Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp thuộc ngành Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Công nghệ Đông Á, thực hiện năm 2023. Loại hình nghiên cứu là thiết kế kỹ thuật công nghiệp thực phẩm, tập trung vào tính toán, lựa chọn và thuyết minh dây chuyền sản xuất jambon hấp quy mô công nghiệp với năng suất 2 tấn sản phẩm mỗi ca.
Bối cảnh thực tiễn
Theo báo cáo giữa năm 2019 của Datamonitor, thị trường thực phẩm chế biến sẵn tại Việt Nam tăng trưởng tích cực trong những năm gần đây, trong đó thịt hộp các loại chiếm 50,5% thị phần, cá hộp chiếm 28% và rau củ quả đóng hộp chiếm khoảng 20%. Dự báo đến năm 2025, sản phẩm chế biến sẵn sẽ chiếm một nửa lượng thịt trong bữa ăn hàng ngày, tương đương nhu cầu tiêu thụ tăng gấp 5 lần, đạt mức 2,5 triệu tấn sản phẩm thịt chế biến mỗi năm. Theo báo cáo thường niên năm 2020 của Vissan, các sản phẩm jambon chín đang có tăng trưởng rõ rệt và chiếm 10% thị phần thịt nguội của tập đoàn. Tại thời điểm tháng 12/2022, tổng đàn lợn Việt Nam đạt khoảng 26,22 triệu con (chưa bao gồm lợn con theo mẹ), tăng 11,4%, tạo nguồn nguyên liệu dồi dào cho ngành chế biến thịt.
Mục tiêu và nhiệm vụ
Đồ án xác định bốn nhiệm vụ triển khai:
- Phân tích tình hình sản xuất, tiêu thụ và lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy cùng loại sản phẩm, quy trình công nghệ phù hợp.
- Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất jambon hấp đã chọn, bao gồm tổng quan nguyên liệu và vai trò từng phụ gia.
- Lập kế hoạch sản xuất năm 2025 và tính cân bằng vật chất qua từng công đoạn.
- Tính toán và lựa chọn thiết bị, xác định số lượng, kích thước, năng suất từng máy trong dây chuyền.
Đối tượng và phạm vi
Đối tượng là sản phẩm jambon hấp (jambon chín) được sản xuất từ thịt đùi sau và mông lợn. Phạm vi không gian là nhà máy đặt tại Khu công nghiệp Đại An, km 51 Quốc lộ 5, thành phố Hải Dương, tỉnh Hải Dương. Phạm vi thời gian tính toán theo kế hoạch sản xuất năm 2025 với tổng 303 ngày hoạt động và 683 ca sản xuất.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và tài liệu tham chiếu
Đồ án dựa trên tài liệu kỹ thuật quốc tế Handbook of Meat Processing (Editor: Fidel Toldrá, Ph.D.) làm nền tảng phân tích quy trình sản xuất và đặc tính jambon chín. Các tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng trực tiếp trong thiết kế gồm:
| Tiêu chuẩn |
Nội dung áp dụng |
| TCVN 12429-1:2018 |
Dư lượng kim loại nặng và chỉ tiêu vi sinh vật của thịt nguyên liệu |
| TCVN 9639:2013 |
Chỉ tiêu chất lượng muối NaCl sử dụng |
| QCVN 01–1:2018/BYT |
Tiêu chuẩn nước sử dụng trong chế biến |
| TCVN 7049:2020 |
Chỉ tiêu hóa lý và vi sinh của sản phẩm jambon |
| 27/2012/TT-BYT |
Liều lượng cho phép đối với muối phosphat (3.000 mg/kg) |
| QCVN 4-13:2010/BYT |
Giới hạn polyphosphat trong sản phẩm (dưới 0,5% khối lượng) |
| Thông tư 24/2019/TT-BYT |
Hàm lượng acid ascorbic cho phép (không quá 500 mg/kg) |
Ngoài ra, đồ án tham khảo số liệu kinh tế từ Vietnam Real Estate, Bộ Công Thương Việt Nam và Hải Dương eregulations để luận cứ lựa chọn địa điểm.
Phương pháp thiết kế
Phương pháp chủ đạo là thiết kế quy trình công nghệ thực phẩm, gồm: phân tích-tổng hợp tài liệu để lựa chọn công nghệ tối ưu; tính toán cân bằng vật chất theo từng công đoạn (mass balance) ngược từ sản phẩm đầu ra về nguyên liệu đầu vào; lựa chọn và tính số lượng thiết bị dựa trên năng suất thiết kế. Kết quả thiết kế được thể hiện bằng bản vẽ AutoCAD khổ A3.
Nguồn số liệu: Tài liệu kỹ thuật quốc tế, tiêu chuẩn Việt Nam và số liệu thống kê ngành từ các cơ quan nhà nước (Cục Chăn nuôi Việt Nam, Bộ Công Thương).
Nội dung chính theo từng chương
Chương I: Cơ sở thực hiện đề tài
Chương này trình bày lịch sử hình thành jambon từ khoảng 5.000 năm trước tại Trung Quốc, phát triển qua Hy Lạp, La Mã, đến đỉnh cao tại Pháp thời Trung Cổ với quy chế nghề làm thịt heo ướp được công bố ngày 17/11/1476. Các mốc kỹ thuật quan trọng gồm: năm 1964 được phép dùng muối nitrit, năm 1966 được phép dùng polyphosphat và kỹ thuật bơm dung dịch muối bằng máy đa kim.
Tác giả phân loại jambon thành ba nhóm: jambon phơi khô (thời gian phơi 6 tháng đến 2 năm, yêu cầu nhiệt độ môi trường bình quân 16°C), jambon xông khói (xông liên tục 8–10 ngày ở 30°C) và jambon chín (hấp hoặc luộc). Căn cứ điều kiện sản xuất công nghiệp và quy mô 2 tấn/ca, tác giả chọn jambon chín (jambon hấp) do quy trình thuận lợi hơn và không phụ thuộc điều kiện thời tiết.
Về lựa chọn địa điểm, nhà máy được đặt tại KCN Đại An, thành phố Hải Dương vì đáp ứng đầy đủ các tiêu chí: nguyên liệu thịt chủ yếu từ Công ty Long Thành (công suất giết mổ 1.000 con lợn/ngày, nhà xưởng 6.400 m², kho lạnh 54 tấn), liên kết dự phòng với 47 lò mổ được chứng nhận vệ sinh thú y tại tỉnh Hưng Yên; nguồn nước từ Nhà máy nước sạch Hải Dương công suất 20.000 m³/ngày; điện lấy từ hai tuyến 22 kV từ trạm 110/22 kV Hải Dương; lực lượng lao động dồi dào với dân số tỉnh Hải Dương khoảng 1,9 triệu người (năm 2021), trong đó trên 60% trong độ tuổi lao động.
Chương II: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ
Chương trình bày chi tiết thành phần hóa học của thịt đùi lợn — nguyên liệu chính — theo Bảng thành phần thực phẩm Việt Nam (Bộ Y tế, 2007): thịt nạc chứa 73% nước, 19% protein, 7% lipid; thịt ½ mỡ chứa 60,9% nước, 16,5% protein, 21,5% lipid. Protein thịt được phân tích theo ba nhóm chất cơ, tơ cơ và màng cơ, trong đó myoglobin chiếm khoảng 90% tổng lượng sắc tố, quyết định màu đỏ đặc trưng. Acid béo chủ yếu trong mỡ lợn là oleic (41,0–51,0%) và palmitic (25,0–35,0%).
Công thức dung dịch muối tiêm (tính trên 100 kg dung dịch) gồm 11 thành phần, trong đó nước chiếm 83,1%, muối NaCl 8,5%, Tari P27 (hỗn hợp polyphosphat và nitrit nhập từ Pháp) 7%, Satiagel carrageenan (tảo biển) 1%, đường glucose 1%, muối phosphat 0,4%, mì chính 0,2%, chất tạo mùi khói 0,2%.
Quy trình sản xuất gồm 10 công đoạn tuần tự: làm sạch → lọc và cắt miếng → chuẩn bị dung dịch muối → tiêm dung dịch muối → massage → nhồi vào khuôn → hấp → làm nguội → thái lát → đóng gói. Các thông số kỹ thuật đáng chú ý: áp suất tiêm giữ 1–2 bar, khối lượng thịt tăng 10–20% sau tiêm; massage 20 giờ ở tốc độ 7 vòng/phút, nhiệt độ dưới 3–6°C, sau đó nghỉ 3 giờ; chế độ hấp tăng nhiệt dần theo nấc từ 40°C (2 giờ) → 50°C (1 giờ) → 60°C (1 giờ) → 68–78°C (3 giờ), kết thúc khi nhiệt độ tâm đạt 78°C; làm nguội chậm ở 25–30°C trong 6 giờ rồi trữ lạnh 3–6°C trong 18 giờ; thái lát dày 3 mm; đóng gói 450 g/túi PE hút chân không trong 25 giây, bảo quản ở 0–4°C.
Chương III: Lập kế hoạch sản xuất và tính cân bằng sản phẩm
Kế hoạch sản xuất năm 2025 được lập với tổng 303 ngày hoạt động, 683 ca sản xuất. Các tháng 1, 2, 11, 12 làm 3 ca/ngày để tăng sản lượng phục vụ dịp Tết; các tháng còn lại làm 2 ca/ngày. Tổng sản lượng dự kiến đạt 1.366 tấn sản phẩm/năm.
Cân bằng vật chất được tính ngược từ đầu ra (2.000 kg sản phẩm/ca), lần lượt qua từng công đoạn:
| Công đoạn |
Hao phí (%) |
Khối lượng bán thành phẩm (kg) |
| Sản phẩm đầu ra |
— |
2.000 |
| Trước đóng gói |
1 |
2.020,2 |
| Trước thái lát |
1 |
2.040,6 |
| Trước làm nguội |
1 |
2.061,2 |
| Trước hấp |
3 |
2.125,0 |
| Trước nhồi khuôn (chưa da) |
0,5 |
2.023,8 |
| Da heo bổ sung (+5%) |
— |
101,2 |
| Trước massage |
1 |
2.054,5 |
| Trước tiêm dung dịch |
1 |
2.075,3 |
| Khối lượng thịt (sau tiêm +15%) |
— |
1.804,6 (thịt) |
| Trước lọc, cắt miếng |
30 |
2.577,9 |
| Trước làm sạch |
1 |
2.604,9 (ước tính) |
Lượng dung dịch muối tiêm vào thịt: 270,7 kg/ca; sau tính hao phí pha (0,5%) và hao phí tiêm (5%), tổng khối lượng nguyên liệu pha dung dịch muối là 286,4 kg/ca, trong đó nước 237,9 kg, muối NaCl 24,3 kg, Tari P27 20,0 kg, Satiagel carrageenan 2,9 kg. Ngoài ra, 101,2 kg da lợn được ngâm trong 200 lít nước có 4 kg màu Sunset Yellow 2% trước khi sử dụng.
Chương IV: Tính và chọn thiết bị
Chương xác định thiết bị cho từng phòng/công đoạn theo năng suất tính toán: phòng tiếp nhận nguyên liệu, thiết bị cắt lọc, thiết bị tiêm dung dịch nhiều kim tự động, thiết bị massage (bồn massage chân không), thiết bị vào khuôn, thiết bị hấp (cài đặt chương trình nhiệt độ tăng dần theo nấc), phòng làm mát, thiết bị xắt lát, thiết bị đóng gói hút chân không PE và kho bảo quản. Kết quả được tổng hợp trong Bảng 16 (bảng tổng hợp thiết bị). Các bản vẽ kỹ thuật AutoCAD khổ A3 thể hiện mặt bằng bố trí và sơ đồ dây chuyền.
Thiết kế và triển khai
Kiến trúc dây chuyền
Dây chuyền được thiết kế theo luồng sản xuất một chiều, bắt đầu từ khu tiếp nhận và bảo quản lạnh nguyên liệu (0–10°C), qua khu chế biến nguội (10–15°C), sang khu hấp nhiệt, rồi đến khu làm nguội (25–30°C), và cuối cùng là khu đóng gói vô trùng. Hành lang từ khu làm nguội đến khu đóng gói được thiết kế hệ thống vô trùng để ngăn ngừa tái nhiễm vi sinh vật.
Công nghệ và thiết bị đặc trưng
Thiết bị tiêm dung dịch hoạt động theo nguyên lý đa kim tự động, sử dụng cơ cấu cam lệch tâm phối hợp bàn kim và sàn đẩy, bơm khí nén kiểm soát lực đẩy kim, áp suất duy trì 1–2 bar. Thiết bị massage là bồn chân không, thực hiện 20 giờ massage ở 7 vòng/phút kết hợp 3 giờ nghỉ tĩnh để hoàn tất quá trình chiết xuất protein. Thiết bị hấp cài đặt chương trình nhiệt độ tăng dần theo nấc, được lập trình sẵn giúp người vận hành không cần can thiệp thủ công trong suốt chu kỳ 7 giờ.
Kiểm soát chất lượng
Kiểm tra nguyên liệu đầu vào theo TCVN 12429-1:2018 (giới hạn Pb ≤ 0,1 mg/kg, Cd ≤ 0,05 mg/kg; Salmonella = 0 trong 25g; Clostridium botulinum = 0 trong 1g). Kiểm tra thành phẩm theo TCVN 7049:2020: pH 5,5–6,5; protein 10–12% khối lượng; lipid 2–4%; hàm lượng NH₃ < 45; tổng số vi khuẩn hiếu khí ≤ 200; E. coli âm tính; Salmonella âm tính. Sản phẩm bảo quản ở 0–4°C, thời gian bảo quản trên 2 tháng.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Xác định vị trí nhà máy tại KCN Đại An, Hải Dương với đầy đủ luận cứ về hạ tầng, nguyên liệu, thị trường và nhân lực.
- Hoàn thiện sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất jambon hấp gồm 10 công đoạn, kèm thuyết minh chi tiết thông số kỹ thuật từng bước.
- Xây dựng kế hoạch sản xuất năm 2025 với tổng sản lượng 1.366 tấn từ 683 ca sản xuất.
- Tính toán cân bằng vật chất toàn dây chuyền: mỗi ca cần khoảng 2.577,9 kg thịt lợn nguyên liệu và 286,4 kg nguyên liệu pha dung dịch muối để tạo ra 2.000 kg sản phẩm đóng gói.
- Lập danh mục và số liệu thiết bị cho toàn bộ dây chuyền.
- Hoàn thành bản vẽ AutoCAD khổ A3.
Giải pháp và định hướng tác giả đề xuất
Tác giả đề xuất chiến lược phân phối qua chuỗi cửa hàng tiện lợi và bách hóa xanh để tăng độ phủ tại Việt Nam, đồng thời định hướng nâng cao chất lượng theo tiêu chuẩn xuất khẩu sang thị trường châu Âu và châu Mỹ — nơi jambon là sản phẩm truyền thống phổ biến.
Đóng góp so với nghiên cứu trước
Đồ án tích hợp toàn bộ vòng tính toán thiết kế từ phân tích thị trường, lựa chọn địa điểm, thuyết minh quy trình, tính cân bằng vật chất đến lựa chọn thiết bị trong một tài liệu thống nhất — thay vì dừng ở mức mô tả quy trình đơn thuần. Đây là đóng góp thực hành mà tác giả tự xác định là kết quả vận dụng tổng hợp kiến thức chuyên ngành 5 năm đại học kết hợp với kiến thức địa lý, kinh tế và vẽ kỹ thuật.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Đồ án không đề cập chi tiết hệ thống điện, hệ thống lạnh tổng thể và bố trí tổng mặt bằng nhà máy theo tỷ lệ. Phạm vi tính toán chỉ bao gồm dây chuyền chính; các hệ thống phụ trợ (xử lý nước thải, kho nguyên phụ liệu, phòng thử nghiệm) chưa được định lượng. Tác giả không thực hiện thực nghiệm kiểm chứng thực tế trên dây chuyền sản xuất, nên các thông số kỹ thuật hoàn toàn dựa vào tài liệu tham khảo và tính toán lý thuyết.
Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể mở rộng sang thiết kế hệ thống lạnh trung tâm, tính toán kinh tế đầu tư, lập kế hoạch kiểm soát chất lượng HACCP cho toàn nhà máy, hoặc nghiên cứu thực nghiệm tối ưu hóa thông số massage và chế độ hấp theo từng loại nguyên liệu thịt đầu vào.
Giá trị tham khảo
Đồ án phù hợp với các đối tượng sau:
- Sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm đang thực hiện đề tài thiết kế nhà máy hoặc dây chuyền sản xuất sản phẩm thịt chế biến, đặc biệt tham khảo phần tính cân bằng vật chất theo công đoạn và phần thuyết minh vai trò từng phụ gia.
- Sinh viên đang làm đề tài về jambon, xúc xích hoặc các sản phẩm thịt ướp muối có thể kế thừa phần tổng quan lịch sử phát triển, phân loại sản phẩm và cơ sở lựa chọn quy trình.
- Người nghiên cứu về lựa chọn địa điểm nhà máy thực phẩm tham khảo hệ thống tiêu chí đánh giá và phương pháp luận cứ lựa chọn KCN.
- Kỹ thuật viên và người mới bắt đầu tìm hiểu sản xuất thịt chế biến có thể dùng Chương II làm tài liệu tra cứu về chức năng và liều lượng từng phụ gia trong dây chuyền jambon hấp.
Phần có giá trị tham khảo cao nhất là Chương III (bảng cân bằng vật chất từng công đoạn) và Bảng 7 (công thức pha dung dịch muối tiêm), vì đây là số liệu thiết kế cụ thể hiếm gặp trong tài liệu tiếng Việt dành cho đối tượng sinh viên.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao đồ án chọn jambon chín (hấp) thay vì jambon phơi khô hay jambon xông khói?
Tác giả lập luận rằng jambon phơi khô phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết (yêu cầu nhiệt độ bình quân 16°C và thời gian phơi 6 tháng đến 2 năm), trong khi jambon xông khói cần xông liên tục 8–10 ngày ở 30°C làm phức tạp quy trình và tăng chi phí. Jambon chín có điều kiện sản xuất thuận lợi hơn, phù hợp dây chuyền công nghiệp năng suất 2 tấn/ca.
2. Hao phí lớn nhất trong dây chuyền nằm ở công đoạn nào và chiếm bao nhiêu phần trăm?
Công đoạn lọc và cắt miếng có hao phí lớn nhất, chiếm 30% khối lượng nguyên liệu đầu vào (chủ yếu do tách xương, da, gân và màng mỡ). Các công đoạn còn lại dao động từ 0,5% (nhồi định hình) đến 3% (hấp), thể hiện rằng công đoạn xử lý cơ học thủ công là điểm tổn thất vật chất chủ yếu.
3. Chế độ hấp áp dụng trong đồ án này là gì và căn cứ kỹ thuật nào hỗ trợ lựa chọn này?
Đồ án áp dụng phương pháp nấu nhiệt độ tăng dần theo nấc: 40°C trong 2 giờ, 50°C trong 1 giờ, 60°C trong 1 giờ, và 68–78°C trong 3 giờ cuối, kết thúc khi nhiệt độ tâm đạt 78°C. Tác giả dẫn nghiên cứu của Desmond (về hàm và phương pháp nấu) và nghiên cứu về sous vide (LT-LT) để cho thấy nấu chậm cải thiện độ kết dính và độ mềm sản phẩm, đồng thời giảm hư hỏng.
4. Nhà máy cần bao nhiêu kg thịt lợn nguyên liệu đầu vào để sản xuất ra 2 tấn jambon thành phẩm mỗi ca?
Theo tính toán cân bằng vật chất, nhà máy cần khoảng 2.577,9 kg thịt lợn (đùi sau và mông) trước công đoạn lọc, cắt miếng để cho ra 2.000 kg sản phẩm đóng gói. Ngoài ra còn cần thêm 101,2 kg da lợn và 286,4 kg tổng nguyên liệu pha dung dịch muối.
5. Màu Sunset Yellow trong quy trình jambon hấp tại đồ án này được sử dụng vào mục đích gì và với liều lượng bao nhiêu?
Màu Sunset Yellow FCF (màu vàng tổng hợp) được dùng để nhuộm màu da lợn trước khi nhồi vào khuôn, nhằm tạo lớp ngoài da màu vàng cam đặc trưng cho sản phẩm jambon da màu (thay vì da trắng). Da lợn được ngâm trong dung dịch Sunset Yellow 2% (4 kg màu pha trong 200 lít nước) trong 6–8 giờ với liều lượng 300 mg/kg theo quy định.
Kết luận
Đồ án cung cấp một thiết kế công nghệ hoàn chỉnh cho nhà máy sản xuất jambon hấp quy mô 2 tấn/ca tại KCN Đại An, Hải Dương, với đầy đủ luận cứ lựa chọn địa điểm, thuyết minh quy trình 10 công đoạn, kế hoạch sản xuất năm 2025 tổng sản lượng 1.366 tấn/năm, và bảng cân bằng vật chất chi tiết. Nội dung được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam và quốc tế hiện hành, đảm bảo tính nhất quán về thông số nguyên liệu, phụ gia và sản phẩm. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị thực hành cho sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm đang triển khai đề tài thiết kế nhà máy chế biến sản phẩm thịt trong bối cảnh thị trường thực phẩm chế biến sẵn Việt Nam đang tăng trưởng mạnh.