Đề xuất công nghệ xử lí nước thải sản xuất cà phê hòa tan

Ngày nay với nhịp sống hối hả việc pha cà phê phin rất bất lợi về mặt thời gian, cà phê hòa tan nhanh chóng được ưa chuộng vì sự tiện lợi của nó. Việc sản xuất cà phê hòa tan đang được nhiều công ty lựa chọn vì mang lại nhiều lợi nhuận như : Trung nguyên, Vinacafe, Nescafe…Chính việc sản xuất ngày càng nhiều thì lượng chất thải ra môi trường sẽ nhiều, nhất là nước thải.Quy trình sản xuất cà phê hòa tan làm phát sinh lượng nước thải lớn, có các thành phần ô nhiễm cao như nồng độ COD và độ màu, ngoài ra còn có các chất hữu cơ đa vòng, cafein, chất chát, lignin…là chất khó phân hủy sinh học. Nước thải cà phê hòa tan nếu không có biện pháp xử lí hợp lí không chỉ ảnh hưởng đến mỹ quan môi trường mà sức khỏe cộng đồng cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Trước thực trạng đó đồ án “Đề xuất công nghệ xử lý nước thải nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên (Dĩ An Bình Dương)” được lựa chọn góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN

ĐỀ TÀI: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ HÒA TAN TRUNG

NGUYÊN TẠI DĨ AN-BÌNH DƯƠNG

Giảng viên hướng dẫn : TS.Trần Thị Ngọc Diệu

Sinh viên thực hiện:

Lê Thị Thảo XXXXXXX Ngô Thị Diệu Thiện XXXXXXX Lớp: DHQLMTXX

Tp Hồ Chí Minh,2016

DANH MỤC VIẾT TẮT

BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa, mgO2/l COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mgO2/l DO: Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mgO2/l

SS: Chất rắn lơ lửng

SCR: Song chắn rác

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng so sánh thông số đầu vào nước thải sản xuất cà phê hòa tan Trung Nguyên và QCVN 40:2011/BTNMT

DANH MỤC HÌNH

Hình1.1 Biểu đồ diện tích và sản lượng cà phê của Việt Nam qua các năm

Hình 1.2 Biểu đồ tỉ lệ diện tích trồng cà phê của các tỉnh năm 2015

Hình 1.3 Giá xuất khẩu cà phê nhân của Việt Nam

Hình 1.4 Biểu đồ sản lượng cà phê qua các mùa vụ

Hình 1.5 Biểu đồ xuất khẩu cà phê chế biến của Việt Nam qua các năm

Hình 1.6 Sơ đồ tổ chức công ty cổ phần Trung Nguyên

Hình 1.7 Sơ đồ chế biến cà phê hòa tan

Hình 2.1 Song chắn rác

Hình 2.2 Lưới chắn rác

Hình 2.3 Song chắn rác làm sạch thủ công

Hình 2.4 Song chắn rác làm sạch cơ giới

Hình 2.5 Bể lắng ngang

Hình 2.6 Bể lắng đứng

Hình 2.7 Hệ thống lọc hở

Hình 2.8 Thiết bị lọc tiếp xúc

Hình 2.9 Hệ thống lọc có áp lực

Hình 2.10 Bể lắng và tạo bông kết hợp

Hình 2.11 Bể tuyển nổi DAF

Hình 2.12 Sơ đồ phương pháp sinh học

Hình 2.13 Ao hồ sinh học hiếu khí

Hình 2.14 Bể Aerotank

Hình 2.15 Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Hình 2.16 Mương Oxi hóa

Hình 2.17 Bể UASB

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1.Đặt vấn đề

Ngày nay môi trường sống của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dần các nguồn tài nguyên thiên nhiên, nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường là do các hoạt động kinh tế - xã hội Ngành công nghiệp chế biến cà phê hòa tan

là một trong những ngành công nghiệp thế mạnh của nước ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng lớn mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong các nhà máy Theo xu

hướng phát triển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cà phê ngày càng tăng Cây cà phê ngoài tiềm năng cung cấp một loại thức uống ưa thích, còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trường không khí trong lành… Theo kết quả năm 2014, Việt Nam đứng thứ hai (sau Brazil) trong danh sách các nước xuất khẩu cà phê lớn nhất thế giới, diện tích trồng cà phê ở Việt Nam hiện nay là 640 nghìn hecta Cà phê Trung Nguyên là một trong những thương hiệu nổi tiếng hàng đầu tại Việt Nam và đang có mặt tại hơn 60 quốc gia trên thế giới

Ngày nay với nhịp sống hối hả việc pha cà phê phin rất bất lợi về mặt thời gian,

cà phê hòa tan nhanh chóng được ưa chuộng vì sự tiện lợi của nó Việc sản xuất cà phê hòa tan đang được nhiều công ty lựa chọn vì mang lại nhiều lợi nhuận như : Trung nguyên, Vinacafe, Nescafe…Chính việc sản xuất ngày càng nhiều thì lượng chất thải

ra môi trường sẽ nhiều, nhất là nước thải.Quy trình sản xuất cà phê hòa tan làm phát sinh lượng nước thải lớn, có các thành phần ô nhiễm cao như nồng độ COD và độ màu, ngoài ra còn có các chất hữu cơ đa vòng, cafein, chất chát, lignin…là chất khó phân hủy sinh học Nước thải cà phê hòa tan nếu không có biện pháp xử lí hợp lí không chỉ ảnh hưởng đến mỹ quan môi trường mà sức khỏe cộng đồng cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Trước thực trạng đó đồ án “Đề xuất công nghệ xử lý nước thải nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên (Dĩ An- Bình Dương)” được lựa chọn góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường

2.Mục tiêu đồ án

Đề xuất công nghệ xử lí nước thải nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên tại Dĩ An- Bình Dương đạt quy chuẩn kĩ thuật quốc gia QCVN 40:2011/ BTNMT, cột B

3.Nội dung đồ án

Đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất và khả năng gây ô nhiễm môi trường của ngành chế biến cà phê Tổng quan thành phần, tính chất nước thải, công nghệ sản xuất chế biến và khả năng gây ô nhiễm môi trường của nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên (Dĩ An - Bình Dương) Đề xuất phương án xử lí nước thải góp phần bảo vệ môi trường

4.Phương pháp đồ án

- Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ chế biến, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong ngành chế biến cà phê

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo tài liệu các phương pháp xử lý nước thải cho ngành chế biến cà phê

- Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu: Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập được từ

đó đưa ra công nghệ xử lý phù hợp

- Phương pháp so sánh: So sánh các số liệu về nồng độ nước thải của nhà máy với QCVN 40:2011/BTNMT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ VÀ GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN TRUNG NGUYÊN

1.1 Tổng quan về cà phê

Đặc điểm của cây cà phê là loại cây công nghiệp nhiệt đới có nguồn gốc từ châu Phi với những yêu cầu về sinh thái rất khắt khe Khí hậu và đất đai là 2 nhân tố sinh thái chính quyết định năng suất hiệu quả kinh tế của loài cây này Hiện nay trên thế giới, có rất nhiều giống cây cà phê, song có 4 loại được trồng phổ biến đó là:

- Cà phê chè (ARABICA): Đây là loại cà phê quan trọng nhất, được biết đến từ lâu đời và được phát triển rộng rãi nhất trên thế giới Đây là loại cà phê có chất lượng cao, thơm ngon và được thế giới ưa dùng

- Cà phê vối (ROBUSTA): Loại cà phê này chỉ mới được phát hiện và đầu thế kỷ

XX ở châu Phi Song cho tới nay đã chiếm 1/3 sản lượng tiêu thụ cà phê của thế giới

- Cà phê mít: Cà phê mít có phẩm chất lượng thấp nên hầu như không được chế biến làm hàng xuất khẩu, mà chỉ dùng tiêu thụ nội địa

- Cà phê mít dâu da: Đây là loại cà phê có nguồn gốc từ Liberia, nhưng do năng suất thấp, chất lượng kém nên hiện nay không được trồng phổ biến

- Cà phê chồn: Đây là loại cà phê cao cấp, hiện có rất ít trên thị trường

1.1.1 Các đặc điểm chung của cà phê Viêt Nam

Ở nước ta hiện nay có hai loại cà phê được trồng phổ biến, đó là cà phê vối và

cà phê chè Với đặc điểm ưa thời tiết mát, cường độ ánh sáng thấp, cà phê chè được trồng chủ yếu ở miền Bắc Trái lại, cà phê vối lại được trồng phổ biến ở các tỉnh miền Nam nơi mà thời tiết nóng, ẩm, ánh sáng dồi dào Cây cà phê đã được thâm nhập ở nước ta từ khá sớm song quy mô còn nhỏ, năng suất và sản lượng thấp Năm 1975 cả nước chỉ có hơn 18000 ha, trong đó diện tích cho sản phẩm là 12000 ha, với năng suất 4,7 tạ/ha và sản lượng 5600 tấn Nhưng cho đến 35 năm sau ngày đất nước thống nhất, cây cà phê đã nhanh chóng phát triển Diện tích, năng suất, sản lượng và xuất khẩu đều tăng nhanh Hiện nay, nước ta có 530.900 ha cà phê, cho sản lượng khoảng trên dưới 1 triệu tấn/năm Tây Nguyên với 4 tỉnh Đắc Lắc, Lâm Đồng, Gia Lai và Kon Tum là khu vực chủ lực của ngành cà phê Việt Nam Diện tích của vùng này lên tới hơn 470000 ha, chiếm trên 90% tổng diện tích trồng cà phê của cả nước Trong đó diện tích, sản lượng

cà phê của Đắc Lắc là lớn nhất, chiếm hơn 40% của cả nước Đặc biệt, với điều kiện đất đỏ bazan màu mỡ, cộng thêm đó là khí hậu thuận lợi cho câycà phê phát triển, cho nên ưu thế của cà phê Tây Nguyên là rất lớn, năng suất sản lượng cao và chất lượng

tốt Tuy nhiên, để có được năng suất cao như vậy, ngoài yếu tố "thiên thời ,địa lợi" còn phải kể đến công sức đầu tư trong khâu giống và chăm sóc của người nông dân Đặc biệt, nhiều hộ gia đình bằng việc áp dụng quy trình thâm canh cao đã cho năng suất 50-

60 tạ cà phê nhân/ha Ngoài ra, diện tích và sản lượng cà phê ở các vùng khác trong cả nứớc cũng được chú trọng đầu tư phát triển: ở Đông Nam Bộ, diện tích trồng cà phê đạt 36000 ha; Miền Trung Nam Bộ đạt hơn 3000 ha và từ Quảng Trị trở ra Bắc là

11000 ha Đặc biệt hiện nay ở nước ta, có khoảng 70% diện tích cà phê của cả nước đã được trồng mới từ những năm 1989 Nhờ đó mà diện tích và năng suất đã tăng lên nhanh chóng giúp cho sản lượng cà phê nước ta tăng nhanh trong những năm qua Nó tạo ra mức sản lượng cà phê cao …

Hình1.1 Biểu đồ diện tích và sản lượng cà phê của Việt Nam qua các năm

Nguồn: Tổng cục Thống kê, Bộ NN&PTNT,USDA (United States Department of Agriculture)

Hình 1.2 Biểu đồ tỉ lệ diện tích trồng cà phê của các tỉnh năm 2015

1.1.2 Chế biến và sản xuất cà phê của Việt Nam

Tổng lượng cà phê xuất khẩu toàn thế giới năm 2015 đạt 143.371 bao (tương đương 8.602 triệu tấn) Trong đó riêng sản lượng của Brazil đã chiếm tới hơn 30%.Việt Nam thường được thế giới biết đến với danh hiệu nước xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất, nhưng chỉ là về khối lượng, trong khi giá trị thực tế rất thấp do giá Robusta luôn thấp hơn Arabica gần một nửa và Việt Nam lại xuất khẩu chủ yếu cà phê nhân

Tuy nhiên, trong một thông báo gửi NDH.VN ngày 4/11/2015, Hiệp hội Cà phê

Cà cao Việt Nam (Vicofa) cho biết tình hình này đang thay đổi khi những năm gần đây Việt Nam đã chú trọng nhiều hơn đến việc xuất khẩu cà phê chế biến, gồm cà phê rang xay và cà phê hòa tan

Theo số liệu của Vicofa, lượng cà phê nhân xuất khẩu của Việt Nam đạt gần 1,7 triệu tấn năm 2012, trên 1,2 triệu tấn năm 2013, hơn 1,6 triệu tấn năm 2014 và 9 tháng đầu năm 2015 chỉ đạt 900 ngàn tấn

Hình 1.3 Giá xuất khẩu cà phê nhân của Việt Nam

Hình 1.4 Biểu đồ sản lượng cà phê qua các mùa vụ

Nguồn: Trung tâm Xúc tiến Thương mại, Đầu tư và Du lịch Đắk Lắk, Hiệp hội

Cà phê Ca cao Việt Nam, Trung tâm Giao dịch Cà phê Buôn Ma Thuột,

vietrade.gov.vn

Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan, lượng xuất khẩu cà phê chế biến năm 2012 đã lên đến gần 52 nghìn tấn với kim ngạch trên 175 triệu USD, chiếm lần lượt 3% và 4,8% tổng lượng và kim ngạch xuất khẩu của toàn ngành

Năm 2013, xuất khẩu cà phê chế biến hoạt động tốt vượt trội với gần 68 nghìn tấn với giá trị gần 314 triệu USD, chiếm lần lượt 5,2% và 11,5% tổng lượng và kim ngạch xuất khẩu của ngành

Năm 2014, xuất khẩu cũng đạt xấp xỉ 54 nghìn tấn, chiếm 3,2% tổng lượng xuất, nhưng kim ngạch lại đạt gần 274 triệu USD, chiếm 7,7% tổng kim ngạch toàn ngành.

Xuất khẩu cà phê trong 6 tháng/2015 đạt hơn 684 nghìn tấn, trị giá đạt 1,4 tỷ USD, giảm 36% về lượng và giảm 35,4% về trị giá so với 6 tháng/2014

Hình 1.5 Biểu đồ xuất khẩu cà phê chế biến của Việt Nam qua các năm

Nguồn: Trung tâm Xúc tiến Thương mại, Đầu tư và Du lịch Đắk Lắk, Hiệp hội Cà phê Ca cao Việt Nam, Trung tâm Giao dịch Cà phê Buôn Ma Thuột,

vietrade.gov.vn

Trong bối cảnh XK cà phê nói chung đang gặp khó khăn, XK cà phê hòa tan lại đang tăng trưởng rất ấn tượng Theo Bộ Nông nghiệp Mỹ, Việt Nam đã vươn lên đứng hàng thứ 5 trong số những nước XK cà phê hòa tan lớn trên thế giới, sau Brazil, Indonesia, Malaysia và Ấn Độ

Thị phần của cà phê hòa tan Việt Nam trên thị trường cà phê hòa tan thế giới cũng đã tăng mạnh trong 5 năm qua, từ 1,8% lên 9,1% Số liệu của Bộ Nông nghiệp

Mỹ cho thấy, trong 6 tháng đầu năm 2016, Việt Nam đã XK khoảng 572.000 bao cà phê hòa tan (mỗi bao 60 kg), tương ứng với 34.000 tấn cà phê hòa tan

Đây là lượng cà phê hòa tan được Việt Nam XK nhiều nhất trong 5 năm qua Cà phê hòa tan Việt Nam được XK nhiều nhất sang EU với 94.698 bao, tiếp đó là Nhật Bản 72.743 bao, Mỹ 68.892 bao, Nga 58.472 bao, Philippines 57.764 bao, Đài Loan 31.955 bao, Trung Quốc 29.300 bao, Thái Lan 28.799 bao

Theo Bộ NN-PTNT, hiện nước ta có 19 nhà máy chế biến cà phê hòa tan nguyên chất, cà phê hòa tan phối trộn, với công suất 75.280 tấn sản phẩm/năm Phần lớn sản lượng cà phê hòa tan của Việt Nam được XK ra nước ngoài

Còn theo dự báo của các cơ quan, tổ chức nước ngoài, thị trường cà phê hòa tan thế giới đã tăng trưởng mạnh trong những năm qua Hiện cà phê hòa tan đã chiếm 14% nhu cầu tiêu dùng cà phê trên thế giới

1.2 Sơ lược về công nghệ chế biến cà phê

1.2.1Thành phần và cấu tạo của nguyên liệu

Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất cafein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên, từ cây cà phê Cà phê được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỉ thứ 9, khi nó được khám phá ra từ vùng cao

nguyên Ethiopia từ đó, nó lan ra Ai Cập và Yemen, và tới thế kỉ thứ 15 thì

đến Armenia, Ba Tư, Thổ Nhĩ Kỳ và phía bắc Châu Phi Từ Hồi giáo, cà phê đến Ý, sau đó đến khu vực còn lại của Châu Âu, Indonesia và Mĩ Ngày nay, cà phê là một trong những thức uống thông dụng toàn cầu

Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt cà phê gồm có:

- Vỏ qủa: Protein, Chất béo, Cellulose, Tro, Hợp chất không có N, Tannin

- Lớp thịt: Pectin, Đường khử, Đường không khử, Cellulose, Tro

- Lớp nhớt: Pectin, Đường khử, Đường khử không đường, Cellulose

- Vỏ trấu: Chất xơ, Dầu, Protein, Đường, Pantosan, Cellulose,

Hemicellulose,Chất tro

- Vỏ lụa: Chất xơ

- Vỏ nhân: thành phần hóa học tương tự như nhân nhưng có rất ít cafein

- Nhân: Nước, Chất sơ, Đạm, Protein, Cafein, Acid Cafetanic, Acid Cafeic,

Dextrin, Đường, Cellulose, Hemicellulose, Lignin, Tro(Ca, P, Fe, Na, Mn, Rb,

Cu, F)

1.2.2Quy trình chế biến cà phê

*Công nghệ sản xuất cà phê nhân:

- Phương pháp khô:

Quả cà phê đưa về không xát tươi mà đưa ra phơi khô cho đến khi độ ẩm xuống còn 12 – 13 % Thường 1 mẻ cà phê phơi khô mất 25 -30 ngày Sau đó trái cà phê phơi khô được xát bằng máy xát khô cà phê, loại bỏ vỏ ngoài, vỏ trấu khô để cho ra cà phê nhân thành phẩm

Bước 1: Thu hoạch cà phê chín

Bước 2: Loại bỏ tạp chất như cành, lá, đất, đá và các dị vật khác, quả khô, quả xanh,

non ra khỏi khối quả chín

Bước 3: Phơi khô hoặc sấy bằng máy

Bước 4: Bảo quản bằng cách chứa quả cà phê khô trong bao tải đặt cao so với nền nhà

để tạo sự thông thoáng

- Phương pháp bán ướt

Ở phương pháp này, quả cà phê được xát tươi bằng máy và đánh sạch một phần nhớt rồi mang phơi, không ủ len men và rửa sạch hoàn toàn.Cà phê thành phẩm đưa vào bảo quản phải đảm bảo đã được phơi sấy đạt đến độ ẩm 11 -12 % và không để cà phê khô bị ướt trở lại

Bước 1: Loại bỏ tạp chất

Bước 2: Xát vỏ trái và một phần chất nhờn trong quả cà phê

Bước 3: Phơi khô hoặc sấy bằng máy

Bước 4: Bảo quản

- Phương pháp ướt:

Phương pháp chế biến cà phê ướt phức tạp hơn chê biến khô và thường được áp dụng cho cà phê arabica Đặc điểm chính của chế biến ướt là phần thịt giữa hạt và vỏ

cà phê được loại bỏ trước khi làm khô cà phê

Phương pháp này đòi hỏi trang bị máy móc chuyên dụng và tiêu hao một số lượng nước đáng kể, do đó phải có cả 1 quy trình xử lý hợp lý đảm bảo cả an sinh cho môi trường Khi thực hiện đúng, phương cách chế biến nầy giúp đảm bảo phẩm chất nội tại của hạt cà phê, cho ra sản phẩm cà phê nhân có màu sắc và chất lượng đồng nhất tránh những khiếm khuyết tác động xấu đến chất lượng thử nếm Cà phê được sản xuất bằng phương pháp chế biến ướt luôn có chất lượng tốt hơn và các giá trị thương mại cũng luôn cao hơn

Bước 1: Làm sạch tạp chất Sau khi thu hoạch, dù cẩn thận đến đâu vẫn sót vào một số

lượng trái cà phê khô, hoặc chưa chín, hoặc bị sâu mà sẽ làm cho chất lượng của lô cà phê bị giảm đi Ngoài ra, có cành cây nhỏ, lá cà phê cũng như đá và bụi bẩn, các tạp chất khác sẽ lẫn lộn trong lô cà phê qua vụ thu hoạch Công đoạn sơ chế, phân loại và làm sạch trái cà phê chín rất cần thiết và nên được thực hiện càng sớm càng tốt sau khi thu hoạch Thường thực hiện bằng cách rửa trái cà phê chín trong thùng đầy nước

chảy Kế đó cà phê đi qua máy rung sàng hạt, phân loại tách biệt giữa trái cà phê chín

và quả chưa chín, lớn và nhỏ

Bước 2: Công đoạn này được thực hiện bởi máy xát, xát vỏ, loại bỏ thịt và chất nhầy

khỏi hạt cà phê Sau khi phân loại cần lập tức xát trái cà phê để tránh tác động ảnh hưởng đến chất lượng của cà phê Công đoạn này chủ yếu làm cho vỏ, thịt kèm theo chất nhầy và hạt cà phê đước tách ra, cà phê được làm sạch Đây là công đoạn tao ra

sự khác biệt quan trong giữa hai phương pháp chế biến khô và ướt

Bước 3: Là quá trình lên men Do phần thịt và chất nhầy của trái được tách ra khỏi hạt

bằng các phương tiện cơ học thường bị sót lại dính xung quanh hạt cà phê và sẽ gây tác ảnh hưởng xấu ảnh hưởng đến phẩm chất của cà phê, nên phải tiếp tục làm sạch bằng phương pháp tác động hóa học Hạt cà phê thóc được ủ trong các thùng lớn và để cho lên men bởi các enzyme tự nhiên và chế phẩm enzyme bổ sung Đối với hầu hết cà phê quá trình loại bỏ chất nhầy từ 24 đến 36 giờ, tùy thuộc vào độ dày, nhiệt độ của lớp chất nhầy và nồng độ của các enzym Sau quá trình lên men chất nhầy bám quanh hạt

cà phê bị mất kết cấu nhớt và dễ dàng được tẩy sạch bởi nước

Bước 4: Công đoạn sấy khô Sau khi lên men, hạt cà phê được rửa bằng nước sạch, có

độ ẩm khoảng 57% – 60 % và được chuyển đến công đoạn sấy khô Quá trình sấy kết thúc khi mức độ ẩm cà phê là 12,5% Có thể làm khô hạt cà phê thóc bằng cách phơi trên sân bê tông hoặc sấy bằng điện Phơi nắng phải mất từ 8 đến 10 ngày, tùy thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh Cà phê sấy bởi máy sấy thì khô nhanh hơn, tuy nhiên, quá trình này phải được kiểm soát cẩn thận để đạt được yêu cầu và kinh

tế mà không có bất kỳ thiệt hại nào đối với chất lượng cà phê

Bước 5: Lưu trữ: Sau khi sấy, cà phê thóc sẽ được lưu kho và sẽ xay xát thành cà phê

nhân ngay trước khi đóng bao xuất khẩu, hay trước khi cho vào máy rang trong công đoạn rang

1.3 Khái quát vè công ty cổ phần tập đoàn Trung Nguyên

1.3.1 Giới thiệu chung

Công Ty Cổ Phần Cà Phê Hòa Tan Trung Nguyên với tên giao dịch TRUNG NGUYEN INSTANT COFFEE CORPORATION, tên quốc tế Trung Nguyen Instant Coffee Corporation

Trụ sở chính: 82-84 Bùi Thị Xuân, Phường Bến Thành, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh

Ngày thành lập: 16/6/1996

Đại diện pháp luật: Đặng Lê Nguyên Vũ

Hiện đang được điều hành bởi Bà Lê Hoàng Diệp Thảo

Địa chỉ: Khu A, KCN Tân Đông Hiệp, PhườngTân Đông Hiệp, TX Dĩ An, Bình

Dương, Việt Nam

Điện thoại: 06503729650 , Fax: 06503729603

 Lịch sử hình thành:

Ngày 16/06/1996 Trung Nguyên được thành lập tại thành phố Buôn Ma Thuột

Ngày 20/08/1998 Cửa hàng đầu tiên khai trương tại TP HCM

Năm 2000 Trung Nguyên có mặt tại Hà Nội, triển khai mô hình nhượng quyền

Năm 2001 Công ty Nhượng quyền thành công tại Nhật Bản

Tháng 9/2002: Nhượng quyền thành công tại Singapore

Ngày 23/11/2003 Nhãn hiệu cà phê hòa tan G7 của Trung Nguyên ra đời

Năm 2008 Công ty thành lập văn phòng tại Singapore

Năm 2012 Trung Nguyên trở thành thương hiệu cà phê được người tiêu dùng Việt Nam yêu thích nhất

Năm 2014 Trung Nguyên ra mắt Đại siêu thị cà phê - càfe.net.vn

Hình 1.6 Sơ đồ tổ chức công ty cổ phần Trung Nguyên Bên cạnh hoạt động sản xuất, kinh doanh cà phê hòa tan, cà phê nhân thì Trung

Nguyên còn một mảng kinh doanh lớn khác là nhượng quyền thương hiệu

(franchising).CTCP Trung Nguyên Franchising với vốn điều lệ 100 tỷ đồng và cũng được điều hành bởi ông Đặng Lê Nguyên Vũ Trung Nguyên Franchising có vai trò quản lý hoạt động nhượng quyền chuỗi cửa hàng cà phê Trung Nguyên.Theo website của Trung Nguyên, hệ thống nhượng quyền hiện gồm hơn 50 cửa hàng tại 7 tỉnh thành trên cà nước và 1 cửa hàng tại Singapore

Công ty Cà phê Trung Nguyên tại Đăk Lăk có vốn điều lệ 500 tỷ đồng, quản lý Nhà máy cà phê Buôn Ma Thuột chuyên về chế biến hạt cà phê, cà phê rang xay.Các sản phẩm cà phê hòa tan G7 của Trung Nguyên được sản xuất tại 1 trong 3 nhà máy, bao gồm nhà máy tại Dĩ An (Bình Dương) và Bắc Giang thuộc quản lý của CTCP Cà phê Hòa tan Trung Nguyên và nhà máy Cà phê Sài Gòn tại Mỹ Phước (Bình Dương) mua lại từ hợp đồng chuyển nhượng với Vinamilk vào năm 2010 với tổng vốn đầu tư hơn 17 triệu USD thuộc sở hữu của CTCP Tập đoàn Trung Nguyên

- Nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên (Dĩ An - Bình Dương) Nhà máy có diện tích 3 ha Toàn bộ dây chuyền thiết bị, công nghệ của nhà máy được sản xuất, chuyển giao trực tiếp từ FEA s.r.l - công ty chuyên chế tạo thiết bị chế biến thực phẩm và cà phê hòa tan của Ý

- Nhà máy cà phê Trung Nguyên được khánh thành ngày 20/5/2005, chế biến cà phê rang xay

- Nhà máy Bắc Giang, nhà máy cà phê hòa tan lớn nhất châu Á Nhà máy được chia làm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu tập trung chế biến và đóng gói thành phẩm

cà phê hòa tan G7 Giai đoạn hai là đầu tư hệ thống công nghệ chế biến để đáp ứng sự tăng trưởng của thị trường xuất khẩu

Trung Nguyên Group

Công ty Cổ Phần cà phê Franchising

Công ty Cổ Phần cà phê Trung Nguyên

Công ty Cổ Phần cà

phê hòa tan Trung

Nguyên

1.3.2 Sự cần thiêt đầu tư

Bình Dương là tỉnh có diện tích rộng Đặc biệt là huyện Dĩ An, nơi có khí hậu

ôn hòa, dân cư đông thích hợp cho việc sản xuất cà phê Thêm vào đó vị trí của nhà máy được đặt tại vị trí gần với các vùng có diện tích cà phê lớn như Lâm Hà, Di

Linh… tạo điều kiện thuận lợi cho Công ty tiến hành thu mua và sản xuất.Tuy nhiên, một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng có thể ảnh hưởng đến môi trường và

sự phát triển bền vững là nguồn nước thải rất lớn chính là từ các nhà máy sản xuất chế biến cà phê hòa tan Chúng ta cũng không thể lường trước được nguy cơ gây hại của

nó, chính các thành phần chất ô nhiễm này sẽ gây ảnh hưởng rất xấu tới toàn bộ khu vực Nếu không được xử lý một cách triệt để, các nguồn thải ô nhiễm này sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường xung quanh, đặc biệt là gây ô nhiễm nguồn nước nếu không có biện pháp quản lý, xử lý thích hợp

1.3.3 Mục tiêu của công ty

- Tiêu thụ được nguồn nguyên liệu dồi dào sẵn có của địa phương, tạo ra sản phẩm hàng hóa chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu cho thị trường trong nước và xuất khẩu

- Đảm bảo hoạt động của nhà máy về lâu dài

- Giải quyết việc làm cho một số lao động địa phương

- Xử lý toàn bộ lượng nước thải ô nhiễm phát sinh từ quá trình sản xuất, chế biến của công ty để đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực Phòng tránh những rủi ro về sức khỏe, nguồn nước sau sử lý có thể còn được sử dụng cho việc tưới tiêu đất nông nghiệp trong vùng.

1.3.4 Quy trình công nghệ sản xuất của công ty

Công ty cổ phần cà phê hòa tan Trung nguyên (Dĩ An –Bình Dương) áp dụng phương pháp sản xuất cà phê hòa tan với nguyên liệu đầu vào là hạt cà phê nhân Công nghệ sản xuất cà phê hòa tan:

Hình 1.7 Sơ đồ chế biến cà phê hòa tan

Bước 1: Cà phê nhân

Cà phê nhân thu được từ quá trình chế biến cà phê hạt

Bước 2: Rang

Cà phê nhân chất lượng cao được tuyển chọn và rang theo công nghệ tiên tiến

để có hượng vị tốt nhất, nhất là tránh thất thoát hương trong quá trình rang

Tríchly, làmtrong

CôđặcLọcbã

Bước 3: Xay và nghiền

Hạt cà phê rang được xay thành cà phê bột Bột cà phê dùng để sản xuất cà phê hoà tan cần xay kích cở hạt lớn

Bước 4: Trích ly

Quá trình trích ly nhằm thu các chất hoà tan có trong bột cà phê rang vào nước Dùng nước nóng ở 80 – 90°C để trích ly Không dùng nước có nhiệt độ cao hơn vì sẽ trích ly cả những chất không tốt cho sản phẩm Bột cà phê sản xuất cà phê hoà tan cần

có kích thước lớn và tiến hành trích ly nhiều lần để hạn chế lượng bột mịn tan sâu vào trong nước khi trích ly.Thiết bị trích ly gián đoạn là một tháp chứa bột cà phê được bảo

ôn nhiệt độ Nước nóng được bơm từ đáy tháp lên, qua cột bột cà phê rang trong tháp Tại đây xảy ra hiện tượng trích ly các chất hòa tan Dung dịch cà phê được thu tại đỉnh tháp.Phải lần lượt thay thế bột cà phê ở các tháp sao cho dịch trích ly khi đi qua các tháp chứa bột cà phê sẽ có lượng chất tan tăng dần Để tránh hiện tượng bột cà phê không được thấm ướt, người ta làm ẩm bột cà phê bằng hơi nước bão hoà trước khi bơm nước vào trích ly Nồng độ dung dịch cà phê trích ly có thể đạt tới 20 – 22% Bước 5: Lọc bã

Bước 6: Cô đặc

Nồng độ dịch cà phê sau lọc bã là 20 – 22%, chưa thể sấy khô được Do đó phải tiến hành cô đặc dịch trích ly đến nồng độ 30 – 33% mới thuận lợi cho quá trình

sấy.Phương pháp cô đặc thường dùng là phương pháp cô đặc chân không Dung dịch

cà phê được bơm vào thiết bị gia nhiệt Tại đây nước nhận nhiệt và bay hơi Độ chân không được tạo ra nhờ baromet sẽ hút hơi nước và ngưng tụ tại bình ngưng Quá trình diễn ra cho đến khi nồng độ dung dịch đạt yêu cầu thì dừng

Bước 7: Sấy khô và đóng gói

Sấy khô nhằm đưa dịch trích ly cà phê cô đặc thành dạng bột khô để tiện lợi cho quá trình bảo quản và sử dụng Phương pháp sấy khô được dùng là phương pháp sấy phun Dịch cà phê cô đặc được bơm vào đỉnh cyclon Tại đây có một đĩa đục nhiều lỗ nhỏ, có tốc độ quay rất lớn, làm cho dịch cà phê vào cyclon ở dạng sương mù Không khí nóng khô được thổi vào cyclon sấy khô cà phê dạng sương mù thành dạng bột Cà phê bột hoà tan được thu ở đáy cyclon.Sau sấy khô ta thu được bột cà phê hoà tan có

độ ẩm 1 – 2%, có màu nâu đen đậm

- Thu hồi hương: Nếu để nguyên cà phê bột đem đi chế biến thì chất thơm của cà phê sẽ bị tổn thất rất nhiều, nhất là trong quá trình sấy phun Do vậy, người ta thu hồi chất thơm của cà phê bột trước khi trích ly rồi bổ sung trở lại cho bột cà phê hoà tan

- Khử hấp phụ: Quá trình khử hấp phụ được tiến hành trong tháp đứng và tác nhân hấp phụ là khí trơ (N2) Cà phê bột được làm nóng trong tháp sẽ toát ra các chất thơm Sau đó bơm dòng khí trơ đã được đốt nóng đến nhiệt độ nhất định (95°C) vào từ đáy tháp.Trên đỉnh tháp có quạt hút có tác dụng hút hỗn hợp khí

ra khỏi tháp, đồng thời tạo áp suất thấp để quá trình hấp phụ xảy ra dễ dàng Ta thu đơợc hỗn hợp gồm khí N2 và các chất thơm

- Hấp phụ: Bột cà phê hoà tan sau khi sấy có độ ẩm 1 – 2% và rất xốp nên rất dễ hấp phụ Quá trình hấp phụ cũng được tiến hành tại tháp đứng Hỗn hợp khí vào phải được làm lạnh (nhiệt độ thường là 8 – 9°C), khi đi qua bột cà phê hoà tan

sẽ hấp phụ các chất thơm có trong hỗn hợp khí, ta thu được bột cà phê hòa tan thành phẩm

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ HÒA

TAN

2.1 Thành phần của nước thải chế biến cà phê hòa tan

Nước thải từ quá trình sản xuất cà phê hòa tan có thành phần ô nhiễm cao, đặc biệt là độ màu và COD, rất khó xử lý triệt để bằng quá trình xử lý sinh học

Nước thải từ các nhà máy sản xuất cà phê hòa tan có các chỉ số ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B Như BOD5 vượt từ 105–20lần, COD từ 20-25 lần Độ màu cao hơn tiêu chuẩn xấp xỉ đến 15 lần Tuy nhiên, mức ô nhiễm trong các công đoạn sản xuất cà phê hòa tan cũng vẫn chỉ ở mức ô nhiễm trung bình so với các loại nước thải từ các ngành công nghiệp khác như dệt, nhuộm, da giày

2.2 Đánh giá về mức độ ô nhiễm về môi trường của nhà máy chế biến cà phê

2.2.1Các nguồn gây ô nhiễm từ nhà máy chế biến cà phê

Ô nhiễm của nước thải

- Nước thải chế biến Nước thải sản xuất: Nước thải vệ sinh: phát sinh từ công đoạn vệ sinh các thiết bị chế biến

- Nước thải sinh hoạt : Nước thải sinh hoạt thải khu vực văn phòng, từ các khu vệ sinh, v.v… có chứa các thành phần cặn bã (TSS), các chất hữu cơ (BOD/COD), chất chất dinh dưỡng (N,P) và vi sinh gây bệnh

2.2.2Đánh giá mức độ ô nhiễm của nhà máy chế biến cà phê

Nước thải sản xuất cà phê hòa tan có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực Gây ô nhiễm nguồn nước ngầm:

Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải sản xuất cà phê hòa tan có thể thấm xuống đất

và gây ô nhiễm nước ngầm Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt

Gây ô nhiễm nguồn nước mặt và môi trường không khí xung quanh:

Các chất hữu cơ: gây suy thoái tài nguyên mà làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

Chất rắn lơ lửng (SS): Các SS làm cho nước đục hoặc có màu Nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu… SS cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè…

Gây ô nhiễm đất: Đối với các vùng đất xung quanh nhà máy, nếu như nước thải không được xử lý thì khi xâm nhập vào đất nó sẽ phân hủy yếm khí các chất hữu cơ tạo nên các loại chất độc như: H2S, CH4, NH3…

2.3 Các phương pháp xử lý nước thải

2.3.1 Phương pháp cơ học

2.3.1.1 Song chắn rác (SCR) SCR hoặc lưới chắn rác trong dây chuyền xử lý nước thải đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào hố thu SCR thường đặt đứng vuông góc với dòng chảy, song chắn gồm các thanh kim loại ( thép không rỉ ) tiết diện 5 x 20 mm đặt cách nhau 20 – 50 mm trong một khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai khe ở thành mương dẫn, vận tốc nước qua song chắn Vmax ≤ 1 m/s ( ứng với Qmax)

Lưới chắn rác thường đặt nghiêng 45 – 60o so với phương thẳng đứng, vận tốc qua lưới Vmax ≤0.6 m/s Khe rộng của mắt lưới thường từ 10 – 20 mm Làm sạch song chắn và lưới chắn bằng thủ công, hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự động Ở trên hoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bố trí sàn thao tác đủ chỗ để bỏ thùng rác và đường vận chuyển

Hình 2.4 Song chắn rác làm sạch cơ giới

2.3.1.2 Lắng

Bể lắng giữ lại các tạp chất thô - không tan, chủ yếu dạng hữu cơ Chất vô cơ dạng hạt riêng biệt rõ rệt, phần tử hữu cơ là những bông dạng rất khác nhau, trọng lượng riêng rất nhỏ quá trình lắng bông cặn diễn ra phức tạp Khi lắng, một mặt diễn ra hiện tượng dính kết tăng kích thước, trọng lượng V lắng tăng lên Nguyên nhân chính :

do keo tụ trọng lực - do va chạm, dính kết các phần tử cóV lắng và kích thước khác nhau Mặt khác các phần tử bị phá vỡ, tách ra, lắng chậm hoặc không lắng mà lơ lửng khi trọng lượng riêng trong nước thải không chỉ lắng một bông cá biệt, mà tập hợp nhiều bông cặn V lắng, hiệu suất lắng phụ thuộc vào hàm lượng cặn ban đầu (hàm lượng cao hiệu suất lắng % cao)

Phân loại:

- Bể lắng cát : giữ lại các chất không tan, trong đó 80 % dạng vô cơ, 20 % dạng hữu cơ

- - Bể lắng : giữ lại các chất không tan hữu cơ, trạng thái chìm - nổi trên mặt nước bằng phương pháp lắng

- Theo mức độ cần thiết làm sạch nước thải, lắng : giai đoạn sơ bộ trước khi xử lý trong các công trình khác phức tạp hơn hoặc giai đoạn kết thúc của quá trình làm sạch

- Theo vị trí chức năng trong công nghệ xử lý : bể lắng đợt một, đợt hai, hoặc đợt ba Đợt một: trước công trình làm sạch sinh học

Đợt hai: sau công trình làm sạch sinh học

Đợt ba: Khi làm sạch sinh học hai bậc

- Theo chế độ công tác:

Bể hoạt động theo chu kỳ - quá trình lắng ở trạng thái tĩnh (nước đứng yên)

Bể hoạt động liên tục - nước chuyển động rất chậm

- Theo hướng chuyển động của nước :

Bể lắng ngang (nước chuyển động theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0.01m/s và thời gian lưu nước t = 1,5 – 2,5h Bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng thấp hơn bể lắng đứng 10 – 20%)

Hình 2.5 Bể lắng ngang

Bể lắng đứng (nước chuyển động theo phương đứng từ dưới lên trên)

Hình 2.6 Bể lắng đứng

Bể lắng ly tâm: đây là loại bể biến dạng của bể lắng ngang, nước chuyển động

từ tâm ra chung quanh theo phương gần như bể lắng ngang

Bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng: nước lọc qua lớp cặn lơ lửng do chính các cặn bẩn tạo thành

2.3.1.3 Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ không thể loại bỏ bằng phương pháp lắng

Có nhiều loại bể lọc khác nhau được phân loại theo nhiều cách khác nhau:

+ Theo áp suất trong quá trình lọc: lọc không áp và lọc có áp

Lọc không áp lực: bao gồm hệ thống lọc hở (nước đi rừ trên xuống dưới, vật liệu lọc là cát)và hệ thống lọc tiếp xúc( nước đi từ dưới lên, vật liệu lọc là Polysteren)

Hình 2.7 Hệ thống lọc hở

Hình 2.8 Thiết bị lọc tiếp xúc Lọc có áp lực: Nước đi từ trên xuống dưới, nước cần có áp lực và cường độ cao

Hình 2.9 Hệ thống lọc có áp lực + Theo đặc tính: Lọc liên tục, lọc gián đoạn

+ Theo dạng của quá trình: Làm đặc, làm trong

+ Theo đặc điểm vật liệu lọc: Lọc dạng hạt, lưới lọc, màng lọc

+ Theo kích thước hạt vật liệu lọc:Bể lọc hạt bé (ở bể lọc chậm) kích thước hạt của lớp trên cùng d<0,4mm Bể lọc hạt trung bình: kích thước hạt của lớp trên cùng <0,4 - 0,8mm Bể lọc hạt cỡ lớn: kích thước hạt của lớp trên cùng >0,8mm dùng để lọc sơ bộ