Tổng quan nghiên cứu

Ngành chế biến thủy sản, đặc biệt là sản phẩm tôm, đóng vai trò quan trọng trong xuất khẩu của Việt Nam với kim ngạch đạt khoảng 3,36 tỷ USD năm 2019 và mục tiêu tăng lên 10 tỷ USD vào năm 2025. Trong đó, tôm Tempura – một sản phẩm tôm chiên giòn tiện lợi – ngày càng được ưa chuộng trên thị trường quốc tế như Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản và châu Âu. Tuy nhiên, hiện nay quy trình chiên tôm Tempura tại nhiều nhà máy vẫn chủ yếu là thủ công, dẫn đến năng suất thấp và chất lượng sản phẩm không đồng đều.

Luận văn nghiên cứu quy trình chiên tôm Tempura trên dây chuyền chiên bán tự động nhằm mục tiêu đề xuất quy trình công nghệ tối ưu, nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng năng suất chế biến. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 10/2021 đến tháng 6/2022 tại Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ Khí Bách Khoa, Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh, phối hợp với nhà máy chế biến tôm của Công ty Cổ phần Thủy sản Sóc Trăng (Stapimex). Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn tạo cơ sở khoa học cho việc phát triển dây chuyền chiên tự động trong tương lai, đồng thời đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường xuất khẩu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình về công nghệ chiên ngập dầu, đặc biệt là chiên Tempura, bao gồm:

  • Lý thuyết truyền nhiệt và truyền khối trong chiên ngập dầu: Quá trình chiên là sự kết hợp truyền nhiệt nhanh và khử nước, ảnh hưởng đến cấu trúc và màu sắc sản phẩm.
  • Mô hình bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM): Được sử dụng để tối ưu hóa các thông số chiên như thời gian và nhiệt độ nhằm đạt chất lượng sản phẩm tốt nhất.
  • Khái niệm về chất lượng cảm quan và đo lường bằng máy: Bao gồm các chỉ tiêu màu sắc (L*, a*, b*), cấu trúc (độ cứng), hình dáng, mùi vị và độ giòn của sản phẩm.

Các khái niệm chính được áp dụng gồm: chiên ngập dầu, bột Tempura (koromo), độ cứng sản phẩm, màu sắc CIE Lab, và đánh giá cảm quan.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm khảo sát thực trạng quy trình chiên tôm Tempura thủ công tại nhà máy Stapimex và thí nghiệm chiên trên dây chuyền bán tự động tại Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ Khí Bách Khoa. Cỡ mẫu thí nghiệm gồm 11 đơn vị với 3 nghiệm thức tâm, sử dụng phương pháp thiết kế cấu trúc có tâm (Central Composite Design - CCD) để khảo sát ảnh hưởng của hai yếu tố: thời gian chiên và nhiệt độ chiên.

Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng phần mềm JMP 13 Pro, kết hợp đánh giá cảm quan bởi hội đồng chuyên gia và đo màu sắc, cấu trúc bằng máy móc chuyên dụng (Konica Minolta Chroma Meters CR-400, máy đo cấu trúc Handpi Instruments SH-20). Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 10/2021 đến tháng 6/2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Khảo sát quy trình chiên thủ công tại nhà máy Stapimex:

    • Chiều dài tôm trước chiên: 11,3 - 14,6 cm
    • Chiều dài tôm sau chiên: 13,83 ± 1,03 cm
    • Khối lượng tôm sau chiên: 27,97 ± 2,68 gam
    • Thời gian chiên: 75,00 ± 5,47 giây
    • Nhiệt độ chiên: 176,12 ± 2,70 °C

  2. Quy trình chiên trên dây chuyền bán tự động:

    • Chiều dài tôm trước chiên: 12,94 ± 0,67 cm
    • Khối lượng tôm trước chiên: 22,11 ± 2,10 gam
    • Chiều dài tôm sau chiên: 15,60 ± 0,67 cm
    • Khối lượng tôm sau chiên: 45,15 ± 2,07 gam
    • Thời gian chiên cụm 1: 105,44 ± 4,11 giây, cụm 2: 95,44 ± 4,30 giây
    • Nhiệt độ chiên cụm 1: 175,22 ± 0,79 °C, cụm 2: 175,11 ± 0,74 °C
    • Tổng thời gian chiên: khoảng 200 giây

  3. Tối ưu hóa quy trình chiên:

    • Thời gian chiên tối ưu: 198 giây
    • Nhiệt độ chiên tối ưu: 176 °C
    • Màu sắc sản phẩm (L* = 53,09 ± 2,69; a* = -2,86 ± 0,48; b* = 16,68 ± 0,95)
    • Độ cứng cấu trúc: 3,27 ± 0,42 N

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy dây chuyền chiên bán tự động cải thiện đáng kể kích thước và khối lượng tôm sau chiên so với phương pháp thủ công, đồng thời tăng thời gian chiên và kiểm soát nhiệt độ chính xác hơn, giúp sản phẩm đạt chất lượng đồng đều. Việc tối ưu hóa thời gian và nhiệt độ chiên dựa trên mô hình bề mặt đáp ứng đã giúp xác định điểm cân bằng giữa độ giòn, màu sắc và cấu trúc sản phẩm.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, nhiệt độ chiên khoảng 176 °C và thời gian gần 200 giây phù hợp với các tiêu chuẩn chiên Tempura truyền thống, đảm bảo lớp vỏ giòn, màu sắc vàng nâu bắt mắt và giữ được độ mềm bên trong. Dữ liệu màu sắc và độ cứng được trình bày qua bảng số liệu và biểu đồ 3D tương tác, minh họa rõ ảnh hưởng của các yếu tố chiên đến chất lượng cảm quan.

Việc áp dụng dây chuyền bán tự động không chỉ nâng cao năng suất gấp 2-3 lần mà còn giảm sự phụ thuộc vào lao động thủ công, góp phần ổn định chất lượng và giảm chi phí sản xuất, phù hợp với xu hướng công nghiệp hóa chế biến thủy sản hiện nay.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai áp dụng quy trình chiên tôm Tempura tối ưu trên dây chuyền bán tự động tại các nhà máy chế biến tôm nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, với mục tiêu tăng gấp đôi năng suất trong vòng 12 tháng.

  2. Đào tạo nhân công và kỹ thuật viên vận hành dây chuyền bán tự động để đảm bảo vận hành hiệu quả, giảm thiểu sai sót trong quá trình chiên, thời gian đào tạo dự kiến 3 tháng.

  3. Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá chất lượng sản phẩm tôm Tempura dựa trên các chỉ số cảm quan và đo lường máy móc (màu sắc, độ cứng, độ giòn) để kiểm soát chất lượng đầu ra, áp dụng thường xuyên trong quy trình sản xuất.

  4. Nghiên cứu mở rộng áp dụng quy trình cho các kích cỡ tôm và loại hải sản khác nhằm đa dạng hóa sản phẩm, tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường xuất khẩu trong vòng 2 năm tới.

  5. Đầu tư phát triển dây chuyền chiên tự động hoàn toàn dựa trên kết quả nghiên cứu hiện tại, hướng tới tự động hóa toàn bộ quy trình chế biến tôm Tempura, giảm chi phí nhân công và tăng tính ổn định sản phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các doanh nghiệp chế biến thủy sản: Nghiên cứu cung cấp quy trình chiên tôm Tempura tối ưu, giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, đáp ứng yêu cầu thị trường xuất khẩu.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Tài liệu tham khảo về ứng dụng mô hình bề mặt đáp ứng trong tối ưu hóa quy trình chế biến thực phẩm, đồng thời hiểu rõ các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm chiên.

  3. Cơ quan quản lý và phát triển ngành thủy sản: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm tôm chiên Tempura, hỗ trợ phát triển ngành chế biến thủy sản bền vững.

  4. Nhà cung cấp thiết bị công nghệ chế biến thực phẩm: Tham khảo thiết kế và vận hành dây chuyền chiên bán tự động, từ đó phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu thị trường Việt Nam và quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

  1. Quy trình chiên tôm Tempura bán tự động có ưu điểm gì so với thủ công?
    Dây chuyền bán tự động giúp kiểm soát chính xác thời gian và nhiệt độ chiên, tăng năng suất gấp 2-3 lần, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm với độ giòn và màu sắc đồng đều hơn.

  2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng tôm Tempura gồm những gì?
    Bao gồm màu sắc (L*, a*, b*), độ cứng cấu trúc, hình dáng, mùi vị và độ giòn, được đánh giá kết hợp giữa cảm quan chuyên gia và đo lường bằng máy móc.

  3. Nhiệt độ và thời gian chiên tối ưu cho tôm Tempura là bao nhiêu?
    Nghiên cứu xác định nhiệt độ chiên tối ưu là 176 °C và thời gian chiên tổng cộng khoảng 198 giây để đạt chất lượng sản phẩm tốt nhất.

  4. Có thể áp dụng quy trình này cho các loại hải sản khác không?
    Có, quy trình và tiêu chí đánh giá có thể điều chỉnh để phù hợp với các loại hải sản khác, mở rộng ứng dụng trong ngành chế biến thủy sản.

  5. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng sản phẩm khi chuyển sang dây chuyền bán tự động?
    Cần đào tạo nhân công vận hành, thiết lập quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và sử dụng các thiết bị đo lường hiện đại để giám sát liên tục các chỉ tiêu sản phẩm.

Kết luận

  • Đã xây dựng và tối ưu thành công quy trình chiên tôm Tempura trên dây chuyền bán tự động với thời gian chiên 198 giây và nhiệt độ 176 °C.
  • Quy trình mới nâng cao kích thước, khối lượng và chất lượng cảm quan sản phẩm so với phương pháp thủ công.
  • Đề xuất bộ tiêu chí đánh giá chất lượng sản phẩm dựa trên màu sắc và độ cứng cấu trúc đo bằng máy.
  • Nghiên cứu tạo nền tảng khoa học cho phát triển dây chuyền chiên tự động hoàn toàn trong tương lai.
  • Khuyến nghị triển khai áp dụng quy trình tại các nhà máy chế biến tôm nhằm tăng năng suất, giảm chi phí và nâng cao sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

Hành động tiếp theo là tổ chức đào tạo vận hành dây chuyền bán tự động và mở rộng nghiên cứu ứng dụng cho các loại hải sản khác. Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng và phát triển thêm dựa trên kết quả này để thúc đẩy ngành chế biến thủy sản Việt Nam phát triển bền vững.