Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê bằng phương pháp ướt với năng suất 75 tấn nguyên liệuca

“Mỗi buổi sáng thức giấc, nếu không có một tách cà phê, tôi cảm thấy mình vô vị”. Đó là câu nói của Napoleon. Thực ra, không chỉ ông mà nhiều người đã cảm nhận được sự đặc biệt từ tách cà phê, có người nói rằng cà phê không phải là thú thanh thản như trà, càng không mạnh mẽ bạo liệt như rượu, người thưởng thức cà phê nhẹ nhàng cho rằng cà phê là gạch nối giữa niềm vui và nỗi buồn, với ai đang trong muộn phiền thì cà phê càng day dứt như một bản nhạc có nhiều dấu lặng…Vì thế, cà phê đã trở thành một món ngon tâm hồn dành cho mỗi người, người tìm đến cà phê khi có tâm sự, trăn trở, người tìm đến cà phê như một nguồn cảm hứng sáng tạo trong công việc, người tìm đến cà phê đơn giản như một cách thưởng thức cuộc sống. v.v.. Có thể nói, cà phê ngày càng được con người thưởng thức và xem đó như là thức uống không thể thiếu hằng ngày. Do đó, sản phẩm cà phê cần phải được nâng cấp liên tục cà về chất lượng và số lượng. Việt Nam ta, một đất nước hội tụ đầy đủ các điều kiện để trồng và sản xuất cà phê, hàng năm, sản lượng cà phê xuất khẩu đứng thứ hai trên thế giới, trong những năm gần đây nhất nước ta đã có hàng chục vạn tấn cà phê xuất khẩu vì đó là những mặt hàng cả thế giới ưa thích. Tuy nhiên, lợi nhuận thu lai không cao, có khi bị ép giá. Nguyên nhân là do đâu? Thực tế, nước ta có rất ít nhà máy chế biến cà phê đạt chất lượng cao mà chủ yếu là các phân xưởng sản xuất nhỏ của các tư nhân với thiết bị thô sơ, năng suất thấp, chất lượng không cao, mặt hàng cà phê nhân xuất khẩu còn kém chất lượng, vì kém chất lượng nên các sản phẩm của những quá trình chế biến tiếp theo cũng không đạt chất lượng cao, thương hiệu cà phê Việt chưa được khẳng định. Cho nên yêu cầu cần phải xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê có quy mô lớn và hiện đại là rất cần thiết. Do đó, nhiệm vụ em được giao trong đồ án này là :Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê bằng phương pháp ướt với năng suất 75 tấn nguyên liệuca”để đáp ứng yêu cầu thực tế và nâng cao thương hiệu cà phê Việt

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian gần 3 tháng thực hiện đồ án, dưới sự hướng dẫn tận tình củathầy giáo Đặng Minh Nhật, sự giúp đỡ của bạn bè và sự nổ lực tìm tòi học hỏi củabản thân, qua sách vở cũng như tham khảo thực tế đến nay đồ án cơ bản đã hoànthành đúng thời gian quy định

Trong quá trình thiết kế tôi đã nắm bắt được những kiến thức về công nghệsản xuất cà phê nhân nói riêng và vấn đề xây dựng nhà máy thực phẩm nói chung,

cố gắng tìm ra một phương án hợp lý và tối ưu nhất, nhưng do thời gian có hạn,cùng với sự hạn chế về chuyên môn và kinh nghiệm thực tế của bản thân nênkhông thể tránh khỏi sai sót Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo

và các bạn để nâng cao kiến thức chuyên môn nhằm phục vụ cho công tác sau này.Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, các thầy côtrong khoa Hóa và đặc biệt thầy giáo PGS.TS Đặng Minh Nhật đã tận tình hướngdẫn tôi hoàn thành đồ án

Đà Nẵng, ngày 13 tháng 05 năm 2014

Sinh viên thực hiệnHứa Thị Khánh Hòa

LỜI MỞ ĐẦU

“Mỗi buổi sáng thức giấc, nếu không có một tách cà phê, tôi cảm thấy mình vôvị” Đó là câu nói của Napoleon Thực ra, không chỉ ông mà nhiều người đã cảmnhận được sự đặc biệt từ tách cà phê, có người nói rằng cà phê không phải là thúthanh thản như trà, càng không mạnh mẽ bạo liệt như rượu, người thưởng thức càphê nhẹ nhàng cho rằng cà phê là gạch nối giữa niềm vui và nỗi buồn, với ai đangtrong muộn phiền thì cà phê càng day dứt như một bản nhạc có nhiều dấu lặng…Vìthế, cà phê đã trở thành một món ngon tâm hồn dành cho mỗi người, người tìm đến

cà phê khi có tâm sự, trăn trở, người tìm đến cà phê như một nguồn cảm hứng sángtạo trong công việc, người tìm đến cà phê đơn giản như một cách thưởng thức cuộcsống v.v

Có thể nói, cà phê ngày càng được con người thưởng thức và xem đó như làthức uống không thể thiếu hằng ngày Do đó, sản phẩm cà phê cần phải được nângcấp liên tục cà về chất lượng và số lượng Việt Nam ta, một đất nước hội tụ đầy đủcác điều kiện để trồng và sản xuất cà phê, hàng năm, sản lượng cà phê xuất khẩuđứng thứ hai trên thế giới, trong những năm gần đây nhất nước ta đã có hàng chụcvạn tấn cà phê xuất khẩu vì đó là những mặt hàng cả thế giới ưa thích Tuy nhiên,lợi nhuận thu lai không cao, có khi bị ép giá Nguyên nhân là do đâu?

Thực tế, nước ta có rất ít nhà máy chế biến cà phê đạt chất lượng cao mà chủyếu là các phân xưởng sản xuất nhỏ của các tư nhân với thiết bị thô sơ, năng suấtthấp, chất lượng không cao, mặt hàng cà phê nhân xuất khẩu còn kém chất lượng,

vì kém chất lượng nên các sản phẩm của những quá trình chế biến tiếp theo cũngkhông đạt chất lượng cao, thương hiệu cà phê Việt chưa được khẳng định Cho nênyêu cầu cần phải xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê có quy mô lớn và hiện đại

là rất cần thiết Do đó, nhiệm vụ em được giao trong đồ án này là :Thiết kế nhà

máy sản xuất cà phê bằng phương pháp ướt với năng suất 75 tấn nguyên liệu/ca”để đáp ứng yêu cầu thực tế và nâng cao thương hiệu cà phê Việt

CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một quốc gia được thiên nhiên ưu đãi, năng suất và chất lượng càphê ở Việt Nam được đánh giá là cao nhất thế giới nhưng chất lượng cà phê xuấtkhẩu của Việt Nam luôn bị đánh giá thấp, nguyên nhân là do việc sản xuất cà phê ởViệt Nam còn mang tính thủ công, trang thiết bị phục vụ cho sản xuất còn thiếu,phần lớn cà phê được chế biến theo phương pháp thủ công ở các xưởng cà phê tưnhân còn thiếu cả phương tiện lẫn kỹ thuật làm cho tạp chất trong cà phê rất nhiều

và độ ẩm thường cao.Và còn một nguyên nhân nữa là do việc sản xuất cà phê còngian dối nhiều

Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê có chất lượng cao để cạnhtranh trên thế giới là rất cần thiết

Để xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê nhân thì cần chú ý đến những vấn

đề như tính khả thi, vị trí xây dựng, địa điểm xây dựng, năng suất, đường giaothông, nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm, nguồn cung cấp năng lượng:điện, nước, nhiên liệu, nguồn nhân lực, hợp tác xã, liên hợp hoá, xử lý chất thải

1.2 Tính khả thi

Đất nước ta đã gia nhập WTO, cùng với sự phát triển vượt bậc của nhiềungành kinh tế, đời sống của nhân dân ta ngày một nâng cao Do đó, nhu cầu thưởngthức cà phê cũng như các sản phẩm thực phẩm đòi hỏi chất lượng cao, bên cạnh đóViệt Nam có thị trường xuất khẩu cà phê rộng lớn Mặt thuận lợi của chúng ta lànguồn nguyên liệu rất dồi dào, là điều kiện thuận lợi cho việc “ Thiết kế xây dựngmột nhà máy chế biến cà phê với quy mô công nghiệp, hiện đại hóa là hoàn toànkhả thi”

1.3 Vị trí xây dựng

Để xây dựng một nhà máy thì việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởngđóng vai trò quan trọng Nhà máy phải đặt ở địa điểm sao cho vừa đảm bảo hoạtđộng tốt trong thời gian sản xuất đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ trangthiết bị của phương pháp mà ta lựa chọn để chế biến Muốn vậy nhà máy được xây

dựng cần phải thoả mãn các điều kiện sau: gần nguồn nguyên liệu, gần sông hồ đểtận dụng nguồn nước, gần mạng lưới điện quốc gia, các điều kiện khí hậu: nhiệt độ,

độ ẩm, hướng gió thích hợp, nguồn lao động dồi dào…

Tỉnh Đắk Lắk hiện có trên 175.540 (ha) cà phê, với sản lượng mỗi năm đạt400.000 tấn cà phê nhân trở lên Đây là tỉnh có diện tích trồng cà phê lớn nhất nước

ta, đồng thời có vị trí địa lý thuận lợi cho việc sản xuất cà phê Phía bắc giáp tỉnhGia Lai, phía nam giáp tỉnh Lâm Đồng, phía đông giáp tỉnh Phú Yên và Khánh Hoà,phía tây giáp vương quốc Campuchia và tỉnh Đăk Nông Có quốc lộ 14, 26, 27 rấtthuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm

1.4 Địa điểm xây dựng

Căn cứ vào những điều kiện đã nêu trên, tôi quyết định chọn tỉnh DakLak làđịa điểm xây dựng mà cụ thể là gần nông trường cà phê Cưpul huyện KRôngPach,nằm gần quốc lộ 26, quốc lộ 14, quốc lộ 27, cách trung tâm thành phố 20 km vềphía Đông

Các thông số về điều kiện thời tiết tại DakLak:

Nhiệt độ trung bình hằng năm: 23,30C

Nhiệt độ mùa hè: 36,00C

Độ ẩm mùa hè: 82%

Độ ẩm mùa đông: 80%

Hướng gió chính: Đông và Đông Bắc

1.5 Nguồn nguyên liệu

Đắk Lắk là một tỉnh có diện tích và sản lượng cà phê lớn nhất nước ta vớinhiều huyện trồng cà phê như: MaD’rak, Krôngbông, Krông Nô, CưJut, Dakmin,CưM’nga, Ea Sup, Krông Eana, KrôngPach….Đó là những huyện có thể cung cấpnguồn cà phê cho nhà máy Ngoài ra, ta có thể vận chuyển nguồn nguyên liệu càphê từ các tỉnh khác như: Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, Đồng Nai… Do vậy việcchọn địa điểm đặt nhà tại tỉnh Đắk Lắk là hoàn toàn hợp lý, vừa giảm được chi phívận chuyển vừa đảm bảo chất lượng của nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất

1.6 Đường giao thông

Nhà máy ở nông trường Cưpul rất thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệucũng như vận chuyển sản phẩm

Mặc dù nhà máy đặt tại Tây Nguyên có nhiều đồi núi cao, đèo dốc việc đi lại

có phần khó khăn nhưng lại có một vị trí đặc biệt thuận lợi là gần các đường quốc

lộ Hơn nữa cà phê được trồng ở vùng đất đỏ bazan luôn mang một hương vị đặcbiệt hấp dẫn lôi cuốn mọi người, được thị trường trong nước cũng như ngoài nước

ưa chuộng

1.8 Năng suất

Nhu cầu uồng cà phê của người dân ngày càng tăng Để đáp ứng lượng cà phêtiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy chế biến cà phê đảmbảo chất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa phương Hơn nữa, cónhiều thương gia ngoài nước xem thị trường Việt Nam là điểm đầu tư lí tưởng, đặcbiệt là đầu tư vào mặt hàng cà phê Điều này dẫn đến con đường mua bán và trao đổihàng hóa phát triển Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê bằng phươngpháp ướt với năng suất 75 tấn cà phê nguyên liệu/ca là một yêu cầu cần thiết

1.9 Nguồn cung cấp năng lượng

-Điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện trên mạng lưới quốc gia đường dây 500

KV đã được hạ thế xuống 220 / 380 V Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy đượcliên tục, nhà máy đã chuẩn bị một máy phát điện dự phòng

-Nước: Nguồn nước của nhà máy được bơm từ giếng khoan sau đó được qua

hệ thống xử lý và đưa vào sản xuất

-Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy bao gồm: Dầu, xăng dùng cho xe ô tô củanhà máy

1.10 Nguồn nhân lực

Tại Tây Nguyên lực lượng lao động tại chỗ rất dồi dào, ngoài lượng lao độngtại các xã trong huyện còn có công nhân tại các huyện lân cận.Vì vậy không cần lonơi ăn chỗ cho công nhân của nhà máy Cán bộ quản lý, kỹ sư có thể tuyển tại cáctrường đại học như: Đại Học Tây Nguyên, Đại Học Bách Khoa…và nhân tài trong

cả nước

1.11 Hợp tác hoá, liên hợp hoá

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triểnnâng cấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời tạo điều kiện cho việc sử dụngchung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước…thì vấn đề hợp táchoá giữa nhà máy sản xuất cà phê tại DakLak với các nhà máy tỉnh khác là thật sựcần thiết

Ngoài ra liên hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng caohiệu quả sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm, phế phẩm của nhà máy này lànguyên liệu cho các nhà máy khác

1.12 Xử lý chất thải

Trong các công đoạn để sản xuất cà phê ta sử dụng nguồn nước khá nhiều Dovậy lượng nước thải ra môi trường khá lớn Đối với nước thải dùng cho quá trìnhsản xuất cần được xử lý và tái sử dụng, còn nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máyđược đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý trước khi thải ra môitrường Đối với chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp vi sinh, vỏ cà phê lànguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, rượu vang

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1 Nguồn gốc cây và phê và lịch sử phát triển cà phê ở Việt Nam [14].

2.1.1.1 Nguồn gốc cây cà phê

Cây cà phê chè đầu tiên mọc hoang dại ở cao nguyên Etiôpia (châu Phi) Sau

đó được đạo quân xâm lược Etiôpia đưa sang A-rập từ thế kỷ 13 – 14 Năm 1575được đem sang trồng ở Yêmen (thuộc A-rập) Thế kỷ 17 được đưa sang Ấn Độ,năm 1658 sang Xrilanca, và từ đó sang đảo Java ( Indonexia ) Sau đó chỉ trongvòng nửa thế kỷ cà phê đã xuất hiện vòng quanh thế giới (Bắc Mỹ, Braxin)

2.1.1.2 Lịch sử phát triển cà phê ở Việt Nam

Lần đầu tiên cà phê được đưa vào Việt Nam vào năm 1875, giống Arabicađược người Pháp mang từ đảo Bourton sang trồng ở phía Bắc sau đó lan ra các tỉnhmiền Trung như Quảng Trị, Bố Trạch, … Sau thu hoạch chế biến dưới thương hiệu

“Arabica du Tonkin”, cà phê được nhập khẩu về Pháp Sau khi chiếm nước ta thựcdân Pháp thành lập các đồn điền cà phê như Chinê, Xuân Mai, Sơn Tây chúng canhtác theo phương thức du canh du cư nên năng suất thấp giảm từ 400 – 500 kg/hanhững năm đầu xuống còn 100 – 150 kg/ha khi càng về sau Để cải thiện tình hình,Pháp du nhập vào nước ta hai giống mới là cà phê vối (C robusta) và cà phê mít( C charichia) vào năm 1908 để thay thế, các đồn điền mới lại mọc lên ở phía Bắcnhư ở Hà Tĩnh (1910), Yên Mỹ (1911, Thanh Hoá), Nghĩa Đàn (1915, Nghệ An).Thời điểm lớn nhất (1946 – 1966) đạt 13.000 ha Năm 1925, lần đầu tiên được trồng

ở Tây Nguyên, sau giải phóng diện tích cà phê cả nước khoảng 20.000 ha, đến năm

1980 diện tích đạt 23.000 ha, xuất khẩu trên 6000 tấn

Trận sương muối năm 1994 ở Brasil đã phá huỷ phần lớn diện tích cà phê ở nước này, cộng hưởng đợt hạn hán kéo dài năm 1997 đã làm nguồn cung trên toànthế giới sụp giảm mạnh, giá tăng đột biến đã khích lệ mở rộng diện tích cà phê ởViệt Nam, đầu tư kỹ thuật canh tác thâm canh, chuyên canh, … nhờ đó diện tích vàsản lượng tăng nhanh, trung bình 23,9%/năm, đưa tổng diện tích cây cà phê

năm 2000 lên đến 516,7 nghìn ha, chiếm 4,14% tổng diện tích cây trồng của ViệtNam, đứng thứ ba chỉ sau hai loại cây lương thực chủ lực là lúa (chiếm 61,4%) vàngô (chiếm 5,7%) Trong thập kỷ 90 thế kỷ XX, sản lượng tăng lên trên 20%/năm.Năm 2000, Việt Nam có khoảng 520 nghìn ha cà phê, tổng sản lượng đạt 800 nghìn tấn Nếu so với năm 1980, diện tích cà phê của Việt Nam năm 2000

đã tăng gấp 23 lần và sản lượng tăng gấp 83 lần Mức sản lượng và diện tích vượt

xa mọi kế hoạch trước đó và suy đoán của các chuyên gia trong nước và quốctế.Cho đến nay sản lượng cà phê cả nước chiếm 8% sản lượng nông nghiệp, chiếm25% giá trị xuất khẩu và là nước xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất thế giới với haitỉnh có diện tích canh tác lớn nhất là ĐăkLăc và Gia Lai, mang lại việc làm ổn định,thu nhập cao cho hàng triệu người Góp phần ổn định kinh tế xã hội ở những vùng

xa xôi hẻo lánh, dân tộc ít người, …

2.1.2 Phân loại cà phê [1]

Các loại cà phê đều thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, chỉ cókhoảng 10 loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt Trên thế giới hiện nay người tathường trồng 3 loại cà phê chính :

Các giống này đều có thời gian thu hoạch khác nhau, nên có thể bổ sung thời

vụ cho việc trồng và thu hoạch các giống chính

2.1.2.2 Cà phê Arabica (cà phê chè)

Hình 2.1 Quả cà phê Arabia và hoa cà phê Arabica

Tên khoa học là Coffee arabica, thường được gọi là cà phê chè, đại diện chokhoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới Có nguồn gốc từ Cao Nguyên nhiệtđới Ethiopia đông Phi Châu.

Đặc tính: Arabica cao từ 3 – 7 m tùy điều kiện đất đai, khí hậu, độc thân hoặcnhiều thân, lá nhỏ hình oval hoặc lưỡi mác, cành nhỏ mảnh khảnh ít phân nhánh,tán nhỏ, quả hình bầu dục đôi khi hình tròn, quả chín có giống màu vàng có giốngmàu đỏ tươi, đường kính 10 – 15 mm, thường có hai nhân, hiếm khi có ba nhân,cuống quả khi chín rất mềm dễ rụng, nứt khi trời mưa Thời gian nuôi quả 6 – 7tháng, khí hậu lạnh ở miền Bắc arabica chín rộ vào tháng 12 – 1 năm sau và muộnhơn 2 – 3 tháng so với Tây Nguyên Khoảng 800 – 1200 quả/kg, cứ 2,5 – 3 kg hạtcho ra 1 kg nhân, nhân có màu xám xanh, xanh lục,xanh nhạt, …Tuỳ theo phương

pháp chế biến lượng caffein trong nhân khoảng 1 – 3% [5].

2.1.2.3 Cà phê Robusta (cà phê vối)

Tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta, thường được gọi là cà phêvối, chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê Có nguồn gốc từ khu vực sông Conggô vàmiền núi thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Phi Châu

xám xanh, xanh bạc, vàng mỡ gà,…Tuỳ thuộc vào cách chế biến lượng caffein cókhoảng 1,5 – 3%

2.1.2.4 Cà phê Chari (cà phê mít)

Hình 2.4 Cà phê Chari.

Tên khoa học: Coffea chari, ở Việt Nam thường được gọi là cà phê mít Cónguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc Biển Hồ gần xa mạc Xahara, du nhập vàoViệt Nam năm 1905,

Đặc tính: cây lớn cao 6 – 15 m lá to hình trứng hoặc hình lưỡi mác, gân lá nổilên ở mặt dưới, cành lớn tán rộng Quả hình bầu dục, núm to và lồi, tùy điều kiệnkhí hậu vùng đất quả sẽ chín sớm hơn hoặc cùng lúc với thời điểm cây ra hoa, càphê mít có đặc điểm ra hoa tại vị trí cũ vào vụ kế tiếp nên vào vụ thu hoạch (tháng 5– tháng 7) trên tại một đốt cành có thể có cùng lúc quả xanh, quả chín, nụ, hoa Đây

là yếu tố bất lợi cho thu hoạch và giảm năng suất

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng cà phê [1]

2.1.3.1 Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê

- Đất đai: Cà phê có rễ cọc ăn sâu vào đất nên đất trồng cà phê phải có tầngsâu 70 cm trở lên, thoáng khí, tiêu nước tốt Chất lượng đất quyết định chất lượng

cà phê Đất bazan trên các Cao Nguyên nham thạch núi lửa là thích hợp nhất chocây cà phê

- Khí hậu: Cà phê là cây nhiệt đới nên đòi hỏi nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưakhá cao và tùy từng chủng: Cà phê chè ưa mát, nhiệt độ tối ưu 20 – 220C, ánh sángtán xạ nên thường được trồng ở miền núi cao 600 – 2.500 m, lượng mưa cần 1300

– 1.900 mm Cà phê vối ưa nóng ẩm , nhiệt độ 24 – 260C, thích ánh sáng trực xạyếu, thường được trồng ở các Cao Nguyên thấp và Bình Nguyên Lượng mưu cần từ1.300 – 2.500 mm.Cà phê mít tương tự cà phê vối nhưng do cây lớn, lá dày hơn, rễ

ăn sâu hơn nên chịu khô hạn hơn Không ưa gió, vì gió to dễ làm gãy cành, rách lá(vối), trụi lá Không ưa lạnh, nhiệt độ thấp cây kém phát triển, chậm ra hoa hoặc nụhoa không nở

-Độ ẩm: Cần độ ẩm cao, trên 70%, đặc biệt vào giai đoạn cây nở hoa

2.1.3.2 Ảnh hưởng của yếu tố kỹ thuật

Yêu cầu kỹ thuật chăm sóc rất quan trọng, trong canh tác cây cà phê nếukhông nắm vững kỹ thuật chăm sóc sẽ nhanh chóng làm cây già cỗi, sâu bệnh, giảmnăng suất trầm trọng, các kỹ thuật cơ bản:

- Tỉa cành, tạo tán, hoạch định chiều cao, tuyển chọn cành nhánh khỏe mạnhtriển vọng, …

-Ủ gốc, tưới tiêu là cực kỳ quan trọng, nó quyết định năng suất cà phê vì càphê ra hoa vào cuối mùa nắng nhưng không kịp vào mùa mưa (điều kiện tự nhiênmưa đầu mùa làm rụng hoa, hỏng hoa), nên phải tưới tiêu và giữ ẩm để hoa nở rộ,đồng loạt

- Bón phân đúng loại, đúng cách, đúng kì, đúng số lượng cần thiết

- Theo dõi diễn tiến khí hậu, sâu bệnh, cỏ dại, sương muối, …

- Mật độ, xen canh cũng rất quan trọng

2.1.3.3 Ảnh hưởng của việc thu hái

Cà phê dù được chế biến theo phương pháp nào đều phải được thu hái khi quảchín đều mới có sản phẩm chất lượng cao Các hạt cà phê xanh non có tỉ trọng hạtthấp, nước pha uống có vị ngái, không thơm, kém hấp dẫn Quả cà phê quá chín gâykhó khăn trong quá trình xát đồng thời làm cho nước uống có mùi vỏ quả không hấpdẫn, nước uống có chất lượng không cao

2.1.3.4 Ảnh hưởng của quá trình bảo quản, vận chuyển

Trong quá trình bảo quản, độ ẩm và nhiệt độ trong kho, đặc biệt là độ ẩm củahạt cà phê đưa vào bảo quản có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cà phê.Độ ẩm của

hạt cà phê bảo quản phải dưới 13% Với khâu vận chuyển ta quan tâm đến tìnhtrạng vệ sinh của phương tiện vận chuyển, ví dụ không dùng xe chở gia súc để vậnchuyển cà phê, không dùng xe tải chở phân hóa học để vận chuyển cà phê.

2.1.3.5 Ảnh hưởng của quá trình chế biến

Quá trình chế biến là quá trình chuyển cà phê tươi thành cà phê nhân sau khiloại bỏ toàn bộ vỏ quả, làm sạch nhớt, loại vỏ thóc và làm giảm hàm lượng nướctrong nhân cà phê xuống còn khoảng 13%

2.1.4 Thành phần hóa học của quả cà phê

2.1.4.1 Cấu tạo giải phẫu quả cà phê [1,12-16]

Quả cà phê gồm có những phần sau: Lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ

vỏ trấu tức là nội bì Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn cà phê vối và càphê mít Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc

Lớp vỏ lụa: Đây là một lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân cà phê chúng có màusắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạcrất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâunhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê

Nhân cà phê: Đây là lớp trong cùng của quả cà phê, phía ngoài của nhân là lớp

tế bào rất cứng có những tế bào nhỏ chứa những chất dầu Phía trong có những tếbào lớn và mềm hơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thường thìchỉ 2 nhân

Bảng 2.1 Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê

2.1.4.2 Thành phần hóa học của từng phần cấu tạo nên quả cà phê [1,13-16]

Thành phần hóa học của vỏ quả: Khi chín có màu đỏ, là chất antoxian, ngoài

ra trong quả có vết của alkaloid, tanin,caffeine, các loại enzym Trong vỏ quả có 30– 31,5% chất khô

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của thịt quả.

-Thành phần hóa học của lớp nhớt: nằm sát nhân, khó tách ra -Thành phầnchính của lớp nhớt là pectin, các loại đường khử và không đường, cellulose Ngoài

ra còn có enzym pectase phân giải pectin trong quá trình lên men Đặc tính của lớpnày là không hòa tan trong nước, hút ẩm rất mạnh vì vậy trở ngại cho việc phơi sấy

và bảo quản cà phê

Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu: Thóc bao bọc quanh thân, có màu trắngngà, cứng, nhiều chất xơ Vỏ trấu cà phê chè mỏng, dễ đập vỡ hơn vỏ trấu của càphê mít và vối Thành phần chính của vỏ trấu là cellulose, ngoài ra còn cóhemicellulose và đường

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của vỏ trấu

-Thành phần hóa học của lớp vỏ lụa: Bọc sát nhân, rất mỏng, mềm, có màu sắc

và đặc tính khác nhau tùy thuộc mỗi loại cà phê.Vỏ lụa cà phê màu trắng bạc, dễbong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏlụa cà phê mít màu vàng bám sát vào nhân

Thành phần hóa học của nhân: Ở trong cùng là thành phần chính của trái, mỗitrái thường có 2 nhân, khi một hay ba nhân Phía ngoài của nhân có những tế bào nhỏ

và cứng, trong đó có chứa chất dầu Phía trong là những tế bào lớn và mềm hơn

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4334: 2007 do Bộ Khoa học Công nghệ vàMôi trường ban hành:

+ Cà phê quả tươi (Cherry coffee): Cà phê quả còn tươi thuộc chi Coffea saukhi thu hoạch và trước khi làm khô

+ Cà phê quả khô (Husk coffee): Cà phê quả tươi sau khi được làm khô bằngphương pháp khô hoặc sấy

+ Cà phê thóc khô: Là dạng cà phê mà nhân còn bọc một lớp vỏ trấu

+ Cà phê nhân: Là dạng cà phê sau khi đã bóc hết các lớp vỏ bên ngoài

+ Cà phê vùng gió mùa: Là cà phê nhân thu được từ cà phê không rửa, ở vùngnhiệt đới gió mùa, nên dễ bị hút ẩm làm cho nhân nở ra và màu của nhân chuyểnthành màu vàng hoặc màu sáng

+ Cà phê đánh bóng: Cà phê nhân được chế biến ướt được bóc vỏ lụa bằng tácđộng cơ học làm mặt cà phê bóng và đẹp hơn

+ Cà phê rang: Là sản phẩm thu được sau khi rang cà phê nhân.

+ Cà phê bột: Sản phẩm thu được sau khi nghiền cà phê rang

+ Cà phê chiết: Sản phẩm thu được bằng cách dùng nước để chiết các chất hoàtan trong cà phê rang

+ Cà phê hoà tan: Sản phẩm khô, có thể hoà tan trong nước được lấy từ cà phêrang bằng phương pháp lý học sử dụng nước để chiết tách

+ Cà phê hoà tan dạng bột: Sản phẩm thu được qua quá trình cà phê chiết đượcphun trong không khí nóng sau đó cho bay hơi nước để hình thành bột cà phê khô.+ Cà phê hoà tan dạng cốm: Sản phẩm thu được bằng cách kết hợp cà phê hoàtan dạng bột với nhau thành những hạt to

+ Cà phê hoà tan làm khô ở nhiệt độ thấp: Cà phê hoà tan thu được sau quátrình làm đông lạnh dung dịch cà phê và trạng thái băng được loại bỏ bằng phươngpháp sấy thăng hoa

+ Cà phê khử cafein: Là cà phê thu được sau khi chiết cafein

2.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng cà phê [17]

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4193:2005 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC/F16 cà phê và sản phẩm cà phê biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chấtlượng đề nghị, Bộ khoa học và Công nghệ ban hành

2 Màu sắc: Màu đặc trưng của từng loại cà phê nhân.

3 Mùi: Mùi đặc trưng của từng loại cà phê nhân, không có mùi lạ

4 Độ ẩm: Độ ẩm < 12,5 %

5 Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại

6 Tổng trị số lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê

Bảng 2.6 Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê

Được lẫn C ≤0,5%

Được lẫn R ≤ 5 %Được lẫn C ≤ 1%

Được lẫn A ≤ 3%

Được lẫn C ≤ 1%

Được lẫn A ≤ 5 %

Được lẫn C ≤ 5%Được lẫn A ≤ 5%

Bảng 2.7 Tổng trị số lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê

6090Hạng 2:

2a

2b

2c

60 -

120150200

Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn

Bảng 2.8 Tỷ lệ khối tượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn

(%)

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH

3.1 Chọn phương pháp sản xuất

Chế biến cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp bao vỏ bọc quanh hạtnhân cà phê và phơi khô đến mức độ nhất định, làm cho cà phê nhân sống có mộtgiá trị thương phẩm cao Rồi sau đó tiếp tục các quá trình chế biến tinh khiết hơnnhư chế biến cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan… Hoặc các sản phẩm khác

có phối chế như: cà phê sữa, các loại bánh kẹo cà phê…

Trong kỹ thuật chế biến cà phê nhân có hai phương pháp chính:

- Phương pháp chế biến ướt

- Phương pháp chế biến khô

3.1.1 Phương pháp chế biến khô

Đây là phương pháp lâu đời và đơn giản hơn so với phương pháp ướt Phươngpháp này được thực hiện như sau:

Phơi hay sấy cả quả: mục đích giảm độ ẩm của trái cà phê tươi đến khi độ ẩmcủa trái cà phê đạt 11% thì ngừng Hạt cà phê cần được cào đảo thường xuyên, chephủ cho cà phê vào ban đêm và khi trời mưa để độ ẩm của khối đồng đều, hạn chế

sự nhiễm các vi sinh vật làm giảm mùi vị cà phê khi uống

Phương pháp này chỉ áp dụng cho những nước có độ ẩm thấp Nếu không độ

ẩm cao sẽ làm lớp chất nhầy bị lên men và cà phê sẽ nhanh chóng bị hư hỏng

3.1.2 Phương pháp chế biến ướt

Gồm hai giai đoạn chính:

Giai đoạn xát tươi và phơi sấy: loại bỏ các lớp vỏ thịt và các chất nhờn bênngoài và phơi sấy khô dần đến độ ẩm nhất định

Giai đoạn xay xát và đánh bóng: loại bỏ các lớp vỏ trấu và vỏ lụa, tạo thành càphê nhân

3.1.3 Kết luận

Phương pháp chế biến khô: Tuy có ưu điểm là: Quá trình chế biến đơn giản,vốn đầu tư ít nên giá thành sản phẩm thấp nhưng ngược lại có nhiều nhược điểm

như : Phụ thuộc quá nhiều vào điều kiện thời tiết, tốn diện tích sân phơi, cà phê lâukhô, dễ bị mốc, chất lượng cà phê không cao, kéo dài thời gian sản xuất

Phương pháp chế biến ướt: Tuy rất phức tạp, tốn nhiều thiết bị và năng lượng,đồng thời đòi hỏi dây chuyền công nghệ cũng như thao tác kỹ thuật cao Nhưngphương pháp này thích hợp với mọi hoàn cảnh, điều kiện khí hậu thời tiết, rút ngắnđược thời gian sản xuất, giảm chi phí nhân công, tăng năng suất của nhà máy vànâng cao chất lượng sản phẩm cà phê nhân

Mỗi phương pháp chế biến sẽ làm tăng những hương vị khác nhau của cà phê.Nhìn chung cà phê chế biến bằng phương pháp ướt cho loại cà phê có vị đậm ngọt,thuần khiết và tươi mát

Do vậy ở đây ta chọn phương pháp chế biến cà phê là theo phương pháp ướt

Nguyên liệuThu nhận và bảo quản nguyên liệu

Rửa và phân loạiPhân loại theo tỷ trọngXát cà phê quả tươiỦ, lên men

Tạp chất

Rửa nhớtLàm ráo nướcSấySàng tạp chấtXát cà phê thóc khôĐánh bóngPhân loại

Theo kích thước

Theo trọng lượng

Theo màu sắc Pha trộn, cân, đóng bao

Bảo quản cà phê nhân

Vỏ trấu

Vỏ lụa

Tạp chất

Tạp chất nhẹTạp chất nặngQuả khô

3.2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất

3.2.2.1 Thu nhận, bảo quản nguyên liệu [1, 19-20]

a) Thu nhận nguyên liệu

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam, việc thu hoạch cà phê phần lớn

sử dụng bằng tay, cà phê vối thấp dễ hái,còn cà phê mít thân cao có thể bắt thanglên hái, người hái đeo giỏ phía trước ngực hoặc bên sườn

Hình 3.1 Thu hoạch cà phê bằng tay

Trong quá trình hái phải chú ý những điểm sau:

-Phải thu hái khi quả cà phê vừa chín tới (2/3 diện tích quả có màu đỏ) khôngđược để quả quá chín quả sẽ bị rụng và tổn hao chất dự trữ trong quả

- Không thu hái những quả còn xanh, vì lúc đó chất dự trữ chưa đầy đủ, trongquá trình chế biến vỏ lụa bám chặt vào nhân, khó bóc và hạt sẽ nhăn nheo

-Trong quá trình thu hái, không được làm tổn thương sây sát cây cà phê làmgiảm năng suất cho mùa sau

- Giữ vệ sinh trong quá trình thu hái, không để lẫn tạp chất vào nguyên liệu,không được làm dập nát quả tạo điều kiện cho vi sinh vật xâm nhập phát triểngây thối rữa

b) Bảo quản nguyên liệu

Nguyên liệu sau khi thu hái nên chế biến càng nhanh càng tốt Nếu chưa chếbiến ngay, không được đổ nguyên liệu thành đống mà phải được bảo quản nơithoáng mát, có mái che và rải thành từng lớp dày không quá 30cm trên nền sạch,khô, sau 2-3 giờ ta phải tiến hành đảo trộn Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốt,thường không quá 36 giờ.

3.2.2.2 Làm sạch và phân loại theo kích thước [1, 21-22].

Mục đích

Quá trình phân loại theo kích thước nhằm làm cho kích thước nguyên liệuđồng đều, tách được các tạp chất trong nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình bóc vỏ, đảm bảo chất lượng sản phẩm

3.2.2.3 Phân loại theo tỷ trọng (phân loại trong bể xi phông) [1, 22].

Mục đích

Phân loại bằng bể xiphông nhằm mục đích khắc phục nhược điểm của phươngpháp phân loại theo kích thước, để loại các tạp chất nặng làm cho nguyên liệu đượcthuần khiết hơn, tránh được hiện tượng hư hỏng máy móc

- Tách các tạp chất nhẹ, đảm bảo phẩm chất của sản phẩm thuần khiết

- Làm mềm và rửa sạch quả tạo điều kiện tốt cho máy bóc vỏ quả tươi dễ dàng.-Lợi dụng sức nước để đẩy khối cà phê vào máy xát tươi một cách điều hòa

mà không dùng sức người

- Sự phân loại tốt vẫn theo trọng lượng riêng để có chế độ chế biến thích hợp

Ngoài ra, bể xiphông còn có tác dụng chứa nguyên liệu khi chưa chế biến kịptrong thời gian ngắn, làm giảm sự bốc nóng tức thời của khối cà phê Sự phân loạibằng bể Xiphông còn có tác dụng làm cho nguyên liệu ngấm nước tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình xát tươi Hơn nữa, ta còn lợi dụng sức nước để đẩy khối càphê vào máy xát tươi một cách điều hoà mà không dùng sức người.

Yêu cầu

Bể xiphông phải có cửa lấy tạp chất nặng, nhẹ dễ dàng, vệ sinh thiết bị đơngiản Trong quá trình làm việc cần phải đảm bảo nguyên liệu chín đúng mức qua ốngxiphông vào máy xát tươi thật đều đặn và liên tục nhưng lượng nước tiêu tốn là ítnhất Chu kì làm vệ sinh của bể xi phông nhỏ hơn 12 giờ Tỷ lệ nước/nguyên liệu=3/1

là thích hợp Lưu lượng nước đưa vào có thể điều chỉnh một cách thuận lợi

Nguyên tắc

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào sự khác nhau về tỉ trọng của cácquả cà phê và các tạp chất so với tỉ trọng của nước, loại bỏ các tạp chất nặng nhẹ,phân loại cà phê trước khi đưa vào chế biến Đối với những loại cà phê chín đúngmức, có khối lượng riêng gần bằng 1 nên lơ lửng trong nước Đối với cà phê quảchín có khối lượng riêng nhỏ hơn 1 nên sẽ nổi lên Còn đối với cà phê xanh thì cókhối lượng riêng lớn hơn 1 nên sẽ chìm xuống dưới

3.2.2.4 Xát cà phê quả tươi [1, 28]

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xát

-Tính chất của cà phê quả, loại, giống, độ đồng đều, trạng thái vỏ quả, độ ẩm

Tính năng của thiết bị, kỹ thuật điều khiển và xử lý thiết bị

Chỉ tiêu xát tươi

Bảng 3.1 Chỉ tiêu xát tươi

Loại cà phê

Tỷ lệ vỏ quả cònlẫn trong khối hạt

(%)

Tỷ lệ cà phê thóc bóc

vỏ trấu và giập (%)

Tỷ lệ cà phê cònnguyên quả (%)

sự phát triển các loại nấm, vi khuẩn … đặc biệt là các loại nấm mốc và vi sinh vật

có hại gây trạng thái lên men, cũng có một số nghiên cứu nước ngoài cho rằngngâm ủ làm cho men hoạt động tăng chất thơm trong cà phê sau quá trình biến hoá

về hoá học, tăng thêm hương vị của cà phê Yêu cầu sau khi tách lớp nhớt cà phêcần giữ được nguyên hạt và chất lượng của hạt không bị biến đổi xấu

Cơ sở của phương pháp lên men

Hiện nay có 4 phương pháp tách lớp vỏ nhớt:

+ Phương pháp sinh hoá

+ Phương pháp hoá học

+ Phương pháp cơ học

+ Phương pháp cơ hóa học

Vì phương pháp sinh hoá đơn giản và có nhiều ưu điểm nên chọn phươngpháp này để tách vỏ nhớt.

Phương pháp sinh hoá còn gọi là phương pháp lên men Phương pháp này dựatrên nguyên tắc dùng các enzim có trong bản thân nguyên liệu và chế phẩm enzyme

Trong sản xuất, quá trình ngâm ủ (lên men) yêu cầu phải đặt khối nguyên liệu vàonhững điều kiện nhất định để đẩy mạnh quá trình phân giải lớp nhớt mà không kéotheo quá trình lên men phụ như lên men lactic, axetic, butiric … làm hại cho chấtlượng của thành phẩm

Tiến hành

Quá trình lên men được thực hiện trong các xi lô lên men Điều chỉnh cácthông số kỹ thuật như pH trong khoảng 4.5 – 5 Mỗi loại men có một nhiệt độ thíchhợp, đối với cà phê thì nhiệt độ thích hợp cho lên men trong khoảng 35-420C Thờigian lên men trung bình khoảng 8h

3.2.2.6 Rửa nhớt [1, 38- 39]

Mục đích

Loại bỏ lớp nhớt đã lên men, tạp chất, vỏ trái còn dính vào vỏ thóc Rửa càphê có ảnh hưởng rất quan trọng đến phẩm chất cà phê nhân vì nó tẩy sạch nhữngchất gây ảnh hưởng đến màu sắc hạt và mùi vị hạt lúc rang

Tiến hành

Cho cà phê vào trong bể cùng nước sạch, dùng dụng cụ khuấy đảo nhiều lầnrồi tháo hết nước ra, thay nước liên tục cho đến khi nước hoàn toàn trong vắt Hoặcdùng máy rửa cà phê kiểu nằm ngang làm việc liên tục

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình rửa nhớt

Quá trình lên men: Lên men tốt hay xấu đều ảnh hưởng đến quá trình đánh vàrửa nhớt Nếu lên men tốt, nhớt được phân huỷ hoàn toàn thì quá trình rửa nhớt sẽ

dễ dàng và nhanh chóng, hoặc ngược lại

Quá trình khuấy: Nếu dùng phương pháp cơ giới thì yêu cầu chính là tốc độkhuấy Cần điều chỉnh tốc độ tuỳ theo kết quả lên men Nếu tốc độ quá nhỏ thì làm

cho lớp nhớt không tách được hoàn toàn Nếu tốc độ lớn quá thì sự va đập giữa máy

và nguyên liệu sẽ lớn gây nên dập nát hoặc làm bong vỏ trấu ra khỏi nhân cà phê,hoặc vỏ trấu bị xé rách làm cho nhân mất lớp bảo vệ, đặc biệt là khi phơi nhân dotiếp xúc trực tiếp với nắng làm biến đổi màu

Tỷ lệ nước: nếu tỷ lệ nước/nguyên liệu lớn thì sẽ kéo dài thời gian rửa nhớt.Nếu tỷ lệ nước/nguyên liệu nhỏ sẽ làm tăng công suất của thiết bị Thông thường cóthể dùng tỷ lệ khoảng 0,9 – 1,2

3.2.2.7 Làm ráo [1, 40-42]

Mục đích

Sau khi rửa sạch nhớt, lượng nước bám xung quanh hạt vào khoảng 8 – 10 %.Nếu để nguyên lượng nước này khi mang cà phê đi sấy thì sẽ ảnh hưởng không tốtđến màu sắc của nhân, vì khi nhiệt độ cao, lượng nước này sẽ gần sôi làm cho nhângần như luộc dẫn đến nhân cà phê sẽ có màu xanh thẫm và tốn nhiều thời gian sấy

và tốn thêm nhiên liệu Nếu để nguyên cả vỏ thóc ướt mang phơi thì kéo dài thờigian phơi và men mốc sẽ có đủ thời gian phát triển ngay trên sân Vì vậy trước khiphơi cần làm giảm lượng nước bề mặt của nó

Tiến hành: Chúng ta nên sấy 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1 sấy sơ bộ bằng phương pháp sấy tĩnh, tác nhân sấy là khói lò, bêntrên có quạt hút không khí ẩm vì nó phù hợp với quy mô sản xuất lớn và công nghệsản xuất hiện đại

Giai đoạn 2 dùng phương pháp sấy động và chọn thiết bị sấy thùng quay

3.2.2.9 Sàng tạp chất [ 1, 56 ]

Mục đích

Cà phê thóc khô không tránh khỏi các tạp chất nặng nhẹ như kim loại, cành,

lá, rơm rác và các vỏ vụn cà phê; cần phải làm sạch rồi mới đưa vào máy xay xát đểđảm bảo cho thiết bị khỏi hư hỏng thất thường

Phương pháp thực hiện

Thường dùng sàng rung động để tách Lưới sàng có lỗ khác nhau để các tạpchất tách ra riêng và cà phê thóc ra riêng Ở miệng phểu ra có gắn một nam châmvĩnh cửu để hút các tạp chất kim loại Bộ khung có tay truyền động gắn với trụckhuỷu Khi hoạt động, máy bị giật lui đẩy sản phẩm đi

Có 3 loại chính: nén và xé, đập và xé, văng và đập Đối với cà phê thì vỏ quả

và vỏ trấu bọc rất chắc quanh nhân nên người ta thường dùng loại đập và xé, ma sátqua các gờ của dao máy thì vỏ trấu mới bong ra được Điển hình thường dùng làloại máy trục ngang có gắn nhiều dao xiên nổi lên trên trục để ma sát với dao ngoài

vỏ máy làm bong vỏ trấu

3.2.2.11 Đánh bóng cà phê [1, 61 ]

Mục đích

Cà phê nhân sau khi xát thì vẫn còn lại một lớp vỏ lụa mỏng màu ánh bạc, đó

là lớp thứ tư của vỏ quả, lớp này chủ yếu là xenlulo nó không giúp ích gì cho quátrình tạo thành chất lượng của sản phẩm mà còn làm giảm giá trị cảm quan của nhân

cà phê Vì vậy cà phê sau khi xát phải đưa đi đánh bóng để làm cho lớp vỏ lụa bong

ra hoặc mòn đi Đó cũng là một chỉ tiêu không thể thiếu được của công nghiệp

Phương pháp thực hiện

Thường dùng máy để đánh bóng cà phê nhân Nguyên tắc chung là dùng masát giữa hạt và vỏ, giữa hạt và trục máy, giữa hạt và hạt Yêu cầu trục máy và vỏmáy có cấu tạo cứng, dẫn nhiệt tốt

Phương pháp thực hiện

Có nhiều loại thiết bị phân loại theo trọng lượng riêng nhưng thường dùng 2loại chính: loại nằm ngang và loại thẳng đứng Loại nằm ngang: cà phê rơi từ trênxuống, quạt gió nằm ngang hơi chếch thổi từ dưới lên Do sự khác nhau của hạt màđược phân riêng làm nhiều loại khác nhau: tạp chất, rác, bụi …

Có hai cách phân loại: Phân loại bằng máy, phân loại bằng tay.

3.2.2.13 Phối trộn, cân, đóng bao

Phối trộn: Cà phê sau khi phân loại được phối trộn theo tỷ lệ nhất định nhằmđảm bảo hương vị, màu sắc, kích thước theo yêu cầu của khách hàng và chỉ tiêukinh tế của nhà máy Khi phối trộn cần chú ý về ngoại hình, hương vị, màu sắc, vàkích thước phù hợp với tiêu chuẩn quy định Thường sử dụng máy phối trộn cơ giới.Phối trộn thành 3 loại cà phê là loại 1, loại 2 và loại 3

bì không được có mùi lạ: thơm hoặc hôi

dự trữ chờ giá cao hơn mới đem xát khô chế biến cà nhân để trao đổi mua bán

Do cà phê thóc khô còn một lớp vỏ thóc bao quanh che chắn lấy nhân nên việcbảo quản cà phê thóc khô giữ được chất lượng cà phê tốt hơn bảo quản cà phê nhân

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG NGUYÊN LIỆU

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 4.1.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Ở Đăk Lăk vào tháng 8 thường mưa và nguyên liệu ít nên ta cho nhà máyngừng sản xuất vào thời gian này để sửa chữa máy móc, thiết bị

Bảng 4.1: Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy

-4.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Dựa vào bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy và lượng nguyên liệu nhậpvào Ta có thể lập ra kế hoạch làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày Mỗingày làm việc 3 ca, một ca làm việc 8 tiếng, ngày chủ nhật và các ngày lễ được nghỉtheo quy định (có 10ngày lễ lớn trong năm)

Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Năng suất nhà máy tính theo nguyên liệu: 75tấn NL/ca = 9375(kg/ giờ)

Tổng số ngày sản xuất trong năm: 280 – 10 =270 (ngày)

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho chế biến cà phê nhân từ cà phê quả tươi

Đối với cà phê Chari có hao hụt tương tự như cà phê Arabica, nên sau đây làbảng tỷ lệ hao hụt như

Bảng 4.3 Bảng tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn (%)

2 Làm sạch và phân loại theo kích

111

13

Phân loại theo màu sắc+ Loại hạt 1( hạt>6,3mm)+ Loại hạt 2( hạt>5,6mm)+ Loại hạt 3( hạt>5mm)

111

14

Đấu trộn, đóng bao+ Loại hạt 1( hạt>6,3mm)+ Loại hạt 2( hạt>5,6mm)+ Loại hạt 3( hạt>5mm)

0,20,20,2

4.2.1 Đối với cà phê Robusta

4.2.1.1 Phân loại theo kích thước

Lượng nguyên liệu hao hụt : 9375 × 0,01 = 93,75 (kg/h)

4.2.1.2 Phân loại bằng bể xi phông

Lượng nguyên liệu hao hụt : 9095,62 × 0,40 = 3638,25 (kg/h)

4.2.1.4 Lên men, rửa

w1 là độ ẩm của nguyên liệu trước khi sấy tĩnh chọn w1 = 55 %

w2 là độ ẩm của nguyên liệu sau khi sấy tĩnh chọn w2 = 40 %

G2 = 5348,22 ¿

100−55100−40 = 4011,16(kg/h)

Lượng ẩm tách ra sau khi sấy tĩnh là

Δw = Gw = G1 – G2 = 5348,22– 4011,164= 1337,05 (kg/h)

Lượng hao hụt tách ra trong khi sấy tĩnh là: 4011,164 ¿ 0,01= 40,11 (kg/h)

4.2.1.6 Sấy thùng quay

Sấy nhằm hạ thủy phần của cà phê xuống còn 10÷12%, chọn 12%

Lượng nguyên liệu ban đầu: 4011,164– 40,11 = 3971,05 (kg/h)

- Độ ẩm ban đầu w1 = 40%

- Độ ẩm sau khi sấy: w2 = 12%

- Tỉ lệ hao hụt 0,5 %.

- Lượng nguyên liệu còn lại sau khi sấy

G2 = G1 ¿

100−w1100−w 2 = 3971,05 ¿

100−40100−12 = 2707,53 (kg/h)

Lượng ẩm được tách ra sau khi sấy là: 3971,05 – 2707,53= 1209,51 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt : 2266,99 × 0,005= 11,33 (kg/h)

4.2.1.10 Phân loại theo kích thước

Gồm các loại hạt: hạt >6,3mm (70%), hạt >5,6mm (20%), hạt >5mm (10%)

Hạt > 6,3mm (70%)

+ Lượng hạt > 6,3mm phân loại được: 2255,65  0,7 = 1578,955 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,5%

Hạt > 5,6mm (20%)

+ Lượng hạt > 5,6mm phân loại được: 2255,650,2 = 451,13 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,5%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,005 451,13= 2,256 (kg/h)

Hạt > 5mm (10%)

+ Lượng hạt > 5mm phân loại được: 2255,650,1 = 225,565 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,5%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,005 225,565= 1,128 (kg/h)

4.2.1.11 Phân loại theo trọng lượng

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,01 224,473= 2,2447 (kg/h)

4.2.14 Phân loại theo màu sắc

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,01 222,23= 2,2223 (kg/h).

Người ta phối trộn như sau:

Loại 1 (80% hạt loại 1+ 10% hạt loại 2 + 10% hạt loại 3 )

+ Lượng nguyên liệu vào:

1539,836  0.8 + 439,94 0.1 + 220,0070.1 = 1297,86 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 1297,86 0.002= 2,595 (kg/h)

Loại 2 (10% hạt loại 1+70% hạt loại 2 +20% hạt loại 3)

+ Lượng nguyên liệu vào:

1539,836  0,1 +439,94 0,7 + 220,007 0,2 =505,94 (kg/h).

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 505,94  0,002 = 1,012 (kg/h)

Loại 3 (10% hạt loại 1+20% hạt loại 2 +70% hạt loại 3)

+ Lượng nguyên liệu vào:

4.2.2 Đối với cà phê Arabica và Chari

Tính tương tự như cà phê Robusta, ta có bảng tổng kết sau

Bảng 4.4 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào của các công đoạn

Th

Lượng NLvào(Robusta)(kg/h)

Lượng NL vào(Arabica) (kg/

h)

Chọn lượng NL vào

(kg/h)

1457,38436,118

1571,1448,874

1555,39444,38222,23

1428,38427,44213,721

1295,565504,928395,18

1425,949426,586213,294

1289,087502,404393,2

CHƯƠNG 5 CÂN BẰNG NHIỆT CHO QUÁ TRÌNH SẤY

KẾT THÚC

5.1 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết

Để đơn giản cho việc tính toán nhiệt, trước tiên ta nghiên cứu quá trình sấy lýthuyết, coi thiết bị sấy là lý tưởng:

- Nhiệt lượng bổ sung bằng không

- Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che bằng không

- Nhiệt tổn thất do thiết bị chuyển tải mang đi bằng không

- Nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang di bằng không

Như vậy trong thiết bị sấy lý tưởng chỉ còn nhiệt tổn thất do tác nhân sấymang đi Quá trình sấy xảy ra trong một thiết bị sấy lý tưởng như vậy gọi là quátrình sấy lý thuyết

5.1.1 Cơ sở của quá trình cân bằng nhiệt

Sấy là một trong những công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạchđối với các loại nông sản Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy khô không kịp thìnhiều nông sản có thể do mất mát và biến chất khoảng 10-20%, hoặc đối với một

số loại như sắn có thể lên đến 40-50% Quá trình sấy nó ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm Do đó cần phải có một chế độ sấy thích hợp để đảm bảo hạt ít bị rạn nứt,đồng thời giữ được các tính chất về hương vị, màu sắc và các phần có trong hạt Ởđây ta sử dụng thiết bị sấy thùng quay, tác nhân sấy là không khí nóng

Quá trình nhiệt trong quá trình này chủ yếu là quá trình sấy cà phê thóc.

5.1.2 Các thông số ban đầu

+ Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 750C

+ Nhiệt độ nguyên liệu vào: θ1= 400C

+ Độ ẩm của nguyên liệu trước khi sấy: 40%

+ Độ ẩm của nguyên liệu sau khi sấy: 12%

+ Áp suất khí quyển: P = 757 (mmHg)

5.1.3 Xác định các thông số của không khí

5.1.3.1 Các thông số trạng thái của không khí

Trạng thái của không khí trước khi vào calorife với điều kiện khí hậu ở ĐăkLăk : to = 20,30C (nhiệt độ thấp nhất trong năm); φ0 = 80% [10, 100]

+ Áp suất hơi bão hoà của không khí:

Pbh =

exp(12,031-4026 ,42 235+t ) bar [8, 30]

Pbh =

exp(12,031-4026,42 235+20,3 ) =0,0237 bar = 17,811 (mmHg).

+ Hàm ẩm của không khí được xác định theo công thức:

5.1.3.2 Các thông số của không khí khi qua calorife trước khi vào máy sấy

Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife không thay đổi, không khí chỉthay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm

[4, 166]

x1 = xo= 0,0119 (kg/kgkkk)

- Chọn nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife là: t1= 750C

5.1.3.3 Thông số của không khí sau sấy

Giả sử ta chọn nhiệt độ của tác nhân sau khi sấy ra là: t = 330C

Suy ra x2 =

Ι2−c k t2

2493−1 ,97×t2 =

106,42−33 2493−1,97×33 = 0,0302 (kg ẩm/ kg kkk)

Ck là nhiệt dung riêng của không khí khô, Ck= 1(KJ/kg.K)

Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t2 = 330C

P2: Áp suất hơi bão hòa của không khí

5.1.3.4 Lượng không khí khô tiêu hao riêng để bốc hơi 1 kg ẩm

1 2

1

x x