Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 50 tấn nguyên liệu ca

Từ năm 1986, khi ngành cà phê Việt Nam bắt đầu phát triển thì việc thưởng thức cà phê đã dần dần trở thành một thói quen trong cuộc sống. Tuy nhiên ít ai biết được để có một ly cà phê như thế phải trải qua một quá trình tìm hiểu. Trên thế giới cây cà phê được trồng ở các nước: Ấn Độ, Malaysia, Indonesia, Barazin, Ethiopia...với nhiều giống cà phê khác nhau như: Cà phê Arabica (cà phê chè), Cà phê Robuta (cà phê vối), Cà phê Excelsa ( cà phê mít)... Ở Việt Nam với khí hậu nhiệt đới rất thích hợp cho việc trồng và phát triển cây cà phê và nó trở thành một trong mười mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Trải qua hơn 100 năm đến nay cây cà phê đã có mặt gần như khắp các vùng trong cả nước với quy mô lớn như vùng Bắc Bộ ( Lai Châu, Sơn La, Tuyên Quang), Trung Bộ ( Nghệ An, Quảng Trị...), Nam Bộ ( Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu), Tây Nguyên ( Gia Lai, Kontum, Buôn Ma Thuột, Lâm Đồng ), chính vì vậy Việt Nam trở thành quốc gia xuất khẩu cà phê đứng thứ hai trên thế giới sau Barazin. Cùng với sự phát triển của việc trồng cây cà phê thì kỹ thuật chế biến đòi hỏi ngày càng cao và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thành phẩm. Hiện nay có nhiều cơ sở chế biến cà phê nhân để phục vụ cho các doanh nghiệp trong nước và xuất khẩu sang nước ngoài tuy nhiên chất lượng sản phẩm chưa cao do công nghệ chế biến cũng như phương thức thực hiện còn thủ công và nhỏ lẻ dẫn đến tình trạng bị ép giá, giảm đáng kể giá trị của sản phẩm cũng như khả năng cạnh tranh với các nước trong khu vực. Để cho chất lượng cà phê tốt hơn thì một trong các phương pháp mà doanh nghiệp sử dụng đó là chế biến cà phê theo phương pháp ướt. Với phương pháp này không những cho cà phê có chất lượng tốt hơn mà còn giúp cho doanh nghiệp chủ động và rút ngắn thời gian sản xuất. Để tạo ra những mặt hàng xuất khẩu có giá trị cao cũng như các sản phẩm chế biến tiếp theo từ cà phê nhân đạt chất lượng đòi hỏi chúng ta phải có những nhà máy chế biến công nghệ hiện đại với quy mô lớn.Xuất phát từ tình hình thực tế đó, em được giao nhiệm vụ Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 50 tấn nguyên liệu ca

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là sản phẩm cuối cùng của sinh viên trước khi rời khỏi trường đại học Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp sinh viên phải áp dụng tất cả những kiến thức đãđược học và tích lũy trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường Chính vì vậy những kiến thức đã được tiếp thu trong suốt quá trình học tại trường đại học Bách Khoa là nền tảng vững chắc giúp tôi hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, và còn là hành trang quý báu để tôi bước vào đời một cách vững chắc và tự tin

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa nói chung và các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Minh Nhật, thầy là người đã chỉ bảo tận tình cho tôi những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu tạo điều kiện thuận lơi cho tôi có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này

Tôi cũng xin cảm ơn bạn bè và người thân đã luôn đồng hành và là chỗ dựa vững chắc giúp đỡ tôi trong mọi việc

Cuối cùng, tôi xin kính chúc quý thầy cô, gia đình và bạn bè dồi dào sức khỏe và thànhcông trong sự nghiệp của mình

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Tính khả thi 2

1.3 Vị trí xây dựng 2

1.4 Địa điểm xây dựng 2

1.5 Đường giao thông 3

1.6 Vùng nguyên liệu 3

1.7 Nguồn cung cấp năng lượng 3

1.8 Vấn đề xử lý nước thải 4

1.9 Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ 4

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 5

2.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu 5

2.2 Thành phần hoá học của quả cà phê 7

2.3 Tổng quan về sản phẩm 9

2.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê 9

Chương 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 12

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 13

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 14

Chương 4 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 27

4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy 27

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân 28

Chương 5 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO QUÁ TRÌNH SẤY KẾT THÚC 36

5.1 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết 36

5.2 Tính toán cho quá trình sấy lý thuyết 40

5.3 Tính toán quá trình sấy thực tế 41

5.4 Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế 43

Chương 6 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 46

6.1 Hệ thống sấy tĩnh 46

6.2 Thiết bị sấy thùng quay 47

6.3 Tính và chọn Calorife 50

6.4 Chọn Xyclon 55

6.5 Tính và Chọn quạt 56

6.6 Hệ thống làm sạch và phân loại 69

6.7 Máy xát tươi 71

6.8 Máy tách tạp chất 73

6.9 Máy xát khô MSV1 74

6.10 Máy đánh bóng 75

6.11 Máy phân loại theo kích thước 76

6.13 Máy phân loại theo màu sắc 78

6.14 Máy phối trộn 78

6.15 Tính chọn bể lên men và xilo 79

6.16 Các hố chứa cà phê 84

6.17 Hệ thống cân đóng bao tự động 85

6.18 Gàu tải 85

Chương 7 TỔ CHỨC HÀNH CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 88

7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 88

7.2 Chức năng công việc 88

7.3 Tổ chức lao động của nhà máy 89

Chương 8 TÍNH XÂY DỰNG 92

8.1 Cách bố trí mặt bằng 92

8.2 Tính xây dựng 92

Chương 9 TÍNH NƯỚC – NHIÊN LIỆU 100

9.1 Tính nhiên liệu 100

9.2 Tính lượng nước cần dùng cho nhà máy 100

Chương 10 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN

PHẨM 104

10.1 Mục đích 104

10.2 Yêu cầu việc kiểm tra sản xuất 104

10.3 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân 104

10.4 Các phương pháp kiểm tra 105

Chương 11 AN TOÀN LAO ĐỘNG - VỆ SINH XÍ NGHIỆP - PHÒNG CHÁY VÀ CHỮA CHÁY 108

11.1 An toàn lao động 108

11.2 Các nguyên nhân gây ra tai nạn 108

11.3 Một vài biện pháp hạn chế tai nạn lao động 108

11.4 Những yêu cầu về an toàn lao động 108

11.5 Vệ sinh xí nghiệp 110

KẾT LUẬN 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

PHỤ LỤC 116

LỜI MỞ ĐẦU

Từ năm 1986, khi ngành cà phê Việt Nam bắt đầu phát triển thì việc thưởng thức

cà phê đã dần dần trở thành một thói quen trong cuộc sống Tuy nhiên ít ai biếtđược để có một ly cà phê như thế phải trải qua một quá trình tìm hiểu

Trên thế giới cây cà phê được trồng ở các nước: Ấn Độ, Malaysia, Indonesia,Barazin, Ethiopia với nhiều giống cà phê khác nhau như: Cà phê Arabica (cà phêchè), Cà phê Robuta (cà phê vối), Cà phê Excelsa ( cà phê mít)

Ở Việt Nam với khí hậu nhiệt đới rất thích hợp cho việc trồng và phát triển cây

cà phê và nó trở thành một trong mười mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam.Trải qua hơn 100 năm đến nay cây cà phê đã có mặt gần như khắp các vùng trong

cả nước với quy mô lớn như vùng Bắc Bộ ( Lai Châu, Sơn La, Tuyên Quang),Trung Bộ ( Nghệ An, Quảng Trị ), Nam Bộ ( Đồng Nai, Bà Rịa -Vũng Tàu), TâyNguyên ( Gia Lai, Kontum, Buôn Ma Thuột, Lâm Đồng ), chính vì vậy Việt Namtrở thành quốc gia xuất khẩu cà phê đứng thứ hai trên thế giới sau Barazin

Cùng với sự phát triển của việc trồng cây cà phê thì kỹ thuật chế biến đòi hỏingày càng cao và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thành phẩm Hiện nay cónhiều cơ sở chế biến cà phê nhân để phục vụ cho các doanh nghiệp trong nước vàxuất khẩu sang nước ngoài tuy nhiên chất lượng sản phẩm chưa cao do công nghệchế biến cũng như phương thức thực hiện còn thủ công và nhỏ lẻ dẫn đến tình trạng

bị ép giá, giảm đáng kể giá trị của sản phẩm cũng như khả năng cạnh tranh với cácnước trong khu vực

Để cho chất lượng cà phê tốt hơn thì một trong các phương pháp mà doanhnghiệp sử dụng đó là chế biến cà phê theo phương pháp ướt Với phương pháp nàykhông những cho cà phê có chất lượng tốt hơn mà còn giúp cho doanh nghiệp chủđộng và rút ngắn thời gian sản xuất Để tạo ra những mặt hàng xuất khẩu có giá trịcao cũng như các sản phẩm chế biến tiếp theo từ cà phê nhân đạt chất lượng đòi hỏichúng ta phải có những nhà máy chế biến công nghệ hiện đại với quy mô lớn.Xuất

phát từ tình hình thực tế đó, em được giao nhiệm vụ "Thiết kế nhà máy chế biến

cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 50 tấn nguyên liệu /ca"

Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam tuy là nước xuất khẩu cà phê đứng thứ hai trên thế giới nhưng các mặthàng của chúng ta còn ở dạng nguyên liệu, chưa qua chế biến sâu, chất lượng chưacao nên thường xuyên bị ép giá Chính vì vậy để đứng vững trên thị trường chúng tacần phải cân nhắc để lựa chọn công nghệ, trang thiết bị và địa điểm xây dựng chophù hợp

1.2 Tính khả thi

Cà phê dần dần đi vào đời sống con người như một thói quen hằng ngày, và đôikhi là không thể thiếu đối với một số bộ phận nào đó Chính vì vậy nhu cầu sử dụngloại thức uống này không ngừng tăng lên Mặt khác nhờ được sự hỗ trợ về kỹ thuậttrồng trọt, giống và điều kiện chăm sóc cùng với diện tích ngày càng được mở rộngthì sản lượng cà phê cũng tăng đáng kể vì thế đủ cung cấp nguyên liệu cho nhà máyhoạt động

1.3 Vị trí xây dựng [24]

Hầu hết các tỉnh Tây Nguyên đều trồng cà phê với diện tích và sản lượng khá lớntrong số đó Gia Lai cũng không ngoại lệ, đây là một điều kiện thuận lợi để cung cấpnguồn nguyên liệu cho cho nhà máy đồng thời giảm chi phí vận chuyển, đảm bảođược chất lượng nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất

Mặt khác với vị trí địa lý thuận lợi cho việc giao thương kinh tế: Phía Đông giápcác tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Phía Nam giáp tỉnh Đăk Lak phía Tâygiáp Campuchia Phía Bắc giáp tỉnh Kontum tại điều kiện cho việc vận chuyển vàtiêu thụ sản phẩm

1.4 Địa điểm xây dựng

Dựa vào những điều kiện trên tôi quyết định chọn Gia Lai là địa điểm xây dựngnhà máy, cụ thể là khu công nghiệp Tra Đà, thành phố Pleyku tỉnh Gia Lai Khucông nghiệp Tra Đà nằm cách xa khu dân cư, có hệ thống xử lý nước thải chung củakhu công nghiệp nên có khá nhiều thuận lợi cho việc xử lý nước thải, tiếngồn tránh ảnh hưởng đến đời sống nhân dân

Gia Lai có khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm chia làm 2 mùa: Mùa mưa bắtđầu từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.

Nhiệt độ trung bình khoảng 22-250C

Hướng gió chính trong năm : Đông Bắc

1.5 Đường giao thông

Nhà máy nằm ở vị trí giao thông thuận lợi

＋ Đường bộ: Giao thông với 3 trục quốc lộ: Quốc lộ 14 nối Gia Lai với các tỉnhQuảng Nam, Đà Nẵng, Tây Nguyên với thành phố Hồ Chí Minh, Đông Nam Bộ,Đồng Bằng sông Cửu Long, quốc lộ 19 nối tỉnh với cảng Quy Nhơn và Campuchia,quốc lộ 25 nối Gia Lai với các tỉnh Phú Yên và Duyên Hải Miền Trung

＋ Đường thủy: Gần cảng Nha Trang nên có thể sử dụng cảng này để phân phối sảnphẩm trong và ngoài nước

＋ Đường sắt: nhà máy có thể vận chuyển đến ga Nha Trang rồi từ đó vận chuyển

đi khắp nơi bằng đường sắt

1.6 Vùng nguyên liệu

Với nhà máy sản xuất cà phê thì nguyên liệu chủ yếu là cà phê thu mua từ các hộnông dân trồng cà phê, vì vậy gần nguồn nguyên liệu là yếu tố vô cùng quan trọng Quanh khu công nghiệp Tra Đà có nhiều công ty trồng cà phê trực thuộc tổngcông ty cà phê Việt Nam: Công ty cà phê Iasao I, Iasao II, 706, Chư pả thuộchuyện Iagrai, ngoài ra còn có các huyện Đăkđoa, Chư Sê Tổng diện tích cà phê là76.367ha với sản lượng 132.800 tấn mỗi năm

1.7 Nguồn cung cấp năng lượng

+ Điện: việc sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị và chiếu sáng điện thế sử dụngthường là 110-220V/360V Ðể đạt yêu cầu phải lấy điện cao thế thường là 6 KV qua hạthế Nhà máy sử dụng lưới điện quốc gia đưa về khu công nghiệp, ngoài ra nhà máy còn

có máy phát điện dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máy

+ Nước: Nguồn cung cấp lấy từ nhà máy nước, trong nhà máy có xây bể nướcngầm để phòng tránh mùa khô bị hụt nước, đảm bảo sự hoạt động của nhà máy

+ Nhiên liệu: Nhiên liệu dùng cho nhà máy bao gồm: Dầu FO dùng cho lòhơi và xăng dùng cho xe ô tô của nhà máy được lấy ở các cây xăng dầu lân cận.

1.8 Vấn đề xử lý nước thải

Nước thải ra trong quá trình sản xuất được xử lý, nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhàmáy được đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến qua các lưới lọc trước khithải ra ngoài môi trường Chất thải ở là vỏ trấu thì sử dụng làm nhiên liệu hoặc bán

1.9 Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ

Việc hợp tác hóa giữa các nhà máy sản xuất cà phê tại Gia lai với các nhà máy ởcác tỉnh khác sẽ thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nângcấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời qua sự hợp tác này sẽ tạo điều kiện choviệc sử dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước…Ngoài ra, liên hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng cao hiệu quả

sử dụng nguyên liệu

Cà phê nhân sản xuất ra một phần cung ứng cho các tỉnh trong khu vực TâyNguyên và trong nước, còn phần lớn xuất khẩu sang các nước như Hoa kỳ, Đức, Bỉ,Ý, Hà Lan, Singapore, Pháp

2.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu [10, tr 9]

Cà phê là loại cây thuộc giống coffice, chúng có nhiều loại khác nhau và chỉ cókhoảng 10 loại có ý nghĩa về mặt trồng trọt.

Ở Việt Nam hiện nay trồng chủ yếu 3 giống cà phê chính: Giống Arabica,Giống Robusta, Giống Chari

Các giống này đều có thời gian thu hoạch khác nhau nên có thể bổ sung thời vụcho việc trồng và thu hoạch các giống chính

2.1.1 Cà phê Arabica (cà phê chè) [10, tr 9-10]

Đây là loại cây được trồng nhiều nhất trên thế giới Nguồn gốc của giốngnày là ở cao nguyên Etiôpia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi

- Đặc tính

Cây cà phê Arabica cao từ 3-5m, trong điều kiện đất đai thuận lợi có thể cao đến7m, độc thân hoặc nhiều thân, lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác, quả thường hìnhtrứng có khi hình cầu, khi quả chín có màu đỏ tươi, một số giống khi chín có màuvàng đường kính quả 10-15mm Số lượng quả 800-1200 quả/kg, thời gian nuôi quả

từ 6-7 tháng Trong điều kiện thời tiết khí hậu ở miền Bắc, cà phê Arabica chín rộvào tháng 12 và tháng 1 Ở Tây Nguyên cà phê chín sớm hơn 2-3 tháng so với miềnBắc, khi quả chín nếu bị mưa dễ nứt và rụng

Trong 1 quả có 2 nhân, một số ít quả có 3 nhân Nhân có vỏ lụa màu bạc bámcứng vào nhân Ngoài vỏ lụa là vỏ trấu cứng, ngoài cùng là vỏ thịt Từ 5-7 kg quả sẽthu được 1kg nhân cà phê sống Màu hạt xám xanh, xanh lục, xanh nhạt, tùy theocách chế biến Lượng cafein có trong nhân khoảng 1,5% tùy theo giống

Hình 2.1 Cà phê Arabica

2.1.2 Cà phê Robusta (cà phê vối) [10, tr 10]

Nguồn gốc khu vực sông Công Gô miền núi vùng thấp xích đạo và nhiệt đớiTây Châu Phi

- Đặc tính

Robusta cao từ 5-7m quả hình trứng hoặc hình tròn, quả chín có màu đỏthẫm Vỏ quả cứng và dai hơn cà phê Arabica Từ 5-6 kg quả sẽ thu được 1kg càphê nhân Quả chín từ tháng 2 đến tháng 4 ở miền Bắc, ở Tây nguyên chín sớm hơn

từ tháng 12 đến tháng 2 Đặc biệt loại cà phê Robusta không ra hoa kết quả tại cácmắt cũ của cành Nhân hình hơi tròn, to ngang vỏ lụa màu ánh nâu bạc Màu sắc củanhân xám xanh, xanh bạc vàng mỡ gà ….tùy thuộc chủng và phương pháp chế biếnlượng cafein có khoảng 1-3%

2.1.3 Cà phê Chari ( cà phê mít) [10, tr 10]

Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại nàyđược đưa vào Việt Nam 1905

Đặc tính

Chari cây lớn cao 6- 15 m lá hình trứng hoặc lưỡi mác, gân lá nổi nhiều ởmặt dưới, quả hình trứng nuốm hơi lồi và to Quả chín cùng 1 lúc với đợt hoa mới,cho nên trên cùng một đốt cành có thể có đồng thời quả chín, quả xanh, nụ hoa, hoa

nở và nụ quả, đó là điều bất lợi trong thu hoạch Quả thường chín vào tháng 5 đếntháng 7

Hình 2.2 Quả cà phê Robusta

2.2 Thành phần hoá học của quả cà phê

2.2.1 Cấu tạo và giải phẩu quả cà phê

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

2.2.1.3 Lớp vỏ lụa

Bao bọc quanh nhân cà phê còn một lớp vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa Chúng

có màu sắc khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rấtmỏng 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

Hình 2.3: Nhân cà phê Hình 2.3 Nhân cà phê

2.2.1.4 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 tế bào lớn và mềmhơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thường thì chỉ 2 nhân

2.2.2 Thành phần hóa học của các phần cấu tạo quả cà phê [7, tr 93-94]

2.2.2.1 Thành phần hóa học của vỏ quả

Vỏ quả cà phê khi chín có màu đỏ, chứa chất antoxian và vết của ancaloit,tanin, cafein, các loại enzim Trong vỏ quả có khoảng 21,5-30% chất khô

Xem phụ lục 1 bảng 1.1

2.2.2.2 Thành phần hóa học của lớp nhớt

Độ PH của lớp lớp nhớt tùy theo độ chín của quả thường từ: 5,6÷5,7 đôi lúc lên

tới 6,4 Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectinaza phân giải pectin trong quá trìnhlên men

Xem phụ lục 1 bảng 1.2

2.2.2.3 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Gồm có xenlulo là chủ yếu, trong vỏ trấu có một ít cafein, khoảng 0,4% do từnhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô

Trong vỏ trấu có khoảng 0,4% cafein từ nhân khuyếch tán ra lúc lên menhoặc lúc phơi khô Vỏ trấu dễ cháy dùng làm chất đốt, có thể đóng thành bánh khôngcần chất dính bằng các loại máy ép than, ép mùn cưa

Xem phụ lục 1, bảng 1.3

2.2.2.4 Thành phần hóa học của nhân

Cà phê nhân nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, chất khoáng, Lipit, Protit,

Gluxit Ngoài ra, còn có những chất mà ta thường gặp trong thực vật là những axithữu cơ chủ yếu là axit Clorogenic và các chất Ancaloit Trên thế giới cũng nhưtrong nước ta đã có nhiều nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của nhân càphê

Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể Vitamin, các chất bayhơi và cấu tử của mùi thơm.

Từ cà phê nhân ta sẽ chế biến tạo nên các sản phẩm khác: cà phê rang, cà phêbột thô, cà phê hòa tan,… hoặc các sản phẩm phối chế: cà phê sữa, sôcôla,… tạo nên

sự phong phú đa dạng cho sản phẩm

Như vậy, cà phê nhân đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy sản xuất càphê rang, cà phê rang xay, cà phê bột hoà tan vì nó là nguyên liệu chính của các nhàmáy này Hiện nay, trên thế giới cũng như trong nước có rất nhiều nhà máy sản xuất

cà phê rang, cà phê rang xay nên nhu cầu về cà phê nhân là rất lớn Muốn đánh giátác dụng các thành phần hóa học của nhân cà phê đến phẩm chất nước pha cà phêcần phải biết những biến đổi của các thành phần ấy trong quá trình chế biến, đặc biệt

là trong quá trình rang

Hiện nay, người ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùithơm đặc biệt của cà phê Trong cà phê chủ yếu là Vitamin nhóm B như: B1, B2,B6,…và các loại axit hữu cơ là tiền các loại Vitamin

+ 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 bằngtác động cơ học làm mặt cà phê bóng và đẹp hơn

2.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê[10, tr 10-11]

2.4.1 Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê

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 càphê tốt còn có một hương vị đậm đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cà phê trồngtrên các loại đất khác

2.4.2 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 quyết định chất lượng cà phê

Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có: - - Tủ gốccây 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

2.4.3 Ảnh hưởng của độ cao

Độ cao cũng ảnh hưởng đến chất lượng của cà phê Cà phê trồng ở trên caothì có hương vị đặc biệt và xếp hạng cao hơn cà phê trồng ở vị trí thấp

2.4.4 Ảnh hưởng của giống

Giống cà phê có một ý nghĩa quyết định đến chất lượng cà phê Chính chấtlượng vốn có của sản phẩm chứa đựng trong giống Sự khác nhau về chất lượnggiữa các loại cà phê chè, vối, mít cũng do giống quyết định Nước pha cà phê chè cóhương vị thơm, dịu, nước pha cà phê vối ít thơm và hơi đắng chát nhưng đậm đà.Ngay trong một loại thì các giống khác nhau thì cũng khác nhau

2.4.5 Ảnh hưởng của sâu bệnh

Sâu bệnh tấn công cũng sẽ làm cho hạt cà phê bị hư hại Mọt đục quả cà phêtạo ra các hạt thủng, có rãnh Ngoài mọt đục quả ra thì các loại sâu khác cũng gâyhại đến cà phê Chúng đục rỗng những quả cà phê khô Khi thời tiết nóng ẩm là lúcchúng làm tổ trong nhân cà phê

2.4.6 Ảnh hưởng của việc thu hái

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

2.4.7 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% Độ ẩm của môi trường trongkho bảo quản quá cao hoặc quá thấp có thể làm cho chất lượng cà phê trong kho bảoquản bị giảm rõ rệt chủ yếu được biểu hiện ở sự biến đổi màu của hạt cà phê, chấtlượng nước uống

Với khâu vận chuyển ta quan tâm đến tình trạng vệ sinh của phương tiện vậnchuyển, ví dụ không dùng xe chở gia súc để vận chuyển cà phê, không dùng xe tảichở phân hóa học để vận chuyển cà phê

2.4.8 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%

Cà phê được chế biến theo phương pháp khô có thể tận dụng năng lượng mặttrời để phơi Sân phơi phải sạch, được lát gạch hoặc được xây bằng xi măng Cà phêphơi quá dày, không cào đảo cũng dễ bị nấm mốc xâm nhiễm, khi phơi trên sàn đấtthì khó tránh khỏi cà phê bị nhiễm mùi đất và bị nhiễm các loại vi sinh vật khác ảnhhưởng đến chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm của cà phê

Chương 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ

A Chọn phương pháp chế biến cà phê [10, tr17]

Chế biến cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp vỏ bao quanh hạt nhân càphê và phơi sấy khô đến mức độ nhất định, làm cho cà phê nhân sống có một giá trịthương phẩm cao Rồi sau đó tiếp tục các quá trình chế biến khác

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

- Phương pháp chế biến ướt

- Phương pháp chế biến khô

Phương pháp chế biến khô: Chỉ có một công đoạn chính là sau khi phơi quả

cà phê đến mức độ nhất định dùng máy xát khô loại bỏ các lớp vỏ bọc nhân, khôngcần qua giai đoạn chế biến cà phê thóc

- Ưu điểm: Giá thành thấp, ít tác động đối với môi trường

- Nhược điểm: Chất lượng cà phê thấp, bị phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên,thời gian kéo dài

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 mức độ quy định

+ Giai đoạn xay xát loại bỏ lớp vỏ trấu, một phần vỏ lụa, tạo thành cà phê nhân

- Ưu điểm: sản xuất chủ động hơn, chất lượng cà phê tốt, ít phụ thuộc vào cácđiều kiện tự nhiên và rút ngắn được thời gian chế biến

- Nhược điểm: Giá thành cao, tác động đến môi trường

Trong xu thế hội nhập việc nâng cao,hoàn thiện chất lượng sản phẩm là điềuthiết yếu Hơn nữa hiện nay, nước ta có sản lượng cà phê xuất khẩu lớn xong ởnhững thị trường khó tính như Mỹ, Châu Âu cà phê của Việt Nam vẫn chưa được

ưa chuộng, với lý do chất lượng cà phê Việt Nam còn rất thấp Chính vì lý do đó màlựa chọn một phương pháp sản xuất thích hợp nhằm nâng cao chất lượng cà phê

trên thị trường quốc tế là thực tiễn rất cần thiết Vì vậy tôi quyết định chọn phươngpháp chế biến ướt để sản xuất cà phê nhân.

B Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ [4]

Vỏ quả Xát cà phê quả

Thu nhận nguyên liệu Phân loại và làm sạch

Cà phê thóc

Vỏ trấu Sàng tạp chất

Phân loại theo trọng lượng

Xát khô Đánh bóng

Sản phẩm Cân, đóng bao Phân loại theo màu sắc Phối trộn

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.1 Thu nhận và bảo quản nguyên

3.2.1.1 Thu nhận nguyên liệu

Quá trình thu hoạch cà phê chủ yếu là hái bằng tay, cà phê chè thấp dễ hái.Người ta hái vào giỏ đeo trước bụng hoặc bên sườn Đối với cà phê mít thì cây cao,phải bắt thang để hái Cà phê là một loại sản phẩm dễ bị mất phẩm chất nếu khôngđược thu hái đúng lúc, và chế biến kịp thời Để đảm bảo phẩm chất tốt, đồng thờitránh lãng phí vì rơi rụng hư hỏng, việc thu hái cần đạt được các yêu cầu sau:

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

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

٭ Trong quá trình thu hái không được làm tổ thương xây xát cho cà phê tránhlàm giảm năng suất cho mùa sau

٭Giữ vệ sinh trong quá trình thu hái, không được để lẫn tạp chất vào nguyênliệu, không được làm dập nát quả tạo điều kiện cho VSV xâm nhập, phát triển gâythối rữa

Mỗi loại cà phê có thời gian chín và thu hoạch khác nhau Cà phê chè và càphê mít chín tập trung hơn Cà phê vối thường chín rải rác hơn Thời gian thu rộ vàokhoảng 20÷40 ngày, nên việc tập trung nhân lực thu hoạch rất chú trọng Tùy thuộcvào thời tiết khí hậu từng vùng mà cà phê có thể chín sớm hoặc muộn hơn ngoài racòn phụ thuộc vào mức độ chăm bón

Thông thường thời vụ thu hoạch như sau:

٭ Cà phê chè: từ tháng 11-12, ở Tây Nguyên thường thu hoạch sớm hơnkhoảng 2 tháng

٭ Cà phê vối từ tháng 12, 1, 2, 3, 4 thu rộ vào tháng 2 và tháng 3

٭ Cà phê mít: tháng 5, 6, 7, 8, rộ vào tháng

Nhìn qua thời vụ thu hoạch của 3 loại cà phê ta thấy: Nếu trồng cả 3 loại càphê với một tỷ lệ thích hợp, thì sẽ có một sản lượng nguyên liệu tương đối ổnđịnh tận dụng được công suất của các cơ sở chế biến.

3.2.1.2 Bảo quản và vận chuyển nguyên liệu

Mục đích của quá trình bảo quản này nhằm điều phối nguyên liệu trong quátrình sản xuất Tránh hiện tượng lãng phí nhân lực, thiết bị đồng thời cũng đảm bảođược màu sắc và hương vị của thành phẩm

Trong quá trình vận chuyển nguyên liệu, cần tránh lẫn các tạp chất như: Cỏ dại,đất cát và không để nguyên liệu bị dập nát, nếu nguyên liệu bị dập nát thì đem đichế biến trước Phương tiện vận chuyển có thể dùng xe ô tô hoặc các phương tiệnthô sơ khác nếu địa hình nơi thu hái cho phép

Nguyên liệu sau khi thu hoạch phải bảo quản tốt, tuyệt đối không để cà phêdưới nền đất bẩn và để đống ngoài nắng

Chiều dày lớp cà phê đổ trên sàn nhà không quá 40cm, nhiệt độ trong khối càphê không quá 300c, 2-3 giờ ta tiến hành đảo trộn một lần, thời gian bảo quản càngngắn càng tốt, thời gian từ khi thu hoạch đến khi xát tươi không quá 36h đối với càphê Arabica(chè), 48h đối với cà phê Robusta (vối) và cà phê mít

3.2.2 Làm sạch và phân loại

3.2.2.1 Mục đích

Cà phê hái về thường có lẫn đất đá, rác cành, quả khô, quả to nhỏ khácnhau… cho nên trước khi đưa vào máy xát tươi, nguyên liệu cần phải được làmsạch và phân loại để tạo điều kiện tốt cho việc tăng năng suất máy và độ bền củathiết bị, đảm bảo chất lượng sản phẩm

3.2.2.2 Cơ sở của phương pháp làm sạch và phân loại

Làm sạch và phân loại nguyên liệu chủ yếu là dựa vào sự khác nhau về tínhchất vật lý, trạng thái của nguyên liệu và tạp chất Đặc biệt chú ý đến các tạp chấtkhó làm sạch để loại chúng ra, đồng thời phải áp dụng các phương pháp kinh tếnhất, có hiệu quả nhất

Hiện nay người ta thường dùng hai phương pháp làm sạch và phân loạinguyên liệu là: sàn chấn động và bể Xi phông.

Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng Trong đồ án này tôichọn phương pháp làm sạch bằng bể Xi phông

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 tỷ trọng của nước để phân loại, kết hợp làm sạchnguyên liệu Tác dụng của phương pháp phân loại bằng bể xi phông:

+ Phân loại các tạp chất nặng làm cho nguyên liệu được thuần khiết hơn,tránh hư hỏng máy móc thiết bị

+ Tách tạp chất nhẹ, đảm bảo phẩm chất của sản phẩm

+ Làm mềm và rửa quả tạo điều kiện cho quá trình bóc vỏ tươi

+ Ngoài ra bể xi phông còn có tác dụng chứa nguyên liệu khi chưa chế biến ＋Lợi dụng sức nước để đẩy khối cà phê vào máy xát tươi một cách điều hoà mà khôngdùng sức người

Phương pháp này sử dụng nước để tiến hành phân loại Đối với quả cà phêchín đúng mức, có khối lượng riêng gần bằng 1 nên lơ lưng trong nước Đối với càphê chín có khối lượng riêng nhỏ hơn 1 nên sẽ nổi lên Còn đối với cà phê xanh thìkhối lượng riêng lớn hơn 1 sẽ chìm xuống dưới

Yêu cầu đối với bể xi phông : có cửa lấy tạp chất nặng, nhẹ dễ dàng, vệ sinhthiết bị dễ dàng Chu kì làm vệ sinh của bể xi phông nhỏ hơn 12h Tỷ lệnước/nguyên liệu là 3:1 là thích hợp Lưu lượng nước đưa vào có thể điều chỉnhmột cách thuận lợi

Trong quá trình này nên chú ý không để nguyên liệu nằm quá lâu trong bể xiphông Vì như thế các chất có trong vỏ quả sẽ hòa tan vào trong nước tạo điều kiệnthuận lợi cho vi sinh vật phát triển, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm Hơnnữa tác dụng phân loại sẽ không còn do nguyên liệu bị ngấm nước quá nhiều

3.2.3 Xát cà phê quả tươi

3.2.3.1 Mục đích

Thành phần chủ yếu của lớp vỏ quả là nước, Gluxit, và Protein… những chấtnày không tham gia vào quá trình hình thành chất lượng cà phê mà còn gây khókhăn cho quá trình chế biến như gây thối rữa đồng thời kéo dài thời gian sấy Do đóphải tiến hành loại bỏ lớp vỏ này Ngoài ra, lớp vỏ thịt, thành phần chủ yếu là pectincũng không có lợi cho quá trình

Để bóc vỏ quả, người ta thường dùng phương pháp cơ học, ở đây sử dụng máyxát vỏ

3.2.3.2 Yêu cầu của quá trình xát tươi

Sau khi xát tươi phải được hai phần chủ yếu: vỏ quả và cà phê thóc ướt Càphê quả lẫn trong cà phê thóc ướt có thể tách ra và đem xát lại lần 2

Cà phê sau khi xát tươi phải giữ nguyên hạt, tỉ lệ hạt dập vỡ càng ít càng tốt(thường <6%)

3.2.5 Ngâm ủ (lên men) [8,tr 33-34]

3.2.4.1 Mục đích

Cà phê sau khi xát tươi lớp nhớt vẫn còn bám xung quanh vỏ thóc, đặc tínhcủa lớp nhớt này là không tan trong nước, thành phần chủ yếu của lớp nhớt là pectinchiếm khoảng 5 – 6 % theo trọng lượng nguyên liệu tươi, nó dính chặt vào vỏ trấulàm trở ngại cho việc phơi sấy khô và bảo quản cà phê Mặt khác trong lớp nhớt cònchứa một lượng đường khá lớn là môi trường thuận lợi cho sự phát triển các loạinấm, vi khuẩn … Đặc biệt là các loại nấm mốc và vi sinh vật có hại gây trạng tháilên men, cũng có một số nghiên cứu nước ngoài cho rằng ngâm ủ làm cho men hoạtđộng tăng chất thơm trong cà phê sau quá trình biến hoá về hoá học, tăng thêmhương vị của cà phê Nhưng cũng có người cho rằng ngâm ủ không có ảnh hưởng gìđến hương vị và phẩm chất của cà phê Hiện nay vấn đề này vẫn còn tiếp tục tranhluận Yêu cầu sau khi tách lớp nhớt cà phê cần giữ được nguyên hạt và chất lượngcủa hạt không bị biến đổi xấu

- Lên men tự nhiên

- Lên men sinh hóa

- Lên men hóa học

- Sử dụng nước ấm

- Dùng lực ma sát

Ở đây tôi chọn phương pháp lên men sinh hóa vì phương pháp này có khả năngtách lớp nhớt nhanh và triệt để và không ảnh hưởng đến chất lượng của nguyên liệu,thuận lợi cho công đoạn tiếp theo

＊ Cơ sở của phương pháp sinh hóa

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc sử dụng các enzym có sẵn trong bản thânnguyên liệu đồng thời để tăng khả năng tách nhớt ta bổ sung thêm chế phẩm enzymlàm tác nhân phân giải lớp nhớt thành những chất hòa tan trong nước

Trong lớp nhớt của cà phê có sẵn các enzym như enzym pectosinaza, pectinaza,pectaza Ngoài ra ta còn bổ sung các chế phẩm enzym có bán sẵn trên thị trườngnhư: Lumipect-cp, Rohapect®-10L, pectina®

Hàm lượng chế phẩm enzym sử dụng trong lên men trong vòng 6-10h là 50-60g/1tấn cà phê tươi [24]

Trong quá trình ngâm ủ pectin bị phân hủy cho ra những sản phẩm sau:

C43H62O37 + H2O => C6H10O7 + CH3COOH + C6H12O6+C5H10O5 + CH3OH

Nhớt và các chất không hoà tan khác sẽ thối rửa lên men sơ bộ, mọc mầm sơ bộlàm chất lượng cà phê được nâng cao Quá trình lên men kết thúc khi ta tiến hànhrửa hạt cà phê để tách rượu, axit lactic, propionic, butiric…Thời gian lên men phảithích hợp, đúng thời điểm Những hạt cà phê không đạt đủ độ lên men sẽ được loại

bỏ vì chất lượng không cao và hình dạng màu sắc bên ngoài của nó

Để kiểm tra quá trình lên men, ta có thể dùng móng tay cào mạnh vào lớp vỏ baoquanh nhân, hoặc vốc một nắm cà phê đang ủ bóp chà xát trong lòng bàn tay nếuthấy nhám không còn nhớt ở rãnh giữa khe của hạt thì quá trình lên men đã xong Những hạt cà phê lên men quá mức thì làm hạt cà phê bị giảm trọng lượng ảnhhưởng đến chất lượng của hạt cà phê.

3.2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [10, tr36]

● Độ chín của quả

Yếu tố này rất quan trọng vì nếu quả còn xanh lượng protopectin ( pectin khônghoà tan ), tinh bột nhiều gây khó khăn và kéo dài thời gian phân huỷ lớp vỏ nhớt

● Thành phần của nước

Trong nước không được chứa lẫn một chất nào có tính chất làm ức chế sự hoạt động của

vi sinh vật, không chứa các chất bài tiết của vi sinh vật phân giải thành NH3 hoặc men thối

có thể làm cho quá trình lên men chậm lại hoặc đình chỉ tuỳ theo nồng độ và độ PH củanước cũng ảnh hưởng đến quá trình lên men, nếu nhiệt độ thấp và PH cao thì sẽ kéo theothời gian lên men

● Khối lượng đống ủ

Cũng như các sản phẩm lên men khác, cần phải có đủ một khối lượng nhất định

để cho quá trình lên men tiến hành tốt, không bị bên ngoài cản trở Khối lượng đống

ủ ảnh hưởng đến sự tạo thành nhiệt độ đống ủ, khối lượng lớn thì sự tạo thành nhiệt

độ nhiều và nhanh, giữ được nhiệt cần thiết cho quá trình lên men mà không ảnhhưởng bởi một môi trường bên ngoài Chiều dày lớp cà phê trong các bể ủ phải đảmbảo tối thiểu là 0.5m Khoảng cách giữa thời gian ủ phải đảo đều khối cà phê 1 lần Các bể ủ cà phê cần phải có mái che Khối ủ nếu được che kín càng tốt, tuyệt đốikhông được phơi nắng đống ủ

● Nhiệt độ

Mỗi loại men có một nhiệt độ thích hợp Đối với cà phê thì nhiệt độ thích hợpkhoảng 35 – 420C

● Thời gian lên men

Nếu thời gian ngắn thì quá trình phân giải lớp nhớt chưa hoàn toàn, nếu thời gianlên men kéo dài quá thì ảnh hưởng đến màu sắc, hương vị của thành phẩm Thời

gian kết thúc sự lên men khoảng 10 – 12 giờ đối với cà phê Arabica và 16 – 18 giờđối với cà phê Robusta và Chari.

● Khoảng cách về thời gian thu hoạch và xát tươi

Nên xát tươi sớm sau khi thu hoạch ( tối đa 36 giờ ) để tránh sự lên men đầu tiên

có thể xảy ra ngay trong quá trình còn là quả nguyên

3.2.5 Rửa nhớt

Đánh và rửa nhớt nhằm mục đích loại bỏ những vật phẩm tạo thành trong quátrình lên men, loại bỏ các vết của lớp vỏ nhớt Đây là công đoạn quan trọng vì nếucòn các vật phẩm trên bám vào hạt cà phê, không những làm cho màu sắc, mùi vịcủa hạt bị ảnh hưởng mà còn kéo dài thời gian phơi sấy Ở đây ta tiến hành rửađồng thời trong xilo lên men

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình rửa

٭ Quá trình lên men

Lên men tốt hay xấu đều ảnh hưởng đến quá trình đánh và rửa nhớt Nếu lênmen tốt, nhớt được phân huỷ hoàn toàn thì quá trình rửa nhớt sẽ dễ dàng vànhanh chóng, hoặc ngược lại

٭ Quá trình khuấy

Nếu dùng phương pháp cơ giới thì yêu cầu chính là tốc độ khuấy Cần điều chỉnhtốc độ vừa phải tùy theo kết quả lên men Nếu tốc độ quá nhỏ thì làm cho lớp nhớtkhông được tách ra hoàn toàn, nếu tốc dộ lớn quá thì sự va đập giữa máy và nguyênliệu sẽ lớn gây 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 tiếp xúc trực tiếp vớinắng làm 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 có thể dùng tỷ lệkhoảng 0,9 – 1,2.

Ở đây ta tiến hành rửa nhớt trực tiếp trong bể lên men bằng phương pháp cơ học.Nước được bơm vào trong bể lên men, công nhân dùng dụng cụ đảo trộn khối càphê sau đó cà phê đã tách hết lớp nhớt được tháo ra ngoài

3.2.6 Làm ráo

3.2.6.1 Mục đích

Sau khi đã rửa sạch nhớt, lượng nước còn trong hạt và lượng nước bám xungquanh vào khoảng 8 – 10 % Nếu để nguyên lượng nước này mang cà phê đi sấy thìảnh hưởng không tốt đến màu sắc của nhân, vì khi nhiệt độ cao, lượng nước này sẽgần sôi làm cho nhân gần như luộc dẫn đến nhân cà phê sẽ có màu xanh thẫm và tốnnhiều thời gian sấy và tốn thêm nhiên liệu, nếu để nguyên cả vỏ thóc ướt mang phơithì kéo dài thời gian phơi và men mốc sẽ có đủ thời gian phát triển ngay trên sân Vìvậy trước khi phơi cần làm giảm lượng nước bề mặt của nó

3.2.6.2 Cách tiến hành

Có nhiều phương pháp để làm ráo cà phê (ly tâm, dùng tháp gió, thủ công, sấy sơbộ) Ở đây ta chọn phương pháp để ráo tự nhiên Sau khi rửa nhớt nước được tháo ra,nguyên liệu chạy trên máng lưới để ráo nước trước khi vào máy sấy tĩnh

Tiến hành sấy qua 2 giai đoạn:

٭ Giai đoạn 1: Sấy sơ bộ bằng phương pháp sấy tĩnh, tác nhân sấy là khói lò,bên trên có quạt hút không khí ẩm vì nó phù hợp với quy mô sản xuất lớn và côngnghệ sản xuất hiện đại

Sau sấy tĩnh độ ẩm của nguyên liệu đạt khoảng w = 40%

٭ Giai đoạn 2 : Dùng phương pháp sấy động và chọn thiết bị sấy thùng quay

Độ ẩm sau khi sấy w = 12%

3.2.7.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

Thời gian sấy dài hay ngắn phụ thuộc vào các yếu tố sau:

٭ Nhiệt độ không khí nóng và vận tốc không khí nóng

٭ Độ ẩm không khí bên ngoài

٭ Độ ẩm nguyên liệu ban đầu

3.2.7.4 Ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng hạt cà phê

٭ Ở nhiệt độ cao, protein của hạt cà phê bị biến tính và keo tụ lại

٭ Chất béo trong hạt bị phân giải ở nhiệt độ cao, do đó hàm lượng acid béotrong hạt tăng lên

٭ Tinh bột trong hạt tạo thành dextrin dưới tác dụng của nhiệt độ

٭ Ở nhiệt độ cao các loại men trong hạt bị đình chỉ hoạt động, vitamin bịtổn thất nhiều

3.2.9 Sàng tách tạp chất

3.2.9.1 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

3.2.9.2 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

3.2.10 Xát khô

3.2.10.1 Mục đích

Cà phê sau khi phơi sấy xong bên ngoài có lớp vỏ trấu chiếm 25-35% trọnglượng hạt, thành phần chủ yếu là xenlulose không góp phần tạo nên chất lượng củasản phẩm nên phải loại ra

Cà phê sau khi xát khô ta được hỗn hợp gồm: cà phê thóc, trấu, cà phênhân, hạt vụn nát Tùy theo tính chất và công dụng mà cách giải quyết của mỗithành phẩm trong hỗn hợp sau khi xát khô không giống nhau.

٭ Cà phê thóc đưa trở lại máy xát để tách vỏ lần nữa

٭ Cà phê nhân là sản phẩm chủ yếu để đưa đi đánh bóng

٭ Trấu chứa nhiều xenlulose và chất khoáng có thể dùng làm nhiên liệu

3.2.11 Đánh bóng cà phê

3.2.11.1 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 xenlulose nó không giúp ích gì choquá trình tạo thành chất lượng của sản phẩm mà còn làm giảm giá trị cảm quan củanhân cà phê Vì vậy cà phê sau khi xát phải đưa đi đánh bóng để làm cho lớp vỏ lụabong ra hoặc mòn đi Đó cũng là một chỉ tiêu không thể thiếu được của công nghiệpsản xuất cà phê

Người ta thường dùng máy để đánh bóng cà phê nhân Nguyên tắc chung làdùng ma sát giữa hạt và vỏ, giữa hạt và trục máy, giữa hạt và hạt Yêu cầu trục máy

và vỏ máy có cấu tạo cũng dẫn nhiệt tốt Thường dùng hợp kim đồng thau

3.2.11.2 Yêu cầu hạt sau khi đánh bóng

Nhiệt độ của khối cà phê không quá 550C, tỉ lệ hạt nứt vỡ không quá 1%

Cà phê đưa vào máy đánh bóng có vỏ trấu lẫn không quá 5% Độ sạch vỏ lụa saukhi đánh bóng phải đảm bảo yêu cầu

3.2.12.2 Phương pháp thực hiện

Thường dùng sàng tròn quay hoặc sàng lắc để phân loại theo kích thước.Nguyên tắc để phân loại theo kích thước là sự khác nhau về kích thước của hạt Phân loại theo kích thước qua sàng người ta thu được 3 loại hạt cà phê cókích thước khác nhau: Hạt >6,3mm, hạt >5,6mm, hạt >5mm Ngoài ra, người ta cònphân ra được một ít cà phê tấm với số lượng không đáng kể

3.2.13 Phân loại theo trọng lượng

3.2.13.1 Mục đích

Sau khi phân loại theo kích thước thì hạt cà phê có sự đồng đều về mặt kíchthước nhưng chưa được đồng đều về trọng lượng vì còn có những hạt lép, hạt bị sâubệnh…

3.2.13.2 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 trên xuống, quạt gió nằm ngang hơi chếchthổi từ dưới lên Do sự khác nhau của hạt mà được phân riêng làm nhiều loại khácnhau: tạp chất, rác, bụi …

3.2.15 Phối trộn, cân, đóng bao

3.2.15.1 Phối trộn

Cà phê nhân sau khi đã phân loại, phân cấp xong cần pha trộn với nhau đểđược cà phê theo đúng quy cách, cà phê thương phẩm theo tiêu chuẩn của nhà nướcquy định Chỉ được pha trộn các loại cà phê tương tự về màu sắc, còn cỡ hạt thì theođúng tiêu chuẩn

3.2.16 Bảo quản

Cà phê nhân nếu tiếp xúc với môi trường xung quanh thì vi sinh vật sẽ xâmnhập và làm hư hỏng Bảo quản cà phê nhân nhằm đảm bảo chất lượng của sảnphẩm, chuẩn bị cho công đọan tiếp theo Kéo dài thời gian bảo quản nếu đem đixuất khẩu Yêu cầu bảo quản ở độ ẩm 10-12%, hàm lượng tạp chất càng ít càng tốt.Bảo quản trong điều kiện kho tốt, cách ẩm, cách nhiệt tốt Cần sát trùng, vệ sinh nhàkho trước khi xếp bao Với tiêu chuẩn này có thể bảo quản trong kho được 5 tháng

Chương 4 CÂN BẰNG VẬT LIỆU4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy

4.1.1 Thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Căn cứ vào thời điểm thu hoạch cà phê nguyên liệu, nhà máy ngừng sản xuất từ tháng

5-8 để bảo trì máy móc, thiết bị

Bảng 4.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Chú thích: - Nghỉ

× Nhập nguyên liệu sản xuất

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của phân xưởng

ca, mỗi ca làm việc 8 tiếng, các ngày chủ nhật và ngày lễ tết được nghỉ

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm

nămSố

ngày

Vậy năng suất sản xuất cà phê của nhà máy trong một giờ là:

= 6.25 (tấn nguyên liệu/ giờ)

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân

8 50

Tính toán cho 6250kg nguyên lệu quả tươi/giờ Ở đây ta tính cân bằng vật liệu cho càphê robusta.

4.2.1 Thu nhận và bảo quản

- Lượng nguyên liệu : 6250 (kg/h)

Trong đó: : Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy (kg/h)

G1 : Lượng nguyên liệu trước khi sấy tĩnh (kg/h)

w1; w2 : Độ ẩm của nguyên liệu trước và sau sấy

2

2 1 1

100 W

W W G G

- Lượng hao hụt khi sấy là: 1668,84 x 0,005 = 8,34(kg/h)

- Lượng nguyên liệu sau khi sấy: 1668,84 – 8,34 = 1660,496(kg/h)

40 55

12 40

- Lượng nguyên liệu hao hụt : 1404,364 × 0,005 =7,02 (kg/h).

4.2.11 Phân loại theo kích thước

- Lượng nguyên liệu vào : 1404,364 – 7,02 = 1397,34 (kg/h)

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: 1397,34 x 0,7 = 978,14 (kg/h)

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

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,005978,14 = 4,89(kg/h)

 Hạt > 5,6mm (20%)

+ Lượng hạt > 5,6mm phân loại được: 1397,34 x 0,2 = 279,469 (kg/h).

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

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,005 x 279,469 = 1,397 (kg/h)

 Hạt > 5mm (10%)

+ Lượng hạt > 5mm phân loại được: 1397,34x 0,1 = 139,734 (kg/h).

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

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,005 x 139,734= 0,699 (kg/h)

4.2.12 Xilo chứa

 Hạt > 6,3mm (70%)

+ Lượng hạt > 6,3mm vào xilo: 978,14- 4,891= 973,249 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

＋Lượng nguyên liệu hao hụt: 973,429 × 0,001=0,97(kg/h)

 Hạt > 5,6mm (20%)

+ Lượng hạt > 5,6mm phân loại được: 279,469 - 1,397= 278,071 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,001 x 278,071= 0,28 (kg/h)

 Hạt > 5mm (10%)

+ Lượng hạt > 5mm phân loại được: 139,734-0,699 = 139,036 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%



+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,001 x 139,036= 0,14 (kg/h).

4.2.13 Phân loại theo trọng lượng riêng

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,01 x 138,896 = 1,39 (kg/h)

4.2.14 Phân loại theo màu sắc

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,01 x 137,506= 1,38 (kg/h)

4.2.15 Xilo chứa sau phân loại

 Hạt > 6,3mm (70%)

+ Lượng hạt > 6,3mm vào xilo: 962,559- 9,63= 952,928 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

＋Lượng nguyên liệu hao hụt: 952,928× 0,001=0,952(kg/h)

 Hạt > 5,6mm (20%)

+ Lượng hạt > 5,6mm phân loại được: 275,011 - 2,75= 272,261 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,001 x 272,261= 0,272 (kg/h)

 Hạt > 5mm (10%)

+ Lượng hạt > 5mm phân loại được: 137,506-1,38 = 136,126(kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,001 x 136,126= 0,136 (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:

951,887 x 0.8 + 271,989 x 0.1 + 135,99 x 0.1 = 802,379(kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 802,379x 0.002= 1,604 (kg/h)

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

+ Lượng nguyên liệu vào:

951,887 x 0,1 +271,989 x 0,7 + 135,99 x 0,2 =312,729 (kg/h).

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 312,729 x 0,002 = 0,312 (kg/h)

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

+ Lượng nguyên liệu vào:

951,887 x 0,1 + 271,989x 0,2 + 135,99 x 0,7 = 244,793(kg/h).

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 244,793 x 0,002 = 0,489(kg/h)

4.1.17 Xilo chứa sau khi phối trộn

 Hạt loại 1:

+ Lượng hạt vào xilo: 802,379- 1,604= 800,774 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

＋Lượng nguyên liệu hao hụt: 800,774× 0,001=0,8(kg/h)

 Hạt loại 2:

+ Lượng hạt vào xilo: 312,729 - 0,312= 312,166 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,001 x 312,166= 0,312(kg/h)

 Hạt loại 3:

+ Lượng hạt vào xilo : 244,793-0,489 = 244,304(kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,001 x 244,304= 0,244 (kg/h)

4.2.18 Cân đóng bao

Hạt loại 1:

+ Khối lượng : 800,774- 0,8= 799,973 (kg/h).

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

＋Lượng nguyên liệu hao hụt: 799,973× 0,001=0,799(kg/h)

Hạt loại 2:

+ Khối lượng hạt: 312,166- 0,312= 311,854 (kg/h)

+ Hao hụt trong công đoạn này là: 0,1%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,001 x 311,854= 0,311(kg/h)

4.2.19 Cà phê nhân thành phẩm

+ Loại1: 799,973– 0,79= 799,173(kg/h)

+ Loại 2: 311,854 – 0,311 = 311,542(kg/h)

+ Loại 3: 244,060– 0,244= 243,816 (kg/h)

Tổng khối lượng cà phê nhân thành phẩm: 1354,531(kg/h)

Vì 2 giống cà phê Arabica và Roubusta có một số điểm khác nhau về tính chất nên

có mức hao hụt khác nhau trong quá trình sản xuất.

Sau khi chọn mức hao hụt và tính toán cân bằng vật chất cho từng loại cà phê (tính tương tự cho Arabica) ta có bảng tổng kết sau.

Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt 12H2LT Năng suất 50 tấn NL /ca