưng nước thải chế biến bánh kẹo (chứa hàm lượng cao chất hữu cơ, dầu mỡ, cặn lơ lửng); thiết kế dây chuyền xử lý nước thải gồm: Bể tách mỡ $\rightarrow$ Bể thu gom $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể keo tụ - tạo bông $\rightarrow$ Bể lắng $\rightarrow$ Bể xử lý sinh học $\rightarrow$ Bể khử trùng, đảm bảo nước thải đầu ra đạt quy chuẩn xả thải.
    • Quản lý rác thải: Quy trình phân loại, thu gom, tái chế và vận chuyển chất thải rắn công nghiệp, bã nguyên liệu và bao bì phế thải; xác định tần suất quan trắc môi trường định kỳ.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã xác lập thành công các thông số công nghệ tối ưu cho quy trình sản xuất sản phẩm bánh cookie protein phủ hạt:

Thông số công nghệ / Chỉ tiêu Giá trị xác lập / Kết quả nghiên cứu
Tỷ lệ bột whey protein : bột mì 1,5 : 15,5 (Whey chiếm 3,96%, Bột mì chiếm 40,89% công thức)
Thời gian đánh trộn bột nhào 6 phút
Chế độ nướng Giai đoạn 1 Nhiệt độ $150^\circ\text{C}$, thời gian 3 phút
Chế độ nướng Giai đoạn 2 Nhiệt độ $180^\circ\text{C}$, thời gian 8 phút
Năng suất thiết kế công nghiệp 2 tấn sản phẩm/ca (1.698 tấn sản phẩm/năm)
Quy cách đóng gói thành phẩm Hộp nhựa PET nắp vặn 180 g/hộp; Thùng carton ngoài
Giá bán dự kiến 45.000 VNĐ/hộp (180 g)
Hạn sử dụng dự kiến 1 năm kể từ ngày sản xuất

Tỷ lệ phối trộn các thành phần trong 1 mẻ bột nhào tối ưu:

  • Bột mì: 15,5 g (40,89%)
  • Bột whey protein: 1,5 g (3,96%)
  • Đường ăn kiêng Isomalt: 5,0 g (13,19%)
  • Bơ thực vật: 5,0 g (13,19%)
  • Hạt trộn bột nhào (hạt điều, óc chó băm nhỏ): 2,7 g (7,12%)
  • Nước: 2,5 g (6,60%)
  • Tinh bột bắp: 2,0 g (5,28%)
  • Dầu thực vật: 1,0 g (2,64%)
  • Sorbitol (E420i): 1,0 g (2,64%)
  • Hạt phủ bề mặt (hạnh nhân cắt lát): 0,7 g (1,84%)
  • Bột nở ($NaHCO_3$): 0,5 g (1,32%)
  • Vani: 0,5 g (1,32%)
  • Muối iod: 0,005 g (0,01%)

Kết quả kiểm nghiệm chỉ tiêu an toàn và dinh dưỡng của sản phẩm:

  • Chỉ tiêu hóa lý: Sản phẩm đạt độ ẩm tiêu chuẩn bánh khô ($\le 4%$), độ xốp cao, cấu trúc giòn mịn, màu vàng nâu đặc trưng và mùi thơm hạt nướng.
  • Hàm lượng dinh dưỡng: Sản phẩm có hàm lượng protein vượt trội so với các loại bánh quy thông thường trên thị trường, giảm thiểu chất béo bão hòa và đường tự do, cung cấp mức năng lượng calo phù hợp cho người tập thể hình và người ăn kiêng.
  • Chỉ tiêu vi sinh vật: Tổng số vi khuẩn hiếu khí và vi khuẩn E. coli nằm trong giới hạn cho phép theo quy định an toàn vệ sinh thực phẩm của Bộ Y tế.

Giải pháp và đóng góp của đề tài:

  • Đóng góp khoa học: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm về hành vi công nghệ của bột whey protein khi phối trộn với bột mì trong cấu trúc bột nhào bánh cookie; thiết lập mô hình toán học mô tả quá trình nướng 2 giai đoạn kiểm soát đồng thời độ ẩm và chất lượng cảm quan.
  • Đóng góp thực tiễn: Đề xuất một quy trình công nghệ hoàn chỉnh từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp; tính toán cân bằng vật chất và lựa chọn thiết bị phù hợp trực tiếp với điều kiện sản xuất tại Nhà máy bánh kẹo Biscafun Quảng Ngãi.
  • Ghi nhận học thuật: Đề tài đạt Giải Ba tại Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học năm học 2022–2023 (đợt 2) Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng và được công bố bài báo khoa học trong kỷ yếu hội nghị.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Phạm vi nguyên liệu tập trung vào dòng Whey Protein Isolate (Iso Surge) và ba loại hạt dinh dưỡng chính (điều, óc chó, hạnh nhân); chưa khảo sát ảnh hưởng của các nguồn whey protein cô đặc (WPC) hoặc các loại hạt ngũ cốc khác đến giá thành và cấu trúc bánh.
  • Các thí nghiệm nướng và đánh giá hóa lý, cảm quan ban đầu được tối ưu hóa trên thiết bị nướng mẻ tĩnh tại phòng thí nghiệm trước khi ngoại suy tính toán cho hệ thống lò nướng hầm công nghiệp.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Thử nghiệm sản xuất mẻ lớn trực tiếp trên dây chuyền công nghiệp tại Nhà máy Biscafun để kiểm chứng độ ổn định của hệ nhũ tương và thông số lò nướng liên tục.
  • Theo dõi thực nghiệm hạn sử dụng thực tế (shelf-life test) của sản phẩm được đóng trong hộp PET có bổ sung gói hút ẩm silica gel trong các điều kiện bảo quản nhiệt độ và độ ẩm gia tốc.
  • Nghiên cứu mở rộng đa dạng hóa hương vị (như bổ sung bột ca cao, matcha hoặc các loại hạt khác) nhằm mở rộng phân khúc khách hàng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học: Tham khảo phương pháp bố trí thực nghiệm R&D sản phẩm bánh nướng dinh dưỡng, kỹ thuật tối ưu hóa chế độ nướng hai giai đoạn và quy trình tính toán cân bằng vật chất công nghiệp.
  • Kỹ sư nghiên cứu và phát triển (R&D), cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy chế biến thực phẩm: Tham khảo công thức phối trộn whey protein vào sản phẩm bột nhào, phương pháp tính toán thiết kế dây chuyền thiết bị bánh quy năng suất 2 tấn/ca và thiết kế hệ thống GMP, SSOP, kế hoạch HACCP cho cơ sở sản xuất bánh.
  • Các nhà nghiên cứu về dinh dưỡng thể thao: Cung cấp số liệu tham khảo về việc ứng dụng phụ phẩm whey protein và các loại hạt giàu lipid không no vào sản phẩm ăn liền tiện dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa bột whey protein và bột mì trong sản phẩm được xác định là bao nhiêu?

Tỷ lệ phối trộn thích hợp nhất được xác lập qua thực nghiệm là 1,5 g bột whey protein trên 15,5 g bột mì (tương ứng tỉ lệ khối lượng bột whey chiếm 3,96% và bột mì chiếm 40,89% trong tổng công thức phối trộn 1 mẻ bột nhào). Tỷ lệ này đảm bảo cấu trúc bánh nở xốp, duy trì mạng gluten ổn định và đạt điểm cảm quan tối ưu.

2. Chế độ nướng bánh cookie protein phủ hạt được tối ưu hóa như thế nào?

Quá trình nướng được chia thành 2 giai đoạn nối tiếp:

  • Giai đoạn 1: Nướng ở nhiệt độ $150^\circ\text{C}$ trong thời gian 3 phút nhằm làm nóng khối bột nhào, kích hoạt chất làm nở và tạo khung cấu trúc hình học cho bánh.
  • Giai đoạn 2: Nướng ở nhiệt độ $180^\circ\text{C}$ trong thời gian 8 phút để làm chín hoàn toàn, giảm độ ẩm xuống mức tiêu chuẩn ($\le 4%$), tạo độ giòn xốp và phát triển màu sắc, mùi vị đặc trưng.

3. Quy mô và năng suất thiết kế dây chuyền sản xuất công nghiệp tại Nhà máy Biscafun là bao nhiêu?

Dây chuyền sản xuất công nghiệp được tính toán cân bằng vật chất và lựa chọn thiết bị với công suất 2 tấn sản phẩm/ca, tương đương sản lượng kế hoạch 1.698 tấn sản phẩm/năm, phù hợp với năng lực mặt bằng và phân xưởng sản xuất bánh quy của Nhà máy bánh kẹo Biscafun Quảng Ngãi.

4. Quy cách đóng gói, giá thành dự kiến và hạn sử dụng của sản phẩm được thiết lập ra sao?

Sản phẩm được đóng gói trực tiếp trong hộp nhựa PET nắp vặn với khối lượng tịnh 180 g/hộp, bên trong có gói hút ẩm silica gel thực phẩm; bao bì vận chuyển bên ngoài là thùng carton lượn sóng. Giá bán thương mại dự kiến là 45.000 đồng/hộp với hạn sử dụng 1 năm kể từ ngày sản xuất.

5. Những điểm kiểm soát tới hạn (CCP) nào được thiết lập trong kế hoạch HACCP của quy trình?

Trong kế hoạch HACCP của dây chuyền, hai điểm kiểm soát tới hạn chính được xác định là:

  • Công đoạn nướng bánh (CCP): Kiểm soát chặt chẽ thông số nhiệt độ và thời gian nướng của từng vùng nhiệt để loại trừ và ức chế các mối nguy sinh học (vi sinh vật gây bệnh).
  • Công đoạn dò kim loại (CCP): Kiểm soát nguy cơ vật lý bằng máy dò kim loại trước khi đóng hộp nhằm phát hiện và loại bỏ các mảnh kim loại nhiễm vào sản phẩm trong quá trình cơ học.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu và phát triển sản phẩm Bánh cookie protein phủ hạt" đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu từ nghiên cứu công thức ở quy mô phòng thí nghiệm đến thiết kế dây chuyền sản xuất công nghiệp tại Nhà máy bánh kẹo Biscafun. Nghiên cứu đã xác lập các thông số công nghệ tối ưu (tỷ lệ phối trộn bột whey : bột mì = 1,5 : 15,5; thời gian trộn 6 phút; nướng giai đoạn 1 ở $150^\circ\text{C}$/3 phút và giai đoạn 2 ở $180^\circ\text{C}$/8 phút) tạo ra sản phẩm giàu protein, ít đường, giàu khoáng chất đáp ứng phân khúc người tập gym và ăn kiêng. Công trình cung cấp bảng tính cân bằng vật chất chi tiết, lựa chọn thiết bị cho năng suất 2 tấn/ca cùng hệ thống quản lý chất lượng GMP, SSOP, HACCP và xử lý nước thải hoàn chỉnh, mang lại giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho ngành công nghệ thực phẩm.