Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm giờ và cà phê rang xay năng suất 100 kg nguyên liệu giờ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT NĂNG SUẤT 200 KG SẢN PHẨM/GIỜ VÀ CÀ PH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT NĂNG SUẤT 200 KG SẢN PHẨM/GIỜ VÀ CÀ PHÊ RANG XAY NĂNG SUẤT 100 KG NGUYÊN

LIỆU/GIỜ

Người hướng dẫn: PGS.TS ĐẶNG MINH NHẬT

Sinh viên thực hiện: HỒ HỮU HOÀNG

Số thẻ sinh viên: 107150147

Lớp: 15H2B

Đà Nẵng, 12/2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT NĂNG SUẤT 200 KG SẢN PHẨM/GIỜ VÀ CÀ PHÊ RANG XAY NĂNG SUẤT 100 KG NGUYÊN

LIỆU/GIỜ

Người hướng dẫn: PGS.TS ĐẶNG MINH NHẬT

Sinh viên thực hiện: HỒ HỮU HOÀNG

Số thẻ sinh viên: 107150147

Lớp: 15H2B

Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt

năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang xay năng suất 100 kg nguyên

liệu/giờ”

Sinh viên thực hiện: Hồ Hữu Hoàng

Số thẻ sinh viên: 107150147 Lớp: 15H2B

Nội dung chính của đồ án có 11 chương chính, bao gồm:

- Chương 1: Lập luận kinh tế – kỹ thuật

- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu

- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ

- Chương 4: Tính cân bằng vật chất

- Chương 5: Tính cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy kết thúc

- Chương 6: Tính toán và chọn thiết bị

- Chương 7: Tổ chức hành chính của nhà máy

- Chương 8: Tính xây dựng

- Chương 9: Tính nước- nhiên liệu

- Chương 10: Kiểm tra sản xuất – Đánh giá chất lượng sản phẩm

- Chương 11: Vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động

Năm bản vẽ A0 bao gồm: Sơ đồ dây chuyền công nghệ, bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính, bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính, bản vẽ đường

ống nước-không khí-khói lò, bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy

Họ và tên sinh viên: Hồ Hữu Hoàng Số thẻ sinh viên: 107150147

Lớp: 15H2B Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Mặt hàng: cà phê nhân- Năng suất: 200 kg sản phẩm cà phê nhân / giờ

- Mặt hàng: cà phê rang xay -Năng suất: 100 kg nguyên liệu cà phê nhân / giờ

4 Nội dung phần thuyết minh và tính toán:

- Mục lục

- Mở đầu

- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật

- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu

- Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

- Chương 9: Tính nước và nhiên liệu

- Chương 10: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm

- Chương 11: An toàn lao động - Vệ sinh công nghiệp

- Kết luận

- Bản vẽ số 1: Sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ (A0)

6 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 27/08/2019

8 Ngày hoàn thành nhiệm vụ đồ án: …/…./2019

Đà Nẵng, Ngày… tháng… năm 2019

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn

Công nghệ thực phẩm

PGS.TS Đặng Minh Nhật PGS.TS Đặng Minh Nhật

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như trong khoảng thời gian hoàn thành đề tài tốt nghiệp, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến, hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô và bạn bè để tôi có thể hoàn thành chương trình học một cách suôn sẻ cũng như hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình đúng thời hạn

Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Đặng Minh Nhật đã tận tình hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đồ

án tốt nghiệp này

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Hóa, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, những người đã truyền đạt kiến thức chuyên ngành, cũng như sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bố mẹ, người thân trong gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp Cuối cùng tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp đã giành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét cho đồ án của tôi Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Hồ Hữu Hoàng

Tôi là Hồ Hữu Hoàng, xin cam đoan đề tài này này được chính tôi thực hiện sự hướng dẫn của thầy Đặng Minh Nhật Nội dung được trình bày theo đúng quy định Các tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ ràng và từ nguồn chính xác

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những lời cam đoan trên

Đà Nẵng, ngày 08 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Hồ Hữu Hoàng

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời cảm ơn i

Cam đoan ii

Mục lục iii

Danh mục hình ảnh viii

Danh mục bảng biểu ix

Lời mở đầu 1

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 3

1.1 Đặt vấn đề 3

1.2 Địa điểm xây dựng 3

1.3 Đường giao thông 4

1.4 Vùng nguyên liệu 4

1.5 Nguồn cung cấp năng lượng 4

1.6 Vấn đề xử lý nước thải 5

1.7 Nguồn nhân lực 5

1.8 Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ 5

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 6

2.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu 6

2.1.1 Cà phê chè (arabica) 6

2.1.2 Cà phê vối (robusta) 7

2.1.3 Cà phê mít (chari) 8

2.2 Cấu tạo 9

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 11

Chọn phương pháp chế biến cà phê 11

3.1 Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt 11

3.1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 11

3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 13

3.2 Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê rang xay 17

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 17

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 18

Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 20

4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy 20

4.1.1 Thu mua nguyên liệu của nhà máy 20

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của phân xưởng 20

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân 21

4.2.1 Thành phẩm 22

4.2.2 Cân, đóng bao 22

4.2.3 Xylo chứa tạm 22

4.2.4 phối trộn 23

4.2.5 Xilo chứa sau phân loại 23

4.2.6 Phân loại theo màu sắc 23

4.2.7 Phân loại theo khối lượng 23

4.2.8 Xylo chứa tạm 23

4.2.9 Phân loại theo kích cỡ 23

4.2.10 Đánh bóng cà phê nhân 25

4.2.13 Sấy thùng quay 26

4.2.14 Sấy tĩnh 27

4.2.15 Làm ráo 27

4.2.16 Lên men 28

4.2.17 Xát tươi,rửa nhớt 28

4.2.18 Phân loại và làm sạch 28

4.2.19 Cà phê quả tươi, thu nhận, bảo quản 28

4.3 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê rang xay 30

4.3.1 Nguyên liệu 31

4.3.2 Rang 31

4.3.3 Làm nguội 31

4.3.4 Phối trộn 31

4.3.6 Xay 31

4.3.7 Phân loại 31

4.3.8 Bao gói 31

4.3.8 Cà phê rang xay thành phẩm 32

Chương 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO QUÁ TRÌNH SẤY KẾT THÚC 33

5.1 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết 33

5.1.1 Xác định các thông số trạng thái của không khí 34

5.2 Tính toán cho quá trình sấy lý thuyết 36

5.2.1 Lượng không khí khô tiêu hao riêng để làm bay hơi 1kg ẩm 36

5.2.2 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 37

5.3 Tính toán quá trình sấy thực tế 37

5.3.1 Lượng nhiệt bổ sung thực tế 37

5.3.2 Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực 38

5.3.4 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế 38

5.4 Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế 39

5.4.1 Nhiệt lượng vào 39

5.4.2 Nhiệt lượng ra .39

5.4.3 Sai số 40

5.4.4.Tính trị nhiệt của nhiên liệu 40

5.4.5 Tính nhiệt trị cao của nhiên liệu 40

5.4.6 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu 40

5.4.7 Nhiệt trị trung bình của nhiên liệu 40

Chương 6: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 41

6.1 Thiết bị sấy thùng quay 41

6.1.1 Cấu tạo 41

6.1.2 Nguyên tắc hoạt động 41

6.1.3 Thiết kế hệ thống sấy thùng quay 41

6.1.4 Thể tích thùng sấy 42

6.1.5 Kích thước thùng quay 42

6.1.6 Lò đốt 42

6.2 Hệ thống sấy tĩnh 43

6.2.1 Giới thiệu chung 43

6.2.2 Cấu tạo: 43

6.2.3 Đặc tính kỹ thuật: 44

6.3 Tính và chọn calorife 45

6.3.4 Hệ số cấp nhiệt phía trong ống 2 47

6.3.6 Xác định cấu tạo calorife 48

6.4 Chọn cyclon 49

6.5 Tính và chọn quạt 50

6.5.1 Trở lực của hệ thống 52

6.5.2 Chọn quạt 60

6.6 Hệ thống làm sạch và phân loại 62

6.6.1 Cấu tạo 62

6.6.2 Nguyên tắc hoạt động 62

6.7 Máy xát tươi 63

6.7.1 Cấu tạo 63

6.7.2 Nguyên tắc hoạt động 64

6.7.3 Chọn số lượng thiết bị 64

6.8 Máy tách tạp chất 64

6.9 Máy xát khô 65

6.9.1 Cấu tạo 65

6.9.2 Đặc tính kỹ thuật 65

6.10 Máy đánh bóng 66

6.10.1 Cấu tạo 66

6.10.2 Đặc tính kỹ thuật 66

6.11 Máy phân loại theo kích thước 67

6.11.1 Đặc tính kỹ thuật 67

6.11.2 Chọn thiết bị 67

6.12 Máy phân loại theo trọng lượng 68

6.12.1 Nguyên tắc hoạt động: 68

6.12.2 Đặc tính kỹ thuật 68

6.13 Máy phân loại theo màu sắc 68

6.13.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: 69

6.13.2 Đặc tính kỹ thuật: 69

6.14 Máy phối trộn 69

6.15 Tính chọn bể lên men và xilo 71

6.15.1 Tính toán bể lên men 71

6.15.2 Tính xilo chứa nguyên liệu sau khi lên men 72

6.15.3 Tính xilo chứa nguyên liệu sau sấy tĩnh 73

6.15.4 Chọn xilo chứa nguyên liệu sau khi phân loại theo kích thước 73

6.15.5 Chọn xilo chứa nguyên liệu sau khi phân loại theo màu sắc, và sau khi phối trộn 73

6.16 Các hố chứa cà phê 74

6.16.1 Hố chứa cà phê nạp liệu 74

6.16.2 Hố chứa cà phê sau khi sấy thùng quay 74

6.17 Máy đóng gói 74

6.18 Gàu tải 75

6.18.1 Giới thiệu chung 75

6.18.2 Đặc tính kỹ thuật 75

6.18.3 Cấu tạo 75

6.19 Máy rang cà phê 76

6.20 Máy phối trộn cà phê sau rang 77

6.21 Máy xay cà phê 77

6.22 Máy phân loại cà phê sau khi xay 78

6.25 Băng tải may bao 80

Chương 7: TỔ CHỨC HÀNH CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 83

7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy .83

7.2 Chức năng công việc 83

7.3 Tổ chức lao động của nhà máy .84

7.3.1 Chế độ làm việc 84

7.3.2 Nhân lực .84

Chương 8: TÍNH XÂY DỰNG 87

8.1 Cách bố trí mặt bằng 87

8.2 Tính xây dựng 87

8.2.1 Phân xưởng sản xuất 87

8.2.2 Sân chứa nguyên liệu ban đầu 87

8.2.3 Kho chứa thành phẩm 88

8.2.4 Nhà hành chính 89

8.2.5 Nhà xưởng cơ khí 90

8.2.6 Kho chứa bao bì 90

8.2.7 Nhà bảo vệ 90

8.2.8 Nhà ăn 90

8.2.9 Nhà để xe 90

8.2.10 Gara ôtô 91

8.2.11 Nhà sinh hoạt vệ sinh 91

8.2.12 Kho nhiên liệu 92

8.2.13 Đài nước 92

8.2.14 Phòng hóa nghiệm 92

8.2.15 Nhà đặt bơm nước 93

8.2.16 Bãi chứa bã 93

8.2.17 Trạm biến thế và máy biến áp 93

8.2.18 Trạm cân 93

8.2.19 Bể xử lý nước thải .93

8.2.19 Khu đất dự trữ 95

Chương 9: TÍNH NƯỚC – NHIÊN LIỆU 96

9.1 Tính nhiên liệu 96

9.1.1 Tính nhiên liệu dùng cho lò đốt 96

9.1.2 Lượng xăng dầu dùng cho các loại xe trong nhà máy 96

9.1.3 Lượng dầu dùng cho máy phát điện dự phòng 96

9.1.4 Lượng than cần dùng cho lò đốt sấy tĩnh 96

9.2 Tính lượng nước cần dùng cho nhà máy 96

9.2.1 Nước dùng cho sản xuất 96

9.2.2 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 97

9.2.3 Nước dùng để tưới cây xanh 98

9.2.4 Nước dùng để vệ sinh thiết bị 98

9.2.5 Nước dùng để rửa xe 98

9.2.6 Nước dùng để chữa cháy 98

9.2.7 Tổng lượng nước sử dụng trong nhà máy 98

9.2.8 Đài nước sử dụng cho nhà máy 98

9.2.9 Chọn bơm dùng để bơm nước 99

Chương 10: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 100

10.3.1 Phạm vi áp dụng 101

10.3.2 Yêu cầu kỹ thuật 101

10.3.3 Phương pháp thử 103

10.4 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê rang xay( cà phê bột) 104

10.4.1 Phạm vi áp dụng 104

10.4.2 Yêu cầu kỹ thuật 104

10.4.3 Phương pháp thử 105

Chương 11: VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 106

11.1 Vệ sinh công nghiệp 106

11.1.1 Vệ sinh cá nhân 106

11.1.2 Vệ sinh máy móc thiết bị 106

11.1.3 Vệ sinh phân xưởng, nhà máy 106

11.1.4 Xử lý chất thải 107

11.2 An toàn lao động 107

KẾT LUẬN 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

Hình 2.1 Cây cà phê chè 6

Hình 2.2 Cà phê vối 7

Hình 2.3 Cây cà phê mít 8

Hình 2.4 Cấu tạo giải phẩu quả cà phê 9

Hình 6.1 Hệ thống máy sấy tĩnh 43

Hình 6.2 Bể xiphong MR-15 62

Hình 6.3 Máy xát tươi MXQ-220/2 63

Hình 6.4 Máy tách tạp chất 64

Hình 6.5 Máy xát khô MX-1 65

Hình 6.6 Máy đánh bóng 66

Hình 6.7 Máy phân loại theo kích thước KT-4 67

Hình 6.8 Máy phân loại theo lượng PL-5 68

Hình 6.9 Máy phân loại màu 6-6SXZ-64 69

Hình 6.10 Máy phối trộn YYH-1500 70

Hình 6.11 Máy đóng gói Dxd-2000kb 74

Hình 6.12 Gàu tải GT-150 75

Hình 6.13 Máy rang cà phê MR-30 76

Hình 6.14 Máy phối trộn cà phê sau rang M500 77

Hình 6.15 Máy xay cà phê FS230-160 78

Hình 6.16 Máy phân loại cà phê sau khi xay KPXZS 78

Hình 6.17 Máy đóng gói cà phê ZEL-420G 79

Hình 6.18 Băng tải cỗ ngỗng có gân 80

Hình 6.19 Băng tải may bao BTS 80

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tỉ lệ giữa các thành phần cấu tạo của quả cà phê: (tính theo % quả tươi) 9

Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong quả cà phê 9

Bảng 2.3 Thành phần của nhân cà phê 10

Bảng 4.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy 20

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm 20

Bảng 4.3 Bảng tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn (%) (sản xuất cà phê nhân) 21

Bảng 4.4 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào của các công đoạn chế biến 29

Bảng 4.5 Bảng tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn (%) (sản xuất cà phê rang xay) 30

Bảng 4.6 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào của các công đoạn chế biến 32

Bảng 5.1 Các thông số trạng thái của không khí 34

Bảng 5.2 Thông số của không khí qua calorife trước khi vào máy sấy 35

Bảng 5.3 Thông số của không khí sau khi sấy 36

Bảng 5.4 Thành phần nguyên liệu trong dầu FO 40

Bảng 6.1 Kích thước của cyclon 50

Bảng 6.2 Bảng tổng kết 51

Bảng 6.3 Đặc tính kỹ thuật của bể xi phông MR-1.5 63

Bảng 6.4 Đặc tính kỹ thuật của máy xát quả tươi 63

Bảng 6.5 Đặc tính kỹ thuật của máy CPF-1 65

Bảng 6.6 Đặc tính kỹ thuật MĐBX-500 66

Bảng 6.7 Gầu tải sử dụng trong nhà máy 76

Bảng 6.8 Bảng tổng kết thiết bị 81

Bảng 7.1 Lực lượng lao động gián tiếp 84

Bảng 7.2 Lực lượng lao động tại dây chuyền sản xuất cà phê nhân 85

Bảng 8.1 Tổng kết về xây dựng 93

Bảng 10.1 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê 101

Bảng 10.2 Tỷ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Robusta) 101

Bảng 10.3 Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Arabica) 102

Bảng 10.4 Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn 102

Bảng 10.5 Tỷ lệ lỗi khống chế cho một số loại khuyết tật 103

Bảng 10.6 Yêu cầu cảm quan 104

Bảng 10.7 Yêu cầu lý-hóa 104

LỜI MỞ ĐẦU

Cà phê đã được đưa vào Việt Nam hơn 100 năm và được trồng đại trà từ năm

1988 Do điều kiện khí hậu và đất đai thích hợp nên cây được phát triển trên quy mô rộng và cho chất lượng tốt nên không kém sản phẩm của những nước sản xuất và xuất khẩu cà phê lớn trên thế giới

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

Cà phê là một trong các loại hàng hóa có tính thương mại cao nhất trên thế giới

Thu nhập từ cà phê là nguồn thu quan trọng ở các nước sản xuất cà phê Ở Việt Nam,

cà phê là một mặt hàng xuất khẩu quan trọng, là một trong mười mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, đứng thứ 7 trong 10 ngành hàng xuất khẩu hàng đầu và đứng

thứ 2 trong 7 hàng nông sản xuất khẩu chủ yếu

Việt Nam là nước có sản lượng cà phê xuất khẩu tăng nhanh và ổn định liên tục trong suốt thập kỉ cuối của thế kỉ 20 và đã trở thành một hiện tượng đặc biệt của thị trường cà phê thế giới Đến năm 2000, Việt Nam trở thành nước có sản lượng cà phê xuất khẩu đứng thứ 2 thế giới vượt qua Côlômbia Sản lượng cà phê Việt Nam đang chiếm 14% sản lượng cà phê của thế giới, đứng thứ 2 chỉ sau Brazil trong năm 2019 [1] Phần lớn sản phẩm xuất khẩu của Việt Nam là Robusta (cà phê vối) và đang chiếm

gần 1/ 4 sản lượng sản xuất của loại cà phê này

Cà phê là một loại nước uống cao cấp, nhu cầu đòi hỏi của người tiêu dùng vẫn không ngừng tăng lên, chưa có những sản phẩm nhân tạo được chấp nhận để thay thế cho cà phê, vì vậy việc trồng, xuất khẩu, nhập khẩu loại hàng hóa đặc biệt này vẫn có một ý nghĩa kinh tế lớn đối với nhiều nước Vấn đề quan trọng cần có nhận thức đầy

đủ là: sản phẩm cà phê đem ra thị trường phải đảm bảo chất lượng Trong cơ chế thị

trường: Tiền nào – của nấy, lại càng đúng với mặt hàng cà phê

Trong đó khâu chế biến có ảnh hưởng lớn đến phẩm chất và chất lượng của sản phẩm cà phê bởi thế việc xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê có quy mô lớn, sản phẩm đạt chất lượng cao là rất cần thiết, và để chất lượng cà phê tốt hơn thì một trong các phương pháp mà các doanh nghiệp sử dụng đó là chế biến cà phê theo phương

pháp ướt

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

biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê

rang xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ "

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, Việt Nam đã trở thành một trong những nước xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới, cụ thể sản lượng xuất khẩu cà phê trong năm 2017-2018 của Việt Nam đứng thứ 2 thế giới chỉ sau Brazil [2] Tuy nhiên, do hạn chế về trình độ công nghệ kỹ thuật, sản phẩm cà phê Việt Nam vẫn chưa có chỗ đứng vững chắc trên thị trường thế giới, chưa tạo được thương hiệu có tính cạnh tranh cao, vì thế sản phẩm cà phê của Việt Nam được định giá thấp và không được đánh giá cao về mặt chất lượng Xuất phát từ thực tế đó, việc xây dựng một nhà máy chế biến cà phê mới đáp ứng nhu cầu sản xuất

cả về mặt số lượng và chất lượng là một vấn đề cấp thiết

1.2 Địa điểm 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 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 Đăk Lak phía Tây giáp Campuchia Phía Bắc giáp tỉnh Kontum tại điều kiện cho việc vận chuyển và tiêu thụ sản phẩm

Dựa vào những điều kiện trên Gia Lai được chọn là địa điểm phù hợp để xây dựng nhà máy, cụ thể là khu công nghiệp Tây Pleiku, thành phố Pleyku tỉnh Gia Lai Khu công nghiệp Tây Pleiku nằm cách xa khu dân cư, có hệ thống xử lý nước thải chung của khu công nghiệp nên có khá nhiều thuận lợi cho việc xử lý nước thải, tiếng ồn tránh ảnh hưởng đến đời sống nhân dân

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

Nhiệt độ trung bình khoảng 22-25 ◦C [3]

Hướng gió chính trong năm : Đông Bắc

1.3 Đường giao thông

Nhà máy nằm ở vị trí giao thông thuận lợi:

+ Đường bộ: Giao thông với 3 trục quốc lộ: Quốc lộ 14 nối Gia Lai với các 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 với cảng Quy Nhơn và Campuchia, quốc lộ 25 nối Gia Lai với các tỉnh Phú Yên và Duyên Hải Miền Trung

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

+ Đường sắt: nhà máy có thể vận chuyển đến ga Nha Trang rồi từ đó vận chuyển đi khắp nơi bằng đường sắt

1.4 Vùng nguyên liệu

Với nhà máy sản xuất cà phê thì nguyên liệu chủ yếu là cà phê thu mua từ các hộ nông dân trồng cà phê, vì vậy gần nguồn nguyên liệu là yếu tố vô cùng quan trọng Quanh khu công nghiệp Tây Pleiku 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 Đăkđoa, Chư Sê Tổng diện tích cà phê là 76.367ha với sản lượng 132.800 tấn mỗi năm

1.5 Nguồn cung cấp năng lượng

+ Điện: việc sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị và chiếu sáng điện thế sử dụng thường là 110-220V/360V Ðể đạt yêu cầu phải lấy điện cao thế thường là 6 KV qua

hạ thế Nhà máy sử dụng lưới điện quốc gia đưa về khu công nghiệp, ngoài ra nhà máy còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máy

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

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

1.6 Vấn đề xử lý nước thải

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

1.7 Nguồn nhân lực

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

1.8 Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ

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

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

Hà Lan, Singapore, Pháp

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu

Trên thế giới, cà phê có rất nhiều loại, đây là một loại cây có khả năng thích nghi với môi trường Hiện nay, các nước trên thế giới cũng như ở nước ta đều trồng ba loại

cà phê là: arabica (cà phê chè), canephora (cà phê vối), excelsa (cà phê mít) [4]

2.1.1 Cà phê chè (arabica)

Là loại cà phê được trồng và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới,chiếm 9/10 tổng sản lượng cà phê Cây cao 3 ÷ 5 m, có khi 7 ÷ 10 m, 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 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 Hạt có vỏ lụa màu bạc, ít bám vào nhân, kích thước: dài 5 ÷ 10 mm, rộng 4 ÷

7 mm, dày 2 ÷ 4 mm, kích thước này thay đổi theo từng loại và theo điều kiện môi trường

Hình 2.1 Cây cà phê chè

xanh lục tùy theo chủng và cách chế biến, năng suất 400 ÷ 500kg cà phê nhân/ha Tỉ lệ thành phẩm (cà phê nhân) so với nguyên liệu (cà phê quả tươi) là 14 ÷ 20 % Cà phê chè là loại cà phê được ưa chuộng nhất do hương thơm và mùi vị tốt

2.1.2 Cà phê vối (robusta)

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 hồng, trên quả thường có đường gân dọc, vỏ quả mỏng so với cà phê chè, thời gian từ khi có quả đến lúc chín 10 ÷ 12 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 1 đến tháng 4 Hạt hình bầu dục hay tròn, vỏ lụa trắng dễ bong, khoảng

600 ÷ 900 hạt/100g, hạt dài 5 ÷ 8 mm, hạt có màu xanh bạc, xanh lục hoặc xanh nâu tùy theo chủng và cách chế biến, hàm lượng cafein 2 ÷ 3 %, đây là loại cà phê có nhiều cafein nhất

Hình 2.2 Cà phê vối Năng suất trồng trọt 500 ÷ 600 kg cà phê nhân/ha, ít hương thơm, thường dùng để pha trộn với cà phê chè hay để chế biến cà phê hòa tan và bánh kẹo cà phê Loại cà phê này giá trị thương phẩm kém nhưng lại chịu được hạn, ít kén đất và ít bị sâu bệnh

2.1.3 Cà phê mít (chari)

Cây cao từ 6 ÷ 15 m, nếu đất tốt có thể cao đến 20m Hoa màu trắng có 5 cánh, quả hình trứng hơi ép ngang, quả chín có màu đỏ, to và dày Khối lượng 500 ÷ 700 quả/kg Hình dạng hạt cà phê mít giống như hạt cà phê chè, màu vàng xanh hay màu vàng rạ, vỏ lụa dính sát vào nhân, khó bong, khoảng 700 ÷ 1000 hạt/100g, hàm lượng

cafein 1 ÷ 1,2 %

Hình 2.3 Cây cà phê mít Năng suất 500 ÷ 600 kg cà phê nhân/ha, tỉ lệ thành phẩm (cà phê nhân) so với cà phê quả tươi khoảng 10 ÷ 15 % Giá trị thương phẩm không cao do hạt không đều, khó chế biến, hương vị thất thường, tuy nhiên đây là loại cà phê chịu được hạn, ít kén đất

và ít bị sâu bệnh [4]

2.2 Cấu tạo

Hình 2.4 Cấu tạo giải phẩu quả cà phê

Quả cà phê đưa vào chế biến gồm có các phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt (vỏ nhớt), lớp vỏ trấu (lớp vỏ thóc), lớp vỏ lụa và nhân

Bảng 2.1 Tỉ lệ giữa các thành phần cấu tạo của quả cà phê: (tính theo % quả tươi)

Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong quả cà phê

Vỏ quả

Tannin - 5

Lớp nhớt

- Độ pH của lớp nhớt tùy theo độ chín của quả, thường từ 5,6 ÷ 5,7, có khi lên đến 6,4

- Trong lớp nhớt còn có men pectinaza phân giải pectin

- Thành phần chủ yếu của lớp vỏ trấu là xenlulo và tro, trong thành phần của tro chủ yếu là silic, canxi, kali, magiê

- Thành phần của nhân cà phê được trình bày ở bảng 2.3

Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một ít vitamin, thành phần hóa học của nhân

cà phê chịu ảnh hưởng nhiều của chủng cà phê, độ chín của quả, điều kiện canh tác

Để đánh giá tác dụng của thành phần hóa học nhân cà phê đến phẩm chất của nước pha

cà phê thì cần phải biết những biến đổi của chúng trong quá trình chế biến, đặc biệt là quá trình rang cà phê [4]

Bảng 2.3 Thành phần của nhân cà phê

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Chọn phương pháp chế biến cà phê

Để sản xuất cà phê nhân, người ta sử dụng hai phương pháp sau:

- Phương pháp khô: điều kiện chế biến đơn giản nhưng phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết, thời gian chế biến kéo dài

- Phương pháp ướt: sản xuất chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bị, nước và năng lượng

Tuy nhiên, sản xuất theo phương pháp này rút ngắn được thời gian chế biến và cho sản phẩm có chất lượng cao hơn [4]

Trong xu thế hội nhập việc nâng cao, hoàn thiện chất lượng sản phẩm là điều thiết yếu Hơn nữa hiện nay, nước ta có sản lượng cà phê xuất khẩu lớn xong ở những thị trường khó tính như Mỹ, Châu Âu cà phê của Việt Nam vẫn chưa được ưa chuộng, với lý do chất lượng cà phê Việt Nam còn rất thấp Chính vì lý do đó mà lựa chọn một phương pháp sản xuất thích hợp nhằm nâng cao chất lượng cà phê trên thị trường quốc

tế là thực tiễn rất cần thiết Vì vậy tôi quyết định chọn phương pháp chế biến ướt để sản xuất cà phê nhân

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

3.1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân theo theo phương pháp ướt [5]

Ngâm ủ (lên men)

3.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.1.2.1 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

a Phân loại theo kích thước: thực hiện trên sàng phân loại, thường sử dụng sàng 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

b 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 φ ≈ 1, cà phê còn xanh, non có φ > 1, cà phê quá chín và tạp chất nhẹ có φ < 1 Chính vì thế mà người ta đưa khối quả cà phê vào nước để phân loại, cà phê chín đúng mức sẽ lơ lững, cà phê xanh và tạp chất nặng sẽ chìm, ngược lại cà phê chín và tạp chất nhẹ sẽ nổi [4]

3.1.2.2 Bóc vỏ quả

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 như thối rửa, làm héo kéo dài thời gian phơi 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 quá trình chế biến tiếp theo nên cũng phải loại bỏ[4]

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

3.1.2.3 Ngâm ủ

Sau khi bóc vỏ quả, lớp vỏ nhớt vẫn còn bám xum 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 % Để tách vỏ nhớt, ta dùng phương pháp lên men

Phương pháp lên men: tận dụng enzym sẳn 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),trong quá trình lên men, các phần tử liên kết trong vỏ thịt dưới tác dụng của enzym sẽ bị phân cắt thành các phần tử tự do, dễ dàng trôi theo nước rữa Để quá trình lên men tiến hành được thuận lợi, cần lên men cà phê quả vừa độ chín, bể lên men thường có thể tích 3 ÷ 6 m3, nhiệt độ lên men 35 ÷ 420 C, thời gian từ 10 ÷ 18 giờ tùy thuộc vào từng loại cà phê Nước dùng trong quá trình lên men phải là nước sinh hoạt, hàm lượng sắt < 5 mg/lít, pH 6,9 ÷ 7,2 Ngoài ra, để quá trình lên men được đều đặn, nên đảo nguyên liệu 2 ÷ 3 lần trong một chu kỳ lên men [4]

3.1.2.4 Rửa

- 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 các phẩm vật kể trên bám vào hạt cà phê , không những chúng làm cho màu sắc của hạt, mùi vị của hạt bị ảnh hưởng

mà còn kéo dài thời gian phơi sấy nữa

- Ở đây ta tiến hành rửa nhớt trực tiếp trong bể lên men bằng phương pháp cơ học Nước được bơm vào trong bể lên men, công nhân dùng dụng cụ đảo trộn khối cà phê sau đó cà phê đã tách hết lớp nhớt được tháo ra ngoài [4]

Làm ráo có thể rút ngắn thời gian phơi sấy, độ ẩm của nguyên liệu có thể giảm từ

7 ÷ 10% sau công đoạn này

b Phương pháp làm ráo:

Ở đây chúng ta chọn phương pháp làm ráo trên lưới: kích thước lỗ lưới phải phù hợp với từng loại cà phê để hạt không lọt qua lưới được Lưới được đặt trên giá cách mặt đất 0,5 ÷ 0,8 m để dễ thoát nước và cách ẩm ở đất, chiều dày lớp hạt trên lưới từ

12 ÷ 15 cm

*Sấy

a Mục đích: Làm giảm ẩm nguyên liệu, tăng thời gian bảo quản, đáp ứng yêu cầu cho các công đoạn tiếp theo

b Tiến hành sấy qua 2 giai đoạn:

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

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

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

Độ ẩm sau khi sấy w = 12% [4]

3.1.2.6 Bóc vỏ thóc (xát khô)

Hạt cà phê được bao bọc bởi một lớp vỏ trấu tương đối dày và chắc chắn, thành

phần chủ yếu là xenlulo, không có ích cho quá trình tiêu hóa của cơ thể và cũng không

có ích cho sự hình thành chất lượng sản phẩm, do đó cần phải loại chúng ra

Yêu cầu hạt cà phê sau khi xát khô phải giữ được nguyên hạt, lượng hạt nứt, vỡ càng ít càng tốt, do đó cần phải điều chỉnh hiệu suất xát < 100 %

Các thiết bị xát khô được thiết kế dựa trên các tác động cơ học lên nguyên liệu như đập, xé và ma sát [4]

3.1.2.7 Bóc vỏ lụa (đánh bóng)

Cũng như lớp vỏ thóc, lớp vỏ lụa không có giá trị cho người tiêu dùng nên cần phải bóc vỏ lụa cho hạt cà phê được bóng, tăng giá trị cảm quan

Yêu cầu sau khi đánh bóng hạt cà phê, nhiệt độ của khối cà phê không quá 550 C,

tỉ lệ hạt nứt vỡ không quá 1 % Tỉ lệ vỏ lụa trong cà phê nhân phải đạt 90 % (đối với arabica), 80 % (đối với robusta) và 70 % (đối với chari), qui định rằng hạt có 1/2 diện tích bóc vỏ lụa trở lên được xem là hạt sạch

Người ta thường dùng máy để đánh bóng cà phê nhân Nguyên tắc chung là dùng

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 [4]

3.1.2.8 Phân loại

Cà phê sau khi đánh bóng là một hỗn hợp gồm: cà phê tốt, cà phê xấu, vỏ trấu, vỏ lụa, cà phê vụn do đó cần phải phân loại để đảm bảo được yêu cầu của khách hàng và tiêu chuẩn của nhà máy Trong sản xuất cà phê nhân, người ta thường phải phân loại theo ba phương pháp:

a Phân loại theo kích thước: sử dụng sàng phân loại gồm sàng tròn hoặc sàng lắc với các lưới sàng có cở lỗ khác nhau, hình dạng các lỗ cũng khác nhau, nếu phân loại theo chiều rộng hạt người ta dùng lưới sàng lỗ tròn hoặc vuông, nếu phân loại theo chiều dày hạt người ta dùng lưới sàng lỗ dài

b Phân loại theo tỉ trọng: dựa vào sự chuyển động khác nhau của các hạt có tỉ trọng khác nhau trong luồng không khí chuyển động ngược chiều với khối hạt, mục đích của việc phân loại theo tỉ trọng nhằm loại bỏ các hạt xấu, hạt lép kém chất lượng

c Phân loại theo màu sắc: phân loại theo kích thước và tỉ trọng chỉ loại bỏ được tạp chất, tăng độ đồng đều của khối hạt nhưng chưa thể tạo được cho khối hạt độ đồng nhất về màu sắc được, do đó, để tăng cường chất lượng của khối hạt hơn nữa, người ta tiến hành phân loại theo màu sắc Phân loại theo màu sắc có thể tiến hành bằng thủ công hoặc bằng những thiết bị điện tử

Ở đây chúng ta sử dụng thiết bị điện tử để phân loại [4]

3.1.2.9 Đấu trộn, đóng bao, bảo quản

Cà phê nhân được đấu trộn theo một tỉ lệ nhất định để đảm bảo hiệu quả kinh tế cho cơ sở sản xuất hoặc đảm bảo theo yêu cầu của khách hàng

Đối với cà phê arabica và robusta đóng thành 2 lớp: một lớp polietilen ở trong và một lớp bằng đay gai ở ngoài, đối với cà phê excelsa chỉ cần đóng một lớp, trọng lượng mỗi bao 50 kg hoặc 70 kg

Trong quá trình bảo quản cà phê nhân cần chú ý những điểm sau:

- Độ ẩm cà phê nhân đưa vào bảo quản < 13 %

- Hàm lượng tạp chất < 0,5 %

- Kho bảo quản phải được cách ẩm và cách nhiệt tốt

- Thời gian bảo quản không quá 5 tháng [4]

3.2 Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê rang xay

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.2.1 Rang

- Đây là giai đoạn quan trọng nhất vì hương thơm tạo thành trong quá trình này Ở các

cơ sở sản xuất nhỏ, người ta tiến hành rang trong những thiết bị rang hình cầu hoặc hình trụ, lượng cà phê cho vào < 2/5 thể tích thiết bị, trên thân thiết bị có bố trí cửa để nạp và tháo nguyên liệu và các lỗ để thoát ẩm Ở các cơ sở sản xuất lớn hơn, người ta thường sử dụng loại thiết bị rang kiểu đứng

- Nhiệt độ rang thường khống chế trong khoảng 200 ÷ 240 0C

- Khi nhiệt độ lên 220 0C, giữ ở nhiệt độ này trong vòng 10 ÷ 15 phút, lúc này thể tích hạt không biến đổi nữa, sự sinh khí rất yếu ớt hoặc ngừng hẳn, hạt chuyển sang màu đen bóng

- Trong quá trình rang, để tăng chất lượng sản phẩm, người ta cho chất béo (dầu thực vật,bơ ) vào giai đoạn cuối của quá trình rang, chất béo sẽ giữ lại các chất thơm trên

3.2.2.3 Phối trộn cà phê rang với các chất phụ gia

Sau khi làm nguội, cà phê được đưa đi phối trộn theo đơn đặt hàng giữa các chủng, hạng cà phê với nhau theo một tỷ lệ nhất định hoặc với các nguyên liệu phụ và các chất phụ gia theo thị hiếu của người tiêu dùng (còn gọi là “gu”)

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cà phê mà thông tin trên bao bì không đúng với thực chất của cà phê đựng bên trong Ví dụ người ta có thể ghi trên bao bì:

“Hỗn hợp cà phê Arabica và Robusta” nhưng thực chất bên trong bao là 100% cà phê vối Robusta; hoặc ghi “Cà phê nguyên chất 100%”, nhưng thực chất bên trong có một

tỉ lệ rất cao tới 30% khối lượng các loại phụ gia và chất độn như đậu tương và ngô Hoặc có thông tin trên bao bì rằng “hàm lượng Ochratoxin dưới 5 phần tỷ” nhưng thực chất loại cà phê này chưa bao giờ được lấy mẫu phân tích để xác định hàm lượng độc

tố Tuy vậy, người tiêu dùng ít khi quan tâm đến những gì ghi trên bao bì mà chủ yếu quan tâm đến việc loại cà phê đó có phù hợp với khẩu vị của mình hay không Nhiều người không thích cà phê nguyên chất bằng cà phê có đấu trộn ngô hoặc/và đậu, và

chính khẩu vị của người uống cà phê là động lực chính, nguồn gốc chính của sự phối trộn [5]

3.2.2.4 Xay cà phê rang

Công đoạn xay cà phê rang cũng rất quan trọng, cà phê rang phải được xay đến độ mịn phù hợp và đồng đều Nếu bột thô thì khi pha sẽ rất khó có thể chiết được hết các chất hoà tan ra ngoài nên dịch chiết sẽ loãng hoặc thời gian pha phải kéo dài Ngược lại, nếu bột quá mịn thì khi pha cà phê sẽ khó chảy và có thể dịch chiết sẽ có lẫn cặn Tuy nhiên, độ mịn của bột cũng tuỳ theo phương pháp pha (pha bằng máy thì bột phải mịn hơn pha bằng tay) hoặc nơi tiêu thụ (ở châu Âu thì bột phải mịn hơn ở Mỹ) Độ mịn phù hợp khoảng 400μm [5]

3.2.2.5 Phân loại và phối chế

Cà phê sau khi nghiền gồm các phần từ hạt mịn đến hạt lớn Vì vậy, phải có hỗn

hợp sau khi nghiền qua sàng phân loại để tách các hạt lớn đem đi nghiền lại, nhằm đảm bảo cà phê bột có kích thước đạt 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 để kéo dài thời gian bảo quản, vận chuyển và tiêu thụ [5]

3.2.2.6 Bao gói và bảo quản cá phê rang xay

Công đoạn bao gói cần chú ý đến tính sáng xuyên thấu chất của sản phẩm cà phê rang xay đó là khả năng dễ hút ẩm, các khí lạ và thoát hương thơm ra ngoài làm độ ẩm tăng lên tạo điều kiện cho mốc phát triển, tổn thất hương thơm và cà phê có mùi lạ làm giảm chất lượng thậm trí làm hư hỏng sản phẩm Ở đây chúng ta dùng bao bì nhiều lớp

để bao gói cà phê rang xay[5]

Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy

4.1.1 Thu mua nguyên liệu của nhà máy

Căn cứ vào thời điểm thu hoạch cà phê nguyên liệu, nhà máy ngừng sản xuất từ tháng 5- 8 để bảo trì máy móc, thiết bị

Bảng 4.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Robusta × × × × - - - -

Chú thích: - Nghỉ

× Nhập nguyên liệu sản xuất

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của phân xưởng

Thông số: Nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt với năng suất là:

200 kg sản phẩm/ngày

Dựa vào bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy và lượng nguyên liệu nhập vào Ta

có thể lập ra kế hoạch làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày Mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca làm việc 8 tiếng, các ngày chủ nhật và ngày lễ tết được nghỉ

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm

Năng suất sản xuất cà phê nhân của nhà máy 200 (kg sản phẩm/ giờ)

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân

Tính toán cho 200 sản phẩm /giờ Ở đây ta tính cân bằng vật liệu cho cà phê robusta và arabica

Bảng 4.3 Bảng tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn (%) (sản xuất cà phê nhân)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,400 (kg/h)

4.2.5 Xilo chứa sau phân loại

Lượng nguyên liệu ra : 201,00 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,02 (kg/h)

4.2.6 Phân loại theo màu sắc

Lượng nguyên liệu ra: 201,20 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 2,04 (kg/h)

4.2.7 Phân loại theo khối lượng

Lượng nguyên liệu ra : 201,24 (kg/h)

100

= 205,50 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,21 (kg/h)

4.2.9 Phân loại theo kích cỡ

Lượng nguyên liệu ra: 205,50 (kg/h)

Tỷ lệ hao hụt: 0,5 (%)

Lượng nguyên liệu vào: 205,50 ×

5,99

100

= 206,53 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 1,03 (kg/h)

Sau khi phân loại theo kích thước thu được những loại hạt cà phê như sau :

Người ta phối trộn như sau:

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

+ Lượng nguyên liệu vào:

140,42 x 0.8 + 40,12 x 0.1 + 20,06 x 0.1 = 118,35 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%