Thiết kế nhà máy sản xuất Chocolate từ hạt Cacao tại Việt Nam GVHD: Nguyễn Thị Hiền Lớp: HC17TP Nhóm: 4 Năm học 2019 - 2020 LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế nhà máy Thực phẩm là lĩnh vực quan trọng trong Công nghệ Thực phẩm. Để đề xuất ra một phương án thiết kế nhà máy đòi hỏi sự vận dụng kiến thức và kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghệ, kinh tế, nhân sự, xây dựng, luật pháp, quản lý... Môn học Thiết Kế Nhà Máy Thực Phẩm không chỉ cung cấp kiến thức giúp sinh viên xây dựng được phương án thiết kế ra một nhà máy chế biến thực phẩm mà còn tạo tiền đề để sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm thực hiện Đồ án Công nghệ Thực phẩm cũng như vận dụng vào thực tiễn sau này. Trong khuôn khổ báo cáo này, nhóm đề xuất phương án xây dựng nhà máy sản xuất Chocolate từ hạt Cacao tại Việt Nam. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự định hướng và chỉ dẫn của Tiến sỹ Nguyễn Thị Hiền đã hỗ trợ nhóm thực hiện báo cáo này. Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn các tác giả của những tài liệu tham khảo đã được sử dụng để hoàn thiện nội dung báo cáo này. Nhóm sinh viên thực hiện Trân trọng. MỤC LỤC 1. ĐẶC ĐIỂM NHÀ MÁY SẢN XUẤT CHOCOLATE 1 1.1. Giới thiệu Chocolate 1 1.1.1. Tổng quan 1 1.1.2. Phân loại 3 1.1.3. Thành phần dinh dưỡng 3 1.2. Nguyên liệu sản xuất 5 1.2.1. Hạt ca cao 6 1.2.2. Bơ ca cao và các nguyên liệu thay thế 2 1.2.3. Chất tạo vị ngọt 6 1.2.4. Chất nhũ hóa lecithin 7 2. LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT 9 2.1. Luận chứng kinh tế 9 2.1.1. Tổng quan ngành Chocolate 9 2.1.2. Thị trường tiêu thụ sản phẩm 16 2.1.3. Thị trường cung ứng nguyên liệu 19 2.2. Luận chứng kỹ thuật 25 2.2.1. Thiết bị và công nghệ 25 2.2.2. Chi phí đầu tư dây chuyển công nghệ 30 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 33 3.1. Sơ đồ khối 33 3.2. Mô tả quá trình 34 3.2.1. Quá trình làm sạch 34 3.2.2. Quá trình xử lý nhiệt 36 3.2.3. Quá trình tách vỏ 38 3.2.4. Quá trình nghiền 39 3.2.5. Quá trình kiềm hóa 41 3.2.6. Quá trình rang 43 3.2.7. Quá trình phối trộn 45 3.2.8. Quá trình nghiền tinh 47 3.2.9. Quá trình đảo trộn nhiệt (conching) 48 3.2.10. Quá trình làm dịu 50 3.2.11. Quá trình rót khuôn – tách khuôn và bao gói 51 3.3. Tổng kết các thiết bị 54 3.4. Sơ đồ thiết bị 56 4. LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 57 4.1. Nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 57 4.2. KCN Nhơn Trạch II Lộc Khang – Đồng Nai 58 4.2.1. Quy mô khu công nghiệp 58 4.2.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu 58 4.2.3. Điều kiện về giao thông 58 4.2.4. Điều kiện cơ sở hạ tầng 59 4.2.5. Điều kiện về điện nước 59 4.2.6. Điều kiện của lực lượng lao động 59 4.2.7. Điều kiện thị trường 60 4.3. KCN Giao Long, An Phước, Châu Thành, Bến Tre 60 4.3.1. Qui mô khu công nghiệp 60 4.3.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu 60 4.3.3. Điều kiện về giao thông 61 4.3.4. Điều kiện về cơ sơ hạ tầng 61 4.3.5. Điều kiện về điện nước 62 4.3.6. Điều kiện về lực lượng lao động 62 4.3.7. Điều kiện thị trường 62 4.3.8. Điều kiện về khí hậu 62 4.3.9. Điều kiện thuận lợi của địa phương 63 4.4. Đánh giá cho điểm 63 5. CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG 64 5.1. Cân bằng vật chất 64 5.1.1. Sàng 64 5.1.2. Khử từ 65 5.1.3. Phân loại 65 5.1.4. Xử lý nhiệt 65 5.1.5. Tách vỏ 65 5.1.6. Nghiền 66 5.1.7. Kiềm hóa 66 5.1.8. Rang 66 5.1.9. Phối trộn 67 5.1.10. Nghiền tinh 68 5.1.11. Rót khuôn 68 5.1.12. Làm dịu 68 5.1.13. Tách khuôn 68 5.1.14. Bao gói 68 5.2. Cân bằng năng lượng 68 5.2.1. Quá trình gia nhiệt 68 5.2.2. Quá trình rang 70 5.2.3. Quá trình đảo trộn nhiệt (Conching) 71 5.2.4. Quá trình làm dịu 72 5.2.5. Quá trình làm lạnh 73 6. TÍNH TOÁN HƠI – NƯỚC – ĐIỆN 75 6.1. Nước 75 6.1.1. Nước công nghệ 75 6.1.2. Nước sinh hoạt 76 6.2. Hơi 76 6.2.1. Hơi cho quá trình kiềm hóa 76 6.2.2. Hơi cho CIP 77 6.3. Điện 79 6.3.1. Thiết bị trong phân xưởng sản xuất 79 6.3.2. Điện chiếu sáng 79 6.3.3. Điện cho hoạt động khác 81 7. BÀI TOÁN KINH TẾ 81 7.1. Tính toán chi phí 81 7.1.1. Chi phí đầu tư ban đầu 81 7.1.2. Chi phí vận hành 83 7.2. Lựa chọn sản phẩm và năng suất nhà máy 85 7.2.1. Thiết kế sản phẩm 85 7.2.2. Lựa chọn năng suất nhà máy 88 7.3. Tính toán giá thành sản phẩm 88 8. VẬN HÀNH NHÀ MÁY 90 8.1. Kế hoạch sản xuất 90 8.2. Cơ cấu nhân sự 90 8.3. Hệ thống kiểm soát chất lượng và đảm bảo ATVSTP 95 8.4. An toàn lao động - PCCC 96 8.5. Giản đồ Gantt 99 9. THIẾT KẾ LẮP ĐẶT 100 9.1. Bản vẽ bố trí mặt bằng nhà máy 100 9.2. Bản vẽ bố trí mặt bằng phân xưởng 101 10. TÀI LIỆU THAM KHẢO 102
ĐẶC ĐIỂM NHÀ MÁY SẢN XUẤT CHOCOLATE
Giới thiệu Chocolate
Hơn 2000 năm trước, cây ca cao đã trở thành một phần quan trọng trong văn hóa của người dân Châu Mỹ Latinh, đặc biệt là người Mayan và Aztec, những người coi ca cao là món quà từ Thượng đế Từ thế kỷ V, người Aztec đã phát triển một thức uống từ hạt ca cao nghiền, gọi là xocoati, với hương vị đắng và bổ dưỡng Vào thế kỷ XVI, các nhà thám hiểm Châu Âu đã đưa thức uống này về, thêm đường để tạo ra hương vị ngọt ngào hơn Người Tây Ban Nha nhận thấy giá trị dinh dưỡng của ca cao và nhanh chóng bắt đầu trồng cây ca cao ở thuộc địa để xuất khẩu Trong gần một thế kỷ, ca cao trở thành một thức uống quý giá và bí ẩn ở Tây Ban Nha, trước khi Chocolate thống trị châu Âu như một sản phẩm cao cấp, đặc biệt là ở Pháp, nơi nó chỉ dành riêng cho giới hoàng tộc.
Chocolate đã trải qua một hành trình dài qua nhiều quốc gia như Pháp, Anh, và Mỹ, và luôn được yêu thích ở mọi nơi Kể từ khi quán bán Chocolate đầu tiên mở cửa vào năm 1657, đến đầu thế kỷ XVIII, những nhà máy sản xuất Chocolate đầu tiên đã được thành lập, như nhà máy ở Bristol vào năm 1728 với công nghệ máy thủy lực Đến năm 1730, giá cacao giảm mạnh cùng với sự phát triển của công nghệ đã tạo ra nền tảng cho một ngành công nghiệp sản xuất Chocolate.
Vào thế kỷ XIX, chocolate rắn trở nên phổ biến nhờ sự phát triển của nhiều kiểu khuôn đúc Người ta đã sử dụng máy xay để nghiền nát hạt ca cao thành bột mịn, sau đó đun nóng và đổ vào khuôn, tạo ra các hình dạng khác nhau khi nguội Sự kết hợp này không chỉ mang lại hương vị thơm ngon mà còn giúp sản xuất chocolate với số lượng lớn và giá thành rẻ.
Vào năm 1825, Coenrad Van Houten ở Hà Lan đã phát minh ra phương pháp tách chiết bơ ca cao từ hạt ca cao, tạo ra chất lỏng chocolate và bơ ca cao thông qua quá trình nghiền nát và đun dưới áp suất cao Đến những năm 1880, Rudolphe Lindt ở Thụy Sĩ đã cải tiến quy trình sản xuất chocolate bằng cách thêm bơ ca cao, giúp sản phẩm trở nên nhẵn mịn hơn Năm 1875, Daniel Peter, cũng người Thụy Sĩ, đã phát triển chocolate sữa, mang đến hương vị ngọt ngào và mịn màng hơn so với chocolate đen Đến đầu thế kỷ XX, chocolate đã trở thành một phần văn hóa ẩm thực đặc trưng của toàn Châu Âu.
Ngày nay, nhờ vào công nghệ sản xuất hiện đại, chocolate đã trở nên phổ biến và có mặt tại hầu hết các siêu thị và cửa hàng trên toàn thế giới Đây là một trong những sản phẩm bánh kẹo được ưa chuộng nhất, với đa dạng mẫu mã và hương vị, chất lượng ngày càng được cải thiện Người tiêu dùng có thu nhập bình dân cũng dễ dàng mua chocolate cho bản thân và gia đình, món ăn từng chỉ dành cho giới quý tộc Các thương hiệu chocolate nổi tiếng thế giới đến từ Pháp, Bỉ và Thụy Sĩ vẫn luôn được biết đến với hương vị tuyệt vời.
Dựa vào nguyên liệu sản xuất, có thể phân Chocolate thành các loại sau đây:
- Chocolate trắng (white Chocolate): là Chocolate được sản xuất từ thành phần bơ ca cao (chất béo), đường và không có sử dụng ca cao.
Chocolate đen là loại chocolate được sản xuất từ bơ ca cao, ca cao, đường và một số phụ gia khác Nhờ vào thành phần ca cao, chocolate đen mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm polyphenol và theobromine.
Chocolate sữa, khác với Chocolate đen, được sản xuất bằng cách bổ sung sữa vào nguyên liệu cơ bản Việc này không chỉ tăng cường giá trị dinh dưỡng mà còn cải thiện tính chất cảm quan của sản phẩm, mang lại hương vị mềm mại và ngọt ngào hơn cho người tiêu dùng.
1.1.3 Thành phần dinh dưỡng Đây là một loại thực phẩm vừa có giá trị về cảm quan vừa có giá trị về dinh dưỡng. Các loại Chocolate khác nhau sẽ có hàm lượng các chất dinh dưỡng khác nhau tùy thuộc vào công thức chế tạo của mỗi loại Thông thường Chocolate chứa:
Protein rất quan trọng cho sự nuôi dưỡng và phục hồi tế bào Ca cao cung cấp 8 axit amin thiết yếu mà cơ thể con người cần hấp thụ hàng ngày.
Chất béo trong chocolate chủ yếu là các chất béo đã bão hòa, chiếm tới 50% thành phần của nó Những chất béo này, đặc biệt là bơ ca cao, có khả năng thúc đẩy quá trình giảm cholesterol trong cơ thể.
- Vitamin E: Một loại vitamin có thể hòa tan các chất béo, rất cần thiết cho sự phát triển của màng tế bào
- Chất xơ: Giúp điều hòa quá trình liên vận trong ruột
Chất sắt: Không thể thiếu trong quá trình hình thành hemoglobin – một loại hợp chất mang oxi đến cho máu
1 Polyphenol chủ yếu trong trong hạt ca cao là các cachein Chúng là những chất chống oxy hóa tốt cho cơ thể
2 Theobromine (3,7-dimethylxanthine): là chất kích thích nhẹ, tạo cảm giác hung phấn cho cơ thể Cường độ kích thích của theobromine thấp hơn caffeine rất nhiều.
Chất đồng: Trợ giúp cho việc chuyển hóa chất sắt, tạo nên melanin (trong tóc và da) và các chức năng của hệ thần kinh trung ương.
Kali: Ảnh hưởng tới việc kích thích cơ bắp và chuyển hóa của tim.
Magie đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng của hệ thần kinh và điều hòa sự kích thích cơ bắp Thiếu hụt magie có thể dẫn đến mệt mỏi, cảm giác lo âu, mất ngủ và tình trạng táo bón.
Canxi: Đóng vai trò cơ bản trong hoạt động của tế bào và trong sự hình thành xương và răng
Phospho: Là thành phần của mạng lưới xương, đây là một loại chất khoáng rất quan trọng cần thiết của cơ thể cũng như canxi
Natri: có trong Chocolate sữa, có thể chứa khoảng 100mg.
- Các chất có hoạt tính sinh học:
Các alkaloid, điển hình là theobromine – chất kích thích nhẹ, tạo cảm giác hưng phấn cho cơ thể Trong ca cao hàm lượng này dao động khoảng 1 – 4 % (w/w).
Cafein: Chất kích thích hệ thần kinh (Hàm lượng thấp)
Các pholyphenol, chủ yếu là cachein – chất chống oxy hóa tốt cho cơ thể Vì vậy các sản phẩm từ ca cao thường có tác dụng chống lão hóa.
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của sản phẩm Chocolate trong 100g
Thành phần Đơn vị Chocolate đen Chocolate trắng Chocolate sữa
Nguyên liệu sản xuất
Theo cấu trúc, Chocolate tương tự như kẹo dẻo, với bơ ca cao chiếm khoảng 35% trọng lượng và các tinh thể đường chiếm khoảng 50% Kích thước của các tinh thể đường không vượt quá 10-16µm; số lượng phân tử đường nhỏ hơn 16µm càng nhiều thì Chocolate càng mềm, mịn và ngon hơn.
Chocolate được sản xuất từ hạt ca cao, qua quy trình chế biến thành bột ca cao tách bơ hoặc ca cao khối Sau đó, bột ca cao được phối trộn với bơ ca cao và các nguyên liệu khác Tùy thuộc vào loại nguyên liệu và tỉ lệ phối trộn, chúng ta có thể tạo ra nhiều loại chocolate với màu sắc và hương vị đặc trưng khác nhau.
Các nguyên liệu cơ bản sử dụng trong sản xuất Chocolate bao gồm:
- Hạt ca cao (ca cao nhân)
- Bơ ca cao và các nguyên liệu thay thế
Hạt ca cao và chocolate chủ yếu chứa nước, protein, chất béo, carbohydrate, khoáng chất, theobromine, caffeine, acid hữu cơ, cùng với một số hợp chất thơm và khoáng chất khác.
Bảng 1.2 Thành phần các chất (tính theo %khối lượng)
Thành phần Hạt ca cao Chocolate
- Theobromine: là thành phần đặc trưng của ca cao, chiếm khoảng 1.2 – 1.5 khối lượng hạt ca cao Theobromine thuộc nhóm alkaloid, có công thức phân tử là
C7H8N4O2, ở dạng bột tinh thể có màu trắng, vị đắng đặc trưng cho Chocolate Có khả năng làm tăng sức chịu đựng của tim.
Acid hữu cơ có mặt trong hạt với hai dạng: dễ bay hơi và không bay hơi, với hàm lượng từ 0.7 đến 2.33% tính theo acid tartaric Các loại acid này bao gồm acid malic, acid tartaric, acid oxalic và các acid hữu cơ tự do khác.
- Glucid: bao gồm 7% tinh bột, 1% đường, 2.5 cellulose, 1.5 pentose.
Các chất thơm là thành phần quan trọng trong ca cao, bao gồm cả sản phẩm dễ và khó bay hơi Trong quá trình rang và hoàn thiện chocolate, nhiều chất thơm dễ bay hơi sẽ bị mất đi, trong khi các hợp chất khó bay hơi có giá trị cao được giữ lại, hòa tan trong bơ ca cao, tạo nên hương vị thơm ngon cho chocolate.
Hạt ca cao, hay còn gọi là ca cao nhân, là nguyên liệu chính trong sản xuất chocolate, với thành phần hóa học chủ yếu là chất béo Để thu được ca cao nhân, cần tách vỏ quả ca cao, sau đó thu hạt ướt và tiến hành lên men nhằm loại bỏ lớp vỏ nhầy, ngăn chặn quá trình hô hấp, diệt khả năng nảy mầm và giảm thiểu các hợp chất ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm Cuối cùng, hạt ca cao sẽ được phơi sấy để trở thành ca cao nhân thương phẩm.
Hạt ca cao thường chứa hơn 50% chất béo, tỷ lệ này phụ thuộc vào chủng loại và điều kiện canh tác Chất béo chủ yếu là triglyceride của glycerol và acid béo không bão hòa, đóng vai trò quan trọng trong các tính chất công nghệ, đặc biệt trong quá trình nghiền.
Hạt ca cao chứa một thành phần quan trọng là các alkaloid, trong đó theobromine (3,7 - dimethylxanthine) là điển hình, có tác dụng kích thích nhẹ và tạo cảm giác hưng phấn cho cơ thể Hàm lượng theobromine trong ca cao dao động từ 1-4% (w/w) Bên cạnh các alkaloid, hạt ca cao còn chứa polyphenol, chủ yếu là catechin, một chất chống oxy hóa có lợi cho sức khỏe.
Tiêu chuẩn chất lượng hạt ca cao thương phẩm sau quá trình lên men được quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7519:2005, với các yêu cầu chung cần đạt để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Không được có tạp chất lạ
- Không được có mùi khói, không có mùi hoặc vị lạ
- Không được chứa côn trùng sống
- Đồng đều về kích cỡ hạt
- Không có hạt dính đôi dính ba
- Được lên men hoàn toàn
Hiện nay giá bán lẻ của hạt ca cao lên men mức 3 (lên men loại 1) khoảng 94.000đ/1kg với những chỉ tiêu sau:
Thu mua tại xưởng sản xuất ca cao AnA, Buôn Mê Thuột
Để bảo quản hạt ca cao hiệu quả, kho lưu trữ cần phải khô ráo, thông thoáng khí và hạn chế sự xâm nhập của côn trùng cũng như các loài gặm nhấm Việc duy trì các thông số lý tưởng trong kho sẽ giúp bảo vệ chất lượng hạt ca cao nhân.
- Nhiệt độ trung bình của khối hạt (dưới 35 o C)
- Độ ẩm tương đối của môi trường (70%)
- Hàm lương O 2 trong không khí
- Chiều cao đống hạt (nếu đổ đống)
- Kích thước pallet, khoảng cách giữa các pallet nếu đóng bao, số bao trên một pallet
- Chu kỳ kiểm tra: 15ngày/lần
1.2.2 Bơ ca cao và các nguyên liệu thay thế
Bơ ca cao là thành phần thiết yếu trong sản xuất chocolate, chiếm từ 32-36% trong thành phần của nó Với nhiệt độ nóng chảy khoảng 32°C, bơ ca cao mang lại cấu trúc đặc biệt cho chocolate, giúp nó tan chảy nhanh trong miệng và tạo cảm giác mát dễ chịu cho người thưởng thức.
Bơ ca cao chiếm khoảng 48-50% trọng lượng của hạt ca cao đã được lên men và sấy khô Ở nhiệt độ thường, bơ ca cao có tính chất cứng và giòn, điều này góp phần quan trọng vào việc tạo ra chocolate với độ cứng và giòn đặc trưng.
Bơ ca cao chủ yếu chứa các acid glyceric với nhiệt độ nóng chảy gần bằng 34C, tương ứng với nhiệt độ nóng chảy của -olenalmetostearin Các triglyceride khác không ảnh hưởng đáng kể đến độ nóng chảy của bơ ca cao Sự chênh lệch nhỏ giữa nhiệt độ nóng chảy ban đầu và cuối giúp bề mặt bơ ca cao không bị nứt.
Các chỉ số của bơ ca cao:
- Nhiệt độ nóng chảy ban đầu: 31 – 34C
- Nhiệt độ nóng chảy cuối: 33 – 36C
Bảng 1.3 Các chỉ tiêu chất lượng quan trọng của bơ ca cao để sản xuất Chocolate
Thông số Giới hạn Phương pháp phân tích Acid béo tự do 1.75% (w/w) IUPAC 2.201, 1987
Chỉ số iodine 33-42 IUPAC 2.205, 1987 Độ ẩm 0.3% (w/w) IOCCC 26, 1988
Chỉ số khúc xạ 1.456 – 1.459 IUPAC 2.102, 1987
Chất không bị xà phòng hóa 0.35% IOCCC 23, 1988
Bơ ca cao ở nhiệt độ dưới 20C sẽ kết tinh, trở nên cứng và thô Khi làm lạnh mà không khuấy trộn hoặc ở nhiệt độ thấp hơn 10C so với điểm đông tụ, bơ ca cao sẽ giữ cấu trúc phi tinh lâu dài Tuy nhiên, theo thời gian, bơ ca cao có thể bị đục màu do các tinh thể phân bố không đều, chỉ xuất hiện ở những vùng riêng biệt Tình trạng quá lạnh của bơ ca cao, khi ở trạng thái cứng không qua kết tinh, gây khó khăn trong quá trình tạo hình, ảnh hưởng đến sự đông tụ của chocolate.
Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng chocolate là tính đa hình của bơ ca cao, với bốn dạng tinh thể chính là , , và ’ Trong đó, chỉ dạng ’ là bền, trong khi ba dạng còn lại không ổn định và có thể chuyển đổi dưới tác động của nhiệt độ Khi bơ ca cao được làm lạnh, nó sẽ ở dạng , có tính chất trong suốt và cứng Dạng này nhanh chóng chuyển sang dạng với nhiệt độ nóng chảy cao hơn, và tiếp tục chuyển thành dạng ’ – dạng tinh thể có tính dễ nóng chảy cao nhất.
LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT
Luận chứng kinh tế
Trong những năm gần đây, ngành bánh kẹo tại Việt Nam đã chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ và ổn định, nhờ vào sự phát triển của nền kinh tế và dân số trẻ Theo báo cáo của BMI về ngành thực phẩm và đồ uống, doanh số của ngành bánh kẹo, bao gồm cả chocolate, ước tính tăng trưởng từ 8 đến 10% trong giai đoạn 2010 - 2014.
Hình 2.1 Sản lượng – Doanh thu ngành bánh kẹo giai đoạn 2011 – 2019
Ngành hàng Chocolate đã ghi nhận sự tăng trưởng mạnh mẽ với 52.000 hộ tiêu dùng mới và khối lượng tiêu thụ Chocolate trung bình tăng 24% Đặc biệt, tại khu vực nông thôn, các sản phẩm thức uống có hương vị Chocolate như sữa và bột ngũ cốc đã tăng trưởng ấn tượng tới 47%, thu hút thêm 675.000 người tiêu dùng lựa chọn sản phẩm này.
Hình 2.2 Cơ cấu sản phẩm 2014 (theo lượng)
Ngành Chocolate Việt Nam có các đặc điểm sau:
Nguyên vật liệu chính trong ngành bánh kẹo bao gồm bột mì, đường, sữa, trứng, bột ca cao và các thành phần khác Đặc biệt, bột mì và một phần đường phải nhập khẩu, trong khi ca cao, hương liệu và một số chất phụ gia được sản xuất trong nước, chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành sản phẩm Do đó, sự biến động giá bột mì và đường trên thị trường quốc tế sẽ ảnh hưởng đáng kể đến chi phí sản xuất bánh kẹo.
Thị trường chocolate tại Việt Nam có đặc điểm mùa vụ rõ rệt, với sản lượng tiêu thụ thường tăng cao trong các dịp lễ như Giáng sinh, Valentine, Tết Nguyên Đán và Trung thu.
Dây chuyền công nghệ sản xuất bánh kẹo của các doanh nghiệp hiện nay rất hiện đại và đồng bộ, được nhập khẩu từ những quốc gia nổi tiếng trong ngành sản xuất bánh kẹo Các công nghệ này bao gồm công nghệ sản xuất bánh phủ chocolate từ Hàn Quốc và công nghệ sản xuất bánh quy từ Đan Mạch, Anh, Nhật Bản, đảm bảo chất lượng và tiêu chuẩn cao cho sản phẩm.
Việt Nam hiện đang nổi lên như một thị trường tiềm năng với tốc độ tăng trưởng ấn tượng Theo khảo sát mới nhất của Kantar Worldpanel, đất nước này cho thấy nhiều cơ hội phát triển trong lĩnh vực tiêu dùng.
6 tháng đầu năm 2016 Chocolate là ngành hàng có mức tăng trưởng cao gấp đôi về khối lượng tiêu dùng so với cùng kỳ năm 2016 tại thị trường Việt Nam.
Nhận xét: Qua những thông số và đặc điểm của thị trường Chocolate tại Việt Nam cho thấy:
Chocolate vẫn là một lĩnh vực chưa được các doanh nghiệp Việt Nam chú trọng và đầu tư nhiều, trong khi nhu cầu tiêu thụ của người dân ngày càng tăng Hầu hết các công ty như Kinh Đô, Bibica chỉ tập trung vào các sản phẩm từ bột mì và trứng như bánh quy và bánh mì tươi, trong khi rất ít doanh nghiệp chuyên sâu vào sản xuất Chocolate Điều này dẫn đến việc người tiêu dùng Việt Nam gặp khó khăn trong việc tìm kiếm các sản phẩm Chocolate chất lượng, chủ yếu phải dựa vào hàng nhập khẩu với giá thành cao.
Ngày nay, với nhu cầu sống ngày càng cao, Chocolate không còn là sản phẩm xa xỉ mà đã trở thành lựa chọn phổ biến nhờ vào những lợi ích sức khỏe như chống lão hóa, hỗ trợ tim mạch và giảm nguy cơ tiểu đường Doanh nghiệp Chocolate Việt Nam có ưu thế về chất lượng và giá cả hợp lý, trong khi nhu cầu tiêu thụ Chocolate tại Việt Nam đạt khoảng 5.250 tấn/năm, chủ yếu nhập khẩu Đây là cơ hội lớn cho các doanh nghiệp trong nước đầu tư và phát triển sản phẩm Chocolate tiềm năng này.
Các thương hiệu Chocolate nổi tiếng trên thị trường:
Bảng 2.1 Các thương hiệu Chocolate quốc tế
Lindt & Sprüngli là thương hiệu chocolate và bánh kẹo cao cấp nổi tiếng của Thụy Sĩ Sản phẩm nổi bật của họ là Lindor, một loại chocolate đặc trưng với lớp vỏ cứng và nhẵn, mang đến trải nghiệm vị giác tuyệt vời.
Ghiardelli Ghiardelli là công ty sản xuất Chocolate hiện diện của Lindt &
Spugli tại Mỹ là một trong những công ty hiếm hoi kiểm soát hầu hết quy trình sản xuất Chocolate Để đảm bảo chất lượng cao nhất cho nguyên liệu đầu vào, họ thường từ chối khoảng 40% hạt ca cao.
Ferrero Rocher là sản phẩm Chocolate nổi bật của Ferrero Spa, một thương hiệu nổi tiếng của Ý Những viên kẹo này được chế biến từ hạt phỉ rang, lớp kem phỉ và lớp Chocolate sữa mỏng Ngoài hương vị truyền thống, Ferrero Rocher còn giới thiệu nhiều sản phẩm mới với hương vị đa dạng như dừa kết hợp với Chocolate đen, hạt dẻ cười, dâu và chanh Sản phẩm của Ferrero Rocher dễ dàng nhận diện với màu vàng đặc trưng của giấy bọc, bên cạnh đó còn có những sản phẩm được bọc bằng giấy bạc.
Thorntons là một công ty chocolate nổi tiếng của Anh, nổi bật với lớp kẹo bơ cứng dai và béo ngậy Trong những năm gần đây, Thorntons đã khẳng định được thương hiệu của mình với các sản phẩm chocolate đen và chocolate sữa được hoàn thiện thủ công Nguyên liệu được chọn lọc từ 5 khu vực khác nhau trên thế giới, mỗi loại đều mang những đặc tính riêng biệt về mùi thơm và hương vị.
Hershey's là một trong những công ty sản xuất chocolate lâu đời và nổi tiếng nhất tại Mỹ, được xem như biểu tượng của chocolate Mỹ Công ty đã thành công trong việc cung cấp các sản phẩm chocolate ngọt ngào, đặc biệt là chocolate sữa Với lịch sử lâu dài và danh tiếng vững chắc, Hershey's luôn là sự lựa chọn hàng đầu của người tiêu dùng trong mọi dịp khi mua chocolate.
Guylian là một trong những hãng sản xuất chocolate nổi tiếng nhất của Bỉ, được biết đến với những sản phẩm hình vỏ sò biển độc đáo Chocolate Guylian không chỉ có thiết kế hấp dẫn mà còn sở hữu bề mặt mịn màng và tinh tế, mang đến trải nghiệm hương vị tuyệt vời ngay từ lần đầu thưởng thức.
Godiva Godiva cung cấp những sự kết hợp thú vị của Chocolate sữa cứng,
Chocolate đen cứng, chocolate trắng cứng với caramel mềm, chocolate sữa với hạnh nhân và chocolate đen với quả mâm xôi là những lựa chọn hoàn hảo cho những ai hiểu rõ sở thích của mình trong thế giới chocolate sữa.
Neuhaus là lựa chọn toàn diện cho những ai yêu thích Chocolate
Bỉ làm thủ công Nó gợi lên kỉ niệm về những thanh Chocolate
Luận chứng kỹ thuật
2.2.1 Thiết bị và công nghệ
2.2.1.1 Dây chuyền sản xuất Chocolate YX
Hình 2.6 Dây chuyền sản xuất Chocolate YX
Dây chuyền sản xuất Chocolate YX Series sở hữu thiết kế độc đáo, cấu trúc nhỏ gọn và mức độ tự động hóa cao, cho phép tạo ra nhiều hình dạng, hương vị và kích cỡ khác nhau để đáp ứng nhu cầu thị trường đa dạng Với công nghệ tiên tiến và điều khiển bằng PLC, dây chuyền đảm bảo hiệu suất ổn định và an toàn vệ sinh thực phẩm nhờ sử dụng vật liệu SS304 cho các bộ phận tiếp xúc với Chocolate Đội ngũ kỹ sư chất lượng cao sẽ hỗ trợ vận hành và bảo trì thiết bị, giúp cải thiện hiệu quả và tiết kiệm chi phí Đặc biệt, thiết bị điện tử và động cơ có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng.
Những thương hiệu Chocolate có thể được sản xuất từ dây chuyền này: Kisses, Dove, Ferrero…
3 Vật liệu thép mạ kẽm
Hình 2.7 Sơ đồ thiết bị quy trình công nghệ sản xuất Chocolate theo dây chuyển YX
Chức năng chính của những thiết bị:
Thùng nấu bơ ca cao, hay còn gọi là Fat Melting Tank, là thiết bị quan trọng dùng để gia nhiệt và làm tan chảy bơ ca cao Sau khi bơ ca cao được làm nóng chảy, nó sẽ được chuyển sang máy phối trộn nguyên liệu thông qua hệ thống bơm kết nối Thiết bị cũng được trang bị máy đo lưu lượng để đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra hiệu quả và chính xác.
Nó có tính năng điều khiển nhiệt độ tự động.
- Sugar Grinding Machine – máy nghiền đường: nghiền đường cát thành bột và nâng cao hiệu quả của quá trình phối trộn và nghiền mịn sau này.
- Chocolate Conche Machine – máy phối trộn các nguyên liệu để tạo thành Chocolate.
- Delivery Pump – bơm vận chuyển: bơm khối lỏng Chocolate sang các thiết bị khác.
Bơm giữ nhiệt là thiết bị chuyên dụng cho bột nhão Chocolate, sử dụng điện năng để gia nhiệt và có hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động Thiết bị này giúp duy trì Chocolate ở nhiệt độ ổn định, đồng thời giảm độ ẩm và cải thiện độ nhớt, từ đó kéo dài hạn sử dụng và nâng cao hương vị của sản phẩm.
Máy làm dịu (Tempering Machine) là thiết bị quan trọng trong quá trình sản xuất chocolate, giúp kiểm soát nhiệt độ để hình thành các tinh thể chocolate ở các mức nhiệt khác nhau Bằng cách này, máy đảm bảo chất lượng chocolate với hương thơm mạnh mẽ và hương vị được cải thiện đáng kể.
Máy tạo hình Chocolate với đường hầm làm mát là thiết bị lý tưởng cho việc sản xuất Chocolate với số lượng lớn và hình dạng đa dạng Thiết bị này cho phép tạo ra Chocolate đơn hướng hoặc hỗn hợp với nhiều hương vị khác nhau, đồng thời cũng có thể sản xuất Chocolate dùng để làm nhân Với hệ thống điều khiển PLC, máy có khả năng thay đổi khuôn linh hoạt, mang đến sự đa dạng cho các sản phẩm Chocolate.
- Packaging Machine – máy đóng gói: đóng Chocolate thành những kiểu khác nhau để bảo quản và lưu trữ.
Hình 2.8 Những mẫu Chocolate được tạo ra từ dây chuyền sản xuất YX
2.2.1.2 Dây chuyền sản xuất Chocolate sử dụng thiết bị từ Trung Quốc
Hình 2.9 Dây chuyền thiết bị sản xuất Chocolate
Thời gian bảo hành: 12 tháng Đặc điểm dây chuyền:
- Dây chuyển bao gồm: máy nấu chảy bơ ca cao, máy nghiền bột ca cao, máy phối trộn, máy gia nhiệt và máy làm dịu, máy đóng gói Chocolate…
- Máy đóng gói Chocolate được dùng cho những sản phẩm có hình trái tim, hình khối, hình bán cầu và có đường kính nhỏ hơn 35mm.
- Dây chuyền sản xuất ra những sản phẩm chất lượng cao và đã xuất khẩu sang hơn 40 quốc gia và khu vực: Mỹ, Anh, Pháp, Bỉ…
Hình 2.10 Các sản phẩm Chocolate từ dây chuyển trên
Bảng 2.5 Thông số thiết bị trong dây chuyền của Trung Quốc
Thiết bị nấu bơ ca cao Vật liệu: thép không gỉ
Dung tích: 600l Công suất máy bơm: 0.2kW Công suất nhiệt: 6kW Kích thước: 2000x1000x900mm
Thiết bị nghiền đường Năng suất: 250kg/h
Tổng năng lượng: 9kW Kích thước: 1100x750x1800mm
Máy nghiền Chocolate Dung tích: 1000l
Công suất motor: 22kW Công suất nhiệt: 6kW Kích thước: 2970x1320x1790mm
Thiết bị chứa Chocolate Vật liệu: thép không gỉ
Dung tích: 1000l Công suất motor: 2,2kW Công suất nhiệt: 4kW Kích thước: 1220x1850mm Khối lượng: 1000kg
Thiết bị làm dịu Chocolate Năng suất: 250l/h
Tổng năng lượng: 7,1kW Kích thước: 1130x880x1910mm Khối lượng: 580kg
Thiết bị tạo khuôn Chocolate Năng suất: 50 – 150kg/h
Nhiệt độ làm dịu trong đường hầm: 5- 10°C Thời gian làm mát: 18 – 30ph Kích thước khuôn: 280x200x30mm Khối lượng: 2500kg
Bơm Chocolate Vật liệu: thép không gỉ
Kích thước:780x390x350mmKhối lượng: 120kg
2.2.2 Chi phí đầu tư dây chuyển công nghệ
Bảng 2.6 Chi phí đầu tư một số dây chuyền công nghệ
Dây chuyền của c.ty Ningbo Huadong Machinery Co., Ltd.
Dây chuyền của c.ty Sanghai Junyu Food Machine Co., Ltd.
Dây chuyền của c.ty Chengdu LST Science and Technology
Dây chuyền của c.ty DEMSA MAKINA TEKSTIL AMBALAJ
(Theo nguồn tham khảo từ: alibaba.com)
Lựa chọn dây chuyền sản xuất Chocolate từ công ty Chengdu LST Science and Technology Co., Ltd với giá đầu tư 1,633,000,000 VNĐ, dây chuyền hoàn toàn tự động và được bảo hành trong 1 năm Dây chuyền này có năng suất lớn, chi phí hợp lý và có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm như Chocolate tinh khiết và bánh có nhân Chocolate với nhiều hình dạng khuôn khác nhau Thiết bị được tối ưu hóa cho việc sản xuất Chocolate và có đội ngũ kỹ sư tay nghề cao hỗ trợ vận hành Dây chuyền đã được áp dụng tại nhiều quốc gia như Đức, Ấn Độ, Hàn Quốc, Canada, Australia, Nga và Ecuador.
Hình 2.11 Sơ đồ dây chuyền của c.ty Chocolate Chengdu LST Science and
Hình 2.12 Những dòng sản phảm sản xuất từ dây chuyền Chengdu LST Science and
Bảng 2.7 Thông số dây chuyền sản xuất đã lựa chọn
Năng lực sản xuất (kg/h) 200 ~ 700
Tốc độ sản xuất (N/min) 6 ~ 12
Công suất động cơ 1.1kW
Khuấy công suất động cơ 0.5kW
Công suất máy bơm 0.5kW
Không khí nén 2.5m 3 /min Áp suất không khí 0.65Mpa
Hầu hết dây chuyền sản xuất Chocolate hiện nay bắt đầu từ bơ ca cao và ca cao khối hoặc bột ca cao, thường bỏ qua giai đoạn xử lý từ hạt ca cao Dây chuyền đầu tư cũng không ngoại lệ, do đó, để duy trì quy trình sản xuất Chocolate từ hạt ca cao, cần bổ sung một số thiết bị để xử lý hạt ca cao thành ca cao khối.
Bảng 2.8 Chi phí đầu tư các thiết bị bổ sung Máy làm sạch hạt ca cao nhân 209,179,000 VNĐ
Máy xử lý nhiệt ca cao nhân 163,348,000 VNĐ
Máy tách vỏ ca cao 46,460,000 VNĐ
Máy nghiền thô ca cao nhân 377,200,000 VNĐ
Máy rang ca cao 186,684,000 VNĐ
QUY TRÌNH SẢN XUẤT
Sơ đồ khối
Hình 3.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất Chocolate từ hạt ca cao
Mô tả quá trình
Quá trình làm sạch ca cao là bước quan trọng để chuẩn bị cho các giai đoạn tiếp theo, giúp loại bỏ tạp chất như lá, cành khô, đất đá, kim loại và xác côn trùng Đồng thời, quá trình này cũng chuẩn hóa kích thước và tỷ trọng của các hạt ca cao, loại bỏ những hạt quá lớn, quá nhỏ hoặc lép, nhằm đạt được độ đồng đều cần thiết cho các bước chế biến tiếp theo.
3.2.1.2 Sự biến đổi nguyên liệu
Quá trình làm sạch chỉ có sự biến đổi không đáng kể, chủ yếu là giảm hàm lượng tạp chất và cải thiện kích thước tỷ trong đồng đều hơn.
Quá trình làm sạch được thực hiện qua các bước:
Sàng ca cao là quá trình loại bỏ tạp chất cùng với các hạt có kích thước không đạt yêu cầu, bao gồm hạt quá lớn và hạt lép Thông thường, quá trình này sử dụng hai sàng nối tiếp, trong đó dòng ca cao ở giữa hai sàng là sản phẩm đã được làm sạch.
- Làm sạch kim loại bằng từ trường nhờ sử dụng máy tách bỏ kim loại.
- Làm sạch bằng khí động để loại bỏ các tạp chất nặng hợn ca cao như cát, đất và các tạp chất nhẹ hơn như lá, cành.
- Nhập liệu: Thiết bị hoạt động liên tục
- Đầu ra: hạt cacao tách đi những tạp chất như cành cây, lá, hạt lép…
Sử dụng thiết bị sàng Sunrise
Hình 3.2 Thiết bị sàng Sunrise
Nguyên lý hoạt động của thiết bị phân loại là dựa trên kích thước của nguyên liệu Thiết bị này sử dụng năng lượng từ động cơ để tách riêng những cấu tử có kích thước nhỏ như hạt ca cao chất lượng thấp và tạp chất Những hạt ca cao đạt tiêu chuẩn sẽ được chuyển tiếp đến thiết bị tiếp theo.
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật thiết bị sàng Sunrise m nguyên liệu (vào) 312.5kg/h
Số lượng máy 2 m nguyên liệu theo ca 2500kg/ca
Sử dụng thiết bị tách kim loại bằng lực từ
Hình 3.3 Thiết bị tách từ
Nguyên lý hoạt động của thiết bị tách kim loại trong quá trình xử lý hạt ca cao là sử dụng nam châm hình trụ Khi hạt ca cao di chuyển qua thiết bị, một nửa của nam châm tạo ra từ trường sẽ giữ lại các kim loại không mong muốn Cuối cùng, hạt ca cao đã được tách kim loại sẽ thoát ra khỏi thiết bị.
- Thiết bị hoạt động liên tục
- Đầu vào: từ thiết bị sàng
- Đầu ra: hạt cacao đã loại đi những kim loại và tạp chất có từ tính lẫn vào
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị tách từ m đầu vào 305,6kg/h
Số lượng thiết bị 2 m đầu vào theo ca 2445,1kg/ca
Sử dụng thiết bị phân loại bằng khí động
Hình 3.4 Thiết bị phân loại bằng khí động
Nguyên lý hoạt động của thiết bị xử lý cacao là khi hạt cacao được đưa vào, các hạt lớn sẽ bị giữ lại bởi lỗ rây, trong khi hạt nhỏ sẽ được quạt thổi khí động đưa vào cyclone để hoàn tất quá trình loại bỏ tạp chất.
- Thiết bị hoạt động liên tục
- Đầu vào: từ thiết bị tách từ
Hạt cacao được xử lý để loại bỏ những hạt lép và tạp chất nhẹ, đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn chất lượng cao cho quá trình sản xuất chocolate.
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị phân loại m đầu vào 305 kg/h
Giá thiết bị $2800 m đầu vào theo ca 2442,41kg/ca
3.2.2 Quá trình xử lý nhiệt
Quá trình chuẩn bị cho các bước tiếp theo liên quan đến việc xử lý lớp vỏ ca cao Vỏ ca cao thường mềm và liên kết chặt với nội nhũ, gây khó khăn trong việc tách vỏ Tuy nhiên, xử lý nhiệt giúp làm cho vỏ giòn hơn, từ đó dễ dàng tách ra khỏi nội nhũ.
3.2.2.2 Sự biến đổi nguyên liệu
Khi hạt ca cao chịu tác động của nhiệt, lớp vỏ polysaccharide sẽ mất nước và có xu hướng trương nở, trong khi nội nhũ chủ yếu là lipid sẽ bị biến dạng Điều này dẫn đến việc liên kết giữa nội nhũ và vỏ hạt ca cao bị phá vỡ, gây ra sự biến đổi cơ lý của hạt.
Hóa lý: chủ yếu là sự gaimr hàm ẩm có trong hạt.
Trong quá trình chế biến ca cao, có thể xảy ra một số phản ứng hóa học bên trong nội nhũ, nổi bật là phản ứng Maillard, tạo ra các hợp chất hương thơm đặc trưng Tuy nhiên, sau phản ứng này, còn nhiều quá trình khác có thể làm mất đi các cấu tử hương này, do đó cần phải hạn chế các phản ứng không mong muốn để bảo toàn hương vị của ca cao.
Sinh học: các sinh vật trên bê mặt hạt có thể bị ức chế và tiêu diệt dưới tác dụng nhiệt.
Sử dụng bức xạ hồng ngoại làm tác nhân nhiệt mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng loại bỏ tạp chất mà không làm giảm hàm lượng ẩm Phương pháp này cũng giúp giảm thiểu tổn thất chất béo, tiết kiệm diện tích nhà máy và đạt hiệu suất cao.
Hình 3.5 Thiết bị xử lý nhiệt
Hạt cacao được đưa qua băng tải dạng đường hầm, nơi chúng sẽ được xử lý bằng hồng ngoại Quá trình này làm tăng nhiệt độ hạt mà không làm thay đổi đáng kể độ ẩm, giúp vỏ hạt trở nên giòn và nứt, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tách vỏ sau này.
- Thiết bị hoạt động liên tục
- Đầu vào: từ thiết bị tách tạp chất bằng khí động
- Đầu ra: hạt cacao có lớp vỏ giòn, chuẩn bị cho quá trình tách vỏ
Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật thiết bị xử lý nhiệt m đầu vào 304,39kg/h
Công suất 8kW Điện năng 220V
Giá thiết bị $4000 m đầu vào theo ca 2435,1kg/ca
Quá trình khai thác nội nhũ nhằm tách lớp vỏ ca cao khỏi nội nhũ, sử dụng các phương pháp phân riêng để loại bỏ chúng hiệu quả.
3.2.3.2 Sự biến đổi nguyên liệu
Trong quá trình chế biến ca cao, vật lý chủ yếu liên quan đến việc tách bỏ lớp vỏ khỏi nội nhũ, nhằm giảm khối lượng ca cao Dưới tác động của các lực cơ học, một phần nội nhũ sẽ bị vỡ, dẫn đến việc giảm kích thước Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, hàm lượng vỏ còn lại sau quá trình này phải ít hơn 1%.
Sử dụng thiết bị tách vỏ hoạt động như thiết bị nghiền búa, sau đó dùng sàng và khí động để tách vỏ.
Sau khi trải qua quá trình xử lý nhiệt, hạt ca cao sẽ được đưa vào thiết bị tách vỏ Các cánh tay đập chuyển động sẽ đập hạt ca cao vào thành thiết bị, làm vỡ vỏ hạt Tiếp theo, hạt ca cao sẽ được phân tách vỏ và nhân bằng phương pháp khí động và sàng lọc.
Hình 3.6 Thiết bị tách vỏ
Tổng kết các thiết bị
Bảng 3.15 Bảng tổng kết thiết bị
Tên thiết bị Số lượng Yêu cầu
Quạt hỗ trợ phân loại bằng khí động 5
* 3 quạt hỗ trợ phân loại bằng khí động
* 2 quạt hỗ trợ cho việc tách vỏThiết bị phân loại bằng khí động 1
Cyclone đựng thành phẩm 2 * Đựng cacao sau phân loại
* Đựng cacao nhân sau tách vỏ
Thiết bị phân loại từ tính 1
Thiết bị xử lý nhiệt 1
Bồn trung gian * 1 bồn chứa bột cacao sau nghiền
* 1 bồn chứa cacao sau rang
Thiết bị chứa K2CO3 1 Đi kèm với thiết bị kiềm hóa
* 1 bơm hỗ trợ bơm cacao sau rang sang thiết bị xử lý nhiệt
* 1 bơm hỗ trợ bơm hỗn hợp sau phối trộn sang thiết bị làm dịu
Băng tải 1 * Vận chuyển chocolate sau làm mát sang bàn tách khuôn
Thiết bị in ngày SX 1
Thiết bị in ngày vào thùng 1
Sơ đồ thiết bị
Hình 3.24 Sơ đồ thiết bị
