Lựa chọn mô hình và xác định các thông số công nghệ lên men liên tục trong sản xuất chè đen orthodox (OTD)

Lựa chọn mô hình và xác định các thông số công nghệ lên men liên tục trong sản xuất chè đen orthodox (OTD)

1 Tính cấp thiết của đề tài

Chè là loại đồ uống phổ biến ở nhiều nước trên thế giới Tỷ lệ

chè đen được sản xuất và tiêu thụ chiếm tới 75% tổng sản lượng chè

thế giới Lên men chè trong sản xuất chè đen là một trong những giaI

đoạn quan trọng để tạo ra sản phẩm chè có chất lượng cao Ở Việt

Nam hiện nay, quá trình lên men trong sản xuất chè đen orthodox

(OTD) chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp thủ công gián đoạn,

năng suất thấp, cường độ lao động cao, rất khó khăn cho việc cơ giới

hoá và đặc biệt chất lượng sản phẩm không ổn định Trong nước,

ngoài một số nhà máy đã sử dụng máy lên men liên tục của Ấn Độ để

sản suất chè đen CTC, còn chưa có nhà máy sản xuất chè đen OTD

nào sử dụng máy lên men và đến nay Việt Nam cũng chưa nơi nào

sản xuất máy lên men liên tục Xuất phát từ những yêu cầu cấp bách

trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Lựa chọn mô hình và

xác định các thông số công nghệ lên men liên tục rong sản xuất

chè đen orthodox (OTD)L !

2 Mục đích của đê tài

Nghiên cứu lựa chọn mô hình và xác định các thông số công

nghệ lên men liên tục trong sản xuất ché den orthodox (OTD), nham

từng bước hiện đại hóa công nghiệp chế biến chè của Việt Nam, góp

phần ổn định và nâng cao chất lượng chè đen xuất khẩu

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Công nghệ và thiết bị sản xuất chè đen OTD và CTC hiện nay ở

một số nhà máy chè đen tại Việt Nam Từ đó lựa chọn mô hình, thiết

kế để chế tạo máy lên men liên tục LMC-BK2I Xác định các thông

số công nghệ lên men liên tục trong sản xuất chè đen orthodox

(OTD) trên máy lên men LMC-BK2I, nhằm tìm ra chế độ công nghệ

tối ưu cho quá trình lên men

Nguyên liệu là lá chè tươi loại B theo TCVN giống trung du trồng ở tỉnh Phú Thọ Lấy mẫu lá chè theo thời gian lên men và sấy khô để phân tích thành phần hoá học và các chỉ tiêu chất lượng cảm quan của chè thành phẩm

Ứng dụng sản xuất thử nghiệm trên máy lên men LMC-BK2I theo mô hình tối ưu Máy được lắp đặt tại xưởng thực nghiệm của Viện Khoa học Nông lâm nghiệp Miền núi phía Bắc

4 Ý nghĩa khoa học & thực tiễn của kết quả nghiên cứu

- Luận án chứng minh được chè đen OTD có thể lên men liên tục trong điều kiện Việt Nam, là loại hình mới trong công nghệ chè đen ở Việt Nam, thay thế cho lên men gián đoạn hiện nay

- Xác định được các thông số công nghệ tối ưu lên men liên tục che den OTD trén may lén men lién tue LMC-BK21

- Là tài liệu tham khảo tốt cho các nhà khoa học khi nghiên cứu các vấn đề có liên quan

- Khi áp dụng phương pháp lên men liên tục chè đen OTD, sẽ nâng cao chất lượng, tăng năng suất lao động và hiệu quả kinh tế

- Tạo điều kiện và thúc đẩy quá trình cơ giới hoá, tự động hoá ở mức cao trong sản xuất chè Góp phần làm tăng hiệu quả kinh tế sản phẩm chè đen OTD cho ngành chè Việt Nam

* Những đóng góp mới: Đã lựa chọn được mô hình, thiết kế để chế tạo ở Việt Nam máy LMC-BK2I lên men liên tục chè đen theo công nghệ OTD, cho sản phẩm chè đen OTD có chất lượng cao hơn lên men gián đoạn Đã áp dụng thành công lên men lién tuc che den OTD

ở qui mô công nghiệp vào thực tế sản xuất

5 Kết cấu luận án gồm các phần như sau:

- Mở đầu

- Chương I: tổng quan và cơ sở lý thuyết lên men chè

3

- Chương 2: đối tượng và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: kết quả nghiên cứu và thảo luận

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

Trong đó phần viết: 126 trang có 13 hình vẽ, 04 đồ thị, 43 bảng

Phần phụ lục: có 09 hình

Chương 1 TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT LÊN MEN CHÈ

A TONG QUAN VE CHE 1.1 Tình hình sản xuất chè trong nước và trên thế giới

Chè là cây công nghiệp dài ngày, được trồng sớm nhất ở Trung

Quốc, cách đây khoảng 5000 năm Cho đến năm 2006, đã có hơn 100

nước thuộc 5 Châu trồng và xuất khẩu chè Sản lượng chè thế giới năm

2006 đạt hơn 2,2 triệu tấn

Hiện nay cả nước có 120.000 ha diện tích chè Trong đó giống chè

trung du là chủ yếu còn lại là chè Shan và các loại chè giống mới khác

Về chế biến công nghiệp cả nước có 239 cơ sở chế biến chè với tổng

công suất trên 3.1 15 tấn chè búp tươi/ngày Hàng năm thu hút khoảng 2

triệu lao động tham gia vào các lĩnh vực sản xuất, chế biến, thương mại

và dịch vụ

1.2 Tình hình thị trường chè trong nước và thế giới

Theo dự báo của FAO, sản lượng chè đen thế giới sẽ đạt 2,4

triệu tấn vào năm 2010 Sản lượng chè xanh đến năm 2010 đạt 900

nghìn tấn

1.3 Công nghệ và thiết bị lên men chè đen trên thế giới và trong

nước

Doi voi san xuất chè đen CTC: Hiện nay trên thế giới và ở Việt

Nam, các nhà máy sản xuất chè đen CTC đều sử dụng hệ thống lên

4 men bán liên tục hoặc liên tục Lên men trong thùng lồng và trong máng vẫn là phương pháp lên men từng mẻ gián đoạn, hệ thống này đầu tiên được chế tạo ở Kênia, Assam và ở Xrilanca Những ưu điểm của nó là nhiệt độ tối ưu đã được kiểm soát, tiết kiệm chi phí, giảm điện tích sàn cần thiết, nước chè pha ra tương đối tốt và có hoạt vị Tuy nhiên có nhược điểm là năng suất thấp, khó cơ giới hoá và tự động hoá dây chuyền sản xuất Chất lượng sản phẩm vẫn còn hạn chế

về màu sắc và hương vị

Với các hệ thống lên men liên tục, gồm có máy lên men liên tục Tocklai(đông bắc Ấn Độ), máy lên men chè Xâylan(Xrilanca), máy lên men Fermentea(Ấn Độ), máy lên men của hãng Steelworth/V ikram(An Độ), máy lên men Majestea cla hang T & I

limited (An D6) hién nay đang được dùng phổ biến ở Ấn Độ,

Xrilanca, Kênia, InđônêxIa

Ở Việt Nam, các nhà máy sản xuất chè đen CTC thường sử dụng máy lên men liên tục của hãng Steelworth/Vikram (Ấn Độ) hoặc máy lên men Malestea cua hang T & I limited (An Độ)

Ưu điểm của các máy này là làm việc liên tục, năng suất cao, chất lượng của chè sau khi lên men khá tốt Tiết kiệm rất lớn về diện tích và lao động Có thể thay đổi năng suất bằng cách thay đổi modul,

vệ sinh máy dễ dàng hơn và khi một số vỉ bị hỏng có thể thay đổi dễ đàng nên ít tốn kém hơn Những máy lên men liên tục dễ dàng cơ khí hoá và tự động hoá dây chuyền sản xuất

Doi voi san xuất chè đen OTTD) : Trên thế giới, lên men liên tục trên băng tải để sản xuất chè đen OTD đã được nghiên cứu và áp dụng tại Nga (Liên Xô cũ) từ những năm 70 của thế kỷ 20 Năng suất hệ thống lên men liên tục của Nga từ 26 đến 30 tấn chè tươi/ ngày, đó là một năng suất khá lớn Tuy nhiên, phương pháp này chưa được áp dụng

tại Việt Nam mặc dù rất nhiều nhà máy chè do Nga giúp đỡ xây

dựng

Ở Việt Nam, các nhà máy sản xuất chè đen OTD đang áp dụng

phương pháp lên men gián đoạn dưới nhiều hình thức khác nhau Lên

men gián đoạn trên khay hoặc trên nền nhà được sử dụng nhiều ở các

nhà máy chè Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, đầu tư thấp,

nhưng có nhược điểm là chất lượng của chè lên men không cao, dễ

xẩy ra sự yếm khí cục bộ ở đáy khay chè Khó cơ giới hoá, năng suất

lao động thấp, cường độ lao động cao Đặc biệt là không đảm bảo vệ

sinh công nghiệp khi lên men trên nền nhà

Lên men gián đoạn trên sàn lưới hoặc trên khay có thổi khí ẩm

Đây là biện pháp cải tiến của một số nhà máy nhằm khắc phục tình

trạng bị yếm khí cục bộ tại khay lên men, đồng thời làm cho năng

suất của phòng lên men tăng lên một phần Tuy nhiên phương pháp

này vẫn còn nhiều nhược điểm giống như phương pháp lên men gián

đoạn trên khay hoặc trên sàn nhà Lên men gián đoạn trên sàn lưới có

thổi khí ẩm đang áp dụng tại nhà máy chè Văn Hưng Yên Bái Lên

men trên khay có thổi khí ẩm được sử dụng tại nhà máy chè Cẩm Khê

Phú Thọ

B CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN CHE DEN

1.4 Cơ sở lý thuyết quá trình lên men chè đen

1.4.1 Sử dụng các enzim có sẵn trong lá chè tươi

Enzim peroxidaza, polyphenoloxidaza đóng vai trò quan trọng

nhất v[' có tác dụng khác nhau trong quá trình lên men chè đen Từ

cùng một loại nguyên liệu chè ban đầu như nhau qua quá trình chế

biến khác nhau, về cơ bản phụ thuộc vào mức độ sử dụng các enzim

có sẵn trong lá chè tươi và phối hợp với chế biến nhiệt sẽ thu được

nhiều loại chè có những tính chất đặc trưng của chúng

1.4.2 Ban chat của sự lên men lá chè

Về bản chất của quá trình lên men lá chè, về sự chuyển hoá tanm trong quá trình này, hiện nay đã thừa nhận các enzim giữ vai trò quan trọng Nếu đình chỉ hoạt động của các enzim trong lá chè thì trong quá trình chế biến chè sau này không thể xẩy ra quá trình lên men được Thuyết hoá sinh về bản chất của quá trình lên men lá chè cho rằng, sự lên men chè đen thực hiện được là do tác dụng của các enzim ôxy hoá có sẵn trong lá chè

1.4.3 Bản chất các sdn phẩm ôxy hoá tanin trong quá trình lên men lá chè

Một trong những biểu hiện đặc trưng nhất của quá trình lên men lá chè là sự tạo thành các sản phẩm màu khi ôxy hoá tanin chè dưới tác dụng của các enzim ôxy hoá Theo Rôbe, hỗn hợp các chất màu vàng theaflavin(TF) và các chất màu đỏ thearubigin(TR) sẽ tạo cho nước chè đen có màu đỏ tươi hoặc nhạt, đậm khác nhau phụ thuộc vào tỷ lệ hàm lượng của chúng Hiện nay, giả thuyết này của Rôbe đã được thừa nhận và Rôbe đã đưa ra được phương pháp xác định các chất màu kể trên

1.4.4 Công nghệ lên men chè đen OTD 1.4.4.1 Mục đích, ý nghĩa của sự lên men Tạo ra những biến đổi sinh hoá, chủ yếu là các hợp chất polyphenol trong chè bị ôxy hoá dưới sự xúc tác của enzim polyphenoloxidaza(PPO) và peroxidaza (PE) tạo các hợp chất màu,

vị, đặc trưng của chè đen

1.4.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lên men chè đen Đối với quá trình lên men chè đen nhiệt độ thích hợp từ 22 °C đến 30°C; độ ẩm chè lên men từ 61% đến 63%, độ ẩm tương đối của không khí từ 95% đến 98% Thời gian lên men từ 2 giờ đến 3 giờ phụ

7 thuộc vào điều kiện sản xuất, thời vụ và chất lượng ban đầu của

nguyên liệu v.v ngoài ra các yếu tố độ dày của lớp chè khi lên men,

lưu thông không khí, độ PH, độ dập tế bào chè vò cũng ảnh hưởng

lớn đến quá trình lên men

1.4.4.3 Những biến đổi trong quá trình lên men chè đen

Quá trình lên men chè đen nhiệt độ của khối chè tăng lên cho

đến khi kết thúc quá trình lên men, sau đó bắt đầu giảm xuống Trong

quá trình lên men lượng tanin giảm đi rất lớn(khoảng 50% hàm lượng

ban đầu của nó trong nguyên liệu) Sự biến đổi màu sắc của lá chè

phụ thuộc vào hàm lượng tuyệt đối của theaflavin và thearubigin

đồng thời phụ thuộc vào tỉ lệ hàm lượng của 2 nhóm màu này Các

nghiên cứu gần đây cho thấy aldehyd giữ vai trò rất quan trọng trong

sự tạo thành hương thơm cho chè

1.4.4.4 Kỹ thuật lên men

Chè phần I, II lên men lâu hơn chè phần IHII Chè được rải trên

các thiết bị lên men với độ dày khác nhau

+ Chè phần I, H rải dày không quá 6cm

+ Chè phần III rải dày không quá 8cm

Trong quá trình lên men thường xuyên lưu thông không khí, đảo

tơi các phần chè và điều tiết độ ẩm phù hợp

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Công nghệ và thiết bị sản xuất chè đen OTD và CTC hiện nay ở

một số nhà máy chè đen tại Việt Nam Xác định các thông số công

nghệ lên men liên tuc trong san xuat ché den orthodox (OTD) trên

máy lén men LMC-BK21, nham tim ra ché d6 cong nghệ tối ưu cho

quá trình lên men

8 Nguyên liệu là lá chè tươi loại B theo TCVN giống trung du trồng ở tỉnh Phú Thọ thu hái từ tháng 5 đến tháng 9 trong năm Lấy mẫu lá chè theo thời gian lên men và sấy khô để phân tích thành phần hoá học và các chỉ tiêu chất lượng cảm quan của chè thành phẩm Ứng dụng sản xuất thử nghiệm trên máy lên men LMC-BK2I theo mô hình tối ưu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

- Khảo sát tại chỗ công nghệ và thiết bị sản xuất chè đen OTD và CTC ở một số nhà máy chè đen tại Việt Nam Từ đó lựa chọn mô hình, thiết kế để chế tạo máy lên men liên tục LMC-BK21

- Sử dụng nhiệt kế bách phân, ẩm kế Liên Xô, ống Pitô để xác định các thông số kỹ thuật của máy lên men liên tục

- Phân tích các thành phần hoá học của chè bằng phân tích hoá lý

- Sử dụng phần mềm NEMRODW 2000 để giải bài toán tối ưu, nhằm xác định thông số công nghệ lên men liên tục trong sản xuất chè đen orthodox (OTD)

- Phân tích các chỉ tiêu chất lượng cảm quan của chè thành phẩm theo TCVN 3218 — 1993

- Sử lý số liệu bằng phương pháp xác xuất thống kê

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát, sơ bộ đánh giá thực trạng sản xuất chè đen TC và OTD ở Việt Nam

Tir bang 3.1 cho thay trong s6 8 nha máy khảo sát, có 6 nhà may san xuat theo céng nghé OTD (san xuat ché canh) va 2 nhà máy sản xuất theo công nghệ CTC (chè mảnh) Tất cả các nhà máy sản xuất theo công nghệ CTC đều lên men liên tục, các nhà máy sản xuất theo công nghệ OTD đều lên men gián đoạn.

* Lên men gián đoạn: tiến hành trên khay, trên sàn nhà hoặc

trên sàn lưới (trên khay) có thổi khí ẩm Lên men gián đoạn có nhiều

nhược điểm như không chủ động điều chỉnh được các chế độ kỹ

thuật, năng suất thấp, chất lượng chè sản phẩm không ổn định, cường

độ lao động cao Đó là nguyên nhân làm cho chè OTD của chúng ta

có chất lượng không cao

* Lên men liên tục trên băng tải: Hiện nay phương pháp này

đang áp dụng tại hai nhà máy chè Phú Bền, Phú Thọ và Long Phú, Hà

Tây Thiết bị lên men liên tục có nhiều ưu điểm, đó là cơ giới hoá quá

trình lên men, năng suất cao, chất lượng chè khá ổn định, nhưng chỉ

thích hợp cho chè CTC

Bảng 3.1: Tình hình sản xuất chè đen ở một số nhà máy

3.2 Lựa chọn mô hình, thiết kế để chế tạo máy lên men liên tục chè đen OTD

3.2.1 Lua chon mo hinh Dựa trên kết quả khảo sát và phân tích kết quả thu được, dé tai

đã lựa chọn phương pháp lên men liên tục chè đen OTD thay cho phương pháp lên men gián đoạn hiện nay Một dây chuyền đồng bộ sản xuất chè đen OTD ở các nhà máy hiện nay có công suất 13 tấn chè tươi/ngày, hiện nay chỉ còn giai đoạn lên men là sản xuất gián đoạn, còn các giai đoạn sản xuất trước và sau lên men đều là quá trình sản xuất liên tục Vì vậy chúng tôi chọn năng suất của máy lên men liên tục là 13 tấn chè tươi / ngày để tương thích với dây chuyền sản xuất của các nhà máy chè hiện nay Năng suất này là modul điển hình từ đó chế tạo hàng loạt dây chuyền thiết bị đồng bộ

Mô hình lên men liên tục chè đen OTD bằng máy lên men kiểu băng tải, có cung cấp không khí được điều tiết, sử dụng quạt ly tâm

để thông gió bằng cách thổi không khí xuyên qua lớp chè

3.2.2 Thiết kế sơ bộ máy lên men liên tục Bang 3.4 : Thông số kỹ thuật thiết kế máy lên men LMC-BK2I

tuoi/ngay)

1 |Méc Chau, Son La OTD |Gián đoạn trên khay 42

2 |Phú Bền, Phú Thọ CTC|Liên tục trên băng tải 48

Cẩm Khê, Phú Thọ |OTD |Gián đoạn trên khay 25

có thổi khí ẩm

4 |Văn Hưng, Yên Bái ƠOTD |Gián đoạn trên lưới 25

có thổi khí ẩm

5 _ [Trần Phú, Yên Bái OTD |Gián đoạn trên khay 42

6 |Long Phú, Hà Tây CTC|Liên tục trên băng tải 25

7 |My Lam, Tuyên Quang|OTD |Gián đoạn trên khay 25

1 |Năng suất (kg chè tươi/ ngày) 13.000

4 |Lưu lượng không khí (mỶ/ giờ) 6.000 - 10.000

6_ |Độ dầy lớp chè trên băng tải (mm) 180

7 |Chiều rộng hữu ích của vỉ (mm) 1700

8 |Chiều dài của băng tải (mm) 6000

II

9_ |Tốc độ băng tải tương ứng với 4 0,10; 0,067

10 |Yêu cầu chất lượng chung: Tiếng ồn, độ rung, sự cố về cơ và điện, kiểu dáng công nghiệpLÌ

Trên cơ sở các thông số trong bảng 3.4, các tính toán, thiết kế

về cơ khí được thể hiện trên 70 bản vẽ tổng thể và chi tiết Máy lên

men liên tục được thiết kế và chế tạo lần đầu tại Việt Nam và ký hiệu

là LMC-BK21 Nguyên lý cấu tạo máy lên men liên tục LMC-BK21

mô tả trên hình 3.1

để Thành máng Khoang thoáng Băng tải

"

24 Oe

“ah

vân

BoP

7

si

=

1

Tấm chặn Ống dã Băng tải Cửa vệ sinh

điểu chỉnh không khí O78 dan vong tré lai oes

Hình 3.1 Nguyén lý cấu tạo máy lên men liên tục LMC-BK2I

Máy LMC-BK2I1 có nhiều ưu điểm hơn hẳn so vơí cách lên

men truyền thống ở trên sàn: Chủ động điều khiển kiểm soát các

thông số kỹ thuật, có thể tự động hóa, tiết kiệm diện tích, tăng năng

suất, giảm thời gian lên men, ổn định và nâng cao chất lượng

Quá trình thiết kế đã sử dụng những chỉ tiết đã được chế tạo tại

Việt Nam như: xích tải, vỉ bằng thép không gỉ, bộ truyền động, hộp

giảm tốc, bánh xích và một số chi tiết khác Nhờ đó việc chế tạo hàng

loạt máy lên men liên tục có giá thành rẻ hơn, để phục vụ cho hiện

đại hoá các nhà máy chè

12 3.2.3 Chế tạo máy lên men liên tuc LMC-BK21 Máy lên men chè liên tục đã được đặt hàng chế tạo tại Công ty

Cổ phần Cơ khí chè Thanh Ba Phú Thọ theo thiết kế Sau đó được lắp đặt tại xưởng thực nghiệm của Viện nghiên cứu chè

( nay là Viện Khoa học Nông lâm nghiệp Miền núi phía Bắc)

Bộ phận điều tiết Thành máng

Băng tải nhập Hệu Quạt không khí ẩm

Hộp số

Hình 3.2 Ảnh máy lên men chè hiên tục LMC-BK2I 3.2.4 Nghiệm thu máy

Quá trình nghiệm thu máy có mời các chuyên gia cơ - điện, công nghệ của công ty cổ phần cơ khí chè Thanh Ba, Trường ĐHBK

Hà Nội, đã xem xét đánh giá các thông số kỹ thuật và kết cấu của máy lên men chè đều đạt yêu cầu thiết kế và chế tạo

3.3 Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của máy lên men liên tục LMC-BK21

3.3.1 Thuyết mình quá trình làm việc của máy lên men liên tục LMC-BK2I

+ Khởi động máy: Kiểm tra máy về các mặt cơ khí, điện, dầu bôi trơn trước khi cho máy khởi động Cho hệ thống điều tiết không khí vận hành, đo các thông số nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng không khí Khi các thông số này đạt yêu cầu của công nghệ lên men, mở tấm chắn trên các ống dẫn khí Cho băng tải lên men vận hành và điều chính tốc độ máy lên men theo yêu cầu

+ Máy làm việc: Cho chè vào băng tải tiếp liệu, điều chỉnh vị trí

của guồng gạt để tạo bề dầy lớp chè hợp lý Mở tấm chắn ở ống phân

phối khí đầu tiên và đóng các tấm chắn ở 3 cửa còn lại, để tránh

không khí bị tổn thất ở các khoang 2, 3, 4 vì các khoang này chưa có

chè Tiếp tục mở tấm chắn ở các khoang cho đến khi chè phủ kín

Cần định vị các tấm chắn hợp lý để lưu lượng không khí ở từng

khoang như nhau Trong khi máy làm việc, theo dõi các thông số kỹ

thuật của không khí trên các dụng cụ đo và điều chỉnh các thông số

này khi chúng không tương ứng với trị số cần phải đạt

3.3.2 Khảo sát và xác định độ ẩm, nhiệt độ của không khí ngoài

môi trường và trong máy lên men LMC-BK2I

Quá trình tiến hành thí nghiệm trong điều kiện sử dụng nước

máy Do chịu ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ môi trường nên nước

máy thường có nhiệt độ từ 28°C đến 31°C Từ số liệu ở bảng 3.6

chúng tôi nhận thấy rằng: Chênh lệch độ ẩm giữa môi trường xung

quanh và trong máy lên men từ 9.7% đến 24.9% (rung bình là

T6.7%) Chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường xung quanh và trong

máy lên men đao động từ 1.3°C đến 4.1°C (rung bình la 3°C) Nhu

vậy kết quả đạt yêu cầu mà thiết kế đã đặt ra và phù hợp với công

nghệ lên men chè

Hiện nay nhiều nhà máy sử dụng nước giếng khoan hoặc nước

suối, nhiệt độ của nguồn nước khá ổn định và thường có nhiệt độ từ

25°C đến 26°C Chúng tôi đã tiến hành phun ẩm bằng nguồn nước

giếng khoan, kết quả trong bảng 3.7 thấy rằng: Khi sử dụng nguồn

nước giếng khoan có nhiệt độ từ 24.5°C đến 26°C (rung bình là

25.6”C) cho phòng điều tiết không khí thì nhiệt độ không khí trong

máy lên men hạ xuống khá thấp (y 25.7ˆC đến 27.3“C) Như vậy, nếu

sử dụng nguồn nước giếng khoan hoặc nước suối có nhiệt độ ổn định

khoảng 25°C thì có thể khống chế nhiệt độ không khí trong máy lên men tir 25°C dén 27°C _ ma khong can hé thống máy lạnh

3.3.3 Xác định lưu lượng khong khi vao may LMC-BK21

Bang 3.8 : Luu lượng không khi vao may lén men LMC-BK21

TT Lớp chè trên băng tải Lưu lượng mỶ/ giờ

2 |Chè phủ kín mặt băng tải với độ dày 20 cm 7.800

3.3.4 Khao sát xác định tốc độ băng tải, thời gian và năng suất của máy LMC-BK2I

Bảng 3.9 - Thông số kỹ thuật của máy

Tốc | Độ dày |Tốc độ băng tải Thời | Năng suất máy lên men

độ | lớp chè (cm/phút) gian (kg chè (kg chè

Từ số liệu ở bảng 3.9 thấy rằng: Máy lên men được chế tạo có 4 tốc độ Ở tốc độ 1 năng suất máy đạt 142% năng suất thiết kế, ở tốc

độ 4 năng suất máy đạt 84% năng suất thiết kế

3.3.5 Khảo sát và xác định mức tiêu thụ điện năng, nước, nhân công và chất lượng chung của máy LMC-BK2I

Bảng 3.10: Kết quả khảo sát điện năng, nước, nhân công, chất lượng chung của máy LMC-BK2I và tính toán chi phi vận hành máy

TT | Chỉ tiêu |Đơn giái 1 tấn chè tươi | I tấn chè Bán 1 ca sản xuất

Tiêu | Thành | Tiêu | Thành | Tiêu | Thành thụ | tién(d) | thu | tién(d)| thụ | tién(d)

15

Kwh Kwh Kwh

2 |Nudéc |2000 |2.5m° {5.000 |10.8m*|21.600 |11.3m* |22.600

3 |Công [40.000 |0.23C |9.200 |I.0C |40.000 |I.0C [40.000

Cộng 25.700 111.100 114.350

Máy chạy êm, ổn định, chưa có sự cố về cơ và Chất lượng lđiện, dáng máy gọn đẹp Những chi tiết tiếp xúc

chung với chè đều được chế tạo bằng thép không gỉ

3.3.0 Tốt ưu hoá, xác định các thông số công nghệ lên men liên

tuc ché den OTD trén may LMC-BK21

3.3.6.1 Lập luận để chọn biến cho quy hoạch thực nghiệm

Quá trình Lên men chè đen OTD trong máy lên men LMC-

BK2I phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong máy lên men,

phẩm cấp và độ ẩm ban đầu của chè lên men

- Lưu lượng không khí cấp cho máy lên men

- Độ dày lớp chè trên băng tải

- Thời gian lên men

Ở thí nghiệm này, ta cố định các thông số ty = 25°C - 27°C

va 0: = 95% - 98% nhờ hệ thống điều tiết không khí ẩm của máy

lên men Như vậy còn ba yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng chè

lên men là: lưu lượng không khí, độ dày lớp chè trên băng tải và thời

gian lên men chè Đó là ba yếu tố cho qui hoạch thí nghiệm

3.3.6.2 Xác định khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng

Chúng tôi chọn khoảng biến thiên của 3 thông số chính như sau:

16

- Lưu lượng không khí cấp cho máy khi có tải: Q = 6000 — 8000 mỶ/ giờ, tương ứng biến mã hoá (biến code) XI

- Độ dày lớp chè trên băng tải: d = 8 — 24 cm, tương ứng biến mã hoá (biến code) X2

- Thời gian lên men chè: t = 30 — 150 phút, tương ứng biến mã hoá (biến code) X3

3.3.6.3 Ham muc tiéu:

Chập mục tiêu Y2 (Tổng điểm chất lượng cảm quan của chè)

và Y1 (hàm lượng tanin còn lại trong chè lên men) phải đạt được yêu cầu: Y2 — Max; Y1 —> 50% so với ban đầu

3.3.6.4 Kết quả và thảo luận phần tối ưu hoá quá trình lên men chè Xác định giá trí mức của các biến và xây dựng mô hình

- Mức trên (mức +[1), mức dưới (mức -l), mức cơ sở (mức 0)

- Điểm sao (0) với số thí nghiệm ở tân nạ= 3 thì œ = + 1,215 + Lưu lượng không khí cấp cho máy (mỶ/ giờ): 6000 < Q< 8000 Mức trên (mức +l) : 8.000 Mức biến thiên AQ : 1.000 Mức dưới (mức -I) : 6.000 Điểm sao (+1,215) : 8.215 Mức cơ sở (mức 0) : 7.000 Điểm sao (-1,215) : 5.785 + Độ dày lớp chè trên băng tải(em): 8 < d < 24

Mức trên (mức +]) : 24 Mức biến thiên Ad : 8 Mức dưới (mức -l) : 8 Điểm sao (+l,215) : 25,7 Mức cơ sở (mức 0) : l6 Điểm sao (-1,215) : 6,3 + Thời gian lên men chè (phút): 30 < t < 150

Mức trên (mức +l) : 150 Mức biến thiên At : 60 Mức dưới (mức -Ï) : 30 Diém sao (+1,215) : 163 Mức cơ sở (mức 0) : 90 Điểm sao (-I,215) : 17

Mô hình quá trình lên men chè ở đây là mô hình thống kê dạng bậc 2 đầy đủ 3 nhân tố như sau:

Y2 : hàm mục tiêu (điểm tổng hợp chất lượng cảm quan chè)

Y2 = bot b,X1+ b,X2+ b,X3+ b,,XI.X2 + b„X2.X3+

b¡zX1.X3+ bị; (XIƒ+ bạ; (X2 + bạ X3)” (1)

Y1: hàm mục tiêu (hàm lượng tanin còn lại trong chè lên men)

Y1 = bạ+ b,XI+ b,X2+ b,X3+ b,,XI.X2 + b„X2.X3 +

b¡zX1.X3 + bị¡ (XI) “+ bạ; (X2) + bạ (X3) ” (2)

Trong đó: bạ, b,, by, by, bị;, bạy, Đị;, bịy, bạ;, bạy là các hệ số hồi

qui XI, X2 , X3 là biến số code

Thí nghiệm bế tri theo ma tran qui hoạch trực giao cấp 2 ba yếu tố

Giải bài toán tối ưu bằng phần mêm NEMRODW2000

Chúng tôi sử dụng phần mềm NEMRODW2000 trên máy tính

cho các kết quả như sau:

- Hàm mục tiêu Y1 ( hàm lượng tanin) có dạng:

YI = l5.566 - 1.286X1 - 2.147X2 - 5.456X3 - 0.050XI.X2

+0.225X2.X3 + 0.250X1.X3 - 0.24/XI/ - 0.315(X2) +

2.971(X3)

- Hàm mục tiêu Y2( điểm tổng hợp chất lượng) có dang:

Y2 = 16.536 + 0.429XI + 0.161X2 + 0.618X3 + 0.125XI.X2 -

0.850X2.X3 - 0.775X1.X3 - 0.128(K1)° - 0.805(X2) - 1.652(K3)

* Két qua tinh toan toi uu hoa chap muc tiéu Y1 va Y2

Bang 3.19: Gia tri céc ham Y1, Y2 tại điểm tối tu chập mục tiêu

Hàm mục| Tên hàm mục | Giá trị | Mức tối | Mức min Mức

Y2 |Điểm tổnghợp| 16.60 | 99.94 52.63 99.94

chat luong

chap muc tiéu Ham D 99.97 72.31 99.97

Luu luong

Hình 3.7: Hàm 3D L] Biểu dién không gian của chập mục tiêu

(XI=0.999; X2= 0.223; X3 = -U.506)

30

50

x1 -0.50 oo o.50 oo

ee Luu luonga

-1.000

Hinh 3 8: Hàm 2D- Biểu diễn đường đông mức của chập mục tiêu

(X1 = 0.999; X2 = 0.223; X3 = - 0.506) Kết quả chập mục tiêu tối ưu hóa đạt 99,97%, tại:

XI= 0,999 tương ứng lưu lượng gió 8000 m”/h X2= 0,223 tương ứng độ dày lớp chè 18 cm X3= - 0,506 tương ứng thời gian lên men 60 phút

Điểm tổng hợp chất lượng Y2 = 16.6 điểm Hàm lượng tanin Y1 = 17.2%

Kết luận mô hình:

Từ kết quả sử dụng phần mềm NEMRODW2000 để giải bài toán tối ưu trên máy tính Chế độ công nghệ lên men ché den OTD trên máy LMC-BK21 cho sản phẩm có chất lượng tốt nhất là ở thời gian lên men 60 phút, lưu lượng gió S000 m3/h, độ dày lớp chè 1Š

cm Chè sản phẩm có điểm tổng hợp chất lượng đạt 16.6 điểm, hàm lượng tanin còn lại là 17.2% ( tương ứng 50% so với ban đầu).

19 3.4 Đánh giá chất lượng, tiềm năng ứng dụng sản xuất, ý nghĩa

khoa học & thực tiễn và hiệu quả kinh tế

3.4.1 Nghiên cứu so sánh quá trình biến đổi thành phần hoá học

và chát lượng chè đen OTD lên men liên tục và gián đoạn

Chúng tôi nghiên cứu quá trình biến đổi thành phần hoá học và

chất lượng của chè đen được lên men trên khay và trên máy LMC-BK2I

đã được chế tạo tại Việt Nam Các phép phân tích các thành phần hoá

học của chè được lặp lại ít nhất 3 lần và tính trị số trung bình cộng

Những giá trị phân tích vượt quá 0,2% giá trị trung bình sẽ bị loại Bốn

chỉ tiêu cảm quan được đánh giá là: Ngoại hình, mùi, vị và mầu nước chè

được xác định theo TCVN 3218 — 1993 Thí nghiệm đối chứng được

tiến hành lên men trên khay Thí nghiệm nghiên cứu được tiến hành

trong máy lên men LMC-BK2I1 theo các thông số của mô hình tối ưu:

- Lưu lượng không khí Q = 8.000 mỶ/h

- Độ dày lớp chè d = 18 cm

- Thời gian lên men t = 60 phút

Các thông số nhiệt độ lên men, độ ẩm không khí được giữ trong

khoảng nhiệt độ : 25°C - 27°C, độ ẩm không khí 95% - 98% Chè trên

máy lần lượt qua các thời gian trung gian (từ 30,60,90 phút đến 150

phút) Lấy mẫu ở từng thời điểm khác nhau Hai thí nghiệm trên được

tiến hành song song

Số lần thí nghiệm: Được tiến hành 4 lần vào các tháng 4, 5, 6, 7

3.4.1.1 Chất lượng cảm quan của chè lên men:

Chất lượng cảm quan chè lên men trên khay thể hiện trong

bảng 3.20 cho thấy: Khi lên men gián đoạn trên khay, thời điểm có

điểm tổng hợp chất lượng tốt nhất là 120 phút kể từ khi kết thúc quá

trình vò Điểm tổng hợp tương ứng là 13,75 Sau thời gian này chất

lượng bắt đầu giảm xuống

20 Chất lượng cảm quan chè lên men trên máy LMC-BK2I thể hiện trong bảng 3.21 cho thấy rằng lên men liên tục trên máy, thời điểm cho chất lượng tốt nhất là 60 phút, điểm tổng hợp chất lượng tương ứng là 16,25 Sau thời gian này chất lượng bắt đầu giảm xuống Như vậy, kết quả nghiên cứu là phù hợp với mô hình tối ưu hoá Bảng 3.22: Điểm tổng hợp chất lượng của chè khi lên men trên

khay và lên men trên máy theo thời gian

Thời gian lên men Điểm tổng hợp (phút) Lên men trên khay Lên men trên máy

Qua bảng số liệu 3.22 thấy rằng: Thời gian thích hợp khi lên men trên khay từ 90 đến 120 phút, chất lượng chè đạt điểm tổng hợp chất lượng tương ứng là 13.50 và 13.75 Thời gian thích hợp khi lên men trên máy từ 60 đến 90 phút, chất lượng chè đạt điểm chất lượng tương ứng là 16.25 và 15.75

3.4.1.2 Biến đổi các thành phần hóa học Tiến hành phân tích thành phần hóa học của các mẫu chè lên men trên khay và trên máy lên men LMC-BK21 để so sánh Chúng tôi có nhận xét như sau:

- Mầu nước chè liên quan rất chặt chẽ với sự hình thành TF và TR Nước chè lên men bằng máy liên tục có mầu tốt hơn so với lên men trên khay Hàm lượng TF khi lên men bằng máy cao hơn khi lên men bằng khay nên nước chè có viền vàng rõ hơn

- Chất lượng chè đen lên men trên máy tốt hơn lên men trên khay