Thiết kế nhà máy sản xuất theo phương pháp khô với hai mặt hàng cà phê thóc và cà phê nhân năng suất 90 tấn quả tươi ngày ( full bản vẽ )

Albert Einstein đã từng nói: “Nếu không có cà phê thì không có định luật nào tồn tại”. Cà phê tạo ra nguồn cảm hứng sáng tạo cho con người, là một loại thức uống có từ lâu đời, liên tục được sử dụng rộng khắp cho đến ngày nay. Hiện nay, cây cà phê được trồng tại hơn 50 quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam đây cũng là một mũi nhọn kinh tế. Kim ngạch xuất khẩu cà phê của Việt Nam trong năm 2012 đã đạt mức kỷ lục là 3,6 tỉ đô la Mỹ. Cà phê chiếm một vị trí quan trọng trong thương mại thế giới, là một đặc sản vùng nhiệt đới, là sản phẩm được buôn bán nhiều trên thế giới, đối với nước ta cà phê cũng chiếm một phần quan trọng trong các mặt hàng xuất khẩu có giá trị. Nước ta có điều kiện thiên nhiên tốt để phát triển loại cây cao cấp này, nhiều vùng đất đỏ rất thích hợp để trồng cà phê như các cao nguyên: Gia Lai, Kon Tum, Đắk Lắk, Sơn La, Nghệ An, Quảng Trị,… Tuy nhiên, sự phát triển của ngành cà phê Việt Nam vẫn còn nhiều vấn đề bất cập. Khả năng dự trữ chế biến c̣òn rất hạn chế, chất lượng cà phê không cao, giá xuất khẩu cà phê của Việt Nam vẫn ở mức thua thiệt trên thị trường thế giới. Xuất khẩu cà phê nhân thô vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong tổng lượng xuất khẩu, thị trường xuất khẩu đã có những bước phát triển nhưng chủ yếu vẫn xuất khẩu qua trung gian… Do vậy cần thiết phải xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhân áp dụng công nghệ chế biến, bảo quản hiện đại và chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường nhằm sản xuất ra cà phê có chất lượng cao, có thể xuất khẩu sang các thị trường khó tính như Châu Âu với giá cao và đồng thời góp phần nâng cao uy tín của thương hiệu cà phê Việt Nam trên thị trường thế giới. Xuất phát từ tình hình đó, tôi được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất theo phương pháp khô với hai mặt hàng cà phê thóc và cà phê nhân năng suất 90 tấn quả tươi ngày”.

MỞ ĐẦU

Albert Einstein đã từng nói: “Nếu không có cà phê thì không có định luật nàotồn tại” Cà phê tạo ra nguồn cảm hứng sáng tạo cho con người, là một loại thứcuống có từ lâu đời, liên tục được sử dụng rộng khắp cho đến ngày nay Hiện nay,cây cà phê được trồng tại hơn 50 quốc gia trên thế giới Ở Việt Nam đây cũng làmột mũi nhọn kinh tế Kim ngạch xuất khẩu cà phê của Việt Nam trong năm 2012đã đạt mức kỷ lục là 3,6 tỉ đô la Mỹ

Cà phê chiếm một vị trí quan trọng trong thương mại thế giới, là một đặc sảnvùng nhiệt đới, là sản phẩm được buôn bán nhiều trên thế giới, đối với nước ta càphê cũng chiếm một phần quan trọng trong các mặt hàng xuất khẩu có giá trị

Nước ta có điều kiện thiên nhiên tốt để phát triển loại cây cao cấp này, nhiềuvùng đất đỏ rất thích hợp để trồng cà phê như các cao nguyên: Gia Lai, Kon Tum,Đắk Lắk, Sơn La, Nghệ An, Quảng Trị,…

Tuy nhiên, sự phát triển của ngành cà phê Việt Nam vẫn còn nhiều vấn đềbất cập Khả năng dự trữ chế biến c còn rất hạn chế, chất lượng cà phê không cao, giáxuất khẩu cà phê của Việt Nam vẫn ở mức thua thiệt trên thị trường thế giới Xuấtkhẩu cà phê nhân thô vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong tổng lượng xuất khẩu, thị trườngxuất khẩu đã có những bước phát triển nhưng chủ yếu vẫn xuất khẩu qua trunggian…

Do vậy cần thiết phải xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhân áp dụng côngnghệ chế biến, bảo quản hiện đại và chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường nhằmsản xuất ra cà phê có chất lượng cao, có thể xuất khẩu sang các thị trường khó tínhnhư Châu Âu với giá cao và đồng thời góp phần nâng cao uy tín của thương hiệu càphê Việt Nam trên thị trường thế giới Xuất phát từ tình hình đó, tôi được giao

nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất theo phương pháp khô với hai mặt hàng

cà phê thóc và cà phê nhân năng suất 90 tấn quả tươi / ngày”.

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

+ Tính khả thi

+ Vị trí xây dựng

+ Địa điểm xây dựng

+ Năng suất

+ Đường giao thông

+ Nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm

+ Nguồn cung cấp năng lượng: điện, nước, nhiên liệu

biệt chúng ta còn có mặt thuận lợi là nguồn nguyên liệu rất dồi dào Đây là nhữngđiều kiện giúp cho việc thiết kế xây dựng một nhà máy chế biến cà phê có tính khảthi.

1.3 Vị trí xây dựng

Như chúng ta đã biết việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởng đóng vaitrò quan trọng Nhà máy phải đặt ở địa điểm sao cho vừa đảm bảo hoạt động tốttrong thời gian sản xuất đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ trang thiết bị củaphương pháp mà ta lựa chọn để chế biến

Muốn vậy nhà máy được xây dựng cần phải thoả mãn các điều kiện sau: gầnnguồn nguyên liệu, gần sông hồ để tận dụng nguồn nước, gần mạng lưới điện quốcgia, các điều kiện khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió thích hợp, nguồn lao độngdồi 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 KhánhHoà, phía tây giáp vương quốc Campuchia và tỉnh Đắk Nông Có quốc lộ 14, 26, 27rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm

1.4 Địa điểm xây dựng

Căn cứ vào điều kiện trên, tôi quyết định đặt nhà máy chế biến cà phê nhânnăng suất 90 tấn nguyên liệu/ngày tại khu công nghiệp Buôn Hồ thuộc xã ThốngNhất, huyện Krông Buk Nhà máy nằm cách quốc lộ 14 khoảng 1km, cách thị trấnBuôn Hồ khoảng 7km về phía đông bắc Nơi đặt nhà máy này sẽ gần nông trườngcà phê

Các thông số về điều kiện khí hậu tại Đắk Lắk: [ 36 ]

+ Nhiệt độ trung bình cả năm: 230C – 240C

+ Nhiệt độ mùa hè: 360C

+ 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 tỉnh có diện tích trồng cà phê và sản lượng cà phê lớn nhất nước tavới nhiều huyện trồng cà phê như: MaĐrak, Krong Bông, Krong Buk, Krong Puk,CưMga, Cưjut, Ea Sup,… Ngoài ra, nguồn nguyên liệu cũng có thể thu mua, vậnchuyển về nhà máy từ các tỉnh lân cận như: Lâm Đồng, Gia Lai, Đắk Nông, ĐồngNai,… Do vậy, việc xây dựng nhà máy tại Đắk Lắk là hoàn toàn hợp lý, vừa đảmbảo được hoạt động liên tục của nhà máy vừa đảm bảo được chất lượng của nguyênliệu trước khi đưa vào sản xuất

1.6 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 máyđược liên tục, nhà máy chuẩn bị một máy phát điện dự phòng

+ Nước: Nguồn nước của phân xưởng được cấp từ hệ thống nước của thànhphố Có thể nguồn nước nhà máy được bơm từ giếng khoan sau đó được qua hệthống xử lý và đưa vào sản xuất

+ Nhiên liệu: Dầu FO, xăng

1.7 Đường giao thông

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

- Đường bộ: Nhà máy nằm sát quốc lộ 14, gần quốc lộ 13, 19 cho nên thuận lợicho việc nhập nguyên liệu và phân phối sản phẩm

- Đường thủy: Nhà máy cách cảng Nha Trang khoảng không xa cho nên có thể sửdụng cảng này để phân phối sản phẩm trong và ngoài nước

- Đường sắt : Nhà máy có thể dùng ô tô vận chuyển sản phẩm về ga Nha Trang,

ở đó có thể đóng container để đưa sản phẩm đi khắp mọi nơi

Ngoài ra từ nhà máy có thể đi Gia Lai, Đồng Nai, Bình Phước, thành phố HồChí Minh…

1.8 Năng suất

Nhu cầu uống cà phê của người dân ngày càng tăng Để đáp ứng lượng càphê tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy chế biến cà phêđảm bảo chất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa phương Hơnnữa, có nhiều thương gia ngoài nước xem thị trường Việt Nam là điểm đầu tư lítưởng, đặc biệt là đầu tư vào mặt hàng cà phê Điều này dẫn đến con đường muabán và trao đổi hàng hóa phát triển Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phêtheo phương pháp khô với 2 mặt hàng là cà phê thóc và cà phê nhân, năng suất 90tấn quả tươi/ngày là một yêu cầu cần thiết

Chương 2

TỔNG QUAN2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1.Lịch sử trồng cà phê trên thế giới

Trên thế giới cà phê chè đầu tiên mọc hoang dại ở cao nguyên Etiopia (ChâuPhi) Sau đó được đội quân xâm lượt Etiopia đưa sang Ả Rập từ thế kỷ thứ 13-14.Sau đó, tràn sang Thỗ Nhĩ Kỳ ( 1554), ở Syria (1573) Đến năm 1600 cà phê đượctrồng ở các nước Châu Âu như Ý, Anh , Pháp, Ấn Độ Chỉ vài nữa thế kỷ cà phêxuất hiện vòng quanh thế giới ( Bắc Mỹ, Brazil) Năm 1868 một trận dịch Hemileliavastatrix phát triển, cà phê chè (Arabica) khó trồng ở xứ nóng ẩm, bắt đầu nghiêncứu những loại khác thay thế như C canephora, C.Lideria mọc hoang dại ở miềnrừng núi ẩm của Châu Phi.Cuối thế kỷ thứ 18, cà phê phát triển khắp các vùng nhiệtđới, cận nhiệt đới thuộc Châu Âu, Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ

Hình 2.1 Cây cà phê

2.1.2 Lịch sử phát triển cây cà phê ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cây cà phê chè (Arabica ) thấy từ 1857 ở Quảng Trị và BốTrạch (Bình Trị Thiên) Đến 1870 đã thấy một số cây cà phê chè ở nhà tu thiên chúagiáo( Hà Nam Ninh ) Năm 1888 Thực dân pháp chiếm nước ta, chúng thành lậpnhững đồn điền cà phê ở trung du như ChiNê, Xuân Mai, Sơn Tây, làm theo

phương thức du canh, năng suất cao nhất những năm đầu 400-500 kg/ha.Sau thấpdần còn 100-150kg cà phê nhân /ha.

Để cứu vãn tình hình ấy, thực dân Pháp đã đưa vào Việt Nam loại cà phê vối(C.Robusta) và cà phê mít ( C excels Chari) 1905 thay thế cho cà phê chè ở vùngthấp, năm 1910 những đồn điền cà phê mới lại tiếp tục mọc lên ở Hà Tĩnh Năm

1911 ở Yên Mỹ ( Thanh Hóa) 1915 ở Nghĩa Đàn ( Nghệ An ) Đồng thời cũng thăm

dò khả năng thích nghi cà phê ở Tây Bắc Năm 1925 cà phê được phát triển ở TâyNguyên

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[9, tr9]

2.1.1.1 Cà phê Arabica (cà phê chè)

Đây là loại cà phê được trồng nhiều nhất ở trên thế giới, chiếm khoảng 61%các sản phẩm cà phê trên thế giới Nguồn gốc của giống này là ở cao nguyên nhiệtđới Ethiopia phía đông châu Phi

Hình 2.2 Quả và hoa cà phê Arabica [15]

a/ Đặc tính

Cây cà phê Arabica ưa sống ở vùng núi cao Người ta thường trồng nó ở độcao từ 1000-1500 m Cây cà phê Arabica cao từ 3-5m, trong điều kiện đất đai thuậnlợi có thể cao đến 7m, độc thân hoặc nhiều thân, lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác,quả thường hình trứng có khi hình cầu, khi quả chín có màu đỏ tươi, một số giốngkhi chín có màu vàng, 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 phêArabica chín rộ vào tháng 12 và tháng 1 Ở Tây Nguyên cà phê chín sớm hơn 2-3tháng so với miền Bắc, 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 bạcbám cứng vào nhân Ngoài vỏ lụa là vỏ trấu cứng, ngoài cùng là vỏ thịt Từ 5-7 kgquả sẽ thu được 1 kg nhân cà phê sống Màu hạt xám xanh, xanh lục, xanh nhạt,tùy theo cách chế biến Lượng cafein có trong nhân khoảng 1-3% tùy theo giống.Cà phê chè sau khi trồng khoảng 3 đến 4 năm thì có thể bắt đầu cho thu hoạch.Thường thì cà phê 25 tuổi đã được coi là già, không thu hoạch được nữa Thực tế nóvẫn có thể tiếp tục sống thêm khoảng 70 năm Cây cà phê Arabica ưa thích nhiệt độtừ 16-250C, lượng mưa khoảng trên 1000 mm

Trên thị trường cà phê chè được đánh giá cao hơn cà phê vối vì có hương vịthơm ngon và chứa ít hàm lượng cafein hơn Ở Việt Nam diện tích trồng cà phê chèmới đạt khoảng 10% tổng diện tích trồng cà phê cả nước (khoảng 40.000ha/410.000 ha) Lý do khó phát triển cà phê chè do độ cao ở Việt Nam không phùhợp, những vùng chuyên canh cà phê ở Việt Nam như Buôn Ma Thuột Đắk Lắk,Bảo Lộc, Lâm Đồng… đều chỉ có độ cao từ 500-1000m so với mực nước biển, loàicây này lại nhiều sâu bệnh hại nên không kinh tế bằng trồng cà phê vối nếu trồng ởViệt Nam

b/ Năng suất

Loại thường: 400 – 500 kg cà phê nhân/ha

Loại tốt: 600 – 800 kg cà phê nhân/ ha

2.1.1.2 Cà phê Robusta (cà phê vối)

Hiện nay cà phê vối chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê, có nguồn gốc từkhu vực sông Cônggô, miền núi thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi

Hình 2.3 Quả cà phê Robusta [16]

a/ 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 hơntừ 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 Hàm lượng

cafein trong hạt cà phê Robusta khoảng 2-4%, trong khi ở cà phê Arabica chỉkhoảng 1-2%.Giống như cà phê chè, cây cà phê vối 3-4 tuổi có thể bắt đầu thuhoạch Cây cho hạt trong khoảng từ 20 đến 30 năm Cà phê vối ưa sống ở vùngnhiệt đới, độ cao thích hợp để trồng cây là dưới 1000 m

b/ Năng suất

So với cà phê chè thì cà phê vối có năng suất nhỏ hơn, trung bình từ 500 –

600 kg cà phê nhân/ha, ít thơm hơn nhưng có khả năng chống chọi với sâu bệnh tốthơn

2.1.1.3 Cà phê Chari (cà phê mít)

Có nguồn gốc từ xứ Ubangui Chari thuộc biển Hồ, gần sa mạc Xahara, dunhập vào Việt Nam từ năm 1905

Hình 2.4 Quả cà phê chari mít [17]

a/ Đặc tính

Chari cây lớn cao 6 - 15 m, lá hình trứng hoặc lưỡi mác, gân lá nổi nhiều ởmặt dưới, quả hình trứng hơi ép ngang, quả chín có màu đỏ, to và dày Hoa màutrắng có 5 cánh Thân, lá và quả đều to, khác biệt hẳn các loại cà phê khác là cà phêvối, cà phê mít Do lá to, xanh đậm nhìn xa như cây mít nên gọi là cà phê mít Câychịu hạn tốt, ít cần nước tưới, tuy nhiên do năng suất kém, chất lượng không cao (cóvị chua) nên không được ưa chuộng và phát triển diện tích Quả thường chín vàotháng 5 đến tháng 7 Hạt cà phê mít thường được trộn vào với cà phê vối, cà phêchè khi rang xay để tạo hương vị

b/ Năng suất

Loại thường: 400 - 500 kg cà phê nhân/ha

Loại tốt: 600 – 700 kg cà phê nhân/ha

Hiện nay gần 90% diện tích cà phê ở Việt Nam được trồng cà phê vối, 10%trồng cà phê chè, khoảng 1% còn lại được trồng cà phê mít (coffea excelsa) [18].

2.1.2 Thành phần hoá học của quả cà phê

2.1.2.1 Cấu tạo thành phần quả cà phê

Hình 2.5 Cấu tạo quả cà phê

Quả cà phê gồm có những phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt (lớp vỏ thịt), lớp

vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân [9, tr11, 12]

+ Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chèmềm hơn cà phê vối và cà phê mít

+ Lớp vỏ thịt: nằm dưới lớp vỏ mỏng hay còn gọi là trung bì, vỏ thịt cà phêchè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn + Lớp vỏ trấu: hạt cà phê sau khi loại bỏ các chất nhờn và phơi khô gọi là càphê thóc, vì bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ mềm gọi là vỏ trấu tứclà nội bì Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn và dễ đập hơn vỏ trấu cà phê vối và cà phêmít

+ 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 màutrắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phêvối màu nâu nhạt, 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 làlớp tế bào rất cứng có những tế bào nhỏ chứa những chất dầu Phía trong có nhữngtế bào lớn và mềm hơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thườngthì chỉ 2 nhân

Bảng 2.1 Tỷ lệ các thành phần của quả(tính theo % quả tươi)

Thành phần

Arabica(%)

Robusta(%)

2.1.2.2 Thành phần hóa học của các phần cấu tạo quả cà phê

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 và các loại enzim Trong vỏ quả có khoảng 21,5-30% chất khô Thànhphần hoá học của nó bao gồm các chất theo bảng sau [9,tr13]:

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả (tính theo % trong 1 g).Thành phần hóa học C.phê Arabica (%) C.phê Robusta (%)

2/ Thành phần hóa học của lớp nhớt

Lớp nhớt nằm phía dưới lớp vỏ quả, nó gồm những tế bào mềm, không cócafein, tanin, có nhiều đường và pectin [9,tr14]

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của lớp nhớt

Thành phần hóa học Cà phê Arabica (%) Cà phê Robusta (%)

-Độ pH của lớp nhớt tùy theo độ chín của quả thường từ: 5,6-5,7 đôi lúc lêntới 6,4 Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectinaza phân giải pectin trong quá trìnhlên men

3/Thành phần hóa học của vỏ trấu

Gồm có xenlulo là chủ yếu Sau đây là thành phần hóa học của vỏ trấu càphê chè đã lên men sau 40 giờ và rửa sạch [9,tr14]:

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Thành phần hóa học Cà phê Arabica (%) Cà phê Robusta (%)

4/ Thành phần hóa học của nhân

Cà phê 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 như trongnước ta đã có nhiều nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của nhân cà phê

Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể vitamin, các chất bayhơi và cấu tử của mùi thơm Hiện nay, người ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơmhỗn hợp lại thành mùi thơm đặc biệt của cà phê Trong cà phê chủ yếu là vitaminnhóm B như: B1, B2, B6…và các loại axit hữu cơ là tiền các loại vitamin [9,tr15]

Hình 2.6: So sánh thành phần cà phê Arabica và Robusta

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Hình 2.7 Sự khác nhau cơ bản giữa cà phê Arabica và Robusta [19].

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

2.1.3.1 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 trênđất bazan thì cây tốt, khỏe, sản lượng cao, phẩm chất cà phê tốt còn có một hươngvị đậm đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cà phê trồng trên các loại đất khác

2.1.3.2 Ảnh hưởng của chế độ chăm sóc kỹ thuật

Chế độ chăm sóc kỹ thuật trong thời gian trồng cà phê rất quan trọng, ngườitrồng cà phê quyết định chất lượng cà phê Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có[9, tr10] :

- 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

2.1.3.3 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 [9, tr10]

2.1.3.4 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

2.1.3.5 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

2.1.3.6 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 quảkhông hấp dẫn, nước uống có chất lượng không cao

2.1.3.7 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 khobảo quản bị giảm rõ rệt chủ yếu được biểu hiện ở sự biến đổi màu của hạt cà phê,chất lượng nước uống Với khâu vận chuyển ta quan tâm đến tình trạng vệ sinh củaphương tiện vận chuyển, ví dụ không dùng xe chở gia súc để vận chuyển cà phê,không dùng xe tải chở phân hóa học để vận chuyển cà phê

2.1.3.8 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 lượngmặt trời để phơi Sân phơi phải sạch, được lát gạch hoặc được xây bằng xi măng Càphê phơi quá dày, không cào đảo cũng dễ bị nấm mốc xâm nhiễm, khi phơi trên sànđất thì khó tránh khỏi cà phê bị nhiễm mùi đất và bị nhiễm các loại vi sinh vật khácảnh hưởng đến chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm của cà phê

2.1.4 Dược tính của cà phê

Cà phê có vị đắng, có tác dụng kích thích thần kinh, làm tăng hoạt động củatim, co mạch trung ương, co mạch ngoại vi Cà phê còn có tác dụng hạ sốt, lợi tiểu,làm khoan khoái, kích thích tiêu hóa [4, tr41,42].Cây có độc nhưng chỉ khi dùng vớiliều cao và thời gian kéo dài, gây bồn chồn, mất ngủ, đau dây thần kinh, trầm cảm,độc tố đó là cafeotoxin Nhưng nếu uống cà phê đun sôi thì cafeotoxin sẽ bị tiêuhuỷ

Trong nhân dân, hạt cà phê sống giã nát ngâm với rượu uống chữa tê thấp,sốt rét Cà phê rang uống có tác dụng tiêu mỡ, tiêu độc rượu và thuốc phiện Lá càphê sắc uống làm chóng tiêu thức ăn

Trong y học, cà phê thường được dùng để chữa suy nhược, mất sức do bệnhnhiễm trùng, mất trương lực dạ dày Người ta có thể pha bột cà phê để uống, dùng

cafein dạng viên hoặc dạng thuốc tiêm dưới da Tuy nhiên chống chỉ định cho một

số trường hợp như loạn thần kinh, viêm cơ tim tiến triển

+ 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 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 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

+ 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 chiết: sản phẩm thu được bằng cách dùng nước để chiết các chấthoà tan trong cà phê rang

+ Cà phê hoà tan: sản phẩm khô, có thể hoà tan trong nước được lấy từ càphê rang 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 chiếtđược phun trong không khí nóng sau đó cho bay hơi nước để hình thành bột cà phêkhô

+ Cà phê hoà tan dạng cốm: sản phẩm thu được bằng cách kết hợp cà phêhoà tan 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 (decafeinatedcoffee)

Một số hình ảnh của các dạng sản phẩm cà phê : Xem phụ lục 1

Hình 2.8 Cà phê quả khô (hay gọi cà phê thóc) và cà phê nhân [22].

2.2.2 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân

Xem phụ lục 2 [21]

Chương 3

CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ3.1 Chọn phương pháp chế biến cà phê

Chế biến cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp vỏ bao bọc quanh hạt

nhân cà phê và phơi sấy khô đến mức độ nhất định, làm cho cà phê nhân sống cómột giá trị thương phẩm cao Rồi sau đó tiếp tục các quá trình chế biến tinh khiếthơn như chế biến cà phê rang, chế biến cà phê hòa tan,…

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

• Phương pháp chế biến ướt

• Phương pháp chế biến khô

Nguyên liệu (cà phê quả tươi)

Phơi hoặc sấy sơ bộ

Sấy chính thức

Thu nhận và bảo quản

Tách tạp chất

- Phương pháp chế biến ướt: là một phương pháp hiện đại, tập trung ở khu

vựcTrung và Nam Mỹ Phương pháp này gồm hai công đoạn chính

+ Công đoạn xát tươi và phơi sấy: loại bỏ các lớp vỏ thịt và các chất nhờnbên ngoài và phơi sấy khô dần đến độ ẩm nhất định thu được cà phê thóc khô

+ Công đoạn xát và đánh bóng: loại bỏ lớp vỏ trấu và lớp vỏ lụa để tạo thànhcà phê nhân bán thành phẩm

Mặc dù đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao, dây chuyền phức tạp, tốn kém nănglượng, vốn đầu tư lớn và gây ô nhiễm môi trường, bã thải khó xử lí nhưng phươngpháp này phù hợp với mọi điều kiện thời tiết, cho cà phê chất lượng cao[9,tr17]

- Phương pháp chế biến khô: là phương pháp thường được áp dụng rộng rãi tại

châu Á, Braxin và châu Phi, đây là phương pháp thông dụng và cổ điển hơn so vớiphương pháp ướt Cà phê sau khi thu hoạch đem phơi sấy sơ bộ, sau đó đem sấychính thức để đạt được độ ẩm yêu cầu Tiếp theo sử dụng máy xát khô để tách lớp

vỏ bao bọc nhân, không qua giai đoạn chế biến cà phê thóc

Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện, ít tốn năng lượng, vốn đầu tư nhỏ,tận dụng được nguồn nhân lực và năng lượng tự nhiên, phù hợp với điều kiện khíhậu cận nhiệt đới của nước ta Đồng thời, hầu như không gây ô nhiễm môi trườngnhư phương pháp khô Vì vậy em chọn phương pháp chế biến khô để sử dụng trongdây chuyền chế biến cà phê nhân của mình

3.2 Quy trình sản xuất cà phê theo phương pháp khô [9,tr55]

3.2.1.Quy trình sản xuất cà phê thóc xô

Thiết kế nhà nhà máy sản xuất cà phê theo phương SVTH : Đỗ Thị Vân Thanh

Xay xát khô ( bỏ vỏ trấu )

Phân loại kích thước nhân

Cà phê lép Phân loại

Chế biến phụ phẩm Phân loại trọng lượng riêng

Cà phê cà phê thóc ( quả khô)

Phân loại màu sắc

Phối trộn, cân, đóng bao

Bảo quản cà phê nhân

3.2.2.Quy trình sản xuất cà phê nhân

3.3 Thuyết minh quy trình

3.3.2.Thu nhận và bảo quản nguyên liệu

a/ Thu nhận nguyên liệu

Cà phê được thu hái bằng phương pháp thủ công, chủ yếu là thu hái bằng tay.Năng suất thu hái phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đầu vụ, giữa vụ, cuối vụ, cà phê non,cà phê già…mức độ điêu luyện của người hái, phương tiện trang bị cho việc thuhoạch …sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất hái

Để đảm bảo phẩm chất tốt, đồng thời tránh lãng phí vì rơi rụng, hư hỏng việcthu hái cần đạt các yêu cầu sau[9,tr19]:

+ Đảm bảo đúng độ chín đồng đều của trái

+ Không làm rụng lá, nụ hoa đang hình thành để không ảnh hưởng đến mùathu hoạch năm sau

+ Cần hái từng trái chín, không hái từng chùm hay suốt lẫn trái còn xanh vìtrái xanh cho nhân cho nhân nhỏ, màu đen khi phơi khô và vị đắng

+ Không thu hái những quả còn xanh vì lúc đó chất dự trữ tập trung chưađầy đủ, khó chế biến do vỏ lụa dính sát vào nhân Chú ý chỉ hái những quả chín đểnâng cao chất lượng sản phẩm

+ Cần phân chia khu vực thu hái phù hợp với mùa chín cà phê

+ Không được làm tổn thương đến cây, quả cà phê khi hái, phải bảo vệ các

nụ hoa nhất là cà phê mít

+ Giữ vệ sinh trong quá trình thu hái không được lẫn các tạp chất như: đất,cát, cành, lá…vào trong nguyên liệu

Mỗi loại cà phê có thời gian chín và thu hoạch khác nhau Cà phê chè và càphê mít tập trung hơn Cà phê vối thường chín trải rác hơn.Thông thường thời vụthu hoạch như sau [9,tr20]:

- Cà phê chè: Từ tháng 11-12, 1-2, tập trung vào tháng 12 và tháng 1, Ở TâyNguyên thu hoạch sớm hơn khoảng 2 tháng

- Cà phê vối: từ tháng 12, 1, 2, 3, 4 , thu rộ vào tháng 2, 3

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

Nhìn qua thời vụ thu hoạch của 3 loại cà phê ta thấy : nếu trồng cả 3 loại càphê với một tỉ lệ thích hợp, thì sẽ có một sản lượng nguyên liệu tương đối ổn địnhtận dụng được công suất của cở sở chế biến.

b/ Vận chuyển và bảo quản nguyên liệu

Sau khi thu hái xong cần nên vận chuyển ngay về nơi chế biến không nên ủđống quá lâu làm cho cà phê bốc nóng và rất dễ lên men làm cho vị chua

Nguyên liệu sau thu hái nên chế biến càng nhanh càng tốt, nếu chưa chếbiến thì không được chất thành đống mà phải được bảo quản ở nơi thoáng mát, cómái che và trải thành lớp dày khoảng 30-40 cm trên nền sạch, khô, 2-3 giờ ta tiếnhành đảo trộn một lần Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốt thường kéo dàikhông quá 36 giờ [8, tr4]

3.3.3 Phơi sấy cà phê

3.3.3.1 Mục đích

Làm giảm ẩm của hạt cà phê từ 60-70% xuống 10-12% để bảo quản tốt vàthực hiện các quá trình tiếp theo dễ dàng hơn

3.3.3.2 Phơi hoặc sấy sơ bộ cà phê

Thông thường là phải phơi sấy sơ bộ rồi mới đêm sấy chính thức sau Quátrình phơi sấy sơ bộ là loại bỏ một phần nước bề mặt Cà phê đã phơi sấy sơ bộ khiđưa sấy chính thức được rút ngắn thời gian và chất lượng đảm bảo hơn [9,tr44] a/ Phơi sơ bộ cà phê

Nếu điều kiện thời tiết cho phép thì phơi cà phê vẫn là kỹ thuật được ưachuộng hơn vì nó đơn giản và ít tốn kém Phơi cà phê là một hình thức làm khô rẻtiền nhất so với các loại sấy khác Phơi sơ bộ cà phê để độ ẩm xuống khoảng 40%sau đó ta tiến hành sấy khô

Nếu phơi không tốt thì nhân cà phê sẽ bị mất màu tự nhiên và trở thànhnhững màu xấu của nhân bị lỗi như: màu đen, màu nâu,… Khi phơi phải theo dõithường xuyên, những ngày đầu cà phê còn ướt cho phép phơi mỏng để quá trìnhbốc hơi nước nhanh.Trong quá trình phơi cần đảo trở luôn để tăng cường sự bốc hơicủa nguyên liệu và để cho cà phê khô đều

Sân phơi nên được làm bằng xi măng sạch Không nên phơi cà phê trênnền đất Sân phơi yêu cầu phải có độ dốc nhất định và phải có hệ thống cống rãnhthoát nước thật tốt, cần xây nơi cao ráo, thoáng.Trên sân phải có hệ thống che đậy

để tránh mưa, sương [9,tr46]

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phơi: Nhiệt độ không khí, độ ẩm khôngkhí, vận tốc không khí, loại sân phơi, chiều dày lớp nguyên liệu và số lần cào đảotrên sân

Hình 3.1 Phơi cà phê quả tươi b/ Sấy sơ bộ

Sấy có thể chủ động trong quá trình làm khô, không phụ thuộc nhiều vàođiều kiện khí hậu, thời gian sấy nhanh hơn, tốc độ thoát ẩm giữa các hạt đồng đềuhơn, chất lượng của cà phê tốt hơn

Vì hạt cà phê có cấu tạo đặc biệt, tốc độ chuyển ẩm từ trong ra ngoài rấtchậm nên người ta sấy hạt cà phê bằng phương pháp bán liên tục[4,tr46] Tiến hànhsấy sơ bộ để hạ độ ẩm trong nguyên liệu từ 65-70% xuống 40% tạo điều kiện thuậnlợi cho quá trình sấy khô, giảm được năng lượng tiêu hao trong quá trình sấy khô

Ở đây ta sử dụng thiết bị sấy tĩnh như: máy sấy tĩnh vĩ ngang ,lò sấy, hầmsấy, phương pháp cung cấp nhiệt là loại sấy đối lưu với tác nhân sấy khói lò

3.3.3.3 Sấy chính thức ( sấy khô)

Tiến hành sấy khô cà phê, độ ẩm trong nguyên liệu hạ từ 40% xuống còn12% để thuận lợi cho quá trình bảo quản

Có nhiều phương pháp sấy nhưng người ta thường dùng hiện nay là sấy đốilưu và sấy tiếp xúc Ngoài ra còn dùng phương pháp bức xạ hoặc phương pháp bằngđiện trường dòng cao tần Tóm lại là tùy theo yêu cầu mục đích mà người ta chọnchế độ và phương pháp sấy cho thích hợp Thông thường thì dùng phương pháp kếthợp giữa đối lưu và bức xạ Sấy cà phê bằng nhiệt độ quá lớn hoặc quá thấp sẽkhông cho kết quả tốt Ở giai đoạn này ta sử dụng thiết bị sấy động: sấy thùng quay,sấy tháp… Ta chọn thiết bị sấy cụ thể để sấy khô là sấy thùng quay có nhiều ưuđiểm như: vật liệu được xáo trộn tiếp xúc với tác nhân sấy tốt, chất lượng sản phẩmtốt hơn, tốc độ sấy nhanh [9,tr54]

Một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy :

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

- Độ ẩm không khí bên ngoài

- Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu

3.3.4 Tách tạp chất

Cà phê quả khô sau khi phơi sấy không tránh khỏi tạp chất nặng như kim

loại, các tạp chất nhẹ như cành, lá, rơm rác và các vỏ vụn cà phê… cho nên trướckhi đưa vào máy xát khô, nguyên liệu phải được làm sạch, tùy theo độ đồng đều củanguyên liệu mà công đoạn tách các tạp chất này là dễ dàng hay khó khăn, đơn giảnhay phức tạp Đặc biệt chú ý đến các tạp chất khó làm sạch để loại chúng ra, đồngthời phải áp dụng phương pháp có hiệu quả nhất và kinh tế nhất [9,tr56]

Đối với phương pháp khô người ta thường dùng sàng rung để tách các tạpchất

3.3.5.Cân, đóng bao, bảo quản

Cà phê thóc (hay quả khô ) sau khi tách tạp chất không đi xay xát khô vàđánh bóng ngay mà đóng bao và bảo quản tại nhà kho Yêu cầu trong quá trình bảoquản cần điều chỉnh các thông số nhiệt độ, độ ẩm, điều kiện vệ sinh và thông gióthích hợp cho khối hạt Sản phẩm có thể trao đổi buôn bán nội địa để sản xuất cácsản phẩm cà phê khác nhau

3.3.6 Xay xát cà phê thóc khô ( quả khô )

Cà phê sau khi phơi sấy xong bên ngoài có lớp vỏ tương đối dày, lớp vỏtrấu chiếm 25-35% trọng lượng hạt, thành phần chủ yếu là xenlulo không góp phầntạo nên chất lượng của sản phẩm nên phải loại ra [9,tr57].

Cà phê thóc sau khi xát khô thu được hỗn hợp gồm: cà phê thóc, trấu, càphê nhân, 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 xenlulo và chất khoáng có thể dùng làm nhiên liệu

- Cà phê vụn nát có thành phần tương tự như cà phê nhân nên có thểdùng để sản xuất cà phê bột, cà phê hòa tan, cà phê sữa…

Yêu cầu của quá trình xát khô [8,tr12]:

- Nhân nguyên vẹn

- Tỷ lệ nát phải ở mức tối thiểu

- Tỷ lệ cà phê còn vỏ sót lại phải thấp

- Mức độ quạt sạch vỏ trấu phải cao

3.3.7 Đánh bóng

Sau khi xát khô thì cà phê vẫn còn một lớp vỏ lụa mỏng màu ánh bạc, đó làlớp thứ tư của vỏ quả, lớp vỏ này chủ yếu là xenlulo, không tạo chất lượng cho sảnphẩm mà còn làm giảm giá trị cảm quan của nhân cà phê.Vì vậy cà phê nhân saukhi xát phải đưa đi đánh bóng để làm cho lớp vỏ lụa bong ra hoặc bị mòn đi Đâycũng là chỉ tiêu chất lượng không thể thiếu được của cà phê nhân thành phẩm Người ta dùng máy để đánh bóng cà phê nhân Nguyên tắc chung là dùng masát giữa hạt và trục máy, giữa hạt và vỏ, giữa hạt và hạt Yêu cầu trục máy và vỏmáy dẫn nhiệt tốt [9, tr 61]

Yêu cầu khi đánh bóng cà phê nhân [9,tr62]:

+ Nhiệt độ cà phê không quá 550C

+ Tỷ lệ hạt nứt vỡ < 1%

+ Tỷ lệ vỏ lụa trong cà phê nhân sau khi đánh bóng: 10% đối với giốngcà phê Arabica, 20% đối với Robusta Trong đó, người ta quy định hạt có 1/2 diệntích bị bóc vỏ lụa trở lên coi là hạt sạch vỏ lụa.

3.3.8 Phân loại theo kích thước

a/ Mục đích

Cà phê sau khi ra khỏi máy đánh bóng ( gọi là “cà phê xô”) bao gồm tất cảcác loại hạt cà phê tốt, xấu, nặng nhẹ, mảnh vỡ to nhỏ, cho nên người ta tiến hànhphân cà phê xô thành các cỡ khác nhau theo kích thước để tạo tính đồng đều về kíchthước thuận lợi cho quá trình tiếp theo [9,tr63]

b/Nguyên tắc

Dựa vào sự khác nhau về kích thước của các cấu tử có trong hỗn hợp

Phân loại theo kích thước qua sàng người ta thu được các loại hạt cà phê cókích thước khác nhau Ngoài ra, người ta còn phân ra được một ít cà phê tấm với sốlượng không đáng kể [9,tr66]

Người ta sử dụng 2 loại sàng chính để phân loại đó là sàng tròn và sàng lắc 3.3.9 Phân loại theo trọng lượng riêng

a/ Mục đích

Sau khi phân loại theo kích thước ta được khối hạt đồng đều theo kích thướcnhưng khối hạt không đồng nhất về khối lượng vì còn có những hạt lép, hạt bị sâubệnh

b/ Nguyên tắc

Dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của hạt ta sử dụng sức gió đểphân loại chúng ra, những hạt có trọng lượng riêng nhỏ sẽ bay lên Dựa vào sựchuyển động khác nhau của các hạt có trọng lượng khác nhau trong luồng khôngkhí chuyển động ngược chiều với khối hạt, mục đích của việc phân loại theo tỉ trọngnhằm loại bỏ các hạt xấu, hạt lép kém chất lượng [12,tr239]

c/ Yếu tố ảnh hưởng đến việc phân loại theo trọng lượng riêng

- Hình dáng và kích thước của hạt cà phê: hình dáng và kích thước của hạtcà phê có ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân loại theo trọng lượng, do đó trước khiđưa vào phân loại theo trọng lượng thì phải qua thiết bị phân loại theo kích thước.

- Độ ẩm của hạt: Vì trọng lượng riêng của hạt phụ thuộc vào độ ẩm của hạt,

tỉ trọng trung bình của hạt cà phê thường từ 1,1-1,3 [9,tr67]

3.3.10 Phân loại theo màu sắc

a/ Mục đích: phân loại theo kích thước và trọng lượng chỉ loại bỏ được tạpchất, tăng độ đồng đều của hạt, không làm tăng giá trị cảm quan và màu sắc đồngđều của hạt Vì vậy cần phân loại theo màu sắc để làm tăng chất lượng của sảnphẩm[9,tr70]

b/ Nguyên tắc: thường phân loại dựa trên tiêu chuẩn nhà nước hoặc dựa trênhợp đồng buôn bán với các cơ quan hữu quan hoặc giữa các nước với nhau và cũngthoả mãn được yêu cầu của bên mua và bên sản xuất

Người ta chọn riêng những hạt có cùng màu sắc bằng mắt thường hoặcdùng máy phân loại kiểu quang điện, điện tử [9,tr71]

3.3.11 Phối trộn, cân và đóng bao

Phối trộn để cho cà phê thành phẩm được đồng đều và đúng tiêu chuẩn củaNhà Nước quy định và theo yêu cầu khách hàng, xuất khẩu Hiện nay, người ta tiếnhành đóng bao chân không Thường sử dụng máy phối trộn cơ giới, cà phê sau cáccông đoạn phân loại trên thu được 3 loại có kích thước, khối lượng và màu sắc khácnhau [9,tr87] Đấu trộn thành 3 loại cà phê: loại 1, loại 2, loại 3

 Loại 1: 80% hạt >6,3mm, 10% hạt >5,6mm và 10% hạt >5mm

 Loại 2: 10% hạt >6,3mm, 70% hạt >5,6mm và 20% hạt >5mm

 Loại 3: 10% hạt >6,3mm, 20% hạt >5,6mm và 70% hạt >5mm

Nguyên tắc đóng gói: việc đóng gói cũng phải theo tiêu chuẩn đã quyđịnh.Thường nước ta đóng gói 50kg và 60kg một bao Bao bằng loại PE( polietilen)

ở trong và bao gai hoặc bao đay ở ngoài Bao bì không được có mùi lạ

3.3.12.Bảo quản cà phê nhân

Cà phê sau khi đóng gói cần nhập kho ngay để bảo quản đúng theo điềukiện quy định Tránh để cà phê hút ẩm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Phương pháp bảo quản cà phê nhân [9,tr105] :

+ Bảo quản trong bao bì xếp vào kho

+ Bảo quản trong các xilô

Những chú ý khi bảo quản cà phê nhân [9,tr106] :

+ Độ ẩm hạt 10-12%, hàm lượng tạp chất càng ít càng tốt ( < 0,5%) + Xếp bao cà phê trên nền lót bằng ván để tránh hút ẩm

+ Kho tốt đúng quy cách của kho bảo quản

+ Không xếp bao trực tiếp xuống nền kho hoặc nền nhà, hoặc sáttường

+ Cần đảo vị trí bao sau 2-3 tuần một lần tránh hiện tượng nén chặt.Nếu không đảo thì phải xếp lên giá gỗ hoặc giá sắt rồi chồng lên nhau

Hình 3.2 Kho bảo quản cà phê nhân [34]

Chương 4

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1 Kế hoạch sản xuất

4.1.1 Thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Ở Đắk Lắk vào tháng 8 thường mưa lớn và nguyên liệu quá ít nên cho nhàmáy ngừng sản xuất vào thời gian này để sửa chữa máy móc, thiết bị

Bảng 4.1: Bảng thu nhận nguyên liệu của nhà máy

Robusta     0

 : Tháng thu nhận nguyên liệu

1 : Tháng không thu nhận nguyên liệu

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:

Các ngày nghỉ trong năm : các ngày chủ nhật (47 ngày) và các ngày lễ, tết (12ngày) Ngoài ra, tháng 8 nghỉ sản xuất để tiến hành sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị

Làm việc theo ca: mỗi ngày làm việc 2 ca, mỗi ca làm việc 8 tiếng.

Bảng 4.2: Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm (tính theo năm 2014)

Số ngày làm việc 22 20 25 26 26 25 26 × 26 27 25 27

- Tổng số ngày sản xuất trong năm : 275 ngày

- Tổng số ca sản xuất trong năm : 550 ca

- Tổng số giờ sản xuất trong năm: 4400 giờ

- Năng suất nhà máy : 90 tấn nguyên liệu/ngày

- Năng suất của nhà máy tính trong 1giờ: 5625 kg cà phê quả tươi /giờ

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

Sản xuất cà phê thóc (quả khô) từ cà phê quả tươi

Sản xuất cà phê nhân từ cà phê thóc ( quả khô )

4.2 Cân bằng vật chất cho sản xuất cà phê thóc (quả khô) từ cà phê quả tươi

Năng suất của nhà máy sản xuất là: 5625 (kg cà phê quả tươi/h.)

4.2.1 Thu nhận và bảo quản

Lượng nguyên liệu vào : 5625 (kg /h)

Tỷ lệ hao hụt : 0,5 %

Lượng nguyên liệu hao hụt : 5625 × 0,005 = 28,125 ( kg/h )

4.2.2 Phơi hoặc sấy sơ bộ

Thông thường phải phơi hoặc sấy sơ bộ trước rồi mới sấy khô chính thứcsau Quá trình phơi hoặc sấy sơ bộ nhằm loại bỏ một phần nước trên bề mặt đồngthời giảm bớt ẩm của cà phê từ 70% còn 40%, nhằm rút ngắn thời gian sấy ở giaiđoạn sấy chính thức và chất lượng sản phẩm đảm bảo hơn

Lượng nguyên liệu vào : 5625- 28,125 = 5596,875 ( kg/h )

Tỷ lệ hao hụt 0,5 %

Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy được tính theo công thức :

2 1

100 w

w w

−

−

(kg/h) [5, tr45]

Trong đó:

- W1: Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy (kg/h).

- G1 : lượng nguyên liệu trước khi sấy (kg/h)

- w1, w2 ; độ ẩm của nguyên liệu trước và sau khi sấy(%)

- Sấy sơ bộ: độ ẩm của cà phê thóc giảm 70% xuống 40%

w1 = 70%; w2 = 40%

Lượng nguyên liệu vào công đoạn phơi sơ bộ, sấy sơ bộ : 5596,875( kg/h )

Vậy W 1 = 5596,875 ×100 40

4070

−

−

= 2798,438 (kg/h) Lượng nguyên liệu sau khi phơi, sấy sơ bộ

- Độ ẩm ban đầu của cà phê quả: w1=40%

- Độ ẩm cà phê sau sấy là: w1=12%

Với quá trình sấy chính thức được chia làm 3 ca nên, lượng nguyên liệu vàocông đoạn sấy sơ bộ:

2445,

= 1856,297 (kg/h) Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy chính thức là:

2

2 1 2 2

100 w

w w G

−

−

= 590,640(kg/h)

Lượng nguyên liệu sau khi sấy chính thức

Lượng cà phê thóc xô vào công đoạn cân đóng bao: 870,110 ( kg/h ), ta lấy

1000 (kg/h) cà phê thóc xô đi sản xuất cà phê nhân

Tỷ lệ hao hụt : 0,2 %

Lượng hao hụt trong quá trình cân, đóng bao : 870,110 × 0,002 = 1,740( kg/h)

4.2.6 Cà phê thóc( quả khô) thành phẩm

Lượng cà phê thóc thành phẩm thu được từ 90 tấn cà phê quả tươi/ ngày ( 5625 kg quả tươi/ h): (870,110 – 1,740) + 1000 = 1868,37( kg cà phê thóc /h)

Tỷ lệ giữa nguyên liệu và thành phẩm là: A = 1868,37

5625

= 3,011 4.3 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân từ cà phê thóc ( quả khô)

Ta sử dụng mặt hàng cà phê thóc ( quả khô ) của nhà máy làm nguyên liệu đểsản xuất cà phê nhân ở mặt hàng thứ hai Chọn năng suất để sản xuất cà phê nhân từcà phê thóc là 1000 (kg cà phê thóc / h)

4.3.1 Xay xát khô

Lượng nguyên liệu đưa vào : 1000 ( kg/h )

Do lớp vỏ trấu chiếm 25 - 35% khối lượng cà phê thóc nên ta chọn tỷ lệ haohụt: 30 (%).

Lượng nguyên liệu hao hụt : 1000 × 0,3 =300 ( kg/h )

4.3.2 Đánh bóng cà phê

Lượng nguyên liệu vào 1000- 300 = 700 ( kg/h )

Tỷ lệ hao hụt : 1%

Lượng nguyên liệu hao hụt : 700 × 0,01 = 7 ( kg/ h)

4.3.3 Phân loại theo kích thước

Lượng nguyên liệu cho vào cả công đoạn : 700 - 7 = 693(kg/h)

Máy phân loại theo kích thước có thể tách cà phê ra thành các loại có kíchthước và tỷ lệ phần trăm như sau :

Bảng 4.4: Phân loại kích thước và tỷ lệ phần trăm phân loại được

Loại Kích thước ( mm) Hao hụt % Tỉ lệ %

1/ Loại 1 ( hạt > 6,3 mm, 70 %)

- Lượng hạt > 6,3mm phân loại được: 693 ×0,7= 485,1(kg/h)

- Lượng nguyên liệu kích thước > 6,3 mm sau khi qua công đoạn phânloại theo kích thước:

100

5,991,

485 ×

= 482,675 (kg/h)

2/ Loại 2 ( hạt > 5,6 mm, 20%)

- Lượng hạt > 5,6 mm phân loại được: 693×0,2= 138,6(kg/h)

- Lượng nguyên liệu kích thước > 5,6 mm sau khi qua công đoạn phânloại theo kích thước:

100

5,996,

138 ×

= 137,907 (kg/h)

3/ Loại 3 ( hạt > 5 mm, 10%)

- Lượng hạt > 5 mm phân loại được: 693×0,1= 69,3 (kg/h)

- Lượng nguyên liệu kích thước > 5 mm sau khi qua công đoạn phân loạitheo kích thước:

100

5,993,

69 ×

= 68,954 (kg/h)

4.3.4 Phân loại theo trọng lượng riêng

Lượng nguyên liệu cho vào cả công đoạn: 689,536 ( kg/h)

= 136,5283/ Loại 3 ( hạt > 5 mm )

- Lượng nguyên liệu vào: 68,954 (kg/h)

=68,264 (kg/h)

4.3.5 Phân loại theo màu sắc

Lượng nguyên liệu cho vào cả công đoạn : 682,64 ( kg/h)

= 135,845 (kg/h)3/ Loại 3 ( hạt > 5 mm )

- Lượng nguyên liệu vào: 68,264 (kg/h)

= 67,923(kg/h)

4.3.6 Phối trộn

Lượng nguyên liệu vào cho cả công đoạn : 679,227 (kg/h)

- Lượng nguyên liệu vào của hạt loại 1 (hạt > 6,3mm) :475,459 (kg/h)

- Lượng nguyên liệu vào của hạt loại 2 (hạt > 5,6mm) : 135,845(kg/h)

- Lượng nguyên liệu vào của hạt loại 3 (hạt > 5mm) : 67,923 (kg/h)

Tỷ lệ hao hụt là 0,2%

Người ta phối trộn như sau:

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

+ Lượng nguyên liệu vào:

475,459×0,8 + 135,845×0,1 + 67,923×0,1 = 400,744 (kg/h)

+ Lượng sản phẩm cà phê nhân sau công đoạn phối trộn :

100

8,99744,

= 399,943 (kg/h)

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

+ Lượng nguyên liệu vào:

475,459×0,1 +135,845×0,7 + 67,923×0,2 = 156,222 (kg/h)

+ Lượng sản phẩm cà phê nhân sau công đoạn phối trộn:

100

8,99222,

= 155,910 (kg/h)

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

+ Lượng nguyên liệu vào:

475,459×0,1 + 135,845×0,2 + 67,923×0,7 = 122,261 (kg/h)

+ Lượng sản phẩm cà phê nhân sau công đoạn phối trộn:

100

8,99261,

Tỷ lệ hao hụt công đoạn là 0,2%

Lượng sản phẩm sau công đoạn cân, đóng bao:

+ Loại 1: 399,943×99,8% = 399,143 (kg/h)

Sản xuất cà phê thóc ( quả khô) từ cà phê quả tươi

4 Phơi hoặc sấy sơ bộ 0,5( không kể ẩm) 13,992 5596,875

Sản xuất cà phê nhân từ cà phê thóc ( quả khô)

1

689,536482,675137,90768,954

STT Công đoạn A ( %) B (kg/h) C (kg/ h)

6

Phân loại theo màu sắc

+ Hạt > 6,3mm+ Hạt > 5,6mm + Hạt > 5mm

0,5

682,640477,848136,52868,264

7

Phối trộn Loại 1

Loại 2

Loại 3

0,2

679,227400,744156,222122,261

8

Cân, đóng baoLoại 1Loại 2Loại 3

0,2

677,914399,943155,910122,061

9

Cà phê nhân thành phẩm

Loại 1Loại 2Loại 3

676,558399,143155,598121,817

* Ghi chú:

+ A: Tỷ lệ hao hụt (%),

+ B: Lượng nguyên liệu hao hụt ở công đoạn (kg/h)

+ C: Lượng nguyên liệu vào ở công đoạn (kg/h)

thì nhiều nông sản có thể do mất mát và biến chất khoảng 10-20%, hoặc đối vớimột số loại như sắn có thể lên đến 40-50% Quá trình sấy nó ảnh hưởng đến chấtlượng sản phẩm Do đó cần phải có một chế độ sấy thích hợp để đảm bảo hạt ít bịrạn nứt, đồng thời giữ được các tính chất về hương vị, màu sắc và các phần có tronghạt

Trong quá trình sấy thì môi trường không khí ẩm xung quanh có ảnh hưởngrất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy Do vậy cần nghiên cứu tính chất và các thông số

cơ bản của không khí ẩm Ở đây ta tiến hành sấy qua hai công đoạn: phơi hoặc sấy

sơ bộ ( nếu thời tiết nắng tốt ta tiến hành phơi và nếu thời tiết xấu, mưa ta tiến hànhsấy sơ bộ ở máy sấy tĩnh) và sấy chính thức với thiết bị sấy thùng quay, tác nhânsấy là không khí Ta tiến hành tính cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy chínhthức

5.2 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết

Trước tiên ta nghiên cứu quá trình sấy lý thuyết, coi thiết bị sấy là lýtưởng.Với máy sấy lý thuyết người ta giả thiết rằng :

- Nhiệt cho quá trình sấy là do bộ phận đun nóng cung cấp

- Nhiệt lượng bổ sung bằng không

- Bỏ qua tổn thất nhiệt Qtt = 0

+ Nhiệt lượng tiêu tốn để đun nóng vật liệu sấy

+ Nhiệt lượng tiêu tốn để đun nóng bộ phận vận chuyển

+ Nhiệt lượng mất mát riêng ra môi trường chung quanh

- Nhiệt liên kết của nước (ẩm trong vật liệu) không đáng kể: iw,v = 0

• Các thông số ban đầu

+ Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 750C

+ Nhiệt độ nguyên liệu vào: θ1 = 400C

+ Nhiệt độ nguyên liệu ra: θ2

+ Nhiệt độ môi trường không khí trước khi qua calorife: to= 20,30C + Độ ẩm của nguyên liệu trước khi sấy: 40%

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

+ φo: là độ ẩm ban đầu của không khí trước khi vào calorife: φo= 80% + Áp suất khí quyển: P = 745 (mmHg).

5.2.1 Xác định các thông số của không khí

5.2.1.1 Các thông số trạng thái của không khí

Trạng thái của không khí trước khi vào calorife với điều kiện khí hậu Đắk Lắk

P P

874,178,0622,0

0,0122 (kg/kgkkk)

+ Hàm nhiệt của không khí ẩm trước khi qua calorife:

x t

51,202 (kJ/kgkkk)

5.2.1.2 Các thông số của khí khi qua caloriphe trước khi vào máy sấy

Khi qua calorife không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm

1

)622,0

P x

×+

×

0751 , 289 ) 0122 , 0 622 , 0 (

745 0122 , 0

=

=

× +

×

=