Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và cà phê rang xay với năng suất 120 tấn nguyên liệu cà phê quả tươi ngày ( full bản vẽ )

Nước ta có điều kiện địa lý, khí hậu thích hợp cho việc trồng cà phê. Hiện nay cà phê được trồng nhiều ở Đắc Lắc, Kon Tum, Quảng Trị, Sơn La và Nghệ An và trở thành một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu lớn. Tuy nhiên cà phê nước ta phát triển nhanh về diện tích nhưng chưa quan tâm khâu chế biến nên dẫn tới hậu quả là chất lượng về hương vị tuy đạt nhưng giá thành thấp so với các nước trong khu vực vì khâu chế biến không được coi trọng. Nâng cao năng lực chế biến để vừa tăng được chất lượng, lại vừa tăng giá thành xuất khẩu là một việc làm cần thiết và cấp bách hiện nay. 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, em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và cà phê rang xay với năng suất 120 tấn nguyên liệu cà phê quả tươi ngày”.

LỜI MỞ ĐẦU

Cà phê là thức uống có tác dụng kích thích hoạt động trí óc, trợ tim, xúc tiếntuần hoàn máu do hoạt chất chính của nó là cafein chiếm 1÷2 % có tác dụng kíchthích thần kinh Ngoài ra cà phê còn có nhiều tác dụng khác như: thông tiểu, làmgiảm thời gian hạ đường huyết và làm giảm nguy cơ gây tổn thương gan do các đồuống và hiện tượng béo phì gây ra, tăng cường phản ứng nhạy của bắp thịt làm cho

cơ thể khỏe và bền hơn là do cafein kích thích sự đốt cháy chất béo để sinh nănglượng, chất axit chlorogenic có trong cà phê đã giúp xử lý tốt lượng đường glucotrong máu có tác dụng chống bệnh tiểu đường… Khi mỏi mệt uống một ly cá phê sẽhưng phấn tinh thần, uống sau khi ăn sẽ trợ giúp cho tiêu hoá, mùa hè nóng bứcuống một ly cà phê lạnh cũng có tác dụng giải khát, phòng cảm nắng Vì vậy uống

cà phê trở thành thói quen, thú vui của nhiều người Cà phê đã trở thành thức uốngthịnh hành trên thế giới

Nước ta có điều kiện địa lý, khí hậu thích hợp cho việc trồng cà phê Hiện nay

cà phê được trồng nhiều ở Đắc Lắc, Kon Tum, Quảng Trị, Sơn La và Nghệ An vàtrở thành một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu lớn Tuy nhiên cà phê nước

ta phát triển nhanh về diện tích nhưng chưa quan tâm khâu chế biến nên dẫn tới hậuquả là chất lượng về hương vị tuy đạt nhưng giá thành thấp so với các nước trongkhu vực vì khâu chế biến không được coi trọng Nâng cao năng lực chế biến để vừatăng được chất lượng, lại vừa tăng giá thành xuất khẩu là một việc làm cần thiết vàcấp bách hiện nay Do vậy cần thiết phải xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhân ápdụng công nghệ chế biến, bảo quản hiện đại và chú trọng đến vấn đề bảo vệ môitrường nhằm sản xuất ra cà phê có chất lượng cao, có thể xuất khẩu sang các thịtrường khó tính như Châu Âu với giá cao và đồng thời góp phần nâng cao uy tíncủa thương hiệu cà phê Việt Nam trên thị trường thế giới Xuất phát từ tình hình đó,

em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và cà phê rang xay với năng suất 120 tấn nguyên liệu cà phê quả tươi / ngày”.

CHƯƠNG 1

LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Đặt vấn đề

Do mặt hàng xuất khẩu cà phê nhân của chúng ta còn kém chất lượng và bị épgiá trên thị trường nên vấn đề thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân cho có hiệuquả kinh tế và có khả năng đứng vững trên thị trường là việc hết sức quan trọng Vìthế ta cần phải cân nhắc để lựa chọn công nghệ, trang thiết bị và địa điểm xây dựng

Để xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê nhân cần chú ý các vấn đề sau:+ 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

1.3 Vị trí xây dựng

Như chúng ta đã biết việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởng đóng vai tròquan trọng Nhà máy phải đặt ở địa điểm sao cho vừa đảm bảo hoạt động tốt trongthời gian sản xuất đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ trang thiết bị của

phương pháp mà ta lựa chọn để chế biến Muốn vậy nhà máy được xây dựng cầnphải thoả mãn các điều kiện sau: gần nguồn nguyên liệu, gần sông hồ để tận dụngnguồn nước, gần mạng lưới điện quốc gia, các điều kiện khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm,hướng gió thích hợp, nguồn lao động dồi dào…

Tỉnh Đắc Lắc 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 đông giápKhánh Hoà, phía bắc giáp Gia Lai, phía nam giáp Lâm Đồng, tây nam giáp BìnhPhước, Bình Dương, có quốc lộ 14, 26, 27 rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyênliệu và tiêu thụ sản phẩm Mặt khác trên địa bàn tỉnh còn nhiều nhà máy khác như:nhà máy đường, nhà máy chế biến mủ cao su, cơ sở chế biến nông sản,… tạo thànhmột cụm khu công nghiệp rộng lớn

1.4 Địa điểm xây dựng

Căn cứ vào những điều kiện đã nêu trên, tôi quyết định chọn tỉnh DakLak làđịa điểm xây dựng mà cụ thể là gần nông trường cà phê Cưpul huyện Krông Pắc,nằm gần quốc lộ 26, quốc lộ 14, quốc lộ 27, cách trung tâm thành phố 20km về phíaĐông Hơn nữa nhà máy đặt tại vị trí này gần các công ty cà phê Việt Đức, tháng 10nên thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu

Các thông số về điều kiện thời tiết tại DakLak:

+ Nhiệt độ trung bình hằng năm: 23,30C

+ Nhiệt độ mùa hè: 36,00C

1.5 Nguồn nguyên liệu

Đăk Lăk là một tỉnh có diện tích và sản lượng cà phê lớn nhất nước ta vớinhiều huyện trồng cà phê như: MaD’rak, Krôngbông, Krông Nô, CưJut, Dakmin,ChưM’nga, Ea Sup, Krông Eana, KrôngPach,… Đó là những huyện có thể cung cấpnguồn cà phê cho nhà máy Ngoài ra, ta có thể vận chuyển nguồn nguyên liệu cà

phê từ các tỉnh khác như: Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, Đồng Nai,… Do vậy việcchọn địa điểm đặt nhà tại tỉnh Đaklak là hoàn toàn hợp lý, vừa giảm được chi phívận chuyển vừa đảm bảo chất lượng của nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất.

1.6 Đường giao thông

Nhà máy nằm ở địa điểm này rất thuận tiện cho việc giao thông

+ Đường bộ: nhà máy nằm sát quốc lộ 26, gần quốc lộ 14, 27 cho nên thuậnlợi cho việc nhập nguyên liệu và phân phối sản phẩm

+ Đường thuỷ: Nhà máy cách cảng Nha Trang khoảng 200km, cho nên có thể

sử dụng 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 NhaTrang, ở đó đóng container để đưa sản phẩm đi khắp mọi nơi

1.7 Thị trường tiêu thụ sản phẩm

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

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

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

ưa chuộng, giá trị xuất khẩu chiếm trên 90% kim ngạch xuất khẩu của tỉnh

1.8 Năng suất

Nhu cầu uồng cà phê của người dân ngày càng tăng Để đáp ứng lượng cà phêtiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy chế biến cà phê đảmbảo chất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa phương Hơn nữa,

có nhiều thương gia ngoài nước xem thị trường Việt Nam là điểm đầu tư lí tưởng,đặc biệt là đầu tư vào mặt hàng cà phê Điều này dẫn đến con đường mua bán vàtrao đổi hàng hóa phát triển Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhânbằng phương pháp ướt và rang xay với năng suất 120 tấn cà phê quả tươi / ngày làmột yêu cầu cần thiết

1.9 Nguồn cung cấp năng lượng

+ Điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện trên mạng lưới quốc gia đường dây500KV đã được hạ thế xuống 220/380V Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy

được liên tục, nhà máy đã chuẩn bị một máy phát điện dự phòng.

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

hệ thống xử lý và đưa vào sản xuất

+ Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy bao gồm: Dầu FO, xăng dùng cho xe ô tôcủa nhà máy

1.10 Nguồn nhân lực

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

cả nước

1.11 Hợp tác hóa, liên hợp hóa

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

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

1.12.Xử lý chất thải

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

ô nhiễm môi trường

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1 Đặc tính thực vật của cà phê

Các loại cà phê đều thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, chỉ có

10 loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt Trên thế giới hiện nay người ta thường trồng

3 loại cà phê chính sau:

- Giống Arabica: gồm các giống thông thường như là: typical, caturra, moka…

- Giống Robusta

- Giống Chari

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, tr 9].

2.1.1 Cà phê Arabica (cà phê chè)

Đây là loại cây được trồng nhiều nhất trên thế giới Nguồn gốc của giống

này là ở cao nguyên Etiôpia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi [ 9, tr 9-10].

2.1.1.1 Đặc tính

Cây cà phê Arabica cao từ 3-5m, trong điều kiện đất đai thuận lợi có thể caođến 7m, độc thân hoặc nhiều thân, lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác, quả thườnghình trứng có khi hình cầu, khi quả chín có màu đỏ tươi, một số giống khi chín cómàu vàng đường kính quả 10-15mm Số lượng quả 800-1200 quả/kg, thời gian nuôiquả từ 6-7 tháng Trong điều kiện thời tiết khí hậu ở miền Bắc, cà phê Arabica chín

rộ vào tháng 12 và tháng 1 Ở Tây Nguyên cà phê chín sớm hơn 2-3 tháng so vớimiền 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 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 1-3% tùy theo giống

2.1.1.2 Năng suất

Loại thường: 400-500 kg cà phê nhân/1hecta, loại tốt: 600-800 kg cà phênhân/1hecta Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu khoảng: 14-20%

2.1.2 Cà phê Robusta (cà phê vối)

Nguồn gốc khu vực sông Công gô miền núi vùng thấp xích đạo và nhiệt đới

Tây Châu Phi [ 9, tr 10].

2.1.2.1 Đặc tính

Robusta cao từ 5-7m quả hình trứng hoặc hình tròn, quả chín có màu đỏ thẫm

Vỏ quả cứng và dai hơn cà phê Arabica Từ 5-6 kg quả sẽ thu được 1kg cà phênhân Quả chín từ tháng 2 đến tháng 4 ở miền Bắc, ở Tây nguyên chín sớm hơn từtháng 12 đến tháng 2 Đặc biệt loại cà phê Robusta không ra hoa kết quả tại các mắt

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 1,5%

2.1.2.2 Năng suất

Có năng suất lớn hơn cà phê Arabica, 500-600 kg/1ha Tuy loại cà phê nàyhương thơm ít nhưng khả năng kháng sâu bệnh loại này rất tốt

2.1.3 Cà phê Chari ( cà phê mít)

Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại này

được đưa vào Việt Nam 1905 [ 9, tr 10].

2.1.3.1 Đặc tính

Chari cây lớn cao 6- 15 m lá hình trứng hoặc lưỡi mác, gân lá nổi nhiều ở mặtdưới, quả hình trứng nuốm hơi lồi và to Quả chín cùng 1 lúc với đợt hoa mới, chonên 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

2.2 Thành phần hoá học của quả cà phê

2.2.1 Cấu tạo và giải phẩu quả cà phê

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

2.2.1.4 Nhân cà phê

Đây là lớp trong cùng của quả cà phê, phía ngoài của nhân là lớp tế bào rấtcứng có những tế bào nhỏ chứa những chất dầu Phía trong có những tế bào lớn vàmềm hơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thường thì chỉ 2 nhân

Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê [phụ lục 1].

Hình 2.1 Nhân cà phê

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

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 và các loại men Trong vỏ quả có khoảng 21,5-30% chất khô

Thành phần hoá học của vỏ quả [phụ lục 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

Thành phần hóa học của vỏ trấu [phụ lục 4].

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

2.2.2.4 Thành phần hóa học của nhân

Thành phần hóa học của vỏ nhân [phụ lục 5].

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 nhữngaxit hữu 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,… tạonên 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, đặcbiệt 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 [9,tr 14-16].

+ Cà phê thóc khô: là dạng cà phê nhân mà 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: là 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 rang: là sản phẩm thu được sau khi rang cà phê nhân

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

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

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

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

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

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

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

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4193:2001 Cà phê nhân – Yêu cầu kỹ thuật vàtiêu chuẩn mới nhất, do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành

2.4.1 Phân loại chất lượng

Cà phê nhân được phân thành 6 hạng theo số lỗi và kích thước hạt, ở đó mộthạng cà phê có kích thước hạt nhất định sẽ được phép chứa tối đa bao nhiêu lỗi(theo cách đếm và theo cách tính trọng lượng) Nó còn dựa vào tỉ lệ lẫn cà phê khácloài tuỳ theo từng hạng chất lượng Các hạng cà phê gồm: hạng đặc biệt, hạng 1,hạng 2, hạng 3, hạng 4, hạng 5

2.4.6 Số lỗi cho phép và tỷ lệ khối lượng trên sàng

Tổng số lỗi tối đa cho phép trong 300gram mẫu cà phê nhân và tỉ lệ phần trămlượng tối thiểu của cà phê nhân trên sàng lỗ tròn được quy định trong bảng 2.8

Tiêu chuẩn chất lượng cà phê Việt Nam TCVN 4193-2001 [phụ lục 7].

2.5 Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê

2.5.1 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 hương

vị đậm đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cà phê trồng trên các loại đất khác

2.5.2 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 gồmcó: - 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

2.5.3 Ảnh hưởng của độ cao

Độ cao cũng ảnh hưởng đến chất lượng của cà phê Cà phê trồng ở trên cao thì

có hương vị đặc biệt và xếp hạng cao hơn cà phê trồng ở vị trí thấp

2.5.4 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

2.5.5 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 gây

hại đến cà phê Chúng đục rỗng những quả cà phê khô Khi thời tiết nóng ẩm là lúcchúng làm tổ trong nhân cà phê.

2.5.6 Ảnh hưởng của việc thu hái

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

2.5.7 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

2.5.8 Ảnh hưởng của quá trình chế biến

Quá trình chế biến là quá trình chuyển cà phê tươi thành cà phê nhân sau khi

loại 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

3.1 Chọn phương pháp chế biến cà phê

Hiện nay trong sản xuất cà phê nhân có hai phương pháp:

+ phương pháp chế biến ướt

+ Phương pháp chế biến khô

3.1.1 Phương pháp chế biến khô

Cà phê sau khi thu hoạch được đem đi phơi, sấy đến một mực độ nhất định rồidùng máy xát khô để loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân

- 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

3.1.2 Phương pháp chế biến ướt

Gồm hai giai đoạn chính

+ Giai đoạn xát tươi và ngâm ủ 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 các lớp vỏ trấu và một phần vỏ lụa, tạo thành càphê nhân

- Ưu điểm: chất lượng cà phê tốt, ít phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên

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

Mỗi phương pháp chế biến sẽ làm tăng những hương vị khác nhau của cà phê.Nhìn chung cà phê chế biến bằng phương pháp ướt và tách vỏ bằng máy sẽ cho loại

cà phê có vị đậm ngọt, thuần khiết và tươi mát

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

Cà phê nguyên liệuThu nhận, bảo quản

Xát tươiNgâm ủLàm sạch, phân loại

Phơi sấy sơ bộ

Bảo quản cà phê nhân

Tách tạp chất

Sấy chính thức

Cà phê thóc khô

Xát khôĐánh bóngPhân loại theo kích thướcPhân loại theo khối lượngPhân loại theo màu sắcPhối trộn, cân, đóng bao

3.2 Dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt

3.2.1 Dây chuyền sản xuất

3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.2.1 Cà phê nguyên liệu

Nguyên liệu là các loại cà phê quả đã được thu hoạch, loại cà phê chính được

trồng ở nước ta là Robusta chiếm khoảng 97%

3.2.2.2 Thu nhận, vận chuyển và bảo quản nguyên liệu

a Thu hoạch nguyên liệu

Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước vấn đề thu hoạch cà phê chủ yếu làhái 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 thu hái, phương tiện trang

bị cho việc thu hoạch …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:

+ Cần thu hái đúng lúc, kịp thời, đúng tầm chín

+ Không thu hái những quả cà phê còn xanh, còn non chưa đầy đủ chất lượng.+ Phải hái từng quả, không hái từng chùm làm ảnh hưởng đến cây và năngsuất mùa sau

+ Khi thu hái phải bảo vệ các nụ hoa

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

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

+ Sau khi thu hái xong phải vận chuyển ngay về nơi chế biến không để ủ

đống quá lâu làm cho cà phê nẫu, bốc nóng [9, tr 19-20].

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 dễ bị hư hỏng Ta có thể vận chuyển bằng mọi phươngtiện như xe bò, xe ô tô…Trong khi vận chuyển tránh làm cho quả cà phê bị dập nát,tránh bị lẫn tạp chất

Nguyên liệu sau thu hái nên chế biến càng nhanh càng tốt, nếu chưa chế biếnthì không được chất thành đống mà phải được bảo quản ở nơi thoáng mát, có mái

che và trải thành lớp dày khoảng 30-40 cm trên nền sạch, khô, 2-3 giờ ta tiến hànhđảo trộn một lần Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốt thường kéo dài không quá

b Cơ sở của các 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 tới 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 bể xi phông: dựavào sự khác nhau về tỷ trọng của quả cà phê và tạp chất so với tỷ trọng của nước đểphân loại và kết hợp làm sạch nguyên liệu

Tác dụng:

+ 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, dảm bảo phẩm chất của sản phẩm

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

+ Lợi dụng sức nước để đẩy khối cà phê vào máy xát tươi một cách điều hòa.+ Phân loại nguyên liệu theo trọng lượng

+ Ngoài ra bể xi phông còn có tác dụng chứa nguyên liệu trước khi chưa chếbiến kịp trong thời gian ngắn Chú ý không được ngâm trong thời gian dài sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm

3.2.2.4 Xát cà phê quả tươi

Ta dùng phương pháp cơ học để bóc vỏ quả ở đây ta sử dụng máy xát vỏ

c Yêu cầu của quá trình xát

Cà phê sau khi xát tươi phải giữ được nguyên hạt, tỷ lệ hạt bị giập hoặc bị xérách vỏ trấu, vỏ quả và cà phê quả nguyên còn lẫn trong cà phê thóc ướt với tỷ lệcàng ít càng tốt

3.2.2.5 Ngâm ủ ( Lên men )

a Mục đích

Sau khi tách lớp vỏ quả, quả cà phê còn dính lớp vỏ thịt Thành phần của lớp

vỏ này chủ yếu là pectin, đây là thành phần không có lợi cho quá trình sản xuất nêncần phải loại bỏ

b Phương pháp

Cà phê đi ra từ máy xát tươi ta dùng bơm cao áp chuyển lên xi lô để tiến hànhlên men trong bể xi lô từ 6-10h Quá trình lên men có sự giúp đỡ của nấm men vàcác vi sinh vật Nhớt và các chất không hoà tan khác sẽ là cơ chất lên men để thúcđẩy quá trình mọc mầm sơ bộ làm chất lượng cà phê được nâng cao Quá trình lênmen kết thúc khi ta tiến hành rửa hạt cà phê để tách rượu, axit lactic, propionic,butyric…Thời gian lên men phải thích hợp, đúng thời điểm Những hạt cà phêkhông đạt đủ độ lên men sẽ được loại bỏ vì chất lượng không cao và hình dạngmàu sắc bên ngoài của nó

3.2.2.6 Rửa

Đánh và rửa nhớt nhằm mục đích loại bỏ những tạp chất nhớt, vỏ trấu còn dính vào cà phê thóc sau khi xát tươi Khâu đánh và rửa nhớt đóng một vai trò quan trọng vì tạp chất nhớt bám vào cà phê thóc thì không những ảnh hưởng đến màu

sắc, mùi vị chất lượng của cà phê thành phẩm mà còn kéo dài thời gian sấy Ở đây

ta tiến hành rửa đồng thời trong xi lô lên men

3.2.2.7 Phơi sấy sơ bộ

a Mục đích

+ Làm mất nước bám vào hạt cà phê

+ Sau khi đã rửa sạch nhớt lượng nước còn trong hạt và lượng nước bám ngoài

vỏ chiếm khoảng 52-60% Nếu để nguyên hàm lượng nước như vậy đem cà phê đisấy thường làm nhân có màu xấu, giảm phẩm chất Vì nhiệt độ cao, lượng nước nàygần sôi nên làm hạt cà phê như bị luộc chín tạo ra màu xanh thẫm tăng tốn thời giansấy và nhiên liệu Ngược lại đem phơi trên sân thường phải kéo dài thời gian phơi

và nấm mốc lại phát triển trên sân phơi

b Phương pháp tiến hành

- 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 trình bốchơi 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 trên nềnđất Sân phơi yêu cầu phải có độ dốc nhất định và phải có hệ thống cống rãnh thoátnước thật tốt, cần xây nơi cao ráo, thoáng Trên sân phải có hệ thống che đậy đểtránh mưa, sương

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

- 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 Tiến hành sấy sơ

bộ để hạ độ ẩm trong nguyên liệu từ 65-70% xuống 40% tạo điều kiện thuận lợi choquá 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 vỉ ngang ,lò sấy, hầmsấy, phương pháp cung cấp nhiệt là loại sấy đối lưu với tác nhân sấy khói lò

3.2.2.8 Sấy chính thức ( sấy khô)

Tiến hành sấy khô cà phê, độ ẩm trong nguyên liệu hạ từ 40% xuống còn

12% 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

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

3.2.2.9 Tách tạp chất

Cà phê thóc tươi sau khi phơi sấy thường có lẫn kim loại, các tạp chất nhẹ như

bụi đất, rơm rác và các vỏ vụn cà phê… cho nên trước khi đưa vào máy xát khô,nguyên liệu phải được làm sạch

Đối với phương pháp khô ta thường dùng sàng rung để tách các tạp chất.

Tùy theo công suất của nhà máy mà người ta chọn cỡ sàng cho thích hợp [9, tr 56].

3.2.2.10 Xát khô

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

Sau khi xát sản phẩm chính là cà phê nhân tuy nhiên trong hỗn hợp cà phênhân còn lẫn nhiều thứ như cà phê quả còn vỏ, cà phê tấm, vỏ quả, vỏ trấu…(nếumáy không quạt sạch) 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 thể dùng làm

sản xuất cà phê bột, cà phê hòa tan, cà phê sữa…[ 9, tr 57-61].

3.2.2.11 Đánh bóng

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

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

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

Sau khi đánh bóng, nhiệt độ của khối cà phê không được quá 550C và sạchbóng không được lẫn vỏ trấu quá 1.5% Vỏ lụa phải sạch Độ sạch vỏ lụa so vớikhối hạt: Arabica:90%, Robusta: 80% Trong đó người ta quy định hạt có ½ diện

tích bóc vỏ lụa trở lên coi là hạt sạch vỏ lụa [ 9, tr 61-63].

3.2.2.12 Phân loại theo kích thước

Cà phê sau khi ra khỏi máy đánh bóng thường gọi là “cà phê xô” bao gồm tất

cả các loại tốt, xấu, nặng, nhẹ, vỏ trấu…cho nên người ta tiến hành phân cà phê xôthành các cỡ khác nhau theo kích thước để còn tiếp tục các quá trình sau được dễdàng hơn

Nguyên tắc: là dựa vào sự khác nhau về kích thước của các cấu tử có tronghỗn hợp 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 còn

phân ra được một ít cà phê tấm với số lượng không đáng kể [ 9, tr 63-67].

3.2.2.13 Phân loại theo khối lượng

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, sâu bệnh…

b Nguyên tắc

Dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của hạt ta sử dụng sức gió để phân

loại chúng ra, những hạt có trọng lượng riêng nhỏ sẽ bay lên [ 9, tr 67-70].

3.2.2.13 Phân loại theo màu sắc

a Mục đích

Phân loại theo kích thước và trọng lượng chỉ loại bỏ được tạp chất, tăng độđồng đều của hạt mà thôi Không làm tăng giá trị cảm quan và màu sắc đồng đềucủa hạt vì vậy cần phân loại theo màu sắc để làm tăng chất lượng

b Nguyên tắc

Thường phân loại dựa trên tiêu chuẩn nhà nước hoặc dựa trên hợp đồng buônbán với các cơ quan hữu quan hoặc giữa các nước với nhau và cũng thoã mãn được

yêu cầu của bên mua và bên sản xuất [ 9, tr 70-71]

3.2.2.14 Phối trộn, cân và đóng bao

Phối trộn để cho cà phê thành phẩm được đồng đều và đúng tiêu chuẩn củaNhà Nước qui định và theo yêu cầu xuất khẩu Khi phối trộn cần chú ý về ngoạihình, hương vị, màu sắc, và kích thước phù hợp với tiêu chuẩn quy định Thường sửdụng máy phối trộn cơ giới

Đóng gói: việc đóng gói cũng phải đúng theo tiêu chuẩn đã quy định, TCVN1279-72 Thường nước ta đóng gói 50kg và 70kg 1 bao Bao bằng loại polyetilen ở

trong và bao gai ở ngoài Bao bì không được có mùi vị lạ: thơm hay thối [ 9, tr 87].

3.2.2.15 Bảo quản cà phê nhân

Cà phê sau khi đóng gói cần nhập kho ngay để bảo quản đúng theo điều kiện quy định của quy trình Tránh để cà phê hút ẩm hỏng chất lượng sản phẩm

Khi bảo quản cần chú ý một số điểm sau:

- Độ ẩm của cà phê nhân đưa vào bảo quản từ 10-12%

- Tạp chất trong cà phê nhân còn ít càng tốt

- Kho tốt đúng quy cách của kho bảo quản

- 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 [ 9, tr 87].

Hạt to

Đóng gói

Phụ phẩm

3.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay từ cà phê nhân

3.3.1 Dây chuyền công nghệ

3.3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

b Phương pháp xử lý

Có thể xử lý bằng nước hoặc bằng dung môi hữu cơ

- Xử lý bằng nước: cà phê nhân sau khi bảo quản ( chất lượng còn tốt ) ngâm

cà phê trong nước 5 phút lúc này nước sẽ ngấm vào hạt hòa tan mùi mốc, sau đó vớt

ra để ráo, đây là trường hợp đối với mốc nhẹ

- Xử lý bằng dung môi hữu cơ: xử lý trong trường hợp bị mốc nặng dùng

rượu có nồng độ 20% thể tích Thường thì cà phê sau khi xử lý, làm sạch được đưalên băng chuyền nghiêng có gờ, đục lỗ lưới có đường kính 3 mm để làm ráo nguyênliệu trước khi đưa lên sàng để tách tạp chất và phân loại

được 2 phần: phần lọt sàng gồm các phần tử hạt gãy, vỡ , phần không lọt sàng là cáchạt nguyên Khối hạt cà phê sau khi phân loại được tách đem rang riêng.

3.3.2.4 Rang

Rang cà phê là một khâu quan trọng nhất trong quá trình chế biến cà phêrang, nó quyết định đến hương vị, chất lượng, thị hiếu của người sử dụng

a Những biến đổi hóa học trong quá trình rang

- Giai đoạn 1: Khi nhiệt độ rang < 500C ở giai đoạn này xuất hiện nhiều khóitrắng bốc ra chủ yếu là do hơi nước hoặc do hơi của dung môi hữu cơ, thể tích hạtkhông bị biến đổi, ở cuối giai đoạn này người ta thấy ngừng sinh khí, đây chính làthời điểm chuyển từ giai đoạn 1 sang giai đoạn 2

- Giai đoạn 2: khi nhiệt độ t0 = 1500C, giai đoạn này thành phần các chất tronghạt bắt đầu biến đổi, lúc này ta nghe có những tiếng nổ nhỏ trong khối cà phê rang

do có quá trình tích khí trong hạt, các hợp chất thơm theo khí ra ngoài, thể tích tănglên, xuất hiện khí màu xanh thoát ra chủ yếu là acrolein, các chất gluxit, xenlulo bịcaramen hóa cho hạt màu đen mà không bóng

- Giai đoạn 3: khi nhiệt độ t0 = 2200C, thời gian giai đoạn này kéo dài 10-15phút, quá trình sinh khí ngừng lại hoặc yếu đi, hạt chuyển sang màu đen bóng.Trong khi rang thủy phần hầu như bốc hơi hết, thể tích có thể tăng lên 25-60% nhânxốp, bề mặt láng và dễ vỡ, chất dễ bay hơi bốc đi, một phần cafein bốc ra theo muội

cà phê Gluxit, xenlulo bị caramen hóa, protit phân hủy, chất béo biến đổi, một sốaxit bốc hơi được tạo thành cả vị đắng và mùi thơm, trọng lượng giảm 23-28% tùytheo mức độ rang

Trong quá trình rang ở giai đoạn này để tăng chất lượng sản phẩm người tacho dầu thực vật, bơ, mỡ gà vào cuối quá trình rang để chất béo phủ lên bề mặt hạtmột lớp mỏng giữ được hương thơm của hạt Sau khi rang xong hạt đen bóng bêntrong có màu cánh gián, mùi thơm nhẹ

b Kỹ thuật rang

Thường rang ở nhiệt độ 140-1800C sau đó nâng nhiệt 200-2200C thời gian 40phút/mẻ trong quá trình rang màu sắc biến đổi như sau: Màu nhạt - Màu quế - Nâu

trung bình - Nâu hơi đậm - Nâu cánh gián - Nâu đậm - Đen thành than Tùy theo sởthích của người uống mà rang Nếu rang màu nhạt thì ít thơm, nước nhạt, uống sẽhăng mùi gỗ, nếu rang cháy cà phê sẽ đắng, có mùi khét nhưng nước đậm hơn.

c Nhận xét quá trình rang

Ở chừng khoảng 1000C màu xanh của hạt cà phê chuyển sang vàng,

120-1300C hạt có màu nâu, 1500C hạt bắt đầu có mùi cháy, 1800C các khí cháy xuất hiệndưới hình thức các làn khói trắng xanh, có CO và CO2 thoát ra màu vàng chuyểnthành nâu, ở nhiệt độ cao hơn thì hương thơm xuất hiện nhiều hơn, ở 2700C khốilượng hạt giảm, hạt đen sẫm, ở 3000C hạt cháy

3.3.2.5 Làm nguội

Sau khi rang các chất thơm nhạy cảm bởi nhiệt rất dễ bay hơi làm giảm phẩmchất cà rang Do đó cần phải tiến hành làm nguội nhanh để khắc phục và hạn chếnhững điểm trên

Khi làm nguội đến nhiệt độ bình thường người ta tiến hành phun rượu để cóđược độ ẩm 12% để dễ bảo quản, tạo các phản ứng este dẫn đến cà phê rang có mùithơm.Vì sau khi rang độ ẩm của nguyên liệu là 0,5-1% rất dễ hút các mùi vị lạ

3.3.2.6 Phối trộn

Cà phê chế biến đơn thuần không phối trộn sẽ không đáp ứng được phẩm chất

để người uống ưa thích Cho nên cần phối trộn theo đúng yêu cầu mong muốn về vị

và hương thơm…

3.3.2.7 Nghiền cà phê rang

Cà phê đã được nghiền mịn sẽ nâng cao giá trị sử dụng và dễ dàng cho việcchuẩn bị pha chế

Cà phê sau khi làm nguội và phối trộn đạt yêu cầu cho vào máy nghiền.Trongquá trình nghiền cà phê bị nóng lên do ma sát và áp lực của trục nghiền, để ngănchặn đều này người ta có thể làm lạnh bên trong trục nghiền bằng nước lạnh Quátrình nghiền được thực hiện trong hệ thống thiết bị kín để ngăn chặn sự xâm nhậpcủa oxy trong không khí

Bột sau khi nghiền phải đạt các yêu cầu sau:

- Bột màu nâu có lẫn vỏ bạc sáng của cà phê nhân, bột sau khi nghiền lọt quaray  = 1,6mm là 90%, nhưng được giữ lại trên ray  = 0,95 mm tối thiểu là 70%.Đối với nhu cầu tiêu dùng của mỗi nước thì tiêu chuẩn này là khác nhau.

3.3.2.8 Phân loại

Sau khi nghiền ta thu được 3 loại bột nghiền: bột to, bột vừa, bột nhỏ Bột tothì được đưa trở lại máy nghiền, bột nhỏ thì làm phụ phẩm, bột vừa thì được đem điđóng gói Vì vậy, phải cho hỗn hợp sau khi nghiền qua sàng phân loại để tách cácphần tử hạt lớn đem đi nghiền lại, nhằm đảm bảo cà phê bột có được kích thướctheo yêu cầu

Sau khi phân loại cà phê được phối chế trước khi bảo quản để đảm bảo được

tỷ lệ các thành phần về chất lượng, mùi vị, hương thơm cũng như giá trị cảm quan,

tỷ lệ giữa bột mịn và bột thô cho phép, khâu phối chế có bổ sung chất bảo quản đểkéo dài thời gian bảo quản, vận chuyển và tiêu thụ

3.3.2.9 Bao gói, bảo quản cà phê bột

Cà phê sau khi nghiền nếu để tiếp xúc với không khí và ánh sáng sẽ nhanhchóng bị mất mùi vị và hương thơm, nếu bảo quản không tốt sau 2-3 tuần xuất hiệnmùi khét và vị chua làm cho cà phê giảm chất lượng

Để khắc phục tình trạng trên người ta phải tiến hành bao gói và bảo quản càphê theo đúng chế độ qui định, phải tổ chức thường xuyên luân chuyển dự trữ tồnkho Mặt khác phải tìm cách đóng gói bao bì để giữ được chất thơm của nó trongmột thời gian lâu, bao bì phải được chọn lọc cẩn thận có khả năng chống ẩm Dùngbao bì có 2 lớp để đóng gói bên trong là lớp chống ẩm, bên ngoài là lớp PE

Thông thường trọng lượng của mỗi gói là: 100g, 200g, 500g…

CHƯƠNG 4

TÍNH CÂN BẰNG NGUYÊN LIỆU 4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy

4.1.1 Thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Ở Daklak vào tháng 8 thường mưa và nguyên liệu ít nên cho nhà máy ngừngsản xuất vào thời gian này để sửa chữa máy móc, thiết bị

Bảng 4.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy

-4.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Dựa vào bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy và lượng nguyên liệu nhậpvào Ta có thể lập ra kế hoạch làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày Mỗingày làm việc 2 ca, một ca làm việc 8 tiếng, ngày chủ nhật, ngày lễ được nghỉ ( có 8ngày lễ lớn trong năm)

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm

- Tổng số ngày sản xuất trong năm: 280-8=272 ngày

- Tổng số ca sản xuất trong năm: 544 ca

- Tổng số giờ sản xuất trong năm: 4352 giờ

- Năng suất của nhà máy tính trong một ngày: 120 tấn cà phê tươi/ ngày:

- Năng suất của nhà máy tính trong 1giờ: 7500 kg cà phê quả tươi /giờ

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân

Để đơn giản ta tính toán cho 1000 kg nguyên liệu cà phê quả/giờ cho loại cà phê Robusta.

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

1 Phân loại bằng bể xi phông 1,5

4.2.1.1 Thu nhận và bảo quản

- Lượng nguyên liệu : 1000 (kg/h)

4.2.1.2 Phân loại bằng bể xi phông

Lượng nguyên liệu vào : 1000 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt : 985 x 0,60 = 591 (kg/h)

4.2.1.4 Lên men, rửa

Lượng nguyên liệu vào : 985 - 591 = 394 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt : 394 x 2%= 7,88 (kg/h).

4.2.1.5 Phơi sấy sơ bộ

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

2 1

100 w

w w



 (kg/h)

+Trong đó:

ΔG: Lượng ẩm tách ra trong quá trình phơi sấy (kg/h).G: Lượng ẩm tách ra trong quá trình phơi sấy (kg/h)

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

+ Lượng nguyên liệu vào: 394 – 7,88 = 386,12 (kg/h)

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

w1 = 55%; w2 = 40%

ΔG: Lượng ẩm tách ra trong quá trình phơi sấy (kg/h).G = 386,12 ×100−4055−40= 96,53 (kg/h).

+ Lượng nguyên liệu sau khi phơi sấy sơ bộ:

G2 = G1 – ΔG: Lượng ẩm tách ra trong quá trình phơi sấy (kg/h).G = 386,12 – 96,53 = 289,59 (kg/h)

- Lượng hao hụt chất khô tách ra trong quá trình phơi sấy sơ bộ là:

G’2 = 289,59 × 0,005 = 1,448(kg/h)

4.2.1.6 Sấy chính thức (sấy khô)

Lượng nguyên liệu vào G1=289,59 -1,448=288,142 (kg/h)

Tỷ lệ hao hụt : 1%

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

Độ ẩm sau khi làm ráo của cà phê thóc: w2=12%

Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy:

Lượng nguyên liệu hao hụt : 141,915 x 0,5%=0,710 (kg/h).

4.2.1.10 Phân loại theo kích thước

Lượng nguyên liệu vào : 141,915 -0,710 = 141,205(kg/h)

Tỷ lệ hao hụt : 0,5%

Lượng nguyên liệu hao hụt : 141,205x 0,5%=0,706(kg/h)

4.2.1.11 Phân loại theo khối lượng

Lượng nguyên liệu vào : 141,205- 0,706= 140,499 (kg/h)

Tỷ lệ hao hụt : 1%

Lượng nguyên liệu hao hụt : 140,499 x1%=1,405 (kg/h)

4.2.1.12 Phân loại theo màu sắc

Lượng nguyên liệu vào : 140,499 -1,405 =139,094(kg/h)

Tỷ lệ hao hụt : 1,5%

Lượng nguyên liệu hao hụt : 139,094 x 1,5%= 2,086 (kg/h)

4.2.1.13 Phối trộn, cân đóng bao

Lượng nguyên liệu vào: 139,094 - 2,086 =137,008 (kg/h)

Tỷ lệ giữa nguyên liệu và sản phẩm là: A= 136,7341000 = 7,313.

Bảng 4.5 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào qua các công đoạn chế biến

10 Phân loại kích thước 0,5 141,205 1059,038 0,706 5,295

11 Phân loại trọng lượng 1 140,499 1053,743 1,405 10,538

12 Phân loại màu sắc 1,5 139,094 1043,205 2,086 15,645

+ B: Lượng nguyên liệu vào tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h)

+ C: Lượng nguyên liệu vào tính theo năng suất nhà máy (kg/h)

+ B’: Lượng hao hụt tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h)

+ C’: Lượng nguyên liệu hao hụt tính theo năng suất nhà máy (kg/h)

4.3 Cân bằng nguyên liệu cho cà phê rang xay

Chọn năng suất của phân xưởng sản xuất phụ cà phê rang xay là 4000(kg sảnphẩm/ca) Vậy năng suất trung bình là 4000 ÷ 8 = 500 ( kg/h)

Bảng4.5 Tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn

1 Nguyên liệu cà phê nhân

2 Xử lý, phân loại, làm sạch nguyên liệu 1,5

Để đơn giản cho việc tính toán ta tính cho 100 kg nguyên liệu/giờ

4.3.2 Xử lý, phân loại, làm sạch nguyên liệu

+ Lượng nguyên liệu vào: 100 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 1,5%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 1000,15 = 1,5 (kg/h)

4.3.3 Rang cà phê nhân

+ Lượng nguyên liệu vào: 100 – 1,5 = 98,500 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 24 %

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 98,5000,24 = 23,640 (kg/h).

4.3.4 Làm nguội cà phê rang

+ Lượng nguyên liệu vào: 98,500 – 23,640 = 74,860 (kg/h)

+ Do khối lượng hạt được phun dịch đường có nồng độ 2% để làm nguộinên nguyên liệu tăng khối lượng lên 3%

+ Lượng nguyên liệu tăng: 74,8600,03 = 2,246 (kg/h)

+ Lượng thành phẩm thu được: 75,191 – 0,150 = 75,041(kg/h).

+ Tỷ lệ giữa nguyên liệu và thành phẩm là: 75,041 1,333

- Từ hệ số tỷ lệ tính được ta tính ngược lại cân bằng nguyên liệu cho phânxưởng sản xuất phụ cà phê rang xay 4000 kg sản phẩm/ca

Lượngnguyênliệu vào

Lượnghao hụttính

Lượnghaohụt

tính theonăng suấtnhà máy(kg/h)

theo100(kg/h)

tínhtheonăngsuấtnhàmáy(kg/h)

-Nhiệt lượng bổ sung bằng không.

-Nhiệt tổn sấy lý tưởng chỉ còn nhiệt tổn thất do tác nhân sấy mang đi Quátrình sấy xảy ra trong một thiết bị sấy lý tưởng như vậy gọi là quá trình sấy lýthuyết

* Cơ sở của quá trình cân bằng nhiệt

Sấy là một trong những công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch

đối với các loại nông sản Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy khô không kịp thìnhiều nông sản có thể do mất mát và biến chất khoảng 10-20%, hoặc đối với một

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

Quá trình nhiệt trong quá trình này chủ yếu là quá trình sấy chính thức

* 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 : chọn theo nhiệt độ điểm sương

+ 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%

+ φ0: là độ ẩm ban đầu của không khí trước khi vào calorife: φ0 = 80%

+ Áp suất khí quyển: P = 757 (mmHg) = 1,033 at

5.1.1 Các thông số trạng thái của không khí

5.1.1.1 Không khí trước khi vào Calorife

Trạng thái của không khí trước khi vào calorife với điều kiện khí hậu ởDaklak: to = 20,30C; φ0 = 80% [12-tr100]

+ Áp suất hơi bão hoà của không khí:

Pbh = e(12,031- 235t

42,4026

) bar [6-tr30]

Pbh = e(12,031-235 20,3

42,4026

 ) =0,0237 bar=17,7765 (mmHg)

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

bh P P

P x

Bảng 5.1 Các thông số trạng thái của không khí

Áp suất hơi bão hòa P0 17,77650,0237 mmHg(bar)

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

Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife không thay đổi, không khí chỉ

thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm [3-tr166 ].

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

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

Pbh1 = e(12,031-235 75

42,4026

 )= 0,3839 (bar) =287,9496 (mmHg) [6-tr30].

+ Độ ẩm tương đối của không khí sau khi qua calorife:

1 1

)622,0

P x

Khi tính toán về sấy cần phải biết nhiệt độ điểm sương t s vì đó là giới hạn làm

nguội không khí ẩm Biết được t s khi chọn nhiệt độ cuối của của quá trình sấy ta

không lấy gần điểm t s để tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt vật liệu

Nhiệt độ của không khí sau khi sấy không được quá thấp, nếu không sẽ có

hiện tượng đọng sương trên bề mặt vật liệu, song không được quá lớn vì làm chosản phẩm không đạt yêu cầu và tốn nhiều năng lượng

Giả sử t2 = 33oC, để đơn giản cho quá trình sấy ta chỉ xét quá trình sấy líthuyết

b Phương pháp xác định nhiệt độ điểm sương

2493 t

t I





với: I2 = 106,4249 (kJ/kgkkk)

t2 = 330C

x2 = 2493 1,97 33

334249,106

3

1 3

bh bh bh bh

P P P P

t t







=31oC Vậy nhiệt độ tác nhân sấy ra θ2= 330C là hợp lí

Nhiệt độ nguyên liệu sau sấy:

2 54

75332

2 1

2 t t   



0C

5.1.1.4 Thông số của không khí sau sấy

Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t2 = 330C

Pbh2 = e(12,031-235 33

42,4026

 )= 0,0501(bar) =37,5782 (mmHg) [6-30].

φ2 (0,622 0,0302) 37,5782

7570302,0

Bảng 5.3 Thông số của không khí sau khi sấy