thiết kế phân xưởng sản xuất cà phê rang xay 10 tấn/ngày

thiết kế phân xưởng sản xuất cà phê rang xay 10 tấn/ngày

PHẦN I:

LỜI NÓI ĐẦU

Cà phê là một đặc sản của các nước vùng nhiệt đới, là sản phẩm đượcbuôn bán nhiều trên thế giới, đối với nước ta cà phê cũng chiếm một phầnquan trọng trong các mặt hàng xuất khẩu có giá trị Hơn nữa, do mặt hàng

cà phê đã, đang và sẽ tăng cường phát triển nhiều là một đặc sản quý giá củavùng nhiệt đới Việc tiêu thụ cà phê trên thế giới cũng ngày càng tăng, nhất

là ở Châu Âu, tập quán uống cà phê đã gắn liền với phong tục xã hội và mứcsinh hoạt vật chất Mặt hàng cà phê trong những năm qua đã mang lại lợi ích

to lớn đóng góp một tầm quan trọng trong sự nghiệp xây dựng đất nước.Nước ta có điều kiện thiên nhiên tốt để phát triển loại cây cao cấpnày, nhiều vùng đất đỏ rất thích hợp để trồng cà phê như các cao nguyên:Gia Lai, Kon Tum, Daklak, Di Linh…

Do tập quán uống cà phê có từ lâu đời nên đối với nhiều người cà phê trởthành thức uống thường nhật, điều này có lẽ do hương vị đặc biệt của cà phê

và tác dụng chủ yếu của nó

Cà phê là một loại thức uống kích thích thần kinh, gây hoạt động minhmẫn cho trí óc và thông qua sự kích động hệ thần kinh, tăng cường sự hoạtđộng của các bộ máy khác trong cơ thể như trợ tim, xúc tiến sự tuần hoàncủa máu, nâng cao sinh lực chống mệt mỏi cho cơ thể người Trong cà phêhoạt chất chủ yếu là cafein, hàm lượng của nó trong cà phê từ 1-3%, cafein

là một chất độc vì vậy uống nhiều cà phê sẽ sinh ra táo bón, uống quá nhiềulàm thần kinh quá kích thích bị gây rối loạn sau đó có thể dẫn tới suy nhược.Tuy nhiên, cà phê vẫn là thức uống hấp dẫn đối với nhiều người và nhiềulứa tuổi trên thế giới bởi lẽ một tách cà phê ngon thì có đầy đủ hương vị đặcbiệt khiến người ta thích thú một cách khó tả Với những phương tiện vàđiều kiện trang thiết bị hiện nay người ta có thể tách được nhiều chất thơm

có trong cà phê rang Vì thế, cà phê là đồ uống ưa chuộng và được đánh giá

cao.Trên thế giới hiện nay có rất nhiều nước trồng cà phê, trong đó 4 nước

có diện tích trồng cà phê lớn nhất là Brazil có khoảng 3 triệu ha sản lượngđạt 2.874.310 tấn năm 2010 chiếm khoảng 25% sản lượng cà phê trên thếgiới (trên thế giới 8.359.376 tấn)

Ở Việt Nam trong những năm gần đây đã tăng nhanh diện tích canh tác

và sản lượng thu hoạch cà phê Diện tích trồng cà phê của Việt Namnăm 2010 là 506,4 nghìn ha, sản lượng đạt 1.105.700 tấn(nguồn) Inđônêxia có diện tích trên dưới 1 triệu ha, sản lượng 801.000 tấn năm

2010 Colombia hiện có trên 1 triệu ha, sản lượng hàng năm khoảng514.128 tấn năm 2010.( http://en.wikipedia.org/wiki/Coffee)

Mặc dù giá cả cà phê trên thị trường gần đây đã có nhiều biến độngnhưng thu nhập cao và nhanh chóng nên đã thu hút nhiều cơ quan tư nhân

và hộ nông dân đầu tư vào ngành sản xuất cà phê Ngoài ra, để đáp ứng nhucầu của người tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, vùng Tây Nguyên rộnglớn đất đai khí hậu thích hợp cho việc phát triển cà phê Trong những nămgần nhất nước ta sẽ có hàng vạn tấn cà phê xuất khẩu hàng năm vì đó là mộtmặt hàng mà cả thế giới đều ưa thích

Cùng với việc phát triển trồng cà phê thì kỹ thuật chế biến đòi hỏingày càng cao Khâu chế biến có ảnh hưởng lớn đến phẩm chất cà phê vàtác động mạnh đến sản xuất cà phê Hiện nay, chúng ta có nhiều cơ sở chếbiến cà phê nhân sống xuất khẩu và chế biến cà phê bột, cà phê hòa tan,song qui mô còn nhỏ chưa tập trung Nhưng với kế hoạch phát triển cà phêtrong những năm tới, công tác chế biến nhất định sẽ đạt được những đỉnhcao của kỹ thuật chế biến hiện đại trên thế giới

Nhưng thực tế nước ta có rất ít nhà máy chế biến cà phê đạt chất lượngcao mà chủ yếu là các phân xưởng sản xuất nhỏ của tư nhân với thiết bịlạc hậu, thô sơ, năng suất thấp, chất lượng không cao

Mặt hàng xuất khẩu là cà phê nhân của chúng ta còn kém chất lượng, bị ép giá làm giảm một phần thu nhập Hơn nữa, do cà phê nhân kém chất lượng nên các

sản phẩm của những quá trình chế biến tiếp theo từ cà phê nhân của chúng ta chất lượng cũng không cao Cho nên yêu cầu cần thiết là phải xây dựng một nhàmáy sản xuất cà phê có tính quy mô lớn là cần thiết.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

1 Đặc tính thực vật của cà phê:

Các loại cà phê đều thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, chỉ có 10loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt Trên thế giới hiện nay người ta thường trồng các giống sau:

1.1Cà phê Robusta: (

http://zitcafe.com/tin-tuc/25-dacdiemcacloaicafeovietnam.html )

Loại cây trông này rất thích hợp với khí hậu, thổ nhưỡng tại vùng Tây

Nguyên Việt Nam - nhất là vùng đất bazan (Gia lai, Đắclắc) - hằng năm đạt 95% tổng sản lượng cà phê Việt Nam, mùi thơm nồng, không chua, độ cafein cao, thích hợp với khẩu vị người Việt, nhưng quá đậm đặc với người nước ngoài Trồng cà phê Robusta phải thâm canh mới đạt được năng suất cao vì trái đậu trên cành một lần, phải tạo cành mới (cành thứ cấp 1,2,3…) để đạt được yếu tố này, người nông dân phải có vốn, một kiến thức cơ bản Thường thì mới năm thứ hai-thời kỳ kiến thiết cơ bản-người trồng đã thu hoạch, không hãm ngọn sớm nên đến năm thứ 1 kinh doanh (năm thứ 3 của cây trồng) cây đã yếu,

90-có hình tán dù, thiếu cành thứ cấp

Hình 1: hạt cà phê Robusta coffee

Cà phê Robusta hay còn gọi là cà phê vối thuộc loài thực vật Coffea Canephora Pierre ex A Froehner Đây là giống cà phê thích nghi tốt với khí hậu

và thổ nhưỡng trên vùng đất đỏ bazan – Tây Nguyên trù phú với độ cao từ 800 1000m so với mặt nước biển Là loại cà phê phổ biến nhất ở Việt Nam chiếm hơn 90% sản lượng hằng năm

-Đặc điểm: Hạt cà phê Robusta hình bàn cầu tròn và thường là 2 hạt trong

1 trái Trãi qua quá trình chế biến trên dây chuyền thiết bị hiện đại với công

nghệ cao tạo cho loại cà phê Robusta có mùi thơm dịu, vị đắng gắt, nước có màunâu sánh, không chua, hàm lượng cafein vừa đủ đã tạo nên một loại cà phê đặc sắc phù hợp với khẩu vị của người dân Việt Nam

1.2Cà phê Arabica: (

http://zitcafe.com/tin-tuc/25-dacdiemcacloaicafeovietnam.html )

Loại này có hai loại đang trồng tại Việt Nam: Moka và Catimor

a) Moka: mùi thơm quyến rũ, ngào ngạt, vị nhẹ, nhưng sản lượng rất

thấp, giá trong nước không cao vì không xuất khẩu được, trong khi giá xuất rất cao-gấp 2-3 lần Robusta – vì trồng không đủ chi phí nên người nông dân ít trồngloại café này

b) Catimor: Mùi thơm nồng nàn, hơi có vị chua, giá xuất gấp hai lần

Robusta – nhưng không thích hợp với khí hậu vùng đất Tây Nguyên vì trái chín trong mùa mưa và không tập trung – nên chi phí hái rất cao - hiện nay tại QuảngTrị đang trồng thí nghiệm, đại trà loại cây này và có triển vọng rất tốt

Cà phê Arabica còn được biết đến với cái tên dân gian gọi là cà phê chè

Ơ nước ta chủ yếu gồm 2 giống chính là mokka và catimor thuộc loài thực vật Coffea L Cà phê Arabica chiếm một diện tích rất ít khoảng 1% diện tích trồng

cà phê Loại cà phê này chỉ cho chất lượng tốt khi được trồng ở độ cao trên 1000m so với mặt nước biển Vì hiệu quả kinh tế cao và chất lượng tốt nên hiện nay diện tích trồng đang được nhà nước khuyến khích trồng

Đặc điểm: Arabica khi pha cho nước có màu nâu nhạt sánh, mùi vị đắng rất đa dạng từ đắng dịu hương thơm nhẹ nhàng quyến rũ đến vị đắng lẫn hương thơm nồng nàng, đặc biệt có vị hơi chua rất lôi cuốn và thích hợp với khẩu vị của các qúy bà

1.3 Cà phê Cherry: (

http://zitcafe.com/tin-tuc/25-dacdiemcacloaicafeovietnam.html )

Không phổ biến lắm vì vị rất chua - chịu hạn tốt Công chăm sóc đơn giản, chi phí rất thấp - nhưng thị trường xuất khẩu không chuộng kể cả trong nước nên ít người trồng loại này - một cây café mít 15-20 tuổi, nếu tốt có thể thu hoạch từ 100kg -200kg café tươi nếu nằm gần chuồng bò hoặc nơi sinh hoạt gia đình …

Cherry hay còn gọi là cà phê mít gồm có 2 giống chính là Liberica và Exelsa.Loại này không được phổ biến lắm, nhưng đây là loại có khả năng chống chịu sâu bệnh rất tốt và năng suất rất cao Được trồng ở những vùng đất khô đầy gió

và nắng của vùng cao nguyên

Đặc điểm: Cherry mang một đặc điểm và hương vị rất khác lạ của một loài cây trưởng thành dưới nắng và gió của Cao Nguyên Hạt cà phê vàng, sáng bóngrất đẹp Khi pha tạo ra mùi thơm thoang thoảng, đặc biệt là vị chua của cherry tạo ra một cảm giác thật sảng khoái

1.4 Thành phần hóa học của cà phê.

1.4.1 Cấu tạo thành phần của cà phê.

Hình 2: cấu tạo hạt cà phêLớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít

Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiềuchất ngọt, dễ xay xát hơn

Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc Vỏtrấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít

Phía ngoài nhân cà phê còn một vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa, chúng cómàu sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màutrắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa càphê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà

Trong cùng là nhân cà phê, lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thường thì chỉ 2 nhân

6 - 829

1.4.2.Thành phần hóa học cơ bản trong cà phê nhân

Bảng 2: thành phần hoá học cơ bản trong cà phê nhân (1)

Thành phần Cà phê ArabicaHàm lượngCà phê Robusta

1.4.3 Thành phần hóa học của nhân

Cấu tạo của cà phê nhân chịu ảnh hưởng bởi chủng cà phê, độ chín củaquả, điều kiện canh tác, điều kiện chế biến và bảo quản nhưng thực tế chưa cónghiên cứu nào thiết lập mối quan hệ đó với thành phần hóa học của nhân càphê

Cà phê nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, chất khoáng, lipit, protit,gluxit Ngoài ra, còn có nhũng chất mà ta thường gặp trong thực vật là những

axit hữu cơ chủ yếu là axit clorogenic và các chất ancaloit Trên thế giới cũngnhư trong nước ta đã có nhiều nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học củanhân cà phê.

Một số các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê.

+ Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê

Đất trồng cà phê có ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị và màu sắc của cà phê.Nếu cà phê trồng trên đất bazan thì cây tốt, khỏe, sản lượng cao, phẩm chất

cà phê tốt, hương vị đậm đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cà phê trồng trêncác loại đất khác

+ Ảnh hưởng của chế độ chăm sóc kỹ thuật:

Chế độ chăm sóc kỹ thuật trong thời gian trồng cà phê rất quan trọng, người trồng cà phê góp phần quyết định chất lượng cà phê Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có:

- Tủ gốc cây cà phê

- Đánh nhánh tạo hình cây

- Phân bón đúng kỳ và đúng số lượng cần thiết.

- Số lượng và cây bóng mát cần thiết cho từng loại cà phê

- Phòng trừ sâu bệnh hại cà phê

Chăm sóc cây tốt sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến sản lượng cà phê

+ Ảnh hưởng của nhân cà phê đến chất lượng cà phê: http://www.scribd.com/ doc/111367850/B%E1%BA%A3o-qu%E1%BA%A3n-sau-thu-ho%E1%BA

%A1ch-ca-phe

Hydratcarbon: Hàm lượng hydratcarbon trong cà phê khô khoảng 60% Phần

lớn là các polysaccharide hòa tan hoặc không hòa tan trong nước và một phần nhỏ là các đường saccharose, glucose, … Trong quá trình rang các hydratcarbonbiến đổi nhiều,chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu như hoàn toàn các chất đường đã nói trên Các đường khử tham gia một

số phản ứng tạo màu và mùi cho cà phê rang Các plysaccharide không hoà tan trong nước, chúng tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê

Các chất béo: Trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 13%

Trongquá trình rang các hợp chất béo mất đi 1 – 2% Các chất béo chủ yếu tạo thành dầu cà phê là trigliceride và diterpene, là dạng este của acid bão hòa, nhất

là panmitic, behenic,arachidic Các diterpene này rất nhạy với acid, nhiệt và ánh sáng Hàm lượng diterpenegiảm đi trong quá trình bảo quản cũng như quá trình rang có thể là do tạo thành các terpnene bay hơi, naphtalene và quinoline

Các acid: Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic

Đây lànhững loại acid đặc trưng đối với cà phê Trong quá trình rang chúng bị phân hủy 30 – 70%, sau khi rang có sự hình thành một số acid dễ bay hơi Tất cảcác acid này đều góp phần tạo vị chua của cà phê

Các loại protein: Hầu như không có mặt trong cà phê rang, do rang ở nhệt độ

cao nênmột phần bị phân hủy, phần còn lại kết hợp với hydratcarbon và các acidchlorogenic tạo thành những chất màu nâu Bằng phương pháp thủy phân, ngườitathấy trong thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine, alanine, phenylalanine,histidine, leucine, lysine, … Các acid amin này ít thấy ở trạng thái tự do, chúng thườngở dạng liên kết Khi gia nhiệt, các mạch

polypeptide bị phân cắt, các acid amin đượcgiải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phêrang Trong số các acid amin kể trên đáng chú ý nhất là những acid amin có chứa lưu huỳnh như cystein,methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưngcủa cà phê sau khi rang Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độoxi hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản Trong quá trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành acid amin, còn phần lớn bị biếnthành hợp chất không tan

Các loại alkaloid: Trong quá trình rang, hàm lượng caffein hầu như không thay

đổi Trigoneline giảm khoảng 75%, tạo thành các sản phẩm gồm acid nicotinic (niacin), nicitinamide và các chất thơm bay hơi như pyrine và pyrol Trong đó đáng chú ý nhất là niacin,trong cơ thể con người có tác dụng như một loại

vitamine

Các chất thơm: Trong thành phần của các hợp chất thơm có khoảng 50%

aldehyde,20% ketone, 8% ester, 7% heterocylic, 2% dimethylsulfide, một lượng

ít hơn là cácsulfide hữu cơ khác, còn có một lượng nhỏ nitrile, alcohol hoặc các hydrocarbon đã bão hòa và chưa bão hòa có trọng lượng phân tử thấp như

isoprene

Các chất khoán : Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3 – 5%, chủ yếu

là kali, nitơ magie, photpho, clo Ngoài ra còn thấy nhôm, sắt, đồng, iod, lưu huỳnh,…những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi vị cà phê Chất lượng cà phê cao khi hàm lượng chất khoáng càng thấp và ngược lại

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÀ PHÊ RANG XAY

2 Quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay.

2.1 Quy trình công nghệ

Hình 3: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay

Nguyên liệu

Xử lý, làm sạchPhân loại

RangLàm nguộiPhối trộnNghiền

Cà phê bộtSàng phân loại

Đóng góiPhụ gia

Thành phẩm

Phụ phẩm

2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ.

 Tỷ trọng và khối lượng của 100 hạt

 Số lượng lỗi có trên 100 hạt( các lỗi như màu cắc không đặc trưng, sâu

bọ, hạt non, các tổn thương do quá trình chế biến )

 Hàm lượng tạp chất và tỷ lệ lẫn các loaija cà phê khác nhau

 Các tính chất cảm quan về màu sắc và thể chất của hạt cà phê

Hiện nay, đối với cà phê nhân của Việt Nam, các nhà sản xuất cà phê dựavào bộ tiêu chuẩn TCVN 4193:2001 để đánh giá chất lượng Bộ tiêu chuẩn này

có nội dung gần như tương tự với các tiêu chuẩn đánh giá của Hiệp hội Cà phêThế giới(ICO.)

Được lẫn R:  5%Được lẫn C:  1%

Ghi chú: A: cà phê chè (Arabica)

R: cà phê vối(Robusta)C: cà phê mít(Chari)

Loại khuyết tật và số lỗi của mỗi loại khuyết tật

Bảng 2 Trị số lỗi quy định cho mỗi loại khuyết tật