Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Cây sakê (Artocarpus altilis) là loại cây trồng phổ biến tại các vùng nhiệt đới và khu vực phía Nam Việt Nam. Trong thực tế, cây sakê chủ yếu được trồng để lấy bóng mát hoặc sử dụng quả ở quy mô hộ gia đình phục vụ các món ăn truyền thống (chiên, nấu canh, hầm). Quả sakê có đặc điểm giàu carbohydrate, hàm lượng tinh bột cao và cấu trúc phân tử tinh bột dễ tiêu hóa hơn so với một số loại ngũ cốc truyền thống. Tuy nhiên, quả sakê sau thu hoạch có cường độ hô hấp mạnh, dễ bị mềm và hóa nâu bề mặt do enzyme chỉ sau 1–3 ngày bảo quản ở điều kiện thường, làm giới hạn khả năng thương mại hóa tươi. Nhằm giải quyết vấn đề bảo quản sau thu hoạch, gia tăng giá trị kinh tế của nông sản và đa dạng hóa các sản phẩm từ tinh bột trên thị trường, đề tài “Tìm hiểu qui trình sản xuất bánh phồng sakê” được thực hiện nhằm khai thác nguồn nguyên liệu sakê để thay thế hoặc phối trộn với các loại tinh bột truyền thống trong sản xuất bánh phồng.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của đồ án là khảo sát và xác định các thông số kỹ thuật tối ưu nhằm xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bánh phồng sakê đạt chất lượng cảm quan và dinh dưỡng. Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được đánh số và triển khai theo trình tự sau:

  1. Khảo sát thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu trái sakê (hàm lượng ẩm, tinh bột, đường khử, đường tổng).
  2. Khảo sát tỷ lệ sử dụng thịt quả sakê theo khối lượng quả nhằm xác định hiệu suất thu hồi nguyên liệu.
  3. Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung dịch ngâm đến khả năng chống hóa nâu của thịt quả sakê.
  4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột năng bổ sung đến độ kết dính của khối bột và độ nở của bánh.
  5. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nước bổ sung đến cấu trúc khối bột nhão và khả năng tráng bánh.
  6. Khảo sát hàm lượng bột nở (baking soda) thích hợp nhằm tối ưu hóa độ xốp phồng của sản phẩm sau khi chiên.
  7. Khảo sát tỷ lệ phối trộn công thức gia vị (đường, muối, tiêu, tỏi) nhằm hoàn thiện giá trị cảm quan.
  8. So sánh sản phẩm tạo ra từ hai quy trình công nghệ: quy mô thủ công và quy mô công nghiệp.
  9. Đánh giá chất lượng thành phẩm thông qua phân tích các chỉ tiêu hóa sinh (đạm tổng, glucid tổng, độ ẩm).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Trái sakê tươi thuộc giống không hạt (Artocarpus altilis), dạng quả hình cầu tròn, vỏ màu xanh sáng, mắt quả nở đều, không bị dập nát, khối lượng dao động từ 400g đến 600g/quả, thu mua tại chợ Bà Chiểu, TP. Hồ Chí Minh. Các phụ liệu và phụ gia thực phẩm gồm: bột năng, bột nở Alsa ($NaHCO_3$), đường tinh luyện Biên Hòa, tiêu sọ Xuân Hồng, muối iod và tỏi.
  • Phạm vi không gian: Các thí nghiệm chế biến, phân tích hóa lý và đánh giá cảm quan được thực hiện tại phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH).
  • Phạm vi thời gian: Đồ án tốt nghiệp hoàn thành vào tháng 08 năm 2010.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Cơ sở thực vật học và sinh hóa: Cây sakê thuộc họ dâu tằm (Moraceae), chi Artocarpus, loài altilis. Tinh bột sakê có đặc tính trương nở và hồ hóa phù hợp cho các sản phẩm chế biến nhiệt. Trong quả có sự hiện diện của enzyme polyphenol oxidase gây sẫm màu khi tiếp xúc với oxy không khí, đòi hỏi phải sử dụng các tác nhân chống oxy hóa và xử lý nhiệt vô hoạt enzyme.
  • Nguyên lý công nghệ sản xuất bánh phồng: Dựa trên quá trình hồ hóa tinh bột kết hợp với việc bổ sung phụ gia sinh khí ($NaHCO_3$) để tạo cấu trúc rỗng xốp khi chiên ở nhiệt độ cao. Quá trình làm khô được thực hiện qua hai giai đoạn sấy nhằm ổn định độ ẩm dưới 12%, đảm bảo khả năng bảo quản lâu dài.
  • Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật nguyên liệu sử dụng:
    • TCVN 6958:2001 về đường tinh luyện.
    • TCVN 5387:1994 về chỉ tiêu chất lượng hạt tiêu.
    • TCVN 3973:84 về tiêu chuẩn muối ăn dùng trong chế biến thực phẩm.
    • TCVN 5516:1991 về quy định chất lượng acid citric dùng trong thực phẩm.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  • Phương pháp phân tích hóa lý: Phân tích độ ẩm theo phương pháp sấy đến khối lượng không đổi; định lượng đường khử và đường tổng bằng phương pháp hóa học; xác định hàm lượng tinh bột nguyên liệu; phân tích đạm tổng (protein) theo phương pháp Kjeldahl và glucid tổng theo phương pháp tiêu chuẩn thực phẩm.
  • Phương pháp bố trí thí nghiệm thực nghiệm: Áp dụng phương pháp bố trí thí nghiệm đơn yếu tố (TN1 đến TN6), cố định các thông số nền và thay đổi từng biến số độc lập (nồng độ dung dịch ngâm, tỷ lệ bột năng, tỷ lệ nước, tỷ lệ bột nở, nồng độ gia vị) để tìm ra điểm tối ưu ($BN_{op}$, $N_{op}$, công thức gia vị tối ưu).
  • Phương pháp đánh giá cảm quan: Sử dụng phương pháp so hàng và phương pháp cho điểm thị hiếu người tiêu dùng để đánh giá các chỉ tiêu màu sắc, mùi, vị, độ kết dính, độ phồng xốp và mức độ ưa thích chung của sản phẩm.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu nghiên cứu bao gồm số liệu thực nghiệm đo đạc trực tiếp trong phòng thí nghiệm, kết quả đánh giá cảm quan của hội đồng thử nếm, kết hợp dữ liệu tổng quan tài liệu khoa học trong và ngoài nước về thành phần dinh dưỡng quả sakê và công nghệ chế biến bánh phồng truyền thống/công nghiệp.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này nêu bật nhu cầu phát triển của ngành công nghệ thực phẩm trong việc đa dạng hóa sản phẩm từ nguồn nguyên liệu nông sản bản địa. Tác giả chỉ ra rằng sakê là loại quả có hàm lượng tinh bột cao nhưng chưa được khai thác nhiều trong công nghiệp chế biến tại Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu ứng dụng sakê vào quy trình sản xuất bánh phồng là hướng đi thực tiễn nhằm nâng cao chuỗi giá trị của loại nông sản này.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 trình bày tổng quan lý thuyết toàn diện về nguồn nguyên liệu và sản phẩm:

  • Nguyên liệu sakê: Hệ thống hóa danh pháp khoa học (Artocarpus altilis), nguồn gốc địa lý từ vùng New Guinea qua quần đảo Indo-Malayan đến Micronesia; phân loại thực vật học thành hai giống chính: giống có hạt (Artocarpus camansi) và giống không hạt (Artocarpus altilis). Tác giả so sánh hình thái quả tròn và quả thuôn dài, đồng thời tổng hợp thành phần dinh dưỡng: trong 100g thịt quả tươi chứa 71.8% nước, 3.8g protein, 17.3g carbohydrate, 2.36g chất béo cùng các khoáng chất (Ca, K, P, Fe) và vitamin (C, niacin, thiamine). Quả sakê dạng tròn có hàm lượng tinh bột đạt 17.64%, cao hơn dạng thuôn dài, do đó được lựa chọn làm nguyên liệu chính.
  • Điều kiện bảo quản và chế biến: Trình bày các phương pháp bảo quản lạnh (tối ưu ở 13°C ± 1°C kéo dài 2–4 tuần), bảo quản bằng khí quyển kiểm soát (CA: 5% $O_2$ + 5% $CO_2$; MA: 5–8% $O_2$ + 8–10% $CO_2$). Khảo sát các dạng sản phẩm chế biến từ sakê trên thế giới (sakê lên men truyền thống, bột sakê sấy khô ở 80°C, sakê đông lạnh, sakê đóng hộp).
  • Tổng quan về bánh phồng: Định nghĩa bánh phồng là sản phẩm có độ ẩm thấp và tăng thể tích khi gia nhiệt. Phân tích ba sơ đồ quy trình chế biến bánh phồng (phương pháp quết - cán truyền thống; phương pháp tráng - sấy sơ bộ - cắt; phương pháp định hình khối - cấp đông - cắt lát công nghiệp).

Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết quy trình công nghệ dự kiến và quy cách bố trí các thí nghiệm:

  • Quy trình công nghệ dự kiến: Sakê nguyên liệu $\rightarrow$ Gọt vỏ, bỏ lõi $\rightarrow$ Rửa sạch $\rightarrow$ Cắt lát $\rightarrow$ Ngâm dung dịch $\rightarrow$ Luộc 1 (100°C, 5 phút) $\rightarrow$ Xay nhuyễn (bổ sung nước, bột năng, bột nở, gia vị) $\rightarrow$ Tráng mỏng trên lá chuối $\rightarrow$ Luộc 2 (100°C, 1 phút) $\rightarrow$ Sấy 1 (45°C–60°C, 2–4 giờ) $\rightarrow$ Định hình (cắt tròn) $\rightarrow$ Sấy 2 (45°C–60°C, 10–20 giờ đến ẩm < 12%) $\rightarrow$ Phân loại, đóng gói thành phẩm.
  • Bố trí các thí nghiệm thực nghiệm:
    • TN1: Đo đạc khối lượng ban đầu ($m_0$), khối lượng phế liệu ($m_1$) và khối lượng thịt quả ($m_2$) để tính hiệu suất thu hồi: $H = (m_2 / m_0) \times 100%$.
    • TN2: Khảo sát 4 môi trường ngâm (nước sạch, dung dịch NaCl 1%, dung dịch acid citric 0.5%, mẫu đối chứng không ngâm) với tỷ lệ dung dịch/thịt quả là 2:1 trong thời gian 5 phút.
    • TN3 đến TN6: Lần lượt biến đổi tỷ lệ bột năng, lượng nước bổ sung, nồng độ bột nở Alsa và tỷ lệ gia vị để xác định công thức phối chế tối ưu.

Chương 4: Kết quả và bàn luận

Chương 4 cung cấp số liệu thực nghiệm và thảo luận cơ chế biến đổi hóa lý, công nghệ:

  • Thành phần hóa học nguyên liệu sakê: Độ ẩm đạt 73.34%, hàm lượng tinh bột chiếm 11.9%, đường khử chiếm 4.0%.
  • Khảo sát tỷ lệ sử dụng thịt quả (TN1): Khi khối lượng quả tăng từ 400g lên 600g thì tỷ lệ sử dụng thịt quả tăng từ 70% lên 80% do tỷ lệ vỏ và lõi giảm tương đối so với khối lượng quả.
  • Khảo sát chế độ ngâm (TN2): Dung dịch acid citric 0.5% mang lại hiệu quả cao nhất trong việc giữ cho lát sakê có màu trắng sáng tự nhiên, ức chế phản ứng hóa nâu của enzyme và giữ dung dịch ngâm không bị vẫn đục sẫm màu.
  • Khảo sát hàm lượng bột năng (TN3): Xác định tỷ lệ bột năng tối ưu $BN_{op} = 70%$ so với thịt quả sakê. Ở tỷ lệ này, bánh có độ kết dính tốt, cấu trúc dẻo dai vừa phải khi định hình và đạt độ giòn xốp tối ưu sau khi chiên.
  • Khảo sát hàm lượng nước (TN4): Xác định tỷ lệ nước tối ưu $N_{op} = 60%$ so với thịt quả sakê. Lượng nước này tạo cho khối bột nhão có độ chảy thích hợp, thuận lợi cho thao tác tráng mỏng trên lá chuối mà không làm bột bị nhão hoặc nứt vỡ khi sấy.
  • Khảo sát hàm lượng bột nở (TN5): Tỷ lệ bột nở tối ưu được chọn là 0.5% so với 200g hỗn hợp bột. Hàm lượng này giúp bánh đạt độ phồng đều, cấu trúc xốp giòn và không để lại vị chát kiềm của $NaHCO_3$.
  • Khảo sát công thức gia vị (TN6): Xác định công thức gia vị chuẩn cho 200g hỗn hợp bột gồm: 3g muối, 5g đường tinh luyện, 1g tiêu sọ xay và 4g tỏi nhuyễn.
  • So sánh hai quy trình sản xuất (Thủ công vs Công nghiệp): So sánh sản phẩm tạo ra từ phương pháp tráng - sấy - định hình thủ công với phương pháp cấp đông - cắt lát công nghiệp. Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy chất lượng về độ phồng xốp, màu sắc và mùi vị giữa hai phương pháp là gần như tương đương nhau.
  • Đánh giá chất lượng thành phẩm: Bánh phồng sakê sau sấy đạt độ ẩm tiêu chuẩn < 12%, hàm lượng đạm tổng đạt 2.13 g/100g sản phẩm và hàm lượng glucid tổng đạt 85.6%.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các thông số kỹ thuật cốt lõi của quy trình sản xuất bánh phồng sakê. Đồng thời, tác giả kiến nghị tiếp tục nghiên cứu nâng cao chất lượng bảo quản của sản phẩm và thử nghiệm mở rộng sản xuất trên dây chuyền thiết bị công nghiệp quy mô lớn.


Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật và số liệu chính

Các thông số kỹ thuật và công thức phối chế tối ưu cho quy trình sản xuất bánh phồng sakê được tổng hợp trong bảng sau:

Thông số / Thành phần Giá trị tối ưu xác định Mục đích / Ý nghĩa công nghệ
Khối lượng quả sakê 400g – 600g/quả Đạt tỷ lệ thu hồi thịt quả cao nhất (70% – 80%)
Dung dịch ngâm chống hóa nâu Acid citric 0.5% (w/w) Ức chế enzyme polyphenol oxidase, giữ màu trắng sáng
Thời gian chần (Luộc 1) 5 phút ở 100°C Vô hoạt enzyme, hồ hóa sơ bộ, làm mềm thịt quả để xay
Hàm lượng bột năng ($BN_{op}$) 70% (so với thịt quả sakê) Tạo độ dẻo, liên kết mạng gel và tăng độ phồng giòn
Hàm lượng nước ($N_{op}$) 60% (so với thịt quả sakê) Đảm bảo độ nhớt dịch bột thuận lợi cho quá trình tráng
Hàm lượng bột nở ($NaHCO_3$) 0.5% (so với 200g hỗn hợp) Tạo độ rỗng xốp đồng đều khi chiên
Tỷ lệ gia vị phối chế Muối 3g, Đường 5g, Tiêu 1g, Tỏi 4g Hoàn thiện vị hài hòa, mùi thơm đặc trưng
Thời gian hấp chín (Luộc 2) 1 phút ở 100°C Làm chín định hình lớp màng bột sau khi tráng
Chế độ sấy hoàn thiện Sấy ở 45°C – 60°C Đưa độ ẩm thành phẩm về mức an toàn < 12%
Đạm tổng thành phẩm 2.13 g/100g Chỉ tiêu dinh dưỡng của bánh
Glucid tổng thành phẩm 85.6% Nguồn cung cấp năng lượng chính của sản phẩm

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  1. Xác lập quy trình công nghệ mới: Xây dựng thành công quy trình công nghệ hoàn chỉnh để chế biến bánh phồng từ nguyên liệu sakê thay thế cho các nguồn tinh bột củ/hạt truyền thống.
  2. Chuẩn hóa thông số kỹ thuật: Cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về tỷ lệ phối trộn (bột năng, nước, phụ gia sinh khí, gia vị) và các chế độ nhiệt (chần, hấp, sấy) trong chế biến sakê.
  3. Chứng minh tính khả thi công nghiệp: Khẳng định sản phẩm sản xuất theo nguyên lý cấp đông - cắt lát công nghiệp có chất lượng cảm quan tương đương với phương pháp tráng thủ công, mở ra khả năng cơ giới hóa sản xuất quy mô lớn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nghiên cứu chỉ tiến hành khảo sát trên giống sakê không hạt dạng quả tròn thu mua tại một địa bàn (chợ Bà Chiểu, TP.HCM), chưa đánh giá sự biến thiên thành phần hóa học theo mùa vụ hoặc vùng thổ nhưỡng khác nhau.
  • Các công đoạn định hình, tráng bánh trong phòng thí nghiệm còn sử dụng phương pháp thủ công trên lá chuối, chưa có điều kiện thử nghiệm vận hành liên tục trên hệ thống thiết bị tráng sấy công nghiệp tự động.
  • Chưa khảo sát sâu sự biến đổi chất lượng và thời hạn sử dụng của sản phẩm theo các loại vật liệu bao bì và điều kiện bảo quản khác nhau qua thời gian dài.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Khảo sát sự thay đổi chất lượng sản phẩm (chỉ số peroxide, độ giòn, độ ẩm) trong quá trình lưu kho và thử nghiệm các dạng bao bì hút chân không hoặc bao bì màng ghép chuyên dụng.
  • Thử nghiệm phối trộn thêm các nguồn nguyên liệu giàu protein (như tôm, mực, cá ba sa) nhằm phát triển dòng sản phẩm bánh phồng sakê mặn đa dạng.
  • Hoàn thiện thiết kế dây chuyền công nghệ liên tục từ khâu xay, đùn định hình, cấp đông đến máy cắt lát công nghiệp.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng:
    • Sinh viên, học viên cao học và giảng viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa sinh nông sản làm tài liệu tham khảo cho các môn học Phát triển sản phẩm mới, Công nghệ chế biến lương thực và Công nghệ sau thu hoạch.
    • Cán bộ R&D tại các cơ sở, doanh nghiệp sản xuất bánh snack, bánh phồng truyền thống đang tìm kiếm giải pháp đổi mới công thức sản phẩm từ nông sản nhiệt đới.
  • Nội dung có giá trị ứng dụng cao:
    • Quy trình xử lý chống hóa nâu cho quả sakê bằng acid citric 0.5%.
    • Tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa thịt quả sakê và bột năng ($BN_{op} = 70%$, $N_{op} = 60%$) tạo cơ sở chuyển giao công nghệ trực tiếp vào sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài lại lựa chọn giống sakê không hạt dạng quả tròn thay vì dạng thuôn dài hay giống có hạt?

Theo số liệu phân tích tổng quan, giống sakê không hạt dạng quả tròn có hàm lượng tinh bột đạt 17.64%, cao hơn đáng kể so với giống quả thuôn dài. Ngoài ra, giống không hạt có phần thịt quả chiếm tỷ lệ lớn, ít xơ, cấu trúc đồng nhất, giúp tăng hiệu suất thu hồi thịt quả (đạt 70%–80% với quả nặng từ 400g–600g) và thuận lợi cho quá trình nghiền mịn.

2. Dung dịch ngâm nào cho hiệu quả chống sẫm màu tốt nhất cho thịt quả sakê trong nghiên cứu?

Thí nghiệm TN2 đã so sánh 4 môi trường ngâm: nước sạch, dung dịch NaCl 1%, dung dịch acid citric 0.5% và đối chứng không ngâm. Kết quả xác định dung dịch acid citric 0.5% (w/w) với tỷ lệ dung dịch/thịt quả là 2:1 trong thời gian ngâm 5 phút là tối ưu nhất, giúp lát sakê giữ được màu trắng sáng tự nhiên và ngăn chặn hiệu quả phản ứng hóa nâu của enzyme polyphenol oxidase.

3. Tỷ lệ phối trộn bột năng và nước tối ưu so với thịt quả sakê là bao nhiêu?

Qua các thí nghiệm khảo sát cấu trúc bột nhão và cảm quan bánh sau chiên, tác giả xác định:

  • Hàm lượng bột năng tối ưu ($BN_{op}$) là 70% so với khối lượng thịt quả sakê.
  • Hàm lượng nước tối ưu ($N_{op}$) là 60% so với khối lượng thịt quả sakê.

4. Bột nở Alsa được bổ sung với liều lượng bao nhiêu và có tác dụng gì trong công nghệ sản xuất bánh phồng sakê?

Bột nở Alsa ($NaHCO_3$) được bổ sung với tỷ lệ tối ưu là 0.5% so với 200g hỗn hợp bột. Dưới tác dụng của nhiệt độ khi chiên, gốc $HCO_3^-$ bị phân hủy giải phóng khí $CO_2$, tạo nên các lỗ xốp phân bố đều bên trong màng tinh bột đã hồ hóa, giúp bánh nở phồng to, đạt độ giòn xốp tối đa mà không gây vị chát kiềm cho sản phẩm.

5. Chất lượng hóa sinh của bánh phồng sakê thành phẩm đạt được những chỉ tiêu nào?

Bánh phồng sakê thành phẩm sau hai giai đoạn sấy đạt độ ẩm an toàn dưới 12% (<12%), hàm lượng đạm tổng (protein) đạt 2.13 g/100g sản phẩm và hàm lượng glucid tổng đạt 85.6%.


Kết luận

Đồ án tốt nghiệp “Tìm hiểu qui trình sản xuất bánh phồng sakê” của tác giả Trần Thị Bá Giang đã xây dựng thành công quy trình công nghệ hoàn chỉnh tận dụng nguồn tinh bột từ quả sakê để sản xuất bánh phồng. Nghiên cứu đã xác lập các thông số kỹ thuật tối ưu bao gồm: ngâm chống hóa nâu trong acid citric 0.5%, tỷ lệ bột năng bổ sung 70%, tỷ lệ nước 60%, tỷ lệ bột nở 0.5% và công thức gia vị hoàn chỉnh. Thành phẩm bánh phồng sakê có độ phồng xốp tốt, màu sắc sáng, vị hài hòa và đạt độ ẩm bảo quản dưới 12% với hàm lượng glucid tổng 85.6%. Kết quả này cung cấp cơ sở thực nghiệm vững chắc cho việc đa dạng hóa các sản phẩm giá trị gia tăng từ cây sakê tại Việt Nam.