Và sau đó cà phê trở thành thức uống phổ biến cho nhiều quốc gia và tầng lớp khác nhau, với nhiều loại rất đa dạng, được sản xuất theo các phương pháp khác nhau.. Hơn nữa, cà phê nhân sa
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT NĂNG SUẤT 5 TẤN CÀ PHÊ NGUYÊN LIỆU/GIỜ VÀ CÀ PHÊ RANG XAY NĂNG SUẤT 526 KG CÀ
PHÊ NHÂN/GIỜ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Thanh Diệp
Số thẻ SV: 107150076 Lớp: 15H2A
Đà Nẵng – Năm 2019
Trang 2TÓM TẮT
Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 5 tấn cà phê nguyên liệu/giờ và cà phê rang xay năng suất 526 kg cà phê nhân/giờ” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Thanh Diệp
Số thẻ SV: 107150076 Lớp: 15H2A
Đồ án “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 5 tấn
cà phê nguyên liệu/giờ và cà phê rang xay năng suất 526 kg cà phê nhân/giờ” bao gồm
1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ
Bản thuyết minh bao gồm 11 chương:
- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm
- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ
- Chương 9: Tính nước- nhiên liệu
- Chương 10: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
- Chương 11: An toàn lao động - Vệ sinh xí nghiệp - Phòng chống cháy nổ
5 bản vẽ bao gồm:
- Bản vẽ số 1: Sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ
- Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính
- Bản vẽ số 3: Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính
- Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống nước-khói lò
- Bản vẽ số 5: Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy
Trang 3ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
- Năng suất nhà máy tính theo nguyên liệu: 5 tấn cà phê nguyên liệu/giờ
526kg cà phê nhân/giờ
- Độ ẩm của cà phê: Trước khi sấy sơ bộ: 55%
Trước khi sấy khô: 40%
Sau khi sấy: 12%
4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Mục lục
- Lời mở đầu
- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm
- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ
- Chương 9: Tính nước-nhiên liệu
- Chương 10: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
- Chương 11: An toàn lao động - Vệ sinh xí nghiệp - Phòng chống cháy nổ
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo
5 Các bản vẽ:
- Bản vẽ số 1: Sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ (A0)
- Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)
Trang 4- Bản vẽ số 3: Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)
- Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống nước-khói lò (A0)
- Bản vẽ số 5: Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy (A0)
6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật
7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 27/8/2019
8 Ngày hoàn thành:09/12/2019
Trang 5Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa nói chung và các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường
Xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đặng Minh Nhật đã tận tình hướng dẫn tôi, cũng như truyền đạt những kiến thức rất bổ ích để tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Cuối cùng kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp của mình
Đà Nẵng, ngày 09 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện Nguyễn Trường Thanh Diệp
Trang 6CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án này là sản phẩm do bản thân thực hiện với sự tìm tòi, tìm hiểu của bản thân cũng như sự dẫn dắt của thầy hướng dẫn Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đều được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết quả được trình bày trong đồ án này đều là trung thực nếu không đúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của bộ môn và nhà trường
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trường Thanh Diệp
Trang 7MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời cảm ơn i
Lời cam đoan liêm chính học thuật ii
Mục lục iii
Danh sách các bảng, hình vẽ xi
Lời mở đầu 1
Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2
1.1 Đặt vấn đề 2
1.2 Tính khả thi 2
1.3 Vị trí xây dựng 2
1.4 Địa điểm xây dựng 3
1.5 Đường giao thông 3
1.6 Vùng nguyên liệu 3
1.7 Nguồn cung cấp năng lượng 3
1.8 Nguồn nhân lực 3
1.9 Vấn đề xử lý nước thải 4
1.10 Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ 4
Chương 2 TỔNG QUAN 5
2.1 Tổng quan về nguyên liệu 5
2.1.1 Nguồn gốc nguyên liệu 5
2.1.2 Lịch sử phát triển cà phê ở Việt Nam 5
2.1.3 Phân loại cà phê 6
2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng cà phê 7
2.1.5 Thành phần hóa học của quả cà phê 9
2.2 Tổng quan về sản phẩm 12
2.2.1 Các dạng sản phẩm cà phê 12
2.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng cà phê 13
Chương 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 18
3.1 Phương pháp chế biến cà phê nhân 18
3.1.1 Phương pháp chế biến khô 18
3.1.2 Phương pháp chế biến ướt 18
Trang 83.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt 19
3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt 20
3.3.1 Thu nhận và bảo quản nguyên liệu 20
3.3.2 Phân loại 21
3.3.3 Bóc vỏ quả, vỏ thịt 21
3.3.4 Ngâm, ủ (bóc vỏ nhớt) 22
3.3.5 Rửa 23
3.3.7 Sấy 23
3.3.8 Sàng tạp chất 24
3.3.9 Bóc vỏ trấu (xát khô) 25
3.3.10 Đánh bóng cà phê 25
3.3.11 Phân loại 25
3.3.12 Phối trộn, bao gói 26
3.3.13 Bảo quản 26
3.4 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay 27
3.5 Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ 27
3.5.1 Tiếp nhận, phân loại nguyên liệu 27
3.5.2 Xử lý nguyên liệu 28
3.5.3 Rang 28
3.5.4 Làm nguội 29
3.5.5 Phối trộn 29
3.5.6 Xay 29
3.5.7 Phân loại 29
3.5.8 Đóng gói, bảo quản 30
Chương 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 31
4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy 31
4.1.1 Thu thập nguyên liệu của nhà máy 31
4.1.2 Biểu đồ sản xuất của phân xưởng 31
4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân 31
4.2.1 Thu nhận nguyên liệu 31
4.2.2 Làm sạch và phân loại 31
4.2.3 Xát tươi 32
4.2.4 Ngâm, ủ 32
4.2.5 Làm ráo 32
4.2.6 Sấy tĩnh 32
Trang 94.2.7 Sấy động 32
4.2.8 Sàng tạp chất 33
4.2.9 Xát cà phê khô 33
4.2.10 Đánh bóng cà phê 33
4.2.11 Phân loại theo kích thước 33
4.2.12 Xilo chứa 33
4.2.13 Phân loại theo trọng lượng riêng 34
4.2.14 Phân loại theo màu sắc 34
4.2.15 Xilo chứa sau phân loại 35
4.2.16 Phối trộn 35
4.2.17 Xilo chứa sau khi phối trộn 36
4.2.18 Cân đóng bao 36
4.2.19 Cà phê nhân thành phẩm 36
4.3 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê rang xay 38
4.3.1 Thu nhận nguyên liệu 38
4.3.2 Rang 38
4.3.3 Làm nguội 38
4.3.4 Phối trộn 38
4.3.5 Xay 38
4.3.6 Phân loại 38
4.3.7 Đóng gói 39
4.3.8 Khối lượng cà phê bột thành phẩm 39
Chương 5 CÂN BẰNG NHIỆT CHO QUÁ TRÌNH SẤY KẾT THÚC 40
5.1 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết 40
5.2 Tính toán cho quá trình sấy lý thuyết 43
5.2.1 Lượng không khí khô tiêu hao riêng để làm bay hơi 1kg ẩm 43
5.2.2 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 43
5.3 Tính toán quá trình sấy thực tế 44
5.3.1 Lượng nhiệt bổ sung thực tế 44
5.3.2 Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực 45
5.3.3 Lượng tác nhân sấy thực tế 45
5.3.4 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế 45
5.4 Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế 45
5.4.1 Nhiệt lượng vào 45
5.4.2 Nhiệt lượng ra 46
Trang 105.4.3 Sai số 46
Chương 6 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 47
A Tính chọn thiết bị cho quá trình sản xuất cà phê nhân 47
6.1 Hệ thống sấy tĩnh 47
6.1.1 Giới thiệu chung 47
6.1.2 Cấu tạo 47
6.1.3 Đặc tính kỹ thuật 47
6.2 Thiết bị sấy thùng quay 48
6.2.1 Cấu tạo 48
6.2.2 Nguyên tắc hoạt động 48
6.2.3 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay 48
6.3 Chọn Calorife 50
6.4 Chọn Xyclon 50
6.5 Tính và Chọn quạt 51
6.5.1 Trở lực của hệ thống 52
6.5.2 Chọn quạt 60
6.6 Hệ thống phân loại 61
6.6.1 Cấu tạo 61
6.6.2 Nguyên tắc hoạt động 62
6.6.3 Thông số kỹ thuật 62
6.7 Máy xát tươi 62
6.7.1 Cấu tạo 62
6.7.2 Nguyên tắc hoạt động 63
6.7.3 Thông số kỹ thuật 63
6.8 Tính chọn bể lên men 63
6.8.1 Tính toán bể lên men 63
6.8.2 Tính xilo chứa nguyên liệu sau khi lên men 64
6.9 Tính xilo chứa nguyên liệu sau sấy tĩnh 65
6.10 Máy tách tạp chất 66
6.10.1 Cấu tạo 66
6.10.2 Thông số kỹ thuật 66
6.11 Máy xát khô (máy bóc vỏ trấu) 66
6.11.1 Cấu tạo 66
6.11.2 Thông số kỹ thuật 67
6.12 Máy đánh bóng 67
Trang 116.12.1 Cấu tạo 67
6.12.2 Nguyên tắc hoạt động 68
6.12.3 Đặc tính kỹ thuật 68
6.13 Máy phân loại theo kích thước 68
6.13.1 Cấu tạo 68
6.13.2 Nguyên lý hoạt động 68
6.13.3 Thông số kỹ thuật 68
6.14 Tính xilo chứa nguyên liệu sau khi phân loại theo kích thước 69
6.14.1 Lập luận 69
6.14.2 Tính toán 69
6.15 Máy phân loại theo trọng lượng 70
6.15.1 Cấu tạo 70
6.15.2 Nguyên tắc hoạt động 70
6.15.3 Thông số kỹ thuật 71
6.16 Máy phân loại theo màu sắc 71
6.16.1 Cấu tạo 71
6.16.2 Nguyên tắc hoạt động 71
6.16.3 Thông số kỹ thuật 71
6.17 Máy phối trộn 72
6.17.1 Cấu tạo 72
6.17.2 Nguyên tắc hoạt động 72
6.17.3 Thông số kỹ thuật: 72
6.18 Tính xilo chứa nguyên liệu sau khi phân loại theo màu sắc, và sau khi phối trộn 72
6.19 Các hố chứa cà phê 73
6.19.1 Hố chứa cà phê nạp liệu 73
6.19.2 Hố chứa cà phê sau khi sấy thùng quay 73
6.20 Hệ thống cân đóng bao tự động 73
6.21 Gầu tải 73
6.21.1 Cấu tạo 74
6.21.2 Thông số kỹ thuật 74
B Tính chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 75
6.22 Thiết bị rang 75
6.22.1 Cấu tạo 76
6.22.2 Nguyên lý hoạt động 76
Trang 126.22.3 Thông số kỹ thuật 77
6.23 Làm nguội 77
6.23.1 Cấu tạo 77
6.23.2 Nguyên lý hoạt động 78
6.23.3 Thông số kỹ thuật 78
6.24 Thiết bị phối trộn 78
6.24.1 Cấu tạo 78
6.24.2 Nguyên lý hoạt động 78
6.24.3 Thông số kỹ thuật 79
6.25 Máy xay 79
6.25.1 Cấu tạo 79
6.25.2 Nguyên tắc hoạt động 79
6.25.3 Thông số kỹ thuật 79
6.26 Sàng 79
6.26.1 Cấu tạo 80
6.26.2 Nguyên lý hoạt động 80
6.26.3 thông số kỹ thuật 80
6.27 Bao gói 80
Chương 7 TỔ CHỨC HÀNH CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 82
7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 82
7.2 Chức năng công việc 82
7.2.1 Giám đốc 82
7.2.2 Phó giám đốc kỹ thuật 82
7.2.3 Phó giám đốc kinh doanh 82
7.2.4 Phòng tổ chức 82
7.2.5 Phòng hành chính 83
7.3 Tổ chức lao động của nhà máy 83
7.3.1 Chế độ làm việc 83
7.3.2 Nhân lực 83
Chương 8 TÍNH XÂY DỰNG 86
8.1 Cách bố trí mặt bằng 86
8.2 Tính xây dựng 86
8.2.1 Phân xưởng sản xuất chính 86
8.2.2 Sân chứa nguyên liệu ban đầu 86
8.2.3 Kho thành phẩm chứa cà phê nhân và cà phê rang xay thành phẩm 87
Trang 138.2.4 Nhà hành chính 87
8.2.5 Nhà xưởng cơ khí 88
8.2.6 Kho chứa bao bì 88
8.2.7 Nhà bảo vệ 88
8.2.8 Nhà ăn 88
8.2.9 Nhà để xe 88
8.2.10 Gara ôtô 88
8.2.11 Nhà sinh hoạt vệ sinh 89
8.2.12 Kho nhiên liệu 89
8.2.13 Đài nước 90
8.2.14 Nhà đặt bơm nước 90
8.2.15 Bãi chứa bã 90
8.2.16 Bể xử lý nước thải 90
8.2.17 Trạm biến thế và máy biến áp 90
8.2.18 Phòng hóa nghiệm 90
8.2.19 Cân 90
Chương 9 TÍNH NƯỚC – NHIÊN LIỆU 93
9.1 Tính nhiên liệu 93
9.1.1 Lượng dầu FO dùng cho lò đốt của máy sấy thùng quay 93
9.1.2 Lượng dầu FO cần dùng cho lò đốt sấy tĩnh 93
9.1.3 Lượng xăng dầu dùng cho các loại xe trong nhà máy 93
9.1.4 Lượng dầu dùng cho máy phát điện dự phòng 93
9.2 Tính lượng nước cần dùng cho nhà máy 94
9.2.1 Nước dùng cho sản xuất 94
9.2.2 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 94
9.2.3 Nước dùng để tưới cây xanh 95
9.2.4 Nước sử dụng vệ sinh thiết bị 95
9.2.5 Nước dùng để rửa xe 95
9.2.6 Nước dùng chữa cháy 95
9.2.7 Tổng lượng nước dùng cho nhà máy trong ngày 95
9.2.8 Đài nước sử dụng cho nhà máy 95
9.2.9 Chọn bơm dùng để bơm nước 95
Chương 10 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 97
10.1 Mục đích 97
10.2 Yêu cầu việc kiểm tra sản xuất 97
Trang 1410.3 Các phương pháp kiểm tra 97
10.3.1 Đánh giá phẩm chất cà phê bằng phương pháp cảm quan 97
10.3.2 Phương pháp phân tích kiểm nghiệm 97
10.3.3 Phương pháp phân tích lý học 98
10.3.4 Phương pháp phân tích hóa học 99
10.4 Các phương pháp kiểm tra trong sản xuất cà phê rang xay 99
10.4.1 Xác định độ mịn cà phê bột 99
10.4.2 Xác định độ ẩm cà phê bột – xác định hao hụt của khối lượng ở 103oC 100
10.4.3 Xác định hàm lượng cafein bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (hplc) 101
Chương 11 AN TOÀN LAO ĐỘNG – VỆ SINH XÍ NGHIỆP – PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ 102
11.1 An toàn lao động 102
11.2 Các nguyên nhân gây ra tai nạn 102
11.3 Một vài biện pháp hạn chế tai nạn lao động 102
11.4 Những yêu cầu về an toàn lao động 102
11.5 Vệ sinh xí nghiệp 103
11.5.1 Vệ sinh cá nhân 103
11.5.2 Vệ sinh thiết bị 104
11.5.3 Xử lý phế liệu 104
11.5.4 Phòng cháy chữa cháy 104
KẾT LUẬN 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO 106
Trang 15DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
BẢNG 2.1 Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê 10
BẢNG 2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả 10
BẢNG 2.3 Thành phần hóa học của thịt quả 10
BẢNG 2.4 Thành phần hóa học của vỏ trấu 11
BẢNG 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê sách 11
BẢNG 2.6 Phân hạng chất lượng cà phê nhân 13
BẢNG 2.7 Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê 13
BẢNG 2.8 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với từng loại hàng cà phê chè 14
BẢNG 2.9 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê vối 14 BẢNG 2.10 Tỷ lệ khối tượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn 15
BẢNG 2.11 Yêu cầu cảm quan của cà phê rang 15
BẢNG 2.12 Yêu cầu lý – hóa của cà phê rang 15
BẢNG 2.13 Yêu cầu cảm quan của cà phê rang xay 16
BẢNG 2.14 Yêu cầu lý-hóa của cà phê rang xay 16
BẢNG 3.1 Tiêu chuẩn cà phê tươi 20
BẢNG 3.2 Giai đoạn nhiệt độ sấy thủ công 24
BẢNG 3.3 Giai đoạn nhiệt độ sấy thùng quay 24
BẢNG 4.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy 31
BẢNG 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm 31
BẢNG 4.3 Nguyên liệu và hao hụt qua từng công đoạn trong sản xuất cà phê nhân 36
BẢNG 4.4 Nguyên liệu và hao hụt qua từng công đoạn trong sản xuất cà phê rang xay 39
BẢNG 5.1 Các thông số trạng thái của không khí 41
BẢNG 5.2 Thông số của không khí qua Calorife trước khi vào máy sấy 42
BẢNG 5.3 Thông số của không khí sau khi sấy 43
BẢNG 6.1 Bảng tổng kết thông số quá trình sấy thùng quay 51
BẢNG 6.2 Đặc tính kỹ thuật của bể xi phông MR-1.5 62
BẢNG 6.3 Đặc tính kỹ thuật của máy HTXT 63
Trang 16BẢNG 6.4 Đặc tính kỹ thuật của máy CPF-1 66
BẢNG 6.5 Đặc tính kỹ thuật của máy MX-1 67
BẢNG 6.6 Đặc tính kỹ thuật của máy đánh bóng 68
BẢNG 6.7 Đặc tính kỹ thuật của máy phân loại theo kích thước 69
BẢNG 6.8 Đặc tính kỹ thuật của máy phân loại theo trọng lượng 71
BẢNG 6.9 Đặc tính kỹ thuật của máy phân loại theo màu sắc 71
BẢNG 6.10 Đặc tính kỹ thuật của máy phối trộn 72
BẢNG 6.11 Đặc tính kỹ thuật của gầu tải 74
BẢNG 6.12 Bảng tổng kết thiết bị 74
BẢNG 6.13 Đặc tính kỹ thuật máy rang 77
BẢNG 6.14 Đặc tính kỹ thuật của băng tải 78
BẢNG 6.15 Đặc tính kỹ thuật máy phối trộn 79
BẢNG 6.16 Đặc tính kỹ thuật máy xay MXR-500 79
BẢNG 6.17 Đặc tính kỹ thuật máy sàng ZYD-1200-3S 80
BẢNG 6.18 Các thiết bị chính trong quá trình sản xuất cà phê rang xay 81
BẢNG 7.1 Lực lượng lao động gián tiếp 83
BẢNG 7.2 Lực lượng lao động tại dây chuyền sản xuất cà phê nhân 84
BẢNG 7.3 Lực lượng lao động tại dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 84
BẢNG 8.1 Bảng tổng kết các công trình xây 91
HÌNH 2.1 Quả và hoa của cà phê Arabica 6
HÌNH 2.2 Cà phê Robusta 6
HÌNH 2.3 Cà phê Chari 7
HÌNH 2.4 Nhân cà phê 9
HÌNH 6.1 Hệ thống máy sấy tĩnh 47
HÌNH 6.2 Bể xiphong MR -15 61
HÌNH 6.3 Máy xát tươi HTXT-3 61
HINH 6.4 Máy tách tạp chất 62
HÌNH 6.5 Máy xát khô MX-1 66
HÌNH 6.6 Máy đánh bóng CPB-4A 67
HÌNH 6.7 Máy phân loại theo kích thước 68
HÌNH 6.8 Máy phân loại theo lượng 70
HINH 6.9 Máy phân loại màu OPSOTEC 5.01B 71
HINH 6.10 Máy phối trộn MT-30 72
HÌNH 6.11 Gàu tải 74
HÌNH 6.12 Máy rang cà phê 76
Trang 17HÌNH 6.13 Băng tải 78
HÌNH 6.14 Máy phối trộn 78
HÌNH 6.15 Máy xay cà phê MXR-500 79
HÌNH 6.16 Cấu tạo máy sàng lắc 80
HÌNH 6.17 Máy bao gói 81
Trang 18
LỜI MỞ ĐẦU
Người ta tin rằng tỉnh Kaffa của Ethiopia (một đất nước ở phía đông châu Phi) chính là vùng đất khởi nguyên của cây cà phê Từ thế kỷ thứ 9 người ta đã nói đến loại cây này ở đây Nhưng mãi đến thế kỷ thứ 15 người ta mới biết rang hạt cà phê lên và
sử dụng nó như một thức uống Và sau đó cà phê trở thành thức uống phổ biến cho nhiều quốc gia và tầng lớp khác nhau, với nhiều loại rất đa dạng, được sản xuất theo các phương pháp khác nhau
Tại Việt Nam, vào năm 1888, đồn điền cà phê đầu tiên được trồng Năm 2000, Việt Nam vượt lên các nước sản xuất cà phê lớn trên thế giới để trở thành nước có sản lượng cà phê đứng thứ 2 sau Brazil Không chỉ vậy cà phê còn là một trong số các loại cây công nghiệp quan trọng tại Việt Nam bên cạnh cao su, hồ tiêu, Mỹ, Đức, Bỉ, Trung Quốc, Nga, là các thị trường nhập khẩu cà phê hàng đầu của chúng ta Điều này đòi hỏi chúng ta phải nâng cao rất nhiều về chất lượng cà phê để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của các thị trường nhập khẩu
Mặc dù có vị thế cao về sản lượng nhưng giá cà phê Việt Nam lại tương đối thấp
so với các nước khác có thể do chất lượng và hương vị cà phê chưa cao Hoạt động sản xuất cà phê ở nước ta đa phần thực hiện theo quy mô gia đình, cơ sở tư nhân với năng suất thấp, cơ sở máy móc sản xuất còn khá thô sơ ít cơ sở hiện đại, theo mô hình này chủ yếu là sản xuất theo phương pháp khô Ngoài ra cà phê cũng có thể sản xuất theo phương pháp ướt Theo nghiên cứu thì phương pháp sản xuất cà phê sẽ tạo ra hương vị khác nhau, và thường thì chế biến khô cho thể chất mạnh hơn, nhưng hương và vị không bằng chế biến ướt Nhưng chế biến ướt vẫn chưa được áp dụng phổ biến tại Việt Nam so với phương pháp khô, có lẽ do phương pháp này tương đối phức tạp, và chi phí đầu tư sản xuất khá cao Thực chất đổi lại là cà phê chế biến ướt sẽ có giá thành cao hơn so với cà phê chế biến khô Hơn nữa, cà phê nhân sau đó có thể đưa đi sản xuất cà phê rang xay ngay và đây cũng là một sản phẩm nguyên chất rất được ưa chuộng và dễ dàng tiêu thụ ở thị trường trong nước cũng như nước ngoài
Vì những lý do trên, để cải thiện hương vị, phẩm chất và giá thành của cà phê Việt Nam, xứng đáng với vị trí về sản lượng của cà phê Việt Nam trên trường quốc tế, giúp cho người trồng cà phê cũng như các doanh nghiệp sản xuất cà phê nhận lại
những gì xứng đáng hơn, em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy chế biến cà
phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 5 tấn cà phê nguyên liệu/giờ và cà phê rang xay năng suất 526 kg cà phê nhân/giờ”
Trang 19Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Việt Nam có điều kiện khí hậu, địa lý và đất đai rất phù hợp cho sự sinh trưởng
và phát triển của cây cà phê, đặc biệt là vùng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và các tỉnh miền Trung, ở các vùng này cây cà phê cho sản lượng rất cao Vì vậy vị thế hiện nay của Việt Nam về xuất khẩu cà phê là không có gì lạ Và chúng ta vẫn phải tiếp tục giữ vững cũng như nâng cao vị thế ấy trên trường quốc tế
Không những vậy, ngày nay cà phê là một trong những thức uống phổ biến nhất trên thế giới, được rất nhiều lứa tuổi ưu chuộng, đặc biệt là giới trẻ Khối lượng tiêu thụ cà phê trên thế giới cũng như tại Việt Nam rất cao và ngày càng tăng Bên cạnh đó, cuộc sống ngày càng phát triển, nhu cầu về chất lượng các sản phẩm thực phẩm ngày càng cao, đặc biệt là cà phê Vì vậy, đòi hỏi các sản phẩm cà phê phải đa dạng và có chất lượng cao Điều đó đồng nghĩa với việc phải thay đổi và đầu tư hơn trong lĩnh vực sản xuất cà phê
Ngoài ra, thị trường nhập khẩu cà phê của Việt Nam ngày càng mở rộng, cà phê Việt đã được xuất sang 71 quốc gia và vùng lãnh thổ, trong đó các nước nhập khẩu lớn như: Đức, Mỹ, Bỉ, Ba Lan, Hàn Quốc, Nhật Bản, Anh, Nga, Pháp
Vì vậy việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê ướt và cà phê rang xay là hết sức khả thi
1.3 Vị trí xây dựng
Hầu hết các tỉnh Tây Nguyên đều trồng cà phê với diện tích và sản lượng khá lớn trong số đó Gia Lai cũng không ngoại lệ, đây là một điều kiện thuận lợi để cung cấp nguồn nguyên liệu cho nhà máy đồng thời giảm chi phí vận chuyển, đảm bảo được chất lượng nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất
Mặt khác với vị trí địa lý thuận lợi cho việc giao thương kinh tế: Phía Đông giáp các tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên; phía Nam giáp tỉnh Đắk Lắk; phía Tây giáp Campuchia; Phía Bắc giáp tỉnh Kontum tạo điều kiện cho việc vận chuyển và tiêu thụ
Trang 201.4 Địa điểm xây dựng
Dựa vào những điều kiện trên tôi quyết định chọn Gia Lai là địa điểm xây dựng nhà máy, cụ thể là khu công nghiệp Tra Đà, thành phố Pleiku tỉnh Gia Lai
Gia Lai thuộc vùng khí hậu cao nguyên nhiệt đới gió mùa, có lượng mưa lớn, rất
ít bão và không có sương muối Khí hậu ở đây được chia làm 2 mùa rõ rệt là mùa mưa
và mùa khô Trong đó, mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10
Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau [1]
- Nhiệt độ trung bình năm là 22 – 250C
- Hướng gió chính trong năm: Đông Bắc
1.5 Đường giao thông
Nhà máy nằm ở vị trí giao thông thuận lợi:
- Đường bộ: Giao thông với 3 trục quốc lộ: Quốc lộ 25 nối tỉnh Gia Lai với các tỉnh Phú Yên và Duyên Hải Nam Trung Bộ, quốc lộ 24 nối Gia Lai với các tỉnh Quảng Nam, Đà Nẵng, Tây Nguyên với thành phố Hồ Chí Minh, Đông Nam Bộ, Đồng Bằng sông Cửu Long, quốc lộ 19 nối tỉnh Gia Lai với cảng Quy Nhơn và Campuchia
- Đường thủy: Gần cảng Nha Trang là một điều kiện thuận lợi cho việc xuất khẩu sản phẩm cà phê đi đến các thị trường nhập khẩu
- Đường sắt: Ga gần nhà máy nhất là ga Nha Trang nên nhà máy có thể tận dụng điều kiện này để vận chuyển sản phẩm đến rất nhiều nơi bằng đường sắt mà không gặp quá nhiều trở ngại
1.6 Vùng nguyên liệu
Trong năm 2018, diện tích trồng cây cà phê toàn tỉnh chiếm hơn 93.000 hec-ta với sản lượng đạt 209000 tấn/năm Quanh khu công nghiệp Tra Đà có nhiều công ty trồng cà phê trực thuộc tổng công ty cà phê Việt Nam: Công ty cà phê Iasao I, Iasao II,
706, Chư pả, thuộc huyện Iagrai, ngoài ra còn có các huyện Chư Sê, Đăkđoa [2]
1.7 Nguồn cung cấp năng lượng
+ Điện: Nhà máy sử dụng lưới điện quốc gia đưa về khu công nghiệp, ngoài ra nhà
máy còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máy
+ Nước: Nguồn cung cấp lấy từ nhà máy nước của thành phố Pleiku Trong nhà máy
có xây bể nước ngầm để tránh hiện tượng thiếu hụt nước cho sản xuất vào mùa khô, đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máy
+ Nhiên liệu: Nhiên liệu dùng cho nhà máy bao gồm có dầu dùng cho lò đốt và xăng dùng cho xe của nhà máy
1.8 Nguồn nhân lực
+ Nguồn nhân lực hết sức quan trọng, quyết định tính sống còn của nhà máy
Trang 21+ Đội ngũ cán bộ kỹ sư có thể tiếp nhận từ các trường đại học, cao đẳng tại miền trung như trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, …
+ Công nhân thì tuyển chọn lao động tại địa phương, cũng như các tỉnh thành khác trên cả nước
1.9 Vấn đề xử lý nước thải
Trong các công đoạn để sản xuất cà phê ướt ta sử dụng nguồn nước khá nhiều Do vậy lượng nước thải ra môi trường khá lớn Đối với nước thải dùng cho quá trình sản xuất cần được xử lý và tái sử dụng, còn nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý trước khi thải ra môi trường Đối với chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp vi sinh, vỏ cà phê là nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh
1.10 Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ
- Việc hợp tác hóa giữa nhà máy với các nhà máy khác trong tỉnh là rất cần thiết, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời sự hợp tác này sẽ tạo điều kiện cho việc sử dụng chung các công trình cung cấp điện, nước, công trình giao thông vận tải, các công trình công cộng, Giúp giảm thời gian xây dựng, chi phí đầu tư dẫn đến giảm giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế
- Cà phê nhân sản xuất ra một phần cung ứng cho các tỉnh trong khu vực Tây Nguyên và các tỉnh thành khác trong cả nước, còn phần lớn là xuất khẩu.Theo thống
kê, mặt hàng cà phê tại tỉnh Gia Lai được xuất khẩu đến hơn 40 quốc gia và vùng lãnh thổ với kim ngạch xuất khẩu hàng năm đạt hàng trăm triệu USD, trong đó có các thị trường khó tính như Mỹ, các nước EU, Nhật, Hàn Quốc,… [2]
Trang 22Chương 2: TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1 Nguồn gốc nguyên liệu
Cây cà phê chè đầu tiên mọc hoang dại ở cao nguyên Etiôpia (châu Phi) Sau đó được đạo quân xâm lược Etiôpia đưa sang A-rập từ thế kỷ 13 – 14 Năm 1575 được đem sang trồng ở Yêmen (thuộc A-rập) Thế kỷ 17 được đưa sang Ấn Độ, năm 1658 sang Xrilanca, và từ đó sang đảo Java ( Indonexia ) Sau đó chỉ trong vòng nửa thế kỷ
cà phê đã xuất hiện vòng quanh thế giới (Bắc Mỹ, Braxin)
2.1.2 Lịch sử phát triển cà phê ở Việt Nam
Lần đầu tiên cà phê được đưa vào Việt Nam vào năm 1875, giống Arabica được người Pháp mang từ đảo Bourton sang trồng ở phía Bắc sau đó lan ra các tỉnh miền Trung như Quảng Trị, Quảng Bình, … Sau thu hoạch chế biến dưới thương hiệu
“Arabica du Tonkin”, cà phê được nhập khẩu về Pháp Sau khi chiếm nước ta thực dân Pháp thành lập các đồn điền cà phê như Chinê, Xuân Mai, Sơn Tây chúng canh tác theo phương thức du canh du cư nên năng suất thấp, giảm từ 400 – 500 kg/hec-ta trong những năm đầu xuống còn 100 – 150 kg/hec-ta khi càng về sau Để cải thiện tình hình,
Pháp du nhập vào nước ta hai giống mới là cà phê vối (C Robusta) và cà phê mít (C Charichia) vào năm 1908 để thay thế, các đồn điền mới lại mọc lên ở phía Bắc như ở
Hà Tĩnh (1910), Yên Mỹ (1911, Thanh Hoá), Nghĩa Đàn (1915, Nghệ An) Thời điểm lớn nhất (1946 – 1966) đạt 13.000 hec-ta Năm 1925, lần đầu tiên được trồng ở Tây Nguyên, sau giải phóng diện tích cà phê cả nước khoảng 20.000 hec-ta, đến năm 1980 diện tích đạt 23.000 hec-ta, xuất khẩu trên 6000 tấn
Nếu so với năm 1980, diện tích cà phê của Việt Nam năm 2000 đã tăng gấp 23 lần và sản lượng tăng gắp 83 lần Mức sản lượng và diện tích vượt xa mọi kế hoạch trước đó và suy đoán của các chuyên gia trong nước và quốc tế
Cho đến nay sản lượng cà phê cả nước chiếm 8% sản lượng nông nghiệp, chiếm 25% giá trị xuất khẩu và là nước xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất thế giới với hai tỉnh có diện tích canh tác lớn nhất là ĐăkLăc và Gia Lai, mang lại việc làm ổn định, thu nhập cao cho hàng triệu người Góp phần ổn định kinh tế xã hội ở những vùng xa xôi hẻo lánh, dân tộc ít người, … [3]
Trang 232.1.3 Phân loại cà phê
Các loại cà phê đều thuộc giống cà phê, gồm hơn 50 loại khác nhau, chỉ có khoảng 10 loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt Có 3 giống cà phê được trồng chủ yếu trên thế giới cũng như tại Việt Nam:
Hình 2.1 Quả và hoa của cà phê Arabica [4]
Tên khoa học là Coffee Arabica, thường được gọi là cà phê chè, đại diện cho
khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới
Đặc tính: Là loại cà phê được trồng và tiêu thụ nhiều nhất thế giới, chiếm 9/10 tổng sản lượng cà phê Cây cao 3-5m, có khi 7-10m, độc thân hoặc nhiều thân, vỏ mốc trắng, gỗ vàng ngà, hoa mọc thành từng chùm gồm 5 cánh màu trắng, thời gian ra hoa
ở nước ta từ tháng 2 đến tháng 4 Quả thường có hình trứng hay hình tròn, khi chín có màu đỏ tươi, kích thước quả: dài 17-18 mm, đường kính tiết diện 10-15 mm, 500-700 quả/kg, thời gian từ lúc có quả đến lúc chín 6-7 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 9 đến tháng 2 Hàm lượng cafein 1,3%, năng suất 400-500 kg cà phê nhân/hec-ta Tỉ lệ thành phẩm (cà phê nhân) so với nguyên liệu (cà phê tươi) là 14-20 %
Cà phê chè là cà phê được ưa chuộng nhất do hương thơm và mùi vị tốt
b Cà phê Robusta (cà phê vối)
Hình 2.2 Cà phê Robusta [5]
Trang 24Tên khoa học là Coffea Canephora hay Coffea Rrobusta, thường được gọi là cà
phê vối, chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê Có nguồn gốc từ khu vực sông Conggô
và miền núi thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Phi
Đặc tính: Cây cao từ 3-8 m, vỏ cây mốc trắng, gỗ vàng hoặc trắng ngà, hoa màu trắng mọc thành cụm có 5-7 cánh, mùa hoa từ tháng 4 đến tháng 6 Quả hình tròn hoặc hình trứng, khi chín có màu đỏ hoặc màu hồng, trên quả thường có gân dọc, vỏ quả mỏng so với cà phê chè, thời gian từ khi có quả đến khi quả chín 10-12 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 1 đến tháng 4, khoảng 600-900 hạt/100g, hàm lượng cafein 2-3% đây là loại cà phê chứa nhiều ca phê in nhất Năng suất 500-600 kg cà phê nhân/ hec-ta,
ít hương thơm
c Cà phê Chari (cà phê mít)
Hình 2.3 Cà phê Chari [6]
Tên khoa học là Coffea chari hay Coffea excelsa, ở Việt Nam thường được gọi là
cà phê mít Có nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc Biển Hồ gần xa mạc Sahara, du nhập vào Việt Nam năm 1905
Đặc tính: Cây lớn cao 6 – 15 m, lá to hình trứng hoặc hình lưỡi mác, gân lá nổi lên ở mặt dưới, cành lớn tán rộng Quả hình bầu dục, núm to và lồi, tùy điều kiện khí hậu vùng đất quả sẽ chín sớm hơn hoặc cùng lúc với thời điểm cây ra hoa, cà phê mít
có đặc điểm ra hoa tại vị trí cũ vào vụ kế tiếp nên vào vụ thu hoạch (tháng 5 – tháng 7) trên tại một đốt cành có thể có cùng lúc quả xanh, quả chín, nụ, hoa Đây là yếu tố bất lợi cho thu hoạch và giảm năng suất Khối lượng 500-700 quả/kg Hàm lượng cafein 1-1,2%, năng suất 500-600kg cà phê nhân/ hec-ta
2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng cà phê
a Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê
- Khí hậu: Cà phê là cây nhiệt đới nên đòi hỏi nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa khá cao và tùy từng chủng: Cà phê chè ưa mát, nhiệt độ tối ưu 20 – 220C, ánh sáng tán xạ nên thường được trồng ở miền núi cao 600–2500 m, lượng mưa cần 1300–1900
mm Cà phê vối ưa nóng ẩm, nhiệt độ 24–260C, thích ánh sáng trực xạ yếu, thường
Trang 25được trồng ở các Cao Nguyên thấp và Bình Nguyên Lượng mưu cần từ 1300–2500
mm
- Độ ẩm: Cần độ ẩm cao, trên 70%, đặc biệt vào giai đoạn cây nở hoa
- Đất đai: Cà phê có rễ cọc ăn sâu vào đất nên đất trồng cà phê phải có tầng sâu
70 cm trở lên, thoáng khí, tiêu nước tốt Chất lượng đất quyết định chất lượng cà phê Đất bazan trên các Cao Nguyên nham thạch núi lửa là thích hợp nhất cho cây cà
phê
b Ảnh hưởng của yếu tố kỹ thuật
Yêu cầu kỹ thuật chăm sóc rất quan trọng, trong canh tác cây cà phê nếu không nắm vững kỹ thuật chăm sóc sẽ nhanh chóng làm cây già cỗi, sâu bệnh, giảm năng suất trầm trọng, các kỹ thuật cơ bản:
- Tỉa cành, tạo tán, hoạch định chiều cao, tuyển chọn cành nhánh khỏe mạnh triển vọng, …
- Ủ gốc, tưới tiêu là cực kỳ quan trọng, nó quyết định năng suất cà phê vì cà phê
ra hoa vào cuối mùa nắng nhưng không kịp vào mùa mưa (điều kiện tự nhiên mưa đầu mùa làm rụng hoa, hỏng hoa) nên phải tưới tiêu và giữ ẩm để hoa nở rộ, đồng loạt
- Bón phân đúng loại, đúng cách, đúng kì, đúng số lượng cần thiết
- Theo dõi diễn biến khí hậu, sâu bệnh, cỏ dại, sương muối, …
- Mật độ, xen canh cũng rất quan trọng
c Ảnh hưởng của việc thu hoạch
Nếu thu hái khi còn xanh thì các thành phần hóa học của quả cà phê chưa được tích lũy đầy đủ Do đó, chất lượng cà phê sẽ kém và sẽ khó xử lý để tách lớp vỏ nên không được thu hái quả cà phê xanh, còn nếu quả cà phê quá chín sẽ xảy ra quá trình oxi hóa lên men làm chuyển hóa các chất, tạo ra các chất không có lợi gây biến mùi
và làm giảm các chất có lợi nên không được để quả chín quá mới thu hái Vì vậy, việc thu hái quả cà phê phải đúng vào thời điểm chín kỹ thuật của quả
d Ảnh hưởng của quá trình vận chuyển, bảo quản
- Quả cà phê sau thu hái có lớp vỏ mềm dễ dập nát, có độ ẩm cao, quá trình hô hấp diễn ra mạnh mẽ làm giảm chất lượng cà phê, vì vậy:
+ Quả cà phê sau khi thu hái phải được thu gom lại và vận chuyển đến nơi sản xuất càng nhanh càng tốt
+ Động tác thu gom quả cà phê cũng như xếp đỡ các bao chứa phải nhẹ nhàng để tránh cho quả cà phê không bị dập nát
+ Xe vận chuyển phải được che chắn cẩn thận tránh mưa, nắng Đồng thời, phải thông thoáng để giảm thiểu hiện tượng hô hấp xảy ra
Trang 26- Trong quá trình bảo quản, độ ẩm và nhiệt độ trong kho, đặc biệt là độ ẩm của hạt 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%
e 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 nước trong nhân cà phê xuống còn khoảng 12-13% [7]
2.1.5 Thành phần hóa học của quả cà phê
a Cấu tạo giải phẫu quả cà phê
Quả cà phê gồm có những phần sau: Lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa
- Lớp vỏ lụa: Đây là một lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân cà phê chúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối 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 là lớp
tế bào rất cứng có những tế bào nhỏ chứa những chất dầu Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thường thì chỉ 2 nhân [7]
Trang 27Bảng 2.1 Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê [8]
b Thành phần hóa học của từng phần cấu tạo nên quả cà phê
- Thành phần hóa học: Khi chín có màu đỏ do chất antoxian, trong quả có vết của
alkaloid Trong vỏ quả có 21,5 – 30% chất khô (tanin, caffein, các enzyme, )
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả [9]
Thành phần hóa học Cà phê chè(g/100g) Cà phê vối(g/100g)
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của thịt quả [10]
Thành phần hóa học Cà phê chè (g/100g) Cà phê vối (g/100g)
Trang 28- Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu: Thóc bao bọc quanh thân, có màu trắng ngà, cứng, nhiều chất xơ Chứa chủ yếu là cellulose, một ít caffein (0,4%) do khuếch tán từ vỏ trong lúc phơi khô hoặc lên men
Bảng 2.4 Thành phần hóa học của vỏ trấu [9], [10]
Thành phần hóa học Cà phê chè (g/100g) Cà phê vối(g/100g)
- Thành phần hóa học của lớp vỏ lụa: Bọc sát nhân, rất mỏng, mềm, có màu sắc
và đặc tính khác nhau tùy thuộc mỗi loại cà phê.Vỏ lụa cà phê màu trắng bạc, dễ bong
ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng bám sát vào nhân
- Thành phần hóa học của nhân: Ở trong cùng là thành phần chính của trái, mỗi trái thường có 2 nhân Phía ngoài của nhân có những tế bào nhỏ và cứng Phía trong là những tế bào lớn và mềm hơn Ngoài ra trong nhân còn chứa các cấu tử thơm Thành phần hóa học của nhân quyết định chất lượng cà phê [10]
Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê [10]
Trang 29- 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 đánh bóng: Cà phê nhân được chế biến ướt được bóc vỏ lụa bằng tác 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 hoà tan trong cà phê rang
- Cà phê hoà tan: Sản phẩm khô, có thể hoà tan trong nước được lấy từ cà phê 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 chiết được phun trong không khí nóng sau đó cho bay hơi nước để hình thành bột cà phê khô
- Cà phê hoà tan dạng cốm: Sản phẩm thu được bằng cách kết hợp cà phê hoà tan dạng bột với nhau thành những hạt to
Trang 30- Cà phê hoà tan làm khô ở nhiệt độ thấp: Cà phê hoà tan thu được sau quá trình làm đông lạnh dung dịch cà phê và trạng thái băng được loại bỏ bằng phương pháp sấy thăng hoa
- Cà phê khử cafein: Là cà phê thu được sau khi chiết cafein [11]
2.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng cà phê
a Tiêu chuẩn cà phê nhân
Theo tiêu chuẩn: TCVN 4193 : 2014 [12]
* Tiêu chuẩn áp dụng với cà phê nhân: cà phê Arabica và cà phê vối Robusta
1 Phân hạng chất lượng cà phê nhân
Bảng 2.6 Phân hạng chất lượng cà phê nhân [12]
Hạng 1
Hạng 1:
1a 1b 1c
Hạng 2
Hạng 2:
2a 2b 2c
2 Màu sắc: Màu đặc trưng của từng loại cà phê nhân
3 Mùi: Mùi đặc trưng của từng loại cà phê nhân, không có mùi lạ
4 Độ ẩm: Nhỏ hơn hoặc bằng 12,5%
5 Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê
Bảng 2.7 Tỉ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê [12]
Hạng đặc biệt và hạng 1 Hạng 2 Hạng 3 và hạng 4
Cà phê chè Không được lẫn R và C Được lẫn R ≤ 1% Được lẫn C ≤0,5% Được lẫn R ≤ 5 % Được lẫn C ≤ 1%
Cà phê vối Được lẫn C ≤ 0,5%
Trang 31Chú thích:
+ A: Cà phê chè (Arabica), R: Cà phê vối (Robusta), C: Cà phê mít (Chari)
+ %: Tính theo phần trăm khối lượng
6 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật (nhân lỗi, tạp chất) tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê
Bảng 2.8 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với các hạng cà phê chè [12]
Hạng chất lượng
Nhân lỗi, tính bằng % khối lượng
Tạp chất, tính bằng % khối lượng Hạng 1
Tạp chất, tính bằng % khối lượng Hạng 1
Trang 32R213c 24 1,0 Hạng 3
Bảng 2.10 Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn [12]
(%)
Cà phê chè Cà phê vối
b Tiêu chuẩn đối với cà phê rang
Theo tiêu chuẩn: TCVN 5250:2015
1 Yêu cầu cảm quan
Bảng 2.11 Yêu cầu cảm quan của cà phê rang [13]
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
1 Màu sắc Màu nâu đặc trưng của sản phẩm, hạt rang chín đều, không cháy
2 Mùi Thơm đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ
3 Vị Vị đặc trưng của sản phẩm
2 Yêu cầu lý - hóa
Bảng 2.12 Yêu cầu lý – hóa của cà phê rang [13]
1 Hạt tốt, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn 92
2 Hạt lỗi, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5,0
3 Mảnh vỡ, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 3,0
4 Độ ẩm, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5,0
5 Hàm lượng tro tổng số, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5,0
6 Hàm lượng tạp chất, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 0,3
- Phương pháp thử
1 Xác định độ ẩm, theo TCVN 10706:2015
2 Xác định hàm lượng tro tổng số, theo TCVN 5253 [13]
Trang 33c Tiêu chuẩn cà phê bột (rang xay)
Theo tiêu chuẩn: TCVN 5251:2015
1 Yêu cầu cảm quan
Bảng 2.13 Yêu cầu cảm quan của cà phê rang xay [14]
1 Màu sắc Màu nâu đặc trưng của sản phẩm
2 Mùi Thơm đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ
4 Trạng thái Dạng bột, mịn, không vón cục
5 Cà phê pha Có màu đặc trưng của sản phẩm
2 Yêu cầu lý - hóa
Bảng 2.14 Yêu cầu lý-hóa của cà phê rang xay [14]
3 Hàm lượng cafein, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn 1,0
4 Hàm lượng chất tan trong nước, tính theo % khối lượng chất khô, không
nhỏ hơn
25
5 Hàm lượng tro không tan trong axit clohydric (HCl), tính theo % khối
lượng, không lớn hơn
0,2
- Phương pháp thử
1 Xác định độ mịn, theo TCVN 10821:2015
2 Xác định độ ẩm, theo TCVN 7035:2002 (ISO 11294:1994)
3 Xác định hàm lượng cafein, theo TCVN 9723:2013 (ISO 20481:2008)
4 Xác định hàm lượng chất tan trong nước, theo AOAC 973.21
5 Xác định hàm lượng tro không tan trong axit, theo TCVN 5253
- Bao gói, ghi nhãn, bảo quản và vận chuyển:
1 Bao gói
Cà phê bột được đóng gói trong các bao bì khô, sạch, không hút ẩm, chuyên dùng cho thực phẩm
2 Ghi nhãn
Trang 34Ghi nhãn sản phẩm theo TCVN 7087:2013
3 Bảo quản và vận chuyển
Phương tiện vận chuyển cà phê bột phải khô, sạch, không có mùi lạ Bảo quản cà phê bột nơi khô, sạch, không bảo quản chung với các sản phẩm có mùi [14]
Trang 35Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1 Phương pháp chế biến cà phê nhân
Thông thường có 2 phương pháp chính để chế biến cà phê nhân:
- Phương pháp chế biến ướt
- Phương pháp chế biến khô
3.1.1 Phương pháp chế biến khô
Cà phê sau khi thu hái sẽ được đưa đi phơi cùng với cả vỏ quả cho đến khi độ ẩm xuống còn 12- 13% Quá trình phơi khô mất khoảng 20-30 ngày Sau đó, trái cà phê khô sẽ được đưa đi xát bằng máy để loại bỏ vỏ ngoài và vỏ trấu [15]
- Ưu điểm: Phương pháp này sẽ đảm bảo vị mật ngọt tự nhiên của trái cà phê, ít chua Đơn giản hơn chế biến ướt, điều kiện chế biến đơn giản nên chi phí sản xuất thấp, phù hợp với những vùng nhiều nắng, ít mưa
- Nhược điểm: Phương pháp này có khá nhiều hạn chế đó là chất lượng cà phê thành phẩm thường sẽ không đồng đều do phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện thời tiết, nhiệt độ, thời gian, ngoài ra thời gian chế biến kéo dài và lẫn nhiều tạp chất [8], [15]
3.1.2 Phương pháp chế biến ướt
- Gồm 2 giai đoạn chính:
+ Giai đoạn xát tươi, lên men và phơi sấy: Cà phê sau khi thu hái sẽ được xát tươi bằng máy để loại bỏ lớp vỏ quả và lên men để bỏ lớp vỏ nhớt rồi phơi sấy đến độ
ẩm nhất định
+ Giai đoạn xay xát và đánh bóng: Tiến hành tách vỏ trấu sau đó đánh bóng hạt
cà phê và bảo quản ở điều kiện thích hợp [9], [15]
- Ưu nhược, điểm:
+ Ưu điểm: Sản xuất chủ động hơn, rút ngắn được thời gian sản xuất hơn so với phương pháp khô, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Cà phê thành phẩm có chất lượng cao và ổn định hơn, cà phê sản xuất theo phương pháp này có hương vị cao và rất đặc trưng
+ Nhược điểm: Quá trình chế biến phức tạp, đòi hỏi đầu tư nhiều thiết bị, máy móc, quá trình gia công phức tạp dẫn đến chi phí sản xuất cao [8], [9]
Nhờ những ưu điểm vượt trội hơn về phẩm chất nên ta chọn chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt
Trang 363.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt [9]
Thu nhận và bảo quản nguyên liệu
Phân loại theo kích thước
Phân loại theo tỉ trọng
Phân loại theo màu sắc
Phân loại theo kích thước Phân loại theo trọng lượng Phối trộn, bao gói Thành phẩm
Trang 373.3 Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt
3.3.1 Thu nhận và bảo quản nguyên liệu
a Nguyên liệu
Cà phê quả hái về chế biến phải bảo đảm đúng độ chín, cà phê xanh, cà phê chùm, cà phê khô, tạp chất không quả có tỷ lệ cho phép theo tiêu chuẩn đã quy định Tiêu chuẩn cà phê quả tươi 10 TCN 95 – 98 [16]
Bảng 3.1 Tiêu chuẩn cà phê tươi [16]
Cấp nguyên
liệu
Tỷ lệ quả chín tối thiểu (%)
Tỷ lệ quả xanh, khô, chùm tối đa
(%)
Tỷ lệ quả lép tối đa (%)
Tạp chất tối đa (%)
Ngoại cấp xấu < 70 gồm các loại sau :
- Cà phê tận thu mục, nát, đen, thối;
- Cà phê tận thu xanh non trên 50%;
- Cà phê sau thu hoạch ủ đống, mốc, thối, đen, bốc nóng ;
- Trong quá trình thu hái, không được làm tổn thương xây xát cây cà phê làm giảm năng suất cho mùa sau
- Giữ vệ sinh trong quá trình thu hái, không được để lẫn nhiều tạp chất vào nguyên liệu, không được làm dập nát quả tạo điều kiện cho VSV xâm nhập, phát triển gây thối rữa [10], [16]
Trang 38c Vận chuyển
Quả cà phê sau thu hái có độ ẩm cao, lớp vỏ mềm dễ bị dập nát kèm theo quá trình hô hấp làm giảm mạnh chất lượng cà phê vì vậy trong quá trình thu gom và vận chuyển cà phê cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Việc vận chuyển được tiến hành càng nhanh càng tốt
- Động tác thu gom quả cà phê cũng như xếp dỡ các bao chứa phải nhẹ nhàng để tránh cho quả cà phê không bị dập nát
- Xe vận chuyển quả phải được che chắn cẩn thận để tránh mưa, nắng Đồng thời, thông thoáng để giảm hiện tượng hô hấp xảy ra [10]
d Bảo quản
Nguyên liệu đưa về nơi chế biến phải để nơi thoáng mát, có mái che, không được chất đống mà phải rải thành từng lớp dày 15 ÷ 20 cm, 2 ÷ 3 giờ phải đảo trộn một lần, thời gian bảo quản trước khi đưa vào chế biến càng ngắn càng tốt, thường không quá
36 giờ đối với cà phê Arabica (chè), 48 giờ đối với cà phê Robusta (vối) và cà phê Chari (mít) [16]
3.3.2 Phân loại
Phân loại nhằm mục đích tách các chất tạp chất lẫn trong nguyên liệu, làm cho kích thước nguyên liệu đồng đều, tạo điều kiện cho việc bóc vỏ được triệt để, đảm bảo
chất lượng của sản phẩm Việc phân loại thường được thực hiện theo hai bước sau:
- Phân loại theo kích thước: Thực hiện trên sàng phân loại, thường sử dụng sàn phẳng có 2-3 lưới sàng, kích thước lỗ sàng tăng dần từ dưới lên Yêu cầu của việc phân loại theo kích thước là phải đảm bảo loại hết tạp chất lớn, trong tạp chất không được lẫn nguyên liệu
- Phân loại theo tỉ trọng: Người ta sử dụng nước để tiến hành phân loại theo tỉ trọng, đối với cà phê chín đúng mức có tỉ trọng là 1, cà phê còn xanh, non có tỷ trọng lớn hơn 1, cà phê chín và tạp chất nhẹ có tỉ trọng bé hơn 1 Sử dụng bể xi phông để phân loại [9]
- Tác dụng của bể xi phông:
+ Giữ cho quả cà phê luôn được tươi
+ Phân loại quả cà phê theo khối lượng riêng, loại bỏ các tạp chất như cành cây khô, đất đá,
+ Dẫn cà phê tới máng và thiết bị sản xuất như máy bóc vỏ quả và thịt quả [10]
3.3.3 Bóc vỏ quả, vỏ thịt
a Mục đích
Thành phần chủ yếu của lớp vỏ quả là nước, gluxit và protein, các chất này không tham gia vào quá trình hình thành chất lượng sản phẩm mà còn gây khó khăn
Trang 39như thối rữa, làm kéo dài thời gian sấy Do đó vỏ quả cần phải loại bỏ Ngoài ra, lớp
vỏ thịt, thành phần chủ yếu là pectin, cũng không có lợi cho các quá trình chế biến tiếp theo nên cũng cần phải loại bỏ [9]
b Phương pháp
Dùng phương pháp cơ học để bọc vỏ quả và vỏ thịt, sử dụng các máy xát kiểu Gosdon, Hamburg, Raoeng
c Yêu cầu
Cà phê sau khi xát tươi phải giữ được nguyên hạt, tỷ lệ hạt bị dập hoặc bị xé rách
vỏ trấu, vỏ quả và cà phê quả nguyên còn lẫn trong cà phê thóc ướt với tỷ lệ càng ít càng tốt
d Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất bóc vỏ
- Tính chất của cà phê quả, loại, giống, độ đồng đều, trạng thái vỏ quả, độ ẩm
- Tính năng của thiết bị, kỹ thuật điều khiển và xử lý thiết bị
3.3.4 Ngâm, ủ (bóc vỏ nhớt)
a Mục đích
Sau khi bóc vỏ quả, lớp vỏ nhớt vẫn còn bám xung quanh hạt cà phê, do đó cần phải bóc lớp vỏ nhớt Việc bóc vỏ nhớt phải đảm bảo sao cho chất lượng hạt không bị biến đổi, màu sắc của hạt sau khi bóc vỏ nhớt phải tự nhiên và tỉ lệ hạt bị dập vỡ hoặc tách cả vỏ trấu không quá 6 % [9]
- Phương pháp sử dụng nước ấm: Sử dụng nước ấm có nhiệt độ t= 50 ± 30 C,
phương pháp này đơn giản, thời gian xử lý lớp nhớt nhanh [10]
- Phương pháp sinh học (phương pháp lên men): Tận dụng enzyme sẵn có trong
vỏ thịt, chủ yếu là pectinaza, để chất lượng cà phê tốt hơn người ta tiến hành lên men yếm khí (lên men trong nước) Ngoài ra trong quá trình lên men còn có hoạt động của các vi sinh vật sinh ra enzyme pectinaza Khi lên men, các phần tử trong vỏ thịt dưới tác dụng của enzyme sẽ bị phân cắt thành các phần tử tự do, dễ dàng trôi theo nước
rữa Mặc dù phương pháp này thời gian kéo dài và tốn nhiều nhân công, tuy nhiên lại cho cà phê có chất lượng rất cao, nhân cà phê có màu xám, mùi cà phê rất thơm
Trang 40Vì những ưu điểm của phương pháp lên men nên ta áp dụng nó cho quá trình sản xuất [9], [10]
c Cách tiến hành theo phương pháp lên men
Quá trình lên men được thực hiện trong các bể lên men Để quá trình lên men tiến hành thuận lợi, cần lên men cà phê có độ chín kỹ thuật Nhiệt độ lên men 35-420C, thời gian lên men 10-18 giờ Nước sinh hoạt, hàm lượng sắt < 5 mg/lit, pH 6,9-7,2, nên đảo nguyên liệu 2-3 lần trong một chu kỳ lên men [8]
3.3.5 Rửa
a Mục đích
Loại bỏ những phẩm vật tạo thành trong quá trình lên men, loại bỏ các vết của lớp vỏ nhớt, đây là công đoạn quan trọng vì nếu còn phẩm vật bám trên hạt cà phê làm cho màu sắc và mùi của hạt bị ảnh hưởng, đồng thời kéo dài thời gian phơi sấy
a Mục đích
Cà phê thóc sau khi rửa và để ráo, có độ ẩm 50 – 60 % Sấy nhằm mục đích giảm
độ ẩm xuống còn 10-12 % để thực hiện những quá trình tiếp theo