Cơ sở lập dự án và thiết kế nhà máy chế biến cacao

Cơ sở lập dự án và thiết kế nhà máy chế biến các sản phẩm từ cacao. Tài liệu bao gồm bản word, bản vẽ cad dây chuyền sản xuất, bản vẽ cad mặt bằng nhà máy, bản vẽ cad tổng bình đồ nhà máy, bản power point tóm tắt nội dung.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 CƠ SỞ LẬP DỰ ÁN VÀ THIẾT KẾ NHÀ MÁY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÁC SẢN PHẨM

TỪ CACAO NĂNG SUẤT 500KG NGUYÊN LIỆU/H

Hà Nội - 7/2022

PHẦN I: BÁO CÁO NGHIÊN CỨU TIỀN KHẢ THI 6

GIỚI THIỆU CHỦ ĐẦU TƯ VÀ DỰ ÁN 6

1 Giới thiệu chủ đầu tư 6

2 Mô tả sơ bộ dự án 6

3 Sự cần thiết của dự án 6

4 Cơ sở pháp lí 7

5 Mục tiêu dự án 8

PHẦN II: BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9

1.1 Giới thiệu về cacao và bơ ca cao 9

1.1.1 Cacao và lợi ích của ca cao 9

1.1.2 Bơ ca cao 10

1.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 11

1.2.1 Quy hoạch xây dựng 11

1.2.2 Vùng nguyên liệu 11

1.2.3 Đặc điểm khí hậu 12

1.2.4 Nguồn lao động 12

1.2.5 Hệ thồng nguồn điện và cấp nước 12

1.2.6 Hệ thống thoát nước thải và vệ sinh môi trường 13

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 14

2.1 Phương án sản phẩm 14

2.1.1 Đối tượng khách hàng 14

2.1.2 Đặc tính sản phẩm 14

2.1.3 Lựa chọn bao bì sản phẩm 14

2.2 Chi tiết xây dựng sản phẩm 15

2.2.1 Chi tiết sản phẩm 15

2.2.2 Chuỗi cung ứng sản phẩm 15

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ CACAO 16

3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất 16

3.1.1 Quá trình làm sạch 16

3.1.2 Quá trình rang nhân cacao 18

3.1.3 Quá trình nghiền 20

3.1.4 Quá trình kiềm hóa 22

3.1.5 Quá trình ép bơ 25

3.1.6 Nghiền bánh cacao 27

3.1.7 Bao gói 29

3.1.8 Bảo quản 31

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 32

4.1 Cho sản xuất bơ cacao 32

4.2 Cho sản xuất bột cacao 33

CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 35

5.1 Thiết bị làm sạch 35

5.2 Thiết bị rang 35

5.3 Thiết bị nghiền 36

5.4 Thiết bị kiềm hóa 37

5.5 Thiết bị ép 38

5.6 Bao gói bơ 38

5.7 Nghiền bánh cacao 39

5.8 Bao gói bột cacao 40

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỆN, HƠI, NƯỚC 41

6.1 Tính điện tiêu thụ 41

6.1.1 Tính công suất điện động lực Pđl: 41

6.1.2 Tính công suất điện thắp sáng Pdd: 42

6.1.3 Tính lượng điện tiêu thụ một năm 49

6.2 Tính lượng nước tiêu thụ 50

6.3 Tính lượng hơi tiêu thụ 52

6.3.1 Tính lượng hơi sử dụng trong 1 ngày 52

6.3.2 Chọn nồi hơi 53

CHƯƠNG 7: TÍNH CÁC HẠNG MỤC CỦA CÔNG TRÌNH 54

7.1 Mục đích việc tính toán 54

7.2 Thiết kế tổng bình đồ nhà máy 54

7.3 Khu vực sản xuất chính 54

7.4 Kho bảo quản 55

7.5 Phòng phụ trợ sản xuất khác 56

7.6 Các công trình khác 56

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN KINH TẾ 60

8.1 Mục đích và ý nghĩa 60

8.2 Hiệu quả kinh tế- xã hội 60

8.3 Nội dung tính toán hiệu quả kinh tế tài chính 60

8.3.1 Chi phí trong 1 năm của nhà máy 60

8.3.2 Dự tính chi phí đầu tư của nhà máy 63

8.3.3 Tính giá thành, giá bán sản phẩm 67

8.3.4 Tính thời gian hoàn vốn 68

CHƯƠNG 9: GIẢI PHÁP MÔI TRƯỜNG CHO NHÀ MÁY 70

9.1 Giai Đoạn Xây Dựng 70

9.2 Giai Đoạn Chạy Nhà Máy 72

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Ca cao là cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, có nguồn gốc từ vùng Amazon và trungtâm châu Mỹ đặc biệt là Mêxico Hiện này, hạt ca cao là nguồn ca cao thương mại, có 4 loạisản phẩm trực tiếp từ cao cao là đồ uống ca cao, bơ ca cao, bánh ca cao và bột ca cao Nếubột ca cao cần thiết trong công nghiệp sản xuất bánh quy, kem, sữa, socola thì bơ ca caocũng có nhiều công dùng hữu ích không chỉ trong công nghiệp sản xuất thực phẩm, dượcphẩm mà đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các loại mỹ phẩm do có chứa hàmlượng cao khoáng chất, chất chống oxy hóa, các loại vitamin đặc biệt là vitamin E,

Nhận thấy tiềm năng của bơ ca cao trong các ngành công nghiệp đặc biệt là công nghiệp

mỹ phẩm; kèm với đó là diện tích đất trồng, đặc điểm thổ nhưỡng, kinh nghiệm trồng trọt và

kỹ thuật chế biến, lên men của bà con nông dân Nhóm chúng em xin chọn đề tài: “ Lập dự

án và thiết kế nhà máy sản xuất bơ ca cao năng suất 500kg/h”

Nội dung của đề tài bao gồm:

1 Nghiên cứu tính khả thi để xây dựng nhà máy: nguyên liệu, địa điểm,

PHẦN I: BÁO CÁO NGHIÊN CỨU

TIỀN KHẢ THI GIỚI THIỆU CHỦ ĐẦU TƯ DỰ ÁN

1 Giới Thiệu Chủ Đầu Tư

 Tên công ty:

 Giấy phép ĐKKD số:

 Đại diện pháp luật: Chức vụ: Giám đốc

 Địa chỉ trụ sở:

2 Mô Tả Sơ Bộ Dự Án

 Tên dự án: Nhà máy sản xuất bơ ca cao

 Địa điểm: KCN Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang

+ Đất đai, thổ nhưỡng và khí hậu Việt Nam phù hợp với loại cây trồng này

+ Người tiêu dùng Việt Nam đặc biệt là phụ nữ và giới trẻ có nhu cầu làm đẹp cao, họhướng tới các sản phẩm làm đẹp có thành phần bắt nguồn từ thiên nhiên

+ Nhận được sự quan tâm từ các cơ quan ban ngành trong nước và các tổ chức quốc tế nhằm

hỗ trợ nông dân, tăng sản lượng ca cao dưới nhiều hình thức như: chọn giống, hỗ trợ kỹthuật, phương pháp chế biến, quản lí chuỗi cùng ứng ca cao

 WEAKNESSES (Điểm yếu)

+ Cacao là loại cây có giá trị kinh tế cao nhưng đến hơn 5 năm mới đạt sản lượng hòa vốnnên chưa thực sự hấp dẫn người nông dân dẫn đến nhu cầu trồng của người dân thấp.

+ Lựa chọn vùng trồng chưa phù hợp, còn hạn chế về kỹ thuật và chính sách hỗ trợ từ nhànước

+ Đa phần người nông dân trồng cacao với quy mô nhỏ, phân tán nên khó khăn trong việchướng dẫn kỹ thuật

 OPPORTUNITIES (Cơ hội)

+ Nhu cầu thị trường đối với bơ ca cao rất lớn nhằm phục vụ các ngành công nghiệp bánhkẹo, dược phẩm, mỹ phẩm,

+ Giá cacao hiện nay thu mua tương đối ổn định

+ Việt Nam hiện có ít nhà máy lớn với dây truyền chế biến cacao công nghệ cao, đa số làsản phẩm sản xuất thủ công

 Luật Ngân sách Nhà nước số 83/2015/QH13

 Luật Thực hành tiết kiệm chống lãng phí số 44/2013/QH13

 Luật Đấu thầu số 43/2013/QH13

 Luật An toàn vệ sinh thực phẩm số 55/2010/QH12

 Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13

 Luật Đa dạng sinh học số 20/2008/QH12

 Luật Phòng chống cháy, nổ số 27/2001/QH11

 Luật Bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng số 59/2010/QH12

 Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13

 Luật Hoá chất số 06/2007/QH12

 Luật Thuốc bảo vệ thực vật số 41/2013/QH13

4.2 Các Nghị định vận dụng khi lập dự án

 Nghị định 38/2012/NĐ – CP hướng dẫn thi hành Luật An toàn thực phẩm

 Nghị định 80/2014/NĐ – CP về thoát nước và xử lý nước thải (Luật Bảo vệ môitrường)

 Nghị định 38/2015/NĐ – CP về Quản lý chất thải và phế thải (Luật Bảo vệ môitrường)

 Nghị định 12/2009/NĐ – CP về Quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình (Nghịđịnh này được thay thế bằng Nghị định sửa đổi 59/2015/NĐ – CP)

 Nghị định 201/2013/NĐ – CP hướng dẫn thi hành Luật Tài nguyên nước

 Kêu gọi doanh nghiệp trong nước và nước ngoài tham gia đầu tư, tạo giá trị gia tăngcho công nghiệp nước nhà nói chung và của tỉnh nói riêng

PHẦN II: BÁO CÁO NGHIÊN

CỨU KHẢ THI

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về cacao và bơ ca cao

1.1.1 Cacao và lợi ích của ca cao

Cây cacao có nguồn gốc từ vùng Amazon và trung tâm châu Mỹ đặc biệt Mexico vàđược khám phá vào năm 1502 ở Mỹ Là loài cây gỗ kích thước nhỏ, có chiều cao 5-8m, cóthể trồng xen kẽ với các loài cây khác vì nó có khả năng thích nghi dưới bóng râm 50%.Tại Việt Nam , tiềm năng trồng cacao tại các tỉnh phía nam miền nam, đông nam bộ vàtây nguyên là rất lớn, có thể trồng bên dưới cây dừa với diện tích ước tính 30000 ha hoặctrồng xen kẽ dưới các loại cây trồng khác như cây ăn quả

Người dân trồng ca cao chủ yếu là để lấy hạt cacao vì nó có lợi tích thương mại lớn.Các nghiên cứu cho thấy cacao có những tác dụng sau đây

Giải khát, chữa bệnh: chữa các bệnh đường ruột, điều hòa huyết áp, kích thích tiêu hóa,tăng cường hoạt động của chức năng điều hòa, trợ tim do chứa chất theobromin, chất nàycũng thường chứa trong các hợp chất chữa bệnh tim,

Kích thích hưng phấn nhẹ do chứa hàm lượng cafein thấp

Cung cấp năng lượng, vitamin và khoáng chất,

Thành phần dinh dưỡng trong 100g hạt cacao khô

1.1.2 Bơ ca cao

Vào năm 1828, kỹ thuật ép cacao được phát triển đã cho phép tách bơ từ ca cao Bơ cacao là một chất béo được chiết thẳng từ hạt cacao đã xay và loại mầm, hoặc chiết từ bộtcacao nhào đã xử lý Bơ cacao chiếm 50-55% trọng lượng hạt đã lên men và sấy khô Nó cóchứa nhiều axit béo: palmitic, stearic, oleic (chiếm 70% chất béo)

Bơ cacao ngoài được dùng trong sản xuất socola, nó còn được sử dụng trong sản xuấtthuốc lá, xà phòng, mỹ phẩm Nó cũng như một loại thuốc dân gian dùng chữa bỏng, ho,sốt, sốt rét, thấp khớp, Đồng thời nó có tác dụng khử trùng và lợi tiểu do chứa chấttheophelin

Bơ ca cao có khả năng tạo cho sản phẩm độ cứng, độ giòn đặc trưng Nóng chảy ở nhiệt

độ 32 C đo đó, nó dễ tan và gây cảm giác dễ chịu Bơ cacao có thể để lâu mà không bị hôi⁰

do trong bơ cacao có chất chống oxi hóa

Thành phần trong bơ cacao

Trong thực phẩm, bơ ca cao là thành phần không thể thiếu trong sản xuất socola do cókhả năng kết tinh đa hình tùy theo nhiệt dộ, dạng bơ kết tinh β có cấu trúc tinh thể mịn,bóng, vị thơm đặc trưng, tan chảy nhanh dưới điều kiện thân nhiệt

Trong ứng dụng mỹ phẩm, bơ ca cao chứa nhiều vitamin E làm chậm quá trình lão hóa

da làm mờ nếp nhăn và các vết sẹo trên da Bơ cacao giàu axit béo với nhiều dưỡng chấtquý giá vì vậy nó có khả năng tuyệt vời trong việc giữ ẩm và giúp da mềm mịn, giúp lấy lại

sự mềm mại cho các vùng da khô trên cơ thể Bơ cacao giúp tăng độ đàn hồi cho da nhờ đógóp phần làm giảm những vết rạn da do tăng cân hay trong thời kì mang thai Nó còn có rấtnhiều chất chống oxy hóa có khả năng tiêu diệt các tế bào gốc tự do gây hại cho da, ngănngừa sự lão hóa, nếp nhăn trên da

1.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

1.2.1 Quy hoạch xây dựng

 Khu công nghiệp Mỹ Tho (tỉnh Tiền Giang) có diện tích 79,14 ha thuộc 2 xã: xãTrung An (TP Mỹ Tho) và xã Bình Đức (huyện Châu Thành)

 Vị trí: nằm dọc theo con sông tiền và đường tỉnh 864, có sông Bảo Định chảy qua.Cách trung tâm TP Mỹ Tho 3km về phía Tây, cách TP Hồ Chí Minh 72km về hướngTây Nam và cách quốc lộ 1A 4km về hướng Nam

 Cảng Mỹ Tho nằm nay trong KCN giúp việc vận chuyển thuận lợi, lưu thông hànghóa tiết kiệm chi phí, rủi ro, và các nguồn lực khác

 Tiền Giang nằm trong khu vực đồng bẳng sông Cửu Long nơi có diện tích trồngcacao khá lớn Đây cũng là vùng cacao nguyên liệu cho chất lượng tốt, được đánhgiá cao

Bản đồ KCN Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang

1.2.2 Vùng nguyên liệu

Đắk Lắk, Lâm Đồng, Đồng Nai, Bà Rịa,Tiền Giang, Bến Tre là những vùng có khí hậu,đất, nước phù hợp với sự phát triển cây ca cao và sản sinh những quả ca cao to, hạt tốt, chấtlượng Ngoài ra hiện nay có nhiều tỉnh phát triển cây cacao trồng xen canh như Cần Thơ,Đồng Tháp, Hậu Giang, Bình Phước,

Diện tích canh tác cacao ở Việt Nam năm 2018

1.2.3 Đặc điểm khí hậu

 Khí hậu tỉnh Tiền Giang mang tính chất nội chí tuyến – cận xích đạo và khí hậu nhiệtđới gió mùa, nhiệt độ bình quân cao và nóng quanh năm Nhiệt độ bình quân trongnăm 27-27,9 ℃

 Có 2 mùa chính: mùa khô từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau; mùa mưa từtháng 5 đến tháng 11

 Gió có 2 hướng chính là Đông Bắc ( mùa khô) và Tây Nam (mùa mưa); tốc độ trungbình 6m/s

 Tiền Giang nằm trong dãy ít mưa, lượng mưa trung bình 1.210-1.424 mm/năm vàphân bố ít dần từ bắc xuống nam, từ tây sang đông Độ ẩm trung bình 80-85%

1.2.4 Nguồn lao động

 Tiền Giang nằm trong vùng đồng bằng sông Cửu Long, tiếp giáp với các tỉnh ĐôngNam Bộ là những vùng tập trung đông dân số, tỉ lệ dân trong độ tuổi lao động caohơn so với cả nước Đó là một lợi thế lớn của tỉnh trong việc thu hút lao động làmviệc

 Dân số trong độ tuổi lao động của tỉnh khá lớn (khoảng hơn 1 triệu người), trong đó

có khoảng 40% lao đồng có kỹ năng khá, đã qua đào tạo

1.2.5 Hệ thồng nguồn điện và cấp nước

 Nguồn điện được đảm bảo cung cấp từ lưới điện quốc gia qua cả hai trục Phú Lâm –

Mỹ Tho và Trà Nóc – Mỹ Tho Với 2 trạm biến thể phía đồng và tây thành phố, cáctuyến trung thế 15kV hiện hữu của thành phố Mỹ Tho, khu trung tâm dùng cáp ngầmcho tuyến trung thế, chiều dài 6,1km sẽ đảm bảo việc tải điện cho các cơ sở, xínghiệp trong khu công nghiệp

 Nguồn nước được cung cấp bởi nhà máy nước Mỹ Tho với công suất Q=20.000

m3/ngày; nước ngầm Q= 20.000 m3/ngày và nhà máy nước Bình Đức công suất Q=

30.000 m3/ngày với mạng ống chính đường kính từ Φ200 đến Φ500, tổng chiều dài21.110m Tuyến ống chuyển tải nước sạch từ nhà máy nước Bình Đức về Mỹ ThoΦ600 dài 6.500 m đảm bảo việc dự trữ và cung cấp nước cho toàn hệ thống

1.2.6 Hệ thống thoát nước thải và vệ sinh môi trường

 KCN có tuyến cổng chính đi riền dẫn nước thải công nghiệp ra trạm xử lý côngnghiệp riêng Hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung có công suất 3.500

m3/ngày đêm

 Hệ thống thu gom và xử lý rác thải, nước thải theo đúng quy hoạch, kiểm soát môitrường đối với hoạt động của các cơ quan, doanh nghiệp trong khu công nghiệp

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

 Xuất khẩu cho các thị trường nước ngoài

 Chuỗi cửa hàng, siêu thị cung cấp các loại bơ thực vật

 Phân khúc thị trường trong tâm trung đến cao cấp do chi phí nguyên liệu cao hơn cácloại bơ thực vật khác

 Chất béo không no: 36-43%

 Ngoài ra còn chứa một số chất khác như Vitamin E, vitamin K,

2.1.3 Lựa chọn bao bì sản phẩm

 Đối với đối tượng các chuỗi cửa hàng, siêu thị

 Bao bì:

+ Túi zip PE, được hút chân không Bao bì có mặt trước trong suốt để tăng tính minh

bạch sản phẩm và sẽ giúp khách hàng dễ dàng thấy sản phẩm bên trong hơn Khốilượng 500g

+ Bao bì màng ghép PE/AI/OPP có cửa sổ phía trước giúp người tiêu dùng dễ dàng

quan sát sản phẩm bên trong Khối lượng 100/200g

+ Hộp nhựa PE: đảm bảo tính chắc chắn, bảo quản tốt hơn so với các loại túi Khối

+ Bao bì không sinh đông

+ Không chịu được lực tác động cơ học quá mạnh

 Giải pháp: Có thể dán nhãn của sản phẩm lên trên bao bì.

 Đối với các đối tượng là nhà máy mua bơ ca cao làm nguyên liệu sản xuất

 Nguyên liệu sản xuất: hạt ca cao đã lên men

 Đặc trưng sản phẩm: sản phẩm ở dạng nguyên liệu thô chưa qua chế biến, là thành

phần trong sản xuất socola, sàn phòng hay công nghiệp mỹ phẩm,

 Nguồn cung nguyên liệu:

 Thu mua từ các hộ nông dân quanh khu vực

 Nhập khẩu từ Indonesia

 Cung cấp giống cây trồng, tạo hợp tác xã cacao -> nguồn cung lâu dài trong tương laivơi mong muốn giảm nhập khẩu từ nước ngoài

2.2.2 Chuỗi cung ứng sản phẩm

 Phương án 1: Nhà sản xuất bơ ca cao thô -> Công ty, nhà máy chế biến

Các công ty, xí nghiệp sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, nhập nguồn bơ cacao thô từnhà máy sản xuất để làm nguyên liệu cho sản xuất socola, mỹ phẩm, dược phẩm, xàphòng,

Một số sản phẩm mỹ phẩm có chứa thành phần bơ ca cao như: gel dưỡng ẩm củavaselin, kem dưỡng ẩm Nivea,

 Phương án 2: Nhà sản xuất bơ ca cao -> nhà phân phối -> nhà bán lẻ (siêu thị, cửa

hàng, ) -> người tiêu dùng

Nhà sản xuất hợp tác với các nhà phân phối, nhà phân phối sẽ nhập hàng từ đơn vị sảnxuất dự trữ rồi cung cấp cho các đại lý, siêu thị, cửa hàng tạp hóa cấp dưới, nhỏ lẻ hơn

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ CACAO

3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất

Sơ đồ quy trình chế biến bơ cacao

vỏ cũng như tránh những tác động cơ học làm giảm tuổi thọ của các thiết bị

Các biến đổi xảy ra trong quá trình

Vật lý: chủ yếu là tỉ trọng và kích thước của nguyên liệu được đồng đều hơn do tạp chất

bị loại bỏ

Các phương pháp làm sạch

Sàng rây Thiết bị đơn giản, dễ vận

hành

Chỉ loại bỏ được các tạp chấtkhác biệt về kích thước, khốilượng

Chà xát

Thiết bị đơn giản, dễ vậnhành Quá trình gây ra nhiều bụi vàhạt vỡ, nguyên liệu dễ tái

nhiễm bẩnPhương pháp khí động Hiệu quả làm sạch cao Chi phí vận hành cao

Ngâm nước Giúp tăng hiệu quả của quá

trình làm sạch tiếp theo

Hiệu quả làm sạch không cao,lượng nước thải lớn => tăngchi phí sản xuất

Rửa xối Hiệu quả làm sạch cao

Lượng nước thải lớn, chi phívận hành cao, dễ gây nátnguyên liệu do lực xối nướcmạnh

Rửa kết hợp sóng siêu âm

Cần ít thời gian hơn, thânthiên với môi trường giúpgiảm được lượng khí thải vàchất thải, làm sạch hiệu quả

Phải lựa chọn dung dịch tẩyrửa phù hợp, giá thành cao

Hệ thống làm sạch

Sơ đồ nguyên lí hệ thống làm sạch

 Thiết bị sàng gồm 2 mặt sàng được lắp kết hợp với nhau theo thứ tự đường kính lỗ giảmdần từ trên xuống Giữa các mặt sàng, người ta thường lắp các bi trống bít lỗ sàng để hạnchế hiện tượng các lỗ sàng bị bít lại.

Nguyên lý hoạt động

Dòng hạt ca cao nguyên liệu được đưa đến vị trí nhập liệu của thiết bị sàng Ở sàng tầng

1 với kích thước lỗ lớn sẽ loại bỏ những tạp chất lớn như rơm rạ, đá, cành cây khô… Hạt cacao sẽ rơi xuống sàng tầng 2 để loại bỏ các tạp chất kích thước nhỏ như bụi đất, cát, mảnhkim loại, thủy tinh Quá trình sàng có sự rung lắc nhờ mô tơ Quá trình làm sạch chính làquá trình phân loại dựa trên sự sai khác về kích thước của khối hạt còn gọi là phương phápphân loại bằng kích thước Đặt biệt, các tạp chất nhẹ (bụi, vỏ khô…) bám lên trên bề mặtđống hạt cũng được tách nhờ hệ thống quạt thổi liên tục đặt ở đầu ra của sàng dưới

Sau đó hạt ca cao được đưa vào thiết bị làm sạch bằng khí động để tách các tạp chất cònsót lại Quá trình làm sạch chính là quá trình phân loại dựa trên sự sai khác về tỉ trọng củacác phần tử trong khối hạt còn gọi là phương pháp phân loại bằng trọng lực Khi đó, dònghạt ca cao được đưa đến một bề mặt có đục lỗ và được đặt nằm nghiêng so với mặt đất.Dòng khí sẽ được thổi qua những lỗ này từ dưới lên trên vuông góc với bề mặt sàn kết hợpvới chuyển động rung lắc có tác dụng làm cho khối hạt tung lên trên Dưới tác dụng củadòng khí, các hạt ca cao và tạp chất có trọng lượng nhỏ bị lôi cuốn bởi dòng khí ra ngoài,những tạp chất có trọng lượng lớn hơn sẽ rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực, hạt ca caođạt yêu cầu sẽ ở đứng yên (trạng thái tầng sôi)

Bên cạnh đó, hệ thống còn có các cyclon thu hồi tạp chất

3.1.2 Quá trình rang nhân cacao

 Bảo quản: quá trình rang còn có tác dụng giảm hàm ẩm góp phần vô hoạt enzyme vàtiêu diệt vi sinh vật có hại, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

Các biến đổi xảy ra

− Vật lý: Dưới tác dụng của nhiệt độ, nhân ca cao sẽ trở nên giòn hơn và độ bền cơ sẽgiảm đi

− Hóa lý: Dưới tác dụng của nhiệt độ:

 Một phần nhỏ chất béo bị hóa lỏng

 Hơi nước và các chất dễ bay hơi khác bị thất thoát, riêng acid acetic bị bay hơi làmtăng giá trị cảm quan của sản phẩm.

− Hóa học:

 Giảm khối lượng chất khô do các phản ứng hóa học hình thành nên các chất bay hơi

và chúng bị thoát ra khỏi khối ca cao

 Phản ứng thủy phân, đặc biệt là thủy phân lipid tạo ra các cấu tử tiền hương cho sảnphẩm bơ ca cao

 Phản ứng Maillard hình thành hương vị đặc trưng cho sản phẩm

 Phản ứng oxy hóa khử diễn ra mạnh, đặc biệt là các phản ứng oxy hóa khử các hợpchất polyphenol

Các phương pháp rang

Rang gián đoạn Thích hợp với sản xuất quy

mô nhỏ

Năng suất thấp, chấtlượng sản phẩm khôngđều giữa các mẻ

Để phù hợp với nhà máy sản xuất cacao nhà máy sử dụng thiết bị rang liên tục

Cấu tạo thiết bị:

Cấu tạo thiết bị rang

Nguyên lí hoạt động

Không khí được quạt đưa vào thiết bị, qua caloriphe trở thành không khí nóng – tác nhânnhiệt cho quá trình rang Dòng ca cao sau khi qua phễu nhập liệu, đi theo đường ống lưới sẽgặp tác nhân nhiệt và thực hiện quá trình rang

 Chế biến: hạt ca cao sau quá trình nghiền sẽ trở thành dạng paste gọi là ca cao khối,

là nguyên liệu chính để sản xuất bột ca cao Ca cao khối có gần 55% bơ ca cao ởdạng huyền phù, trong đó pha lỏng là bơ ca cao, pha rắn là bột ca cao So với hạt cacao nhân ban đầu thì sản phẩm sau nghiền có sự biến đổi sâu sắc về kích thước vàtính chất

 Chuẩn bị: sau khi nghiền thu được ca cao khối ở dạng paste, là bước chuẩn bị thuậnlợi hổ trợ cho quá trình ép bơ tiếp theo

 Hoàn thiện: quá trình nghiền thực hiện tốt thì góp phần giúp sản phẩm bơ ca cao tăngchất lượng cảm quan cũng như bột ca cao thành phẩm được mịn và đồng nhất hơn

Các biến đổi

 Vật lý:

 Hạt bị giảm kích thước do tế bào bị xé vỡ Đây là biến đổi có lợi, kích thước hạt càngnhỏ thì kiềm hóa dễ và sản phẩm ca cao càng mịn đẹp

 Nhiệt độ tăng: do qúa trình nghiền sinh ra lực ma sát làm khối hạt ca cao nóng lên.Xét trong một giới hạn thì đây là biến đổi có lợi: giúp ta tiết kiệm được phần nào chi phínăng lượng do ta có thể lợi dụng năng lượng này để tăng nhiệt độ trên nhiệt độ nóng chảycủa bơ ca cao để sau khi nghiền thô ta được dịch ca cao sệt Nhưng cần khống chế nhiệt độcủa quá trình nghiền trong một giới hạn nhất định, nếu không để nhiệt độ tăng lên quá cao sẽgây ra những tác dụng bất lợi như làm sậm màu sản phẩm…

 Hóa lý:

 Sau khi tế bào bị nghiền xé thì các chất trong tế bào nhất là bơ ca cao được giảiphóng ra ngoài Đây là biến đổi có lợi do sau khi các chất bên trong tế bào thoát ra ngoài sẽthuận lợi hơn cho qúa trình ép

 Có sự thay đổi pha của khối ca cao trước và sau khi nghiền, ban đầu ở dạng rắnchuyển sang dạng huyền phù Đây là biến đổi có lợi do ở dạng huyền phù giúp cho quá trìnhkiềm hóa được thực hiện dễ dàng hơn

Tiêu tốn năng lượng, sinh

ra bụi, cần lực nghiềnlớn, do lực ma sát lớnnên sinh nhiều nhiệt làmnóng thiết bị, vật liệu haydính bết vào thành máy

Nghiền ướt

Không sinh ra bụi, tiêu tốn nănglượng ít hơn nhờ có nước len vào cácvết nứt có trong các hạt giúp chúng

dễ nứt ra hơn, vật liệu không bị dínhbết vào thiết bị, giảm lực mà sát nênthiết bị ít bị nóng và tuổi thọ cao

Tiêu tốn năng lượng đểsấy khô vật liệu sau khinghiền, năng lượng bịgiảm vì phải tốn mộtphần trọng lượng lànước

 Nhiệt độ nghiền: 35 – 370C (trên nhiệt độ nóng chảy của bơ ca cao).

 Kích thước hạt sau nghiền: 50 – 200μm

3.1.4 Quá trình kiềm hóa

Kiềm hóa cacao để trung hòa các acid béo tự do và làm cho cấu trúc của tế bào bị yếu đitạo thuận lợi cho quá trình ép bơ sau này

Để kiềm hóa, sử dụng các chất có tính kiềm nhẹ như Na2CO3, K2CO3 pha trong dungdịch đệm có bổ sung thêm một lượng nhỏ MgO Quá trình kiềm hóa được tiến hành ở 60-80℃ và có khuấy trộn liên tục

Mục đích công nghệ

 Góp phần cải thiện các chỉ tiêu của sản phẩm, góp phần nâng cao chất lượng cảmquan của sản phẩm.

 Chuẩn bị:

Ca cao được kiềm hóa, một số thành phần tạo cấu trúc của hạt ca cao bị biến đổi, làm hạt

ca cao mềm và xốp hơn Do đó, quá trình nghiền và ép bơ được thực hiện dễ hơn

Trong quá trình kiềm hóa ca cao khối, bơ sẽ ngăn cản phản ứng hóa học xảy ra giữadung dịch kiềm và hạt ca cao Vì vậy quá trình kiềm hoá nhân ca cao sẽ giúp tăng khả năngtiếp xúc giữa kiềm và nhân ca cao Đối với kiềm hóa dạng nhân thì sẽ cần nhiều nước hơn

và nhiệt độ sẽ ôn hòa hơn (80 850C)

Các biến đổi xảy ra

 Vật lý:

Khi kiềm hóa ca cao mảnh, các thành phần tạo cấu trúc, đặc biệt là các polysaccharide sẽ

bị thủy phân Khi đó, cấu trúc của hạt ca cao sẽ trở nên xốp hơn Bên cạnh đó, do các phảnứng ngưng tụ của các hợp chất phenol, màu sắc của ca cao sẽ trở nên sậm hơn Trong trườnghợp kiềm hóa ca cao khối, độ nhớt của khối ca cao sẽ giảm do nhiệt độ tăng

 Hoá lý:

 Bơ ca cao tiếp tục được hoá lỏng: Nhiệt độ nóng chảy của các tinh thể lipid trong

ca cao cao nhất là 37°C mà nhiệt độ của quá trình kiềm hoá là > 80°C nên bơ ca cao sẽ tiếptục được hoá lỏng

 Ngoài ra, do có bổ sung thêm dung dịch K2CO3 nên khối ca cao được hấp phụ nướclàm tăng hàm ẩm trong ca cao

 Dưới tác dụng của nhiệt độ, nước trong khối hạt ca cao sẽ bay hơi, làm cho hàm ẩmcủa khối ca cao giảm xuống nhưng không đáng kể so với lượng ẩm hấp phụ vào

 Sự thay đổi pH: trong quá trình kiềm hóa, pH của bột ca cao tăng

 Thuỷ phân một phần protein tạo thành acid amin, hợp chất amin, amoniac tự do,các hợp chất globulin tự do…

 Các polyphenol chuyển hóa thành quinon và ngưng tụ mạnh làm bột sẫm màu

 Tạo màu và mùi do phản ứng Maillard giữa đường khử và acid amin

 Giảm cấp cellulose cho ra những hợp chất có mùi tương tự vanillin và màu nâusậm tương tự caramel

Thiết bị

Thiết bị kiềm hóa

Cấu tạo của thiết bị gồm một tank hình trụ có lắp đặt cánh khuấy, thường là cánh khuấytrục vis

Bằng cách điều chỉnh hai thông số cơ bản là nhiệt dộ kiềm hóa và lượng kiềm sử dụng,

có thể kiểm soát được độ màu, mùi của bột ca cao theo mục đích sản xuất

 Ở nhiệt độ thấp, màu ca cao sẽ nhạt và hơi nâu

 Khi gia tăng nhiệt độ lên cao, ca cao sẽ chuyển màu nâu đậm và trở nên nặng mùi Ngoài ra, lượng kiềm sử dụng cũng ảnh hưởng nhiều đến màu sắc ca cao Càng kiềmtính, pH càng cao thì ca cao càng sậm màu

Nguyên lý hoạt động

Nhân ca cao sẽ được đưa vào bồn nhập liệu Tín hiệu khối lượng sẽ được truyền sang bộphận chuẩn bị dung dịch kiềm hoá Theo những công thức đã được lập trình sẵn, dung dịchkiềm hoá sẽ được chuẩn bị một cách tự động, nồng độ kiềm được điều chỉnh phù hợp

Sau khi đạt được những yêu cầu cần thiết, toàn bộ nhân ca cao sẽ được đưa xuống thùngkhuấy Cánh khuấy hình xoắn ốc hoạt động trong suốt quá trình kiềm hoá có tác dụng đảotrộn toàn bộ mẻ Tùy theo yêu cầu của sản phẩm mà quá trình kiềm hoá sẽ bao gồm các giaiđoạn sau:

Đầu tiên, nhân sẽ được gia nhiệt thông qua đường hơi nước đi vào vỏ áo thiết bị Sau khiđạt được nhiệt độ cần thiết thì dung dịch kiềm sẽ được đưa vào bồn khuấy

Thiết bị có thể làm việc ở 2 chế độ: áp suất thường và cao áp Không khí được ổn địnhnhiệt độ ở thiết bị gia nhiệt sẽ được bơm vào bồn khuấy trong suốt quá trình phản ứng Nếulàm việc ở áp suất cao thì van thông áp sẽ được đóng lại và sau khi kết thúc quá trình ta cầnđiều chỉnh van này để giảm áp suất từ từ trước khi tháo sản phẩm

Thông số công nghệ

 Nhiệt độ kiềm hóa: 80 – 850C

 Thời gian kiềm hóa: 60 phút

ra, quá trình này còn tạo ra các loại sản phẩm với hàm lượng béo khác nhau phù hợp với cácmục đích sử dụng khác nhau

 Bảo quản: ở góc độ cảm quan, bột ca cao sau khi ép bơ có thể bảo quản được lâu hơn

do giảm được hiện tượng oxi hoá chất béo gây mùi khó chịu cho sản phẩm

Các biến đổi xảy ra

 Vật lý:

 Thay đổi khối lượng do bơ được tách ra

 Giảm hàm lượng ẩm (bị mất nước sau khi ra khỏi máy ép)

 Nhiệt độ tăng

 Hoá lý:

 Sự khuếch tán cấu tử lỏng ra bên ngoài

 Liên kết giữa các cấu tử rắn chặt chẽ hơn tạo thành khối rắn dạng bánh

 Sự thoát hơi nước và các cấu tử hương

Các phương pháp ép bơ

Ép đùn Đơn giản, năng suất lớn

Chà xát mạnh trong quá trình

ép làm cho bơ ép ra bị vẩn đụcGía thành cao

Ép thủy lực

Lượng chất dinh dưỡng đượcchứa tối đa

Chi phí sản xuất thấp hơn ép đùn

Khả năng tách triệt để bơ thấphơn phương pháp ép đùn

Thiết bị

Cấu tạo thiết bị ép bơ

Thiết bị ép thủy lực được sử dụng ở quá trình ép này là loại thiết bị gồm 22 khung épđặt đứng liên tiếp nhau Mỗi khung có một màng lọc bằng thép nằm ở đáy khung có thể tháolắp được

ca cao sẽ rơi xuống băng tải (đặt sẵn bên dưới máy ép) và được chuyển tới silo để làm nguộibằng không khí lạnh (hoặc đưa lên pallet để chuyển tới làm nguội trong phòng lạnh) rồi sau

đó sẽ qua thiết bị nghiền để nghiền bánh ca cao thành bột ca cao thành phẩm

Hàm lượng béo của ca cao được chỉnh dựa vào ba yếu tố là: thời gian ép, khối lượng bột

ép và khoảng cách di chuyển của piston

Độ mịn của bột cacao đã được quyết định bởi quá trình nghiền mịn trước đó, còn quátrình nghiền này không ảnh hưởng đến kích thước của hạt cacao mà chỉ có tác dụng xé nhỏbánh cacao thành dạng bột

Các yếu tố ảnh hưởng

 Nhiệt độ:

 Bơ cacao còn lại trong bột có nhiệt độ nóng chảy 34oC Nếu trong quá trình nghiềnnhiệt độ tăng cao trên nhiệt độ này thì bơ cacao sẽ chảy lỏng gây hiện tượng kết dínhlàm cho quá trình nghiền gặp khó khan Hơn nữa ở nhiệt độ thấp hơn 34oC một sốglyceride trong bơ cacao cũng có thể bị chảy lỏng không ổn định sẽ tạo ra những màusắc không mong muốn và làm cho bột bị vón cục Đối với bột cacao có hàm lượngbéo dưới 20% thì nhiệt độ làm nguội không cần chính xác

 Màu sắc bột cacao tùy vào mục đích sử dụng của bột cacao thành phẩm mà màu sắccủa bột quan trọng hay không Và màu sắc của bột cacao cũng bị chi phối một phầnbởi nhiệt độ của quá trình này

 Độ ẩm và không khí:

Độ ẩm tương đối của không khí làm nguội chỉ nằm trong khoảng 50-60% Độ ẩmkhông khí quá cao sẽ làm cho hạt cacao thành phẩm có chứa hàm lượng nước lớn tạođiều kiện cho vi sinh vật phát triển Ngược lại, độ ẩm quá thấp sẽ làm cho hạt cacao

bị tích điện gây khó khan cho việc đóng gói sau này Bên cạnh đó, không khí làmnguội phải sạch và không có mùi lạ.

Sau khi đã được nghiền mịn thành dạng bột sẽ được cuốn theo dòng khí lạnh tuần hoànđến 2 tháp làm nguội (4) Tại đây, hồn hợp bụi cacao sẽ trao đổi nhiệt gián tiếp với dungdịch nước muối thông quá lớp vỏ áo của tháp làm nguội

Cuối cùng hỗn hợp bụi cacao sẽ được hút vào 2 cyclon (5) để thu hồi sản phẩm cacao ởdạng bột mịn

Thiết bị nghiền bánh cacao

Thông số kĩ thuật

 Nhiệt độ cacao nhập liệu: 43-45℃

 Nhiệt độ cacao tháo liệu: 21-24℃

 Độ ẩm không khí làm nguội: 50-60℃

 Nhiệt độ dung dịch nước muối làm nguội: -10℃

 Năng suất:

 Cacao có hàm lượng bơ 10-12%: tối đa 700kg/giờ

 Cacao có hàm lượng bơ 16-18%: tối đa 550kg/giờ

 Cacao có hàm lượng bơ 22-24%: tối đa 450kg/giờ

 Công suất tải: 42W

Thiết bị

Thiết bị bao gói

Sử dụng thiết bị chuyên để đóng gói các loại bơ Phễu nhập liệu, bơ được rót vào túinilon đã được xếp sẵn vào thùng carton sau đó ghép mí túi nilon vào đóng thùng

Nguyên lý hoạt động

Máy đóng gói có thể thực hiện xếp túi nilon vào thùng, mở túi, nhập liệu tự động vào túi,tính toán, đổ vào, và tính theo thể tích rót đã cài đặt sẵn, sau đó sẽ trượt theo băng tải quathiết bị ghép mí túi rồi tiếp đến là thiết bị đóng thùng Quy trình được thực hiện điều khiển

tự động

Thông số công nghệ

Khối lượng mỗi thùng bơ: 10 kg

3.1.7.2 Bao gói bột cacao

Thiết bị

Thiết bị bao gói bột cacao thực tế

Sử dụng thiết bị chuyên để đóng gói các loại bột Phễu nhập liệu, loại máy nhập liệu tựđộng kép đôi với cân tự động bằng thiết bị chuyền tải tự động cho sản phẩm vào túi tự độnggọn gàng và khâu túi

Nguyên lý hoạt động

Máy đóng gói có thể thực hiện nhập liệu tự động vào túi, mở túi, tính toán, đổ vào, vàcân theo khối lượng đã cài đặt sẵn, sau đó sẽ trượt theo băng tải qua thiết bị khâu túi Quytrình được thực hiện điều khiển tự động

3.1.8 Bảo quản

Mục đích công nghệ

Vật lý: giúp định hình lại sản phẩm trong bao bì bằng cách làm lạnh bơ.

Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm

 Chỉ tiêu sinh học

 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1g sản phầm E.coli, số vi khuẩn

trong 1g sản phẩm

 Hàm lượng kim loại:

 Arsenic (As): không quá 0.5ppm

 Copper (Cu): không quá 0.4 ppm

 Lead (Pb): không quá 0.5 ppm

 Chỉ tiêu cảm quan

 Trạng thái: sản phẩm dạng hình khối, các khối đồng đều, cân đối với nhau, sờ chắctay, bề mặt mềm, không nứt, đặc trưng cho sản phẩm

 Màu sắc: trắng ngà, đặc trưng của sản phẩm

 Mùi vị:là sản phẩm khử mùi nên không có mùi vị lạ

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Cho sản xuất bơ cacao

Tổn thất qua từng công đoạn sản xuất bơ cacao

Tính toán cân bằng vật chất cho 500kg nguyên liệu/h

 Khối lượng cacao nguyên liệu sau khi làm sạch:

G1 = 500 x 100−0,1100 = 499,5 kg

 Khối lượng cacao sau khi rang:

Rang làm độ ẩm của hạt cacao giảm từ 7,5% xuống còn 2%

G2 = 499,5 x 100−7,5100−2 = 471,47 kg

 Khối lượng cacao sau khi nghiền:

G3 = 471,47 x 100−0,1100 = 470,99 kg

 Khối lượng cacao sau khi kiềm hóa:

Quá trình kiềm hóa, lượng kiềm thêm vào chiếm 2,5% khối lượng

G4 = 470,99 x 100−0,1100 + 470,99 x 2,5% = 482,29 kg

 Khối lượng bã cacao sau khi ép bơ:

Hàm lượng béo giảm từ 55% xuống còn 15% và tổn thất 0,2%

4.2 Cho sản xuất bột cacao

Tổn thất trong sản xuất bột cacao

 Lịch làm việc của nhà máy:

Để chủ động trong sản xuất cần lập kế hoạch sản xuất thông qua biểu đồ nhập nguyên liệu

và biểu đồ sản xuất Căn cứ vào thời vụ thu hoạch thì cacao có thể thu hoạch quanh năm Dovậy nguồn nguyên liệu hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu cho chế biến cả năm Từ đó, ta lậpbiểu đồ kế hoạch thu mua nguyên liệu và kế hoạch sản xuất của nhà máy như sau:

Kế hoạch thu mua nguyên liệu

Nhà máy sẽ làm việc thừ thứ 2 đến thứ 7, nghỉ chủ nhật và ngày lễ

Tháng 2 thường vào tháng tết âm lịch, nên nhà máy sẽ tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng máymóc trong thời gian đó

Tháng 4, 5 được nghỉ ngày 30/4 và 1/5 nên nhà máy sản xuất ít hơn

Do vậy:

+ Số ngày làm việc của nhà máy dự kiến là: 300 ngày/năm

+ Mỗi ngày nhà máy làm việc 1 ca/ngày/8h

+ Số ca làm việc của nhà máy dự kiến là 300 ca/năm

− Khối lượng nguyên liệu sử dụng cho 1 ngày:

Qngày = Q x 8 = 500 x 8 = 4000 kg/ngày

Khối lượng bán thành phẩm sau mỗi công đoạn năng suất 500kg nguyên liệu/h

Khối lượng nguyên liệu theo giờ (kg/giờ)

Khối lượng nguyên liệu theo ngày (kg/ngày)

7 Bao gói Bơ 226,74 226,51 906,96 906,04

 Tên thiết bị: Máy phân loại và làm sạch hạt

 Nhà cung cấp: Máy phân loại và làm sạch hạt

 Kích thước máy: 3300 x 2500 x 2500 mm

 Kích thước sàng: 1250 x 2400 mm

 Năng suất: 800kg/h

Lượng nguyên liệu theo giờ là 500 kg/h

Chọn thiết bị phù hợp với năng suất của nhà máy nên số lượng máy cần sử dụng là 1

Năng suất của mỗi thiết bị: 500 kg/h

Số thiết bị cần có: 499,5500 = 0,99  Chọn 1 thiết bị

5.3 Thiết bị nghiền

Thiết bị nghiền

Thông số thiết bị:

 Công suất: 500 kg/h

 Công suất điện: 2.25kw

 Điện áp: 380V

 Kích thước: 2000 x 1500 x 2000 mm

Lượng nguyên liệu đầu vào là 471,47 kg/h

Năng suất của mỗi thiết bị: 500 kg/h

 Số thiết bị cần có: 1

5.4 Thiết bị kiềm hóa

Thiết bị kiềm hóa

Lương cacao đưa vào kiềm hóa: 470,99kg/h

Năng suất của mỗi thiết bị kiềm hóa: 600 kg/h

 Công suất giờ: 500 kg/h

Lương cacao cần cho vào ép là: 482,29 kg/h

Năng suất của mỗi thiết bị ép là: 500 kg/h

Số thiết bị cần có: 1

5.6 Bao gói bơ

Thiết bị bao gói bơ

 Kích thước máy: 4000 x 2800 x 3000 mm

 Công suất:

 Năng suất: 1 thùng/phút