Khóa luận ảnh hưởng của bột nếp cẩm nổ đến chất lượng sô cô la đen tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

Nghiên cứu ảnh hưởng của bột nếp cẩm rang nổ đến chất lượng sô-cô-la đen. Đánh giá chi tiết đặc tính cảm quan, dinh dưỡng và cấu trúc thành phẩm.

• Tác giả: Vũ Thị Thảo Trang
• Địa điểm: Hồ Chí Minh
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Thị Hoàn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Ảnh hưởng của bột nếp cẩm nổ đến chất lượng sô cô la đen
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023

Tóm tắt

I. Tổng quan bột nếp cẩm nổ vi sóng trong sô cô la đen tại HCMUTE

Sô cô la đen là sản phẩm bánh kẹo cao cấp. Thị trường tiêu thụ mặt hàng này tăng trưởng liên tục. Người tiêu dùng hiện đại chú trọng đến sức khỏe nhiều hơn. Xu hướng bổ sung các thành phần dinh dưỡng tự nhiên vào sô cô la đen ngày càng phổ biến. Tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE), sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm đã nghiên cứu tận dụng nếp cẩm Việt Nam. Nếp cẩm chứa hàm lượng hợp chất sinh học rất cao. Công nghệ nổ vi sóng giúp hạt nếp nở xốp nhanh chóng mà không cần dầu mỡ. Quá trình này tạo ra bột nếp cẩm có cấu trúc mịn và giữ lại tối đa vi chất. Bột nếp cẩm nổ vi sóng được sử dụng để thay thế một phần bột ca cao trong công thức sản xuất. Đề tài mở ra hướng phát triển mới cho ngành chế biến thực phẩm nội địa. Nghiên cứu khai thác nguồn nông sản dồi dào của nước nhà. Đồng thời, sản phẩm sô cô la tạo ra vừa có giá trị dinh dưỡng cao, vừa giảm bớt chi phí sản xuất.

1.1. Tiềm năng của nếp cẩm trong ngành thực phẩm

Nếp cẩm là nguồn nông sản giàu giá trị sinh học của Việt Nam. Loại ngũ cốc này chứa hàm lượng cao hợp chất phenolic và flavonoid. Đặc biệt, sắc tố tím sẫm xuất phát từ anthocyanin tự nhiên. Đây là chất chống oxy hóa mạnh mẽ giúp ngăn ngừa lão hóa và bảo vệ tế bào. Ngoài ra, nếp cẩm cung cấp lượng lớn chất xơ cùng nhiều khoáng chất thiết yếu như sắt và kẽm. Việc khai thác nếp cẩm trong chế biến mở rộng tiềm năng tiêu thụ nông sản nội địa. Khi nổ vi sóng, nguyên liệu sở hữu độ phồng xốp tốt và hương thơm tự nhiên. Nếp cẩm trở thành thành phần lý tưởng cho sản phẩm bánh kẹo chức năng.

1.2. Xu hướng thay thế bột ca cao trong sô cô la

Thị trường sô cô la toàn cầu đang đối mặt với thách thức nguồn cung. Giá hạt ca cao nguyên liệu liên tục gia tăng do thời tiết khắc nghiệt. Các nhà sản xuất chủ động tìm kiếm giải pháp nguyên liệu thay thế hiệu quả. Mục tiêu chính là tối ưu chi phí nhưng vẫn giữ vững chất lượng cảm quan. Bột nếp cẩm nổ vi sóng sở hữu màu sắc tối tự nhiên tương đồng với bột ca cao. Thành phần này còn giúp điều hòa vị đắng gắt của khối sô cô la đen. Đây là hướng đi đột phá đáp ứng nhu cầu thực phẩm vì sức khỏe.

II. Phân tích ảnh hưởng của bột nếp cẩm nổ vi sóng đến sô cô la đen

Thay thế bột ca cao bằng bột nếp cẩm nổ vi sóng tạo ra nhiều biến đổi vật lý và hóa học. Tỷ lệ bột phối trộn quyết định trực tiếp đến các chỉ tiêu chất lượng của sô cô la đen. Khi tăng tỷ lệ bột nếp cẩm, hàm lượng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa gia tăng rõ rệt. Tuy nhiên, sự xuất hiện của tinh bột nếp cũng làm thay đổi độ nhớt biểu kiến của khối sô cô la lỏng. Bột nếp cẩm có khả năng hút ẩm và tương tác chất béo khác biệt so với bột ca cao truyền thống. Nếu tỷ lệ thay thế vượt quá mức, cấu trúc sản phẩm dễ bị thô ráp hoặc giảm độ bóng. Độ cứng của sô cô la thành phẩm chịu ảnh hưởng lớn bởi kích thước hạt sau nghiền. Nghiên cứu tại phòng thí nghiệm HCMUTE đã tiến hành phân tích lưu biến và đo đạc cấu trúc. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy việc kiểm soát tỷ lệ thích hợp sẽ giữ trọn cảm giác tan chảy mềm mượt.

2.1. Biến đổi hoạt tính sinh học và màu sắc

Màu sắc sô cô la đen truyền thống do sắc tố men ca cao tạo thành. Bột nếp cẩm nổ vi sóng cung cấp thêm sắc tố tím anthocyanin tự nhiên. Phân tích chỉ số màu cho thấy độ sáng L* giảm dần khi tăng lượng bột nếp. Màu sắc thành phẩm trở nên sẫm màu, đồng nhất và bắt mắt. Hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng dập tắt gốc tự do DPPH tăng lên rõ rệt. Hợp chất anthocyanin giữ vai trò như chất chống oxy hóa sinh học. Thành phẩm mang lại tác dụng tích cực cho hệ tim mạch người sử dụng.

2.2. Ảnh hưởng đến lưu biến và cấu trúc cảm quan

Đặc tính lưu biến quyết định độ chảy và cảm giác mịn của sô cô la. Tinh bột nếp sau nổ vi sóng có xu hướng hấp thụ một phần chất béo. Hiện tượng này làm tăng độ nhớt và ứng suất chảy của dịch sô cô la. Khi kích thước hạt được kiểm soát dưới ba mươi micromet, vị ráp hoàn toàn biến mất. Điểm cảm quan về cấu trúc đạt mức rất cao ở tỷ lệ phối trộn hợp lý. Thanh sô cô la vẫn duy trì tiếng bẻ gãy giòn tan chuẩn mực. Bề mặt giữ độ bóng nhờ quá trình kết tinh bơ ca cao đồng đều.

III. Phương pháp chế biến bột nếp cẩm nổ vi sóng phối trộn sô cô la đen

Quy trình công nghệ tại HCMUTE được thiết kế khoa học và chuẩn hóa qua từng công đoạn. Hạt nếp cẩm được làm sạch và điều chỉnh độ ẩm về mức tiêu chuẩn. Quá trình nổ vi sóng diễn ra nhanh chóng với công suất thích hợp. Nhiệt vi sóng làm bốc hơi nước bên trong, tạo áp suất làm hạt phồng xốp. Hạt nổ sau đó được nghiền siêu mịn để đạt kích thước hạt đồng nhất. Bột nếp cẩm được phối trộn cùng bơ ca cao, đường tinh luyện và chất nhũ hóa lecithin. Hỗn hợp trải qua công đoạn đảo trộn nhiệt kéo dài để làm đồng thể khối dịch. Quá trình ram nhiệt được kiểm soát chặt chẽ để kích thích kết tinh bơ ổn định. Cuối cùng, dịch sô cô la được rót khuôn, làm lạnh và tách khuôn hoàn thiện. Thành phẩm đạt độ đồng nhất cao về cả màu sắc lẫn hương vị tổng thể.

3.1. Kỹ thuật nổ vi sóng và nghiền bột nếp cẩm

Nổ vi sóng là phương pháp gia nhiệt tiên tiến cho ngũ cốc. Sóng điện từ kích thích phân tử nước dao động sinh nhiệt từ bên trong. Hạt nếp nổ đều, tạo cấu trúc xốp rỗng mà không sử dụng dầu. Thời gian xử lý ngắn giúp bảo toàn hàm lượng anthocyanin nhạy cảm với nhiệt. Hạt sau khi nổ được làm nguội và nghiền mịn bằng thiết bị chuyên dụng. Bột được rây phân tách để đạt kích thước đồng đều dưới ngưỡng cảm nhận. Khâu đóng gói kín giúp bột duy trì độ khô ráo trước khi phối trộn vào dịch sô cô la.

3.2. Quy trình đảo trộn nhiệt và ram nhiệt sô cô la

Đảo trộn nhiệt là giai đoạn quan trọng giúp hoàn thiện hương vị. Nhiệt độ và lực cắt cơ học giúp phân tán đều bột nếp cẩm vào bơ. Các hạt rắn được bao phủ hoàn toàn bởi lớp màng chất béo đồng nhất. Tiếp theo, quá trình ram nhiệt được điều chỉnh chuẩn xác qua từng dải nhiệt. Mục đích là tạo ra dạng tinh thể bơ beta có cấu trúc bền vững nhất. Sự hình thành tinh thể này giúp sô cô la co rút tốt, dễ tách khuôn. Sản phẩm giữ được độ bóng sáng và khả năng kháng hiện tượng nở hoa chất béo.

IV. Đánh giá ứng dụng bột nếp cẩm nổ vi sóng cho sô cô la đen HCMUTE

Nghiên cứu tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) khẳng định tính khả thi cao. Bột nếp cẩm nổ vi sóng thay thế thành công một phần lượng bột ca cao đắt đỏ. Tỷ lệ phối trộn tối ưu mang lại sự cân bằng tuyệt vời về vị giác và cấu trúc. Sản phẩm đạt hàm lượng hợp chất chống oxy hóa vượt trội so với sô cô la thông thường. Về mặt kinh tế, giải pháp này giúp cắt giảm đáng kể chi phí nguyên liệu đầu vào. Nguồn nếp cẩm dồi dào trong nước được nâng cao giá trị chế biến sâu. Kết quả này tạo tiền đề thuận lợi để chuyển giao công nghệ cho các cơ sở sản xuất. Sản phẩm mới mở ra triển vọng lớn trên thị trường bánh kẹo chức năng bảo vệ sức khỏe. Quy trình chế biến sẵn sàng để mở rộng ở quy mô công nghiệp.

4.1. Lợi ích kinh tế và tính bền vững nguyên liệu

Giá ca cao thế giới leo thang đặt ra áp lực lớn cho ngành bánh kẹo. Nếp cẩm là nông sản sẵn có với chi phí rẻ và nguồn cung dồi dào. Việc thay thế ca cao bằng nếp cẩm giúp doanh nghiệp chủ động nguyên liệu. Chi phí sản xuất sô cô la được cắt giảm một cách thực chất và hiệu quả. Công nghệ nổ vi sóng thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng. Hướng đi này thúc đẩy chuỗi liên kết giữa nghiên cứu đại học và thực tiễn. Nông sản Việt Nam khẳng định vị thế mới trong ngành công nghệ thực phẩm.

4.2. Triển vọng thương mại hóa sô cô la chức năng

Người tiêu dùng hiện nay ưu chuộng các dòng thực phẩm mang lại lợi ích sức khỏe. Sô cô la đen phối trộn nếp cẩm đáp ứng hoàn hảo nhu cầu dinh dưỡng đó. Hàm lượng anthocyanin dồi dào tạo nên lợi thế cạnh tranh vượt bậc cho sản phẩm. Các doanh nghiệp có thể dễ dàng áp dụng công thức vào dây chuyền sẵn có. Sản phẩm phù hợp để thương mại hóa tại các chuỗi cửa hàng thực phẩm sạch. Sự kết hợp giữa công nghệ và nông sản mở ra cơ hội phát triển bền vững lâu dài.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS MAJOR: FOOD TECHNOLOGY THE INFLUENCE OF POPPED BLACK GULUTINOUS RICE POWDER ON THE QUALITY OF DARK CHOCOLATE INSTRUCTOR: PHAM THI HOAN BUI TRAN YEN LINH STUDENT: VU THI THAO TRANG NGUYEN HA ANH QUAN Ho Chi Minh city, August 2023 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION PROJECT Thesis code: 2025 – 201162002 THE INFLUENCE OF POPPED BLACK GLUTINOUS RICE POWDER ON THE QUALITY OF DARK CHOCOLATE VU THI THAO TRANG, Student ID: 20116002 NGUYEN HA ANH QUAN, Student ID: 21116316 Major: FOOD TECHNOLOGY Supervisor: PHAM THI HOAN, Ph. BUI TRAN YEN LINH, Master’s student Ho Chi Minh City, August 2023 ACKNOWLEDGEMENT First of all, we would like to express our sincere thanks to all the teachers of Faculty of Chemical and Food Technology - Ho Chi Minh City University of Technology and Education for their dedication in imparting useful knowledge during our studies at the school. Thanks to that, we can apply the knowledge we have learned to the process of completing our graduation thesis. In addition, we would also like to thank the support of the department and the school for providing equipment, machinery, tools and laboratories for us to complete our graduation thesis.

In addition, we would like to express our deep gratitude to Ph. Pham Thi Hoan, lecturer of Faculty of Chemical and Food Technology, and Ms. Bui Tran Yen Linh for their wholehearted support, guidance, and provision of knowledge and experience throughout the process of completing the graduation thesis. We would also like to extend our sincere thanks to Ms.

Ho Thi Thu Trang, the laboratory and practical workshop specialist at the Food Technology Department, Faculty of Chemical and Food Technology. Her invaluable support with equipment, machinery, and guidance greatly benefited our work. Furthermore, we appreciate the instructors managing the workshops and laboratories for providing us with the necessary time and environment to complete our thesis. Finally, we would like to sincerely thank the support from family, friends and project assistants throughout the process of conducting the graduation thesis, helping us complete entirely.

Sincerely thank COMMITMENT We hereby certify that all content presented in our graduation thesis is our own work. We also hereby certify that the content referenced in our graduation thesis has been cited accurately and fully according to regulations. Ho Chi Minh City, 4th August 2025 STUDENTS (Sign with full name) TABLE OF CONTENTS LIST OF FIGURES. vi LIST OF TABLES.

ix LIST OF ABBREVIATION .3 Object and scope of research .2 Scope of research .4 Contents of research.5 Scientific and practical significance of the study .6 Layout of the research.1 Introduction of chocolate .2 Classification of chocolate .3 Ingredients in dark chocolate production.4 Popped black glutinous rice powder .1 Introduction of black glutinous rice.2 Nutrition and health benefits of black glutinous rice .3 State of production and consumption of black glutinous rice .4 Introduction of micorwave popped rice .5 Process of microwave popping rice powder .5 Chocolate production process .6 Health benefits of dark chocolate. INGREDIENTS AND RESEARCH METHODS .1 Ingredients, chemicals and equipments .2 Popped black glutinous rice chocolate production process .1 Experiment 1: Determining technical parameters of microwave popping process .3 Experiment 3: The effect of conching time on the quality of chocolate .1 Percentage of various black glutinous rice popping states .2 Determining amount of energy absorbed by using microwave .3 Determining yield of popped black glutinous rice powder .4 Chemical composition determination method .5 Determining the oil absorption capacity of cocoa powder and popped black glutinous rice powder .6 Determining the heat resistance of chocolate samples .8 Determining the hardness of chocolate samples .9 Determining rheological properties of chocolate samples .10 Determining the melting point of chocolate samples.11 Scanning electron microscopy (SEM).12 Sensory evaluation method .5 Data processing method. RESULTS AND DISCUSSION .1 Determining technical parameters of microwave popping process .1 Determining the percentage of various BR popping states .2 Manufacture of PBR powder with chosen technical parameters of microwave .2 Properties of cocoa and PBR powder .1 Determining yield of PBR powder .2 Chemical composition of cocoa powder, raw and popped BR powder .3 Color measurement of cocoa powder, raw and popped BR powder .4 Scanning electron microscopy of cocoa powder and PBR powder .5 Determining the oil absorption capacity of cocoa powder and PBR powder .3 The effect of the percentage of PBR powder on the quality of chocolate .1 Heat resistance of chocolate samples with different PBR powder ratios .2 Hardness of chocolate samples with different PBR powder ratios .3 Rheological properties of chocolate samples with different PBR powder ratios 62 4.4 Color measurement of chocolate samples with different PBR powder ratios .5 Quantitative descriptive analysis of chocolate samples with different PBR powder ratios .6 Select the appropriate sample from chocolate samples with different PBR powder ratios .4 The effect of conching time on the quality of chocolate.1 Heat resistance of chocolate samples at different conching times .2 Hardness of chocolate samples at different conching times .3 Rheological properties of chocolate samples at different conching times .4 Color measurement of chocolate samples at different conching times .5 Quantitative descriptive analysis of chocolate samples at different conching times .6 Select the appropriate sample from chocolate samples at different conching times .5 The complete process for popped black glutinous rice chocolate .6 Evaluate the quality of popped black glutinous rice chocolate .1 Chemical composition and energy value .3 Scanning electron microscopy .7 Evaluation of popped black glutinous rice chocolate quality during storage .1 Color measurement of PBR chocolate during storage period .2 Determining hardness of PBR chocolate during storage period. CONCLUSION AND RECOMMENDATION.

106 v LIST OF FIGURES Figure 2.1 Fresh Theobroma cacao fruit and fermented Theobroma cacao fruit after roasting.2 Production process for cocoa powder and cocoa butter .4 Cocoa powder market size, by product type, 2021 – 2034 (USD million) (Kiran Pulidindi & Kunal Ahuja, 2025) .5 Six different polymorphic forms of cocoa butter .6 Black glutinous rice .7 Chocolate production process .1 An Khang black glutinous rice .2 AMAZINgon cocoa powder .3 Puratos cocoa butter.4 Other ingredients with Bien Hoa sugar (left) and soya lecithin liquid (right) .6 Manufacturing process of chocolate .7 Different states of popping of BR using microwave energy.11 Electrolux microwave oven (left) and glass bowl with lid (right) .12 First experimental setup.13 Second experimental setup .14 Third experimental setup .15 Minolta colorimeter CR-400 .16 CT3 texture analyzer .17 Thermo Scientific Haake Rheostress 1 .18 Curves for typical fluids .19 Differential scanning calorimeter DSC 214 Polyma .20 Scanning Electron Microscopes Hitachi TM4000Plus .21 Gamma 2-16 LSCplus high volume freeze dryer .22 Quorum SC7620 SEM Sputter Coater.23 Carl Zeiss EVO 18 Scanning Electron Microscopes .24 Market sample - Coop Select dark chocolate bar with 72% cocoa .1 The unburnt and burnt popped percentage in different power level .2 Popped black glutinous rice powder production process .3 SEM images of cocoa powder (A) and PBR powder (B) with magnifications 100, 1000, and 2000 .4 Heat resistance of chocolate samples with different PBR powder ratios .5 Hardness of chocolate samples with different PBR powder ratios.6 Variation of shear stress with shear rate of chocolate samples at different PBR powder ratios in cycle 1 (A) and cycle 2 (B) .7 Variation of viscosity with shear rate of chocolate samples at different PBR powder ratios in cycle 1 (A) and cycle 2 (B) .8 Frequency sweep (G’G”) of chocolates samples at different PBR powder ratios .9 Temperature sweep (G’ G”) of chocolate samples at different PBR powder ratios.10 Intensity of properties of chocolate samples with different PBR powder ratios .11 Heat resistance of chocolate samples at different conching times .12 Hardness of chocolate samples at different conching times .13 Variation of shear stress with shear rate of chocolate samples at different conching times in cycle 1 (A) and cycle 2 (B) .14 Variation of viscosity with shear rate of chocolate samples at different conching times in cycle 1 (A) and cycle 2 (B) .15 Frequency sweep (G’G”) of five chocolates samples at different conching times .16 Temperature sweep (G’G”) of chocolate samples at different conching times78 Figure 4.17 Intensity of properties of chocolate samples at different conching times .18 Final manufacturing process of popped black glutinous rice chocolate .19 Popped black glutinous rice chocolate .20 SEM images of RS (A) and CPR (B) samples at magnifications of 1500, and 2500 .21 Melting point of RS and CPR samples .22 Hardness of PBR chocolate during storage period. 90 viii LIST OF TABLES Table 2.1 Chemical properties of cocoa powder .2 Chemical properties of black glutinous rice .1 Index of AMAZINgon cocoa powder .2 Chemicals used in the research .3 Equipment used in the research .4 The ingredient ratios of the samples in experiment 2 .5 Color deviation meter .6 Herschel – Bulkley model of fluids .1 Values at the peak of the unburnt percentage for the two different modes .2 Chemical components of cocoa powder, raw and popped BR powder .3 Color parameters of cocoa powder, raw and popped BR powder .4 OAC of cocoa powder and PBR powder .5 Heat resistance of chocolate samples with different PBR powder ratios .6 Herschel - Bulkley regression equation of chocolate samples with different PBR powder ratios.7 Initial and final viscosity of chocolate samples at different PBR powder ratios .8 Color parameters of chocolate samples with different PBR powder ratios .9 Heat resistance of chocolate samples at different conching times .10 Herschel - Bulkley regression equation of chocolate samples at different conching times .11 Initial and final viscosity of chocolate samples at different conching times .12 Color parameters of chocolate samples at different conching times .13 The ingredient ratios of the PBR chocolate .14 Chemical composition of RS and CPR samples .15 Microbial criteria of RS and CPR samples .16 Hedonic test of PBR dark chocolate sample (CPR) and market sample (MS) .17 Color parameters of PBR chocolate during storage period. 89 x LIST OF ABBREVIATION BR : Black glutinous rice PBR : Popped black glutinous rice M-Hi : Medium-High Hi : High SEM : Scanning electron microscopy E. coli : Escherichia coli OAC : Oil absorption capacity QDA : Quantitative descriptive analysis DSC : Differential scanning calorimetry Exp : Experiment COA : Certificate of Analysis CP15, CP30, CP45, : Chocolate samples with PBR powder substitution ratios of 15, CP60 30, 45, 60% respectively CP2H, CP4H, CP6H, : Chocolate samples with conching times of 2, 4, 6, 8, 10 hours CP8H, CP10H respectively CBR : Popped black glutinous rice chocolate D1, D15, D30 : CPR samples during storage period (1st, 15th, and 30th days) xi ABSTRACT This study, titled “The influence of popped black glutinous rice on the quality of dark chocolate”, investigates the effects of partially substituting cocoa powder with popped black glutinous rice (PBR) powder on the physicochemical and sensory properties of dark chocolate.

PBR powder was incorporated at substitution levels of 0%, 15%, 30%, 45%, and 60% (w/w), in combination with conching times of 2, 4, 6, 8, 10 hours. Key quality attributes analyzed included heat resistance, color, texture (hardness), rheological behavior, melting characteristics, microstructure, nutritional composition, and sensory acceptance. The results revealed that substituting 30% of cocoa powder with PBR powder effectively preserved heat resistance and minimized undesirable color shifts, while delivering a harmonious flavor profile that balanced the traditional cocoa taste with the unique aromatic notes of PBR. A 10-hour conching process was found to significantly enhance the chocolate’s hardness, smoothness, and surface gloss, without adversely affecting its heat resistance or color stability.

Furthermore, the final dark chocolate product containing 30% PBR exhibited nutritional, microbiological, melting, and microstructural properties comparable to the 100% cocoa powder control sample. Sensory evaluations confirmed that the 30% PBR formulation was preferred for its distinctive flavor and overall acceptability. Importantly, this formulation also demonstrated stable color and texture retention over a 30-day storage period at 4°C.