Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô và cà phê rang năng suất 90 tấn nguyên liệungày

BẢNG 4.3 Tỷ lệ hao hụt của nguyên liệu qua các công đoạn trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân.. BẢNG 4.4 Lượng nguyên liệu vào các công đoạn trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân.. BẢNG

i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Đà Nẵng – Năm 2017

Kế đến, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã hỗ trợ, động viên em trong quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng, em xin cảm ơn các thầy cô trong Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp đã dành thời gian để đọc và nhận xét đồ án của em

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là công trình của riêng tôi Thông tin về các nội dung trích dẫn trong đồ án đều được thể hiện trong danh mục tài liệu tham khảo

Sinh viên thực hiện

Lâm Thảo Nhân

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN i

CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ x

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT 2

1.1 Tính khả thi 2

1.2 Vị trí xây dựng 2

1.3 Địa điểm xây dựng 3

1.4 Nguồn nguyên liệu 4

1.5 Đường giao thông 5

1.6 Nguồn cung cấp năng lượng 5

1.7 Nguồn nhân lực 5

1.8 Xử lý chất thải 5

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 7

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 7

2.1.1 Cà phê chè 7

2.1.2 Cà phê vối 7

2.1.3 Cà phê mít 8

2.2 Cấu tạo, thành phần khối lượng và thành phần hóa học của quả cà phê 8

2.2.1 Cấu tạo của quả cà phê 8

2.2.2 Thành phần khối lượng của quả cà phê 9

2.2.3 Thành phần hóa học của quả cà phê 10

2.3 Tổng quan về sản phẩm 11

2.3.1 Các dạng cà phê 11

2.3.2 Các chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân 12

2.3.3 Các chỉ tiêu chất lượng của cà phê bột 12

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 13

3.1 Chọn phương pháp chế biến cà phê nhân 13

3.1.1 Phương pháp chế biến ướt 13

3.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô 14

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 14

3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 15

3.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay từ cà phê nhân 20

3.3.1 Dây chuyền công nghệ 20

3.3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 20

Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 22

4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy 22

4.1.1 Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy 22

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy 22

4.2 Cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất cà phê nhân 22

4.2.1 Thu nhận và bảo quản 23

4.2.2 Tách tạp chất 24

4.2.3 Sấy sơ bộ 24

4.2.4 Sấy chính thức 24

4.2.5 Xát quả khô 25

4.2.6 Đánh bóng cà phê 25

4.2.7 Phân loại theo kích thước 25

4.2.8 Phân loại theo khối lượng riêng 26

4.2.9 Phân loại theo màu sắc 26

4.2.10 Phối trộn 27

4.2.11 Cà phê nhân thành phẩm 27

4.3 Cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 28

4.3.1 Nguyên liệu 28

4.3.2 Rang cà phê nhân 29

4.3.3 Làm nguội cà phê rang 29

4.3.4 Xay cà phê 29

4.3.5 Đóng gói 29

4.3.6 Thành phẩm 29

Chương 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 31

5.1 Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy chính thức 31

5.1.1 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết 31

5.1.2 Một số thông số trong tính toán sấy lý thuyết 33

5.1.3 Xây dựng quá trình sấy thực tế 34

5.1.4 Tính toán quá trình cháy 36

5.2 Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình rang 40

5.2.1 Nhiệt lượng vào 40

5.2.2 Nhiệt lượng ra 40

Chương 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 43

6.1 Thiết bị sấy thùng quay 43

6.2 Tính và chọn caloriphe 44

6.2.1 Chọn kích thước của ống truyền nhiệt 44

6.2.2 Tính toán các thông số của ống truyền nhiệt 44

6.2.3 Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình 45

6.2.4 Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài ống đến không khí 45

6.2.5 Hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến thành trong ống 46

6.2.6 Hệ số truyền nhiệt 47

6.2.7 Xác định cấu tạo caloriphe 47

6.3 Lò đốt 49

6.4 Tính toán về xiclôn 49

6.5 Tính toán và chọn quạt 52

6.5.1 Trở lực hệ thống 53

6.5.2 Chọn quạt 61

6.6 Máy tách tạp chất 63

6.7 Máy xát quả khô 63

6.8 Máy đánh bóng cà phê nhân 64

6.9 Máy phân loại theo kích thước 64

6.10 Máy phân loại theo khối lượng riêng 65

6.11 Máy phân loại theo màu sắc 66

6.12 Máy phối trộn 66

6.13 Cân 67

6.14 Máy sấy tĩnh vỉ ngang 68

6.15 Hố chứa cà phê 69

6.15.1 Hố chứa cà phê tươi trước khi vào máy tách tạp chất 69

6.15.2 Hố chứa cà phê sau máy sấy tĩnh 69

6.16 Xilô chứa cà phê 69

6.17 Thiết bị vận chuyển trong dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 73

6.18 Băng tải may bao 74

6.19 Thiết bị rang và làm nguội 75

6.20 Máy xay cà phê 76

6.21 Máy đóng gói 77

6.23 Thiết bị vận chuyển trong dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 79

6.23.1 Gàu tải 79

6.23.2 Vít tải 79

Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG CỦA NHÀ MÁY 82

7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 82

7.2 Tổ chức lao động của nhà máy 82

7.2.1 Chế độ làm việc 82

7.2.2 Nhân lực 83

7.3 Tính xây dựng 86

7.3.1 Phân xưởng sản xuất 86

7.3.2 Sân chứa nguyên liệu ban đầu 86

7.3.3 Kho chứa thành phẩm 86

7.3.4 Nhà hành chính 88

7.3.5 Nhà xưởng cơ khí 88

7.3.6 Kho chứa bao bì 88

7.3.7 Nhà bảo vệ 89

7.3.8 Nhà ăn 89

7.3.9 Nhà để xe 89

7.3.10 Gara ôtô 89

7.3.11 Nhà sinh hoạt vệ sinh 90

7.3.12 Kho nhiên liệu 90

7.3.13 Đài nước 91

7.3.14 Phòng hóa nghiệm 91

7.3.15 Nhà đặt bơm nước 91

7.3.16 Bãi chứa bã 91

7.3.17 Bể xỉ than 91

7.3.18 Trạm biến thế và máy biến áp 91

7.3.19 Trạm cân 92

7.3.20 Khu đất mở rộng 93

Chương 8: TÍNH NƯỚC VÀ NHIÊN LIỆU 94

8.1 Tính lượng nước sử dụng trong nhà máy 94

8.1.1 Nước dùng cho sản xuất 94

8.1.2 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 94

8.1.3 Nước dùng để tưới cây xanh 94

8.1.4 Nước dùng để vệ sinh thiết bị 94

8.1.5 Nước dùng để rửa xe 94

8.1.6 Nước dùng để chữa cháy 95

8.1.7 Tổng lượng nước sử dụng trong nhà máy 95

8.1.8 Đài nước sử dụng cho nhà máy 95

8.1.9 Chọn bơm dùng để bơm nước 95

8.2 Tính nhiên liệu 95

8.2.1 Tính nhiên liệu dùng cho lò đốt 95

8.1.2 Lượng xăng dùng cho các loại xe trong nhà máy 96

8.1.3 Lượng xăng dùng cho máy phát điện dự phòng 96

8.1.4 Lượng than cần dùng cho lò đốt của máy sấy tĩnh 96

Chương 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 97

9.1 Phương pháp đánh giá chất lượng cà phê quả tươi 97

9.1.1 Lấy mẫu 97

9.1.2 Chuẩn bị mẫu thử 97

9.1.3 Xác định tỷ lệ quả chín; tỷ lệ quả khô, quả chùm, quả xanh; tỷ lệ tạp chất và quả xanh non; tỷ lệ quả thối, mốc 97

9.1.4 Xác định tỷ lệ quả lép 98

9.2 Phương pháp đánh giá chất lượng cà phê nhân 98

9.2.1 Lấy mẫu 98

9.2.2 Xác định ngoại quan 98

9.2.3 Xác định độ ẩm 98

9.2.4 Xác định tỷ lệ lẫn cà phê khác loại 98

9.2.5 Xác định tỷ lệ khối lượng khuyết tật 99

9.2.6 Xác định tỷ lệ khối lượng trên sàng lỗ tròn 99

9.3 Phương pháp đánh giá chất lượng cà phê bột 99

9.3.1 Xác định độ mịn 99

9.3.2 Xác định độ ẩm 99

9.3.3 Xác định hàm lượng caphein 99

9.3.4 Xác định hàm lượng chất tan trong nước 99

9.3.5 Xác định hàm lượng tro không tan trong axit 99

Chương 10: VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 100

10.1 Vệ sinh công nghiệp 100

10.1.1 Vệ sinh cá nhân 100

10.1.2 Vệ sinh máy móc thiết bị 100

10.1.3 Vệ sinh phân xưởng, nhà máy 100

10.1.4 Xử lý chất thải 100

KẾT LUẬN 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 2.1 Thành phần khối lượng của quả cà phê

BẢNG 2.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả

BẢNG 2.3 Thành phần hóa học của lớp vỏ thịt

BẢNG 2.4 Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu

BẢNG 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê

BẢNG 4.1 Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy

BẢNG 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm của nhà máy

BẢNG 4.3 Tỷ lệ hao hụt của nguyên liệu qua các công đoạn trong dây chuyền sản xuất

cà phê nhân

BẢNG 4.4 Lượng nguyên liệu vào các công đoạn trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân

BẢNG 4.5 Tỷ lệ hao hụt của nguyên liệu qua các công đoạn trong dây chuyền sản xuất

cà phê rang xay

BẢNG 4.6 Lượng nguyên liệu vào các công đoạn trong dây chuyền sản xuất cà phê rang xay

BẢNG 5.1 Các thông số trạng thái của không khí

BẢNG 5.2 Nhiệt lượng vào máy sấy

BẢNG 5.3 Nhiệt lượng ra khỏi máy sấy

BẢNG 5.4 Thành phần nguyên tố của dầu FO-R

BẢNG 6.1 Kích thước các xilô

BẢNG 6.2 Các gàu tải sử dụng trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân

BẢNG 6.3 Các thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân

BẢNG 6.4 Các thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất cà phê rang xay

BẢNG 6.5 Các thông số kích thước của xilô chứa cà phê sau làm nguội

BẢNG 6.6 Các gàu tải sử dụng trong trong dây chuyền sản xuất cà phê rang xay BẢNG 6.7 Tổng kết các thiết bị sử dụng trong nhà máy

BẢNG 7.1 Lực lượng lao động gián tiếp trong nhà máy

BẢNG 7.2 Lực lượng lao động trực tiếp trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân

BẢNG 7.3 Lực lượng lao động trực tiếp trong dây chuyền sản xuất cà phê rang

BẢNG 7.4 Lực lượng lao động ở các bộ phận phụ trợ

BẢNG 7.5 Tổng kết về xây dựng

HÌNH 1.1 Bản đồ hành chính tỉnh Lâm Đồng

HÌNH 2.1 Cấu tạo quả cà phê

HÌNH 3.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô HÌNH 3.2 Máy sấy thùng quay

HÌNH 3.3 Máy xát quả khô loại Engelberg

HÌNH 3.4 Máy đánh bóng khô

HÌNH 3.5 Sàng trọng lượng

HÌNH 3.6 Máy phân loại hạt theo màu sắc sử dụng cảm biến ảnh CCD

HÌNH 3.7 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cà phê rang xay từ cà phê nhân

HÌNH 6.1 Xiclôn đơn ЦH.15

HÌNH 6.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy

HÌNH 6.3 Khuỷu ghép 90° với mặt cắt hình vuông do hai khuỷu 45° tạo thành HÌNH 6.4 Máy tách tạp chất MTC-8

HÌNH 6.5 Máy xát quả khô MX-1

HÌNH 6.6 Máy đánh bóng cà phê nhân CPB-4A

HÌNH 6.7 Máy phân loại theo kích thước KT6

HÌNH 6.8 Máy phân loại theo khối lượng riêng PL-5

HÌNH 6.9 Máy phân loại theo màu sắc VSN3000-AC3

HÌNH 6.10 Máy phối trộn TMZ-JL500

HÌNH 6.11 Cân đóng bao hạt một phễu PM01

HÌNH 6.12 Máy sấy tĩnh vỉ ngang

HÌNH 6.13 Xilô hình hộp chữ nhật

HÌNH 6.14 Kích thước của xilô

HÌNH 6.15 Gàu tải GT-150

HÌNH 6.16 Băng tải may bao BTS

HÌNH 6.17 Thiết bị rang LoringTM S70 PeregrineTM

HÌNH 6.18 Máy xay cà phê TKS - 36S

HÌNH 6.19 Máy đóng gói VFFS M400

HÌNH 6.20 Vít tải

HÌNH 7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy

MỞ ĐẦU

Ngày nay, bên cạnh mục đích dinh dưỡng, phòng bệnh và trị bệnh, chúng ta còn xem việc sử dụng thực phẩm như một thú vui hay một cách thư giãn Đúng vậy, việc uống cà phê trong khi làm việc, khi bàn chuyện cùng đối tác hay trò chuyện cùng người thân, bạn bè đã dần trở thành một thói quen không thể thiếu trong công việc hay trong cuộc sống của nhiều người Do đó, để đáp ứng nhu cầu thưởng thức cà phê ngày càng cao của người tiêu dùng, ngành công nghiệp chế biến cà phê cũng được đầu tư và phát triển mạnh mẽ

Năm 2016, cà phê là mặt hàng nông sản có kim ngạch xuất khẩu cao nhất Việt Nam [1] Tuy nhiên, trong giai đoạn từ năm 2012 đến 2016, mặt hàng này cũng có nhiều biến động cả về sản lượng, trị giá và đơn giá xuất khẩu trung bình qua từng năm [1] Một trong những nguyên nhân là chỉ có một phần ba doanh nghiệp xuất khẩu của Việt Nam có nhà máy chế biến cà phê nhân xuất khẩu, 90 % các doanh nghiệp trong nước và 100 % doanh nghiệp FDI mua cà phê nhân thông qua thương lái và đại lý thu mua để xuất khẩu, dẫn đến chất lượng cà phê xuất khẩu chưa cao [2] Thêm vào đó, tỷ

lệ cà phê hòa tan, cà phê rang xay của Việt Nam mới đạt khoảng 10 %, điều này làm giảm đáng kể giá trị gia tăng của ngành cà phê và mất đi cơ hội cạnh tranh, nhất là khi Việt Nam tham gia vào các hiệp định thương mại tự do [2] Để nâng cao giá trị gia tăng cho ngành cà phê và đáp ứng nhu cầu về chất lượng ngày càng tăng của thị trường, việc xây dựng một nhà máy chế biến sâu cà phê là rất cần thiết Vì vậy, ở đồ

án tốt nghiệp này, em được giao nhiệm vụ là: “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô và cà phê rang năng suất 90 tấn nguyên liệu/ngày”

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT

cà phê Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Do đó, để nâng cao sức cạnh tranh và giá trị cà phê xuất khẩu, việc xây dựng một nhà máy chế biến cà phê nhân và cà phê rang là điều khả thi

1.2 Vị trí xây dựng

Lâm Đồng là một tỉnh miền núi Nam Tây Nguyên có độ cao trung bình từ 800 – 1.000 m so với mặt nước biển và có diện tích tự nhiên 9.772,19 km2 [5] Phía đông, Lâm Đồng giáp các tỉnh Khánh Hòa và Ninh Thuận, phía tây nam giáp tỉnh Đồng Nai, phía nam – đông nam giáp tỉnh Bình Thuận, phía bắc giáp tỉnh Đắk Lắk [5]

Lâm Đồng nằm trên 3 cao nguyên và là khu vực đầu nguồn của 7 hệ thống sông suối lớn [5] Đặc điểm chung của Lâm Đồng là địa hình cao nguyên tương đối phức tạp, chủ yếu là bình sơn nguyên, núi cao, đồng thời cũng có những thung lũng nhỏ bằng phẳng đã tạo nên những yếu tố tự nhiên khác nhau về khí hậu, thổ nhưỡng, thực động vật [5]

Các tuyến quốc lộ 20, 27, 28 nối liền Lâm Đồng với vùng Đông Nam Bộ, thành phố Hồ Chí Minh, các tỉnh thuộc vùng Tây Nguyên, các tỉnh duyên hải Nam Trung bộ, tạo cho Lâm Đồng có mối quan hệ kinh tế − xã hội bền chặt với các vùng, các tỉnh trong khu vực [6] Cảng hàng không Liên Khương nằm cách trung tâm thành phố Đà Lạt 30 km đang được nâng cấp thành sân bay quốc tế với đường băng dài 3.250 m có thể tiếp nhận các loại máy bay tầm trung như A320, A321 hoặc tương đương [6]

Toàn tỉnh có khoảng 255.407 ha đất có khả năng sản xuất nông nghiệp, trong đó

có trên 200 000 ha đất bazan tập trung ở cao nguyên Bảo Lộc − Di Linh thích hợp cho việc trồng cây công nghiệp dài ngày [6] Tổng diện tích trồng cà phê ở Lâm Đồng vào niên vụ 2014/15 là 151 565 ha, đứng thứ hai cả nước [8] Từ năm 2010 đến cuối mùa mưa năm 2016, Lâm Đồng là địa phương có diện tích trồng tái canh và ghép cải tạo cà phê già cỗi hết chu kỳ kinh doanh nhiều nhất trong cả nước [9]

1.3 Địa điểm xây dựng

Căn cứ vào những điều kiện nêu trên, tôi quyết định chọn tỉnh Lâm Đồng là địa điểm xây dựng nhà máy, cụ thể là khu công nghiệp Lộc Sơn thuộc phường Lộc Sơn, thành phố Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng Khu công nghiệp Lộc Sơn nằm ở trung tâm các vùng cây công nghiệp như cà phê, chè, dâu tằm [10]

Thành phố Bảo Lộc là một trong hai trung tâm lớn của tỉnh Lâm Đồng, nằm trên cao nguyên Di Linh − Bảo Lộc, ở độ cao 800 – 1.000 m [11] Phía bắc, đông, nam,

Thành phố Bảo Lộc được xây dựng trên các ngọn đồi tương đối bằng phẳng có độ cao trung bình 850 m, địa hình dốc từ Bắc Nam, từ Đông sang Tây [12] So với các đô thị miền núi, Bảo Lộc có địa hình xây dựng lý tưởng, đẹp về cảnh quan thiên nhiên, thuận lợi về xây dựng và phát triển du lịch [12]

Bảo Lộc nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa nhưng do ở độ cao trên

800 m và tác động của địa hình nên khí hậu Bảo Lộc có nhiều nét độc đáo Nhiệt độ trung bình cả năm từ 21 – 22 °C [13] Biên độ nhiệt giữa tháng mưa và tháng nắng là 3 – 4 °C, biên độ nhiệt giữa ngày và đêm khá lớn, trung bình là 10,3 °C [11] Số giờ nắng trung bình là 1.680 giờ/ năm, bình quân 4,6 giờ/ngày (tháng mùa mưa: 2 − 3 giờ/ngày, các tháng mùa khô: 6 − 7 giờ /ngày), mùa khô nắng nhiều nhưng nhiệt độ trung bình thấp tạo nên nét đặc trưng độc đáo của khí hậu Bảo Lộc [13] Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 11, lượng mưa trung bình hàng năm là 2.513 mm, số ngày mưa trung bình cả năm là 190 ngày, mưa nhiều và mưa tập trung từ tháng 7 đến tháng 9 [13] Độ ẩm trung bình hàng năm khá cao từ 80 – 90 % [13] Sương mù xuất hiện ở Bảo Lộc nhiều nhất tỉnh do độ ẩm cao, trung bình mỗi năm có 85 ngày có sương mù tập trung vào những tháng cuối mùa mưa [11]

Gió chủ đạo theo hai hướng chính: Gió Đông Bắc thịnh hành từ tháng 1 đến tháng 4, gió Tây Nam thịnh hành từ tháng 6 đến tháng 9 [13]

Đất của thành phố Bảo Lộc có 4 nhóm, gồm 8 loại đất chính, trong đó đất feralit trên bazan chiếm tỉ lệ lớn, rất thuận lợi để trồng cây công nghiệp dài ngày [11] Thổ nhưỡng có nhiều loại, bao gồm: đất dốc tụ, đất phù sa, đất nâu vàng trên bazan, đất nâu đỏ trên bazan, đất nâu vàng trên đaxit và các loại đất khác [11]

1.4 Nguồn nguyên liệu

Tổng diện tích trồng cà phê ở Lâm Đồng vào niên vụ 2014/15 là 151.565 ha, đứng thứ hai cả nước [8] Năm 2010, tỉnh Lâm Đồng có năng suất bình quân cà phê nhân là 2,43 tấn/ha và sản lượng là 332.035 tấn/năm [14, tr 9 – 10] Năm 2010, Bảo Lộc có 8.363 ha cà phê với sản lượng 19.630 tấn cà phê nhân, giữ vị trí thứ 5 sau các huyện Di Linh, Lâm Hà, Bảo Lâm và Đức Trọng [14, tr 9 – 10] Do đó, nhà máy có được nguồn nguyên liệu dồi dào từ Bảo Lộc và các huyện lân cận trong tỉnh Lâm Đồng Theo quy hoạch phát triển cà phê trên địa bàn tỉnh Lâm Đồng giai đoạn 2016 –

2020, Lâm Đồng có mục tiêu ổn định diện tích cà phê đến năm 2020 vào khoảng 150.000 ha, trong đó có khoảng 15 – 20 % diện tích là cà phê chè [14, tr 2] Đồng thời, tỉnh đặt mục tiêu tổng diện tích tái canh cà phê khoảng 39.000 – 40.000 ha [14, tr 3] Thêm vào đó, Lâm Đồng có mục tiêu nâng năng suất bình quân cà phê nhân toàn tỉnh đến năm 2020 đạt khoảng 3,1 – 3,2 tấn/ha, sản lượng khoảng 460.000 – 480.000

tấn/năm [14, tr 2] Ngoài ra, tỉnh cũng đặt mục tiêu phát triển vùng sản xuất cà phê có chứng nhận theo tiêu chuẩn UTZ, 4C, Rainforest đạt 50 – 60 % diện tích để cung cấp

cà phê nhân đạt tiêu chuẩn xuất khẩu [14, tr 3] Vì vậy, việc chọn địa điểm đặt nhà máy tại tỉnh Lâm Đồng là hoàn toàn hợp lý vì đảm bảo được cả số lượng và chất lượng của nguyên liệu

1.5 Đường giao thông

Nhà máy được đặt ở khu công nghiệp Lộc Sơn cách trung tâm thành phố Bảo Lộc 3 km về phía đông nam, nằm cạnh các đầu mối giao thông chính [10] Phía Bắc có Quốc lộ 20 nối thành phố Hồ Chí Minh với Đà Lạt, phía Tây là quốc lộ 55 nối với tỉnh Bình Thuận [10] Khoảng cách di chuyển từ khu công nghiệp Lộc Sơn đến trung tâm thành phố Đà Lạt là 110 km, sân bay Liên Khương - Đức Trọng là 80 km, trung tâm

Hồ Chí Minh là 190 km, sân bay Tân Sơn Nhất là 190 km, cảng Sài Gòn là 170 km, thành phố Nha Trang − Khánh Hòa là 270 km [10]

1.6 Nguồn cung cấp năng lượng

Nguồn điện hiện nay là lưới điện 22 kV khu vực cao nguyên Đa Nhim − Bảo Lộc

− Long Bình thông qua trạm biến áp 22 kV Đại Bình và trạm 220/110 kV với công suất máy hiện tại 200/110/35kV − 63 MVA; phụ tải điện của khu vực khu công nghiệp được đáp ứng nguồn điện theo yêu cầu sử dụng một cách ổn định [10]

Lưu lượng nước ngầm có thể khai thác trong khu vực đạt 115 l/s [10] Để cung cấp nước cho khu công nghiệp Lộc Sơn, hiện có hai nguồn nước là nước ngầm và nước mặt sông Đại Bình [10] Tại khu công nghiệp có hệ thống nước sạch cung cấp đủ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt, đảm bảo cho hoạt động của khu công nghiệp [10] Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy bao gồm: Dầu FO-R, xăng dùng cho xe ô tô,

xe tải của nhà máy

1.7 Nguồn nhân lực

Dân số Lâm Đồng năm 2014 là 1.259.255 người [15, tr 1] Ngoài lực lượng lao động tại thành phố Bảo Lộc, nhà máy còn có lực lượng đến từ các huyện lân cận Vì vậy, không cần lo nơi ăn chốn ở cho công nhân của nhà máy Hiện nay trên địa bàn tỉnh có 2 trường đại học tổng hợp, 2 trường cao đẳng sư phạm, 1 trường trung học y tế,

1 trường trung học kinh tế − kỹ thuật, 2 trường dạy nghề, hàng năm cung cấp hàng ngàn lao động có tay nghề cho địa phương [6]

1.8 Xử lý chất thải

Trong các công đoạn sản xuất cà phê ta sử dụng nguồn nước khá ít Do vậy lượng nước thải ra môi trường không nhiều Nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy

được đưa thẳng vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy và thải ra hệ thống cống thành phố, do chúng khá sạch Đối với chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp vi sinh,

vỏ cà phê là nguyên liệu để đốt làm nhiên liệu cho máy sấy sơ bộ, giảm chi phí nhiệt cho nhà máy

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 Tổng quan về nguyên liệu

Trên thế giới, cà phê hiện có trên 100 loài khác nhau nhưng số loại có giá trị kinh

tế cao thì không nhiều [16, tr 114] Hiện nay, có 3 giống cà phê được trồng chủ yếu ở

Việt Nam cũng như trên thế giới là giống cà phê chè (Coffea arabica), giống cà phê vối (C canephora) và giống cà phê mít (C liberica) [16, tr 115]

2.1.1 Cà phê chè

2.1.1.1 Đặc tính

Cà phê chè có nguồn gốc ở cao nguyên Jimma, thuộc nước Ê-ti-ô-pi-a, vùng nhiệt đới phía đông Châu Phi [17, tr 15] Đây là loại cà phê được trồng lâu đời nhất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới vì hương vị thơm ngon

Cây cà phê cao 3 − 5m, có khi 7 − 10m Tùy thuộc vào điều kiện đất đai, khí hậu

mà có thể độc thân hoặc nhiều thân, lá nhỏ hình ôvan hay lưỡi mác, cành nhỏ, mảnh khảnh, ít phân nhánh, tán nhỏ, quả hình bầu dục, đôi khi hình tròn Quả chín có màu vàng hoặc màu đỏ tươi tùy chủng loại Đường kính quả từ 10 − 15mm, thường có hai nhân, ít khi một nhân, khi chín cuống quả mềm dễ rụng, nứt khi trời mưa Hàm lượng caphein là 1,3 % tùy theo giống Có khả năng chịu lạnh (nhiệt độ 15 – 20 °C)

Thời gian từ lúc có quả đến lúc chín 6 − 7 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau

2.1.1.2 Năng suất

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

Loại tốt: 600 – 800 kg cà phê nhân/ha

Tỷ lệ thành phẩm so với nguyên liệu từ 14 – 20 %

2.1.2 Cà phê vối

2.1.2.1 Đặc tính

Có nguồn gốc ở khu vực sông Công Gô, miền vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi Đây là loại quan trọng thứ hai trong các loài cà phê Khoảng 39 % các sản phẩm cà phê được sản xuất từ loại cà phê này Nước xuất khẩu cà phê vối lớn nhất trên thế giới là Việt Nam

Cây có một hoặc nhiều thân, thân cao khoảng 8 – 12 m Lá có hình trứng hoặc hình lưỡi mác, mũi nhọn, phiến lá gợn sóng Quả hình tròn hoặc hình trứng, núm quả nhỏ Trên quả có nhiều gân dọc, quả chín có màu đỏ hoặc hồng Kích thước nhỏ hơn

tùy chủng loại và cách chế biến Hàm lượng caphein từ 2 – 3 % và đây là loại cà phê

có nhiều caphein nhất Cà phê vối thích hợp nơi nóng ẩm nhiệt độ từ 24 – 26 °C

Cà phê vối ít thơm hơn so với cà phê chè, 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 có giá trị thương phẩm kém nhưng lại chịu được hạn, ít kén đất và ít bị sâu bệnh

500 − 700 quả/kg Hàm lượng caphein trong hạt khoảng 1,02 - 1,15 %

Giá trị thương phẩm không cao do hạt không đồng 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

2.1.3.2 Năng suất

Loại thường: 500 – 600 kg cà phê nhân/ha

Loại tốt: 1200 – 1400 kg cà phê nhân/ha

Tỷ lệ thành phẩm/nguyên liệu từ 10 – 15 %

2.2 Cấu tạo, thành phần khối lượng và thành phần hóa học của quả cà phê

2.2.1 Cấu tạo của quả cà phê

Hình 2.1 Cấu tạo quả cà phê [16, tr 118]

Trong đó: 1 Nhân 2 Lớp vỏ thịt 3 Lớp vỏ trấu 4 Lớp vỏ lụa 5 Lớp vỏ quả

Cấu tạo quả cà phê gồm 5 phần:

− Lớp vỏ quả: Là lớp ngoài cùng, mềm, có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối

và cà phê mít

− Lớp vỏ thịt: Nằm phía dưới lớp vỏ quả hay còn gọi là trung bì, vỏ thịt cà phê chè chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn

− Lớp vỏ trấu: Bao bọc bên ngoài nhân là lớp vỏ cứng, chứa nhiều chất xơ gọi là lớp

vỏ trấu hay là nội bì Vỏ trấu của cà phê chè mỏng, dễ dập vỡ hơn so với cà phê vối và

cà phê mít Hạt cà phê sau khi loại bỏ hết chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc

− Lớp vỏ lụa: Đây là lớp vỏ mỏng mềm, bao bọc bên ngoài nhân cà phê, chúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy thuộc vào loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc và rất dễ bong ra trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa

cà phê mít màu vàng nhạt bám chặt vào nhân

− Nhân cà phê: Đây là lớp trong cùng của quả cà phê, phía ngoài nhân là lớp tế bào rất cứng, có những tế bào nhỏ chứa chất dầu Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn Thông thường chỉ có hai nhân

2.2.2 Thành phần khối lượng của quả cà phê

Bảng 2.1 Thành phần khối lượng của quả cà phê [16, tr 119]

Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%) Nhân và vỏ lụa 26 − 30 26 − 29

2.2.3 Thành phần hóa học của quả cà phê

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả [16, tr 119]

Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%)

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu [16, tr 120]

Thành phần Cà phê chè (%) Cà phê vối (%)

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê [16, tr 120]

Thành phần Hàm lượng

(g/100 g nhân) Thành phần

Hàm lượng (g/100 g nhân)

Lipit 4,0 – 18,0 Hemixenluloza 20,0

Tro 2,5 – 4,5 Axit clorogenic 2,0 – 8,0

Tinh bột 5,0 – 23,0 Axit caphetanic 8,0 – 9,0

2.3 Tổng quan về sản phẩm

2.3.1 Các dạng cà phê

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4334: 2007 [18], một số dạng cà phê được liệt

kê sau đây:

− Cà phê quả tươi (cherry coffee): Quả chưa khô của cây Coffea sau khi thu hoạch

− Cà phê quả khô (husk coffee; coffee in pod): Cà phê quả tươi sau khi được làm khô

− Cà phê thóc (parchment coffee; coffee in parchment): Nhân cà phê được bọc trong lớp vỏ trấu

− Cà phê nhân (green coffee; raw coffee): Nhân cà phê

− Cà phê chế biến ướt (wet − processed coffee): Cà phê nhân được chế biến bằng một trong hai phương pháp chế biến ướt của quả

− Cà phê dịu (mild coffee): Cà phê Arabica đã rửa

− Cà phê chế biến khô (dry − processed coffee): Cà phê nhân được chế biến bằng qui trình làm khô

− Cà phê đánh bóng (polished coffee): Cà phê nhân mà vỏ lụa được loại bỏ bằng tác động cơ học để cho ngoại hình bóng và đẹp hơn

− Cà phê được rửa và làm sạch (washed and cleaned coffee): Cà phê nhân chế biến khô mà vỏ lụa được loại bỏ bằng biện pháp cơ học kết hợp với dùng nước

− Cà phê rang (roasted coffee): Sản phẩm thu được sau khi rang cà phê nhân

− Cà phê bột (ground coffee; R&G coffee): Sản phẩm thu được sau khi nghiền cà phê

rang

− Cà phê chiết (coffee extract): Sản phẩm thu được bằng cách dùng nước để chiết các chất hòa tan có trong cà phê rang

− Cà phê hòa tan (instant coffee; soluble coffee; dried coffee extract): Sản phẩm khô,

có thể hòa tan trong nước được lấy từ cà phê rang bằng phương pháp vật lý sử dụng nước để tách chiết

− Cà phê khử caphein (decaffeinated coffee): Cà phê thu được sau khi chiết caphein

− Cà phê pha (coffee brew): Nước cà phê thu được bằng cách dùng nước để xử lý cà phê rang dạng bột hoặc thêm nước vào cà phê chiết hay cà phê hòa tan

2.3.2 Các chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân

Theo QCVN 01 – 26: 2010/BNNPTNT [19], cà phê nhân phải đạt chỉ tiêu về vệ sinh an toàn thực phẩm là: Chỉ tiêu hàm lượng ochratoxin A: ≤ 5 μg/kg

Các chỉ tiêu chất lượng khác của cà phê nhân: Xem phụ lục 1

2.3.3 Các chỉ tiêu chất lượng của cà phê bột

Xem phụ lục 2

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương pháp chế biến cà phê nhân

Các nước trên thế giới và Việt Nam thường sử dụng hai phương pháp chế biến cà phê nhân chính:

− Phương pháp chế biến ướt

− Phương pháp chế biến khô

3.1.1 Phương pháp chế biến ướt

Phương pháp này gồm hai công đoạn chính: Công đoạn xát tươi và phơi sấy, loại

bỏ lớp vỏ quả và lớp vỏ nhớt, phơi sấy đến độ ẩm nhất định Công đoạn xát và đánh bóng, loại bỏ lớp vỏ trấu và lớp vỏ lụa để tạo thành cà phê nhân bán thành phẩm

− Ưu điểm: Tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt hơn Mùi vị ổn định

− Nhược điểm: Phương pháp phức tạp, yêu cầu nhiều công đoạn hơn Tốn nhiều chi phí và tạo lượng nước thải khá lớn, nếu không xử lý sẽ tác động xấu đến môi trường

3.1.2 Phương pháp chế biến khô

Quá trình chế biến đơn giản nhưng phụ thuộc vào thời tiết để tránh phụ thuộc người ta sử dụng máy sấy Phương pháp này thường áp dụng cho những vùng có khí hậu nhiều nắng, mưa ít Công đoạn chính của phương pháp là sau khi phơi hoặc sấy cà phê đến độ ẩm nhất định ta dùng máy xát quả khô để loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân, không thông qua công đoạn chế biến thành cà phê thóc

− Ưu điểm: Phương pháp đơn giản Dễ áp dụng tại các địa phương khi điều kiện giao thông vận chuyển nguyên liệu kém Cà phê có thể mang mùi vị đặc trưng như ngọt hơn, mùi vỏ được một số thị trường đặc biệt yêu thích

− Nhược điểm: Chất lượng cà phê không cao và không ổn định Do khi hạt cà phê được phơi khô trong thời gian dài lúc còn trong vỏ thì mọi thứ có thể không như mong đợi Hạt cà phê có thể bị thẩm thấu mùi vị chuyển từ vỏ cà phê khô hay bị mục, cà phê

sẽ có vị vữa hoặc lên men trong giai đoạn chờ khô để sinh ra mùi, vị không mong muốn Đồng thời trong quá trình phơi vài ngày các vi sinh vật xâm nhập vào trái cà phê thì sẽ gây vị khó uống

Sở dĩ ta chọn phương pháp chế biến khô vì đây là một phương pháp đơn giản, dễ

làm, ít tốn năng lượng, vệ sinh không thải nhiều chất thải ảnh hưởng đến môi trường sống Ta cũng có thể khắc phục nhược điểm của phương pháp về chất lượng hạt bằng các kỹ thuật làm sạch hạt và sấy hạt rút ngắn thời gian rất nhiều so với việc phơi sấy

3.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Nguyên liệu quả tươi

Hố chứa cà phê quả tươi Tách tạp chất

Sấy sơ bộ (w = 40 %, t° = 45 – 50 °C)

Sấy chính thức (w = 12 %, t° = 75 °C)

Xát quả khô Đánh bóng cà phê nhân Phân loại theo kích thước Phân loại theo khối lượng riêng Phân loại theo màu sắc

Phối trộn

Cân và đóng bao

Thành phẩm Bảo quản Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô

3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.2.2 Hố chứa cà phê quả tươi

− Mục đích: Tạo điều kiện để vận chuyển cà phê quả tươi qua máy tách tạp chất dễ dàng

− Tiến hành: Nguyên liệu cà phê quả tươi ở sân chứa nguyên liệu được xe múc đưa vào hố chứa cà phê quả tươi Hố chứa có cấu tạo hình chóp cụt để thuận tiện cho việc đưa nguyên liệu vào gàu tải

3.2.2.3 Tách tạp chất

− Mục đích: Tách các tạp chất lẫn trong nguyên liệu như đất, đá, kim loại, cành cây, lá cây khô, rơm rác, dây bao, v.v để làm tăng độ đồng đều của nguyên liệu, tăng hiệu suất của các công đoạn tiếp theo, tăng độ bền của thiết bị và đảm bảo chất lượng sản phẩm [16, tr 141; 17, tr 41]

− Thiết bị: Chọn máy sàng phân loại bằng lưới sàng và không khí

Theo chiều cao của máy, máy được chia làm 2 phần:

+ Vùng phân loại bằng không khí

+ Vùng phân loại bằng sàng rung cùng với độ nghiêng của khung sàng

Nguyên liệu được nạp vào máy qua cửa nạp liệu nhờ gàu tải Trong quá trình nạp, quạt hút hoạt động, hút các tạp chất nhẹ ra khỏi khối nguyên liệu Sau khi qua vùng phân loại bằng không khí, khối nguyên liệu được dàn đều lên toàn bộ mặt sàng trên cùng Khung lưới sàng chuyển động nhờ mô tơ truyền động, do đó những quả cà phê có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ sàng sẽ lọt xuống khung sàng phía dưới Tạp chất nhẹ như cành khô, lá khô, dây bao, rác, v.v được tách ra ở sàng trên cùng và được đưa ra ngoài máy Tạp chất nặng như đất, đá, v.v có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ sàng của khung sàng dưới cùng sẽ được tách ra và đưa ra ngoài máy, còn quả

cà phê được lấy ra ngoài theo cửa riêng [16, tr 141]

● Mục đích: Giảm độ ẩm của quả cà phê từ 78 % xuống 40 %

● Thiết bị: Sử dụng máy sấy tĩnh vỉ ngang với tác nhân sấy là khói lò

+ Sấy chính thức:

● Mục đích: Giảm độ ẩm của quả cà phê từ 40 % xuống 12%

● Thiết bị: Sử dụng máy sấy thùng quay với tác nhân sấy là không khí nóng

Hình 3.2 Máy sấy thùng quay

1 Quạt đẩy 2 Caloriphe

3 Thùng sấy 4 Cửa nạp liệu

5 Xiclôn 6 Quạt hút

7 Cửa tháo liệu

3.2.2.5 Xát quả khô

− Mục đích: Loại bỏ vỏ quả khô của cà phê quả khô để thu được cà phê nhân

− Thiết bị: Chọn máy xát quả khô loại Engelberg [22, tr 681]

Hình 3.3 Máy xát quả khô loại Engelberg [22, tr 684]

3.2.2.6 Đánh bóng

− Mục đích: Loại bỏ lớp vỏ lụa bao quanh nhân cà phê

− Thiết bị: Sử dụng máy đánh bóng khô

Hình 3.4 Máy đánh bóng khô [16, tr 145]

1 Mô tơ truyền động 2 Phễu nạp liệu 3 Cửa xả liệu

4 Quạt thổi tạp 5 Đối trọng điều chỉnh độ bóng

Máy đánh bóng khô hoạt động dựa trên nguyên tắc nén ép và di trượt của hạt cà phê trong rãnh xoắn giữa trục máy và vỏ máy (giữa rulô và máng xát) Các hạt cà phê

tự chèn ép vào nhau làm cho vỏ lụa bị tách ra Các hạt cà phê được dẫn đến phần cuối của máy và ra ngoài qua cửa đóng mở tự động, còn vỏ lụa được thổi ra ngoài nhờ quạt Người ta có thể điều chỉnh độ bóng của cà phê nhân theo yêu cầu nhờ đối trọng điều chỉnh độ bóng [16, tr 145]

3.2.2.7 Phân loại theo kích thước

− Mục đích: Tạo sự đồng đều về kích thước hạt để tạo thuận lợi cho các quá trình phân loại theo tiếp theo, làm cho quá trình rang diễn ra tốt hơn, đáp ứng yêu cầu chất lượng

− Thiết bị: Chọn máy sàng phân loại bằng lưới sàng và không khí

Sau quá trình phân loại theo kích thước, ta thu được 3 loại hạt cà phê:

+ Loại 1: Hạt có kích thước > 6,30 mm chiếm 70 %

+ Loại 2: Hạt có kích thước 5,00 – 6,30 mm chiếm 20 %

+ Loại 3: Hạt có kích thước 4,75 − 5,00 mm chiếm 10 %

3.2.2.8 Phân loại theo khối lượng riêng

− Mục đích: Loại bỏ các khuyết tật của cà phê nhân để thu được khối hạt đồng đều về khối lượng riêng, đáp ứng yêu cầu chất lượng

− Thiết bị: Sử dụng sàng trọng lượng

Hình 3.5 Sàng trọng lượng [16, tr 148]

1 Tay quay điều chỉnh độ rung 2 Tay quay điều chỉnh lưu lượng gió

6 Máng xả liệu 7 Sàng 9 Cửa gió

Máy hoạt động dựa trên 3 yếu tố là: Chuyển động rung của sàng, độ nghiêng dọc

và độ riêng ngang của sàng và lực đẩy của gió Cà phê nhân được nạp vào máy qua cửa nạp liệu, do sàng rung và nghiêng một góc nhất định làm cà phê được trải đều trên toàn bộ mặt sàng Đồng thời, dưới tác dụng bởi lực đẩy của gió sẽ tách các nhân cà phê riêng ra theo khối lượng riêng, những nhân có khối lượng riêng giống nhau được gom lại và đi ra ở máng xả liệu Để tăng hiệu quả phân tách, trên bề mặt của sàng người ta đặt thêm các tấm ngăn [16, tr 148 – 149]

3.2.2.9 Phân loại theo màu sắc

− Mục đích: Loại bỏ các khuyết tật của cà phê nhân để thu được khối hạt đồng đều về màu sắc, đáp ứng yêu cầu chất lượng

− Thiết bị: Chọn máy phân loại hạt theo màu sắc sử dụng cảm biến ảnh CCD

Hình 3.6 Máy phân loại hạt theo màu sắc sử dụng cảm biến ảnh CCD [16, tr 154]

1 Cụm thân máy 2 Cụm máng xả liệu 3 Cụm hộp camera

4 Cụm máng trượt 5 Bộ rung

3.2.2.10 Phối trộn

− Mục đích: Thu được sản phẩm cà phê nhân đồng đều, đáp ứng yêu cầu chất lượng

− Thiết bị: Chọn máy phối trộn cơ giới

Sau các công đoạn phân loại, ta thu được 3 loại cà phê nhân Ta phối trộn chúng với nhau theo đúng tỷ lệ quy định để có được 3 sản phẩm cà phê nhân: Hạng 1, hạng 2

Bao gói, ghi nhãn cà phê nhân theo TCVN 1279: 1993 [19]

3.2.2.12 Bảo quản cà phê nhân

Bảo quản và vận chuyển cà phê nhân theo TCVN 6602: 2013 (ISO 8455 : 2011) [19]

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

3.3.1 Dây chuyền công nghệ

Nguyên liệu

Rang (t° = 230 – 240 °C, Δt = 15 phút)

Làm nguội Xay

Cà phê bột Cân và đóng gói Thành phẩm

Bảo quản Hình 3.7 Sơ đồ dây chuyền sản xuất cà phê rang xay từ cà phê nhân

3.3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

− Mục đích: Làm giảm kích thước hạt và tạo thành cà phê bột đáp ứng yêu cầu chất lượng

− Thiết bị: Chọn máy nghiền đĩa

Cà phê bột thành phẩm phải đạt các yêu cầu về độ mịn theo TCVN 5251: 2015 [23] là bột lọt qua rây Φ 0,56 mm tối thiểu là 30 %, nhưng được giữ lại trên rây Φ 0,25

mm tối đa là 15 % tính theo khối lượng

Yêu cầu về độ mịn của cà phê bột:

Ghi nhãn sản phẩm cà phê bột theo TCVN 7087: 2013 [23]

3.3.2.6 Bảo quản cà phê bột

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 [23]

Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy

4.1.1 Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy

Ở Lâm Đồng, tháng 8 và 9 là mùa mưa và nguyên liệu ít nên nhà máy ngừng sản xuất vào thời gian này để sửa chữa máy móc, thiết bị

Bảng 4.1 Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Tại Lâm Đồng, thời gian thu hoạch cà phê chủ yếu từ tháng 10 đến tháng 1 năm sau Tại các tỉnh Tây Nguyên, mùa thu hoạch cà phê vối từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau

Dựa vào bảng thu thập nguyên liệu của nhà máy và lượng nguyên liệu nhập vào theo thời vụ cà phê tại nguồn, ta có thể lập ra kế hoạch làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày Với mỗi ngày làm việc 2 ca, một ca làm việc 8 tiếng, ngày chủ nhật được nghỉ

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm của nhà máy

Số ngày trong tháng 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

Số ngày làm việc 26 24 26 25 26 25 26 0 0 26 25 26

Tổng số ngày sản xuất trong năm: 255 ngày

Tổng số giờ sản xuất trong năm: 4080 giờ

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

4.2 Cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất cà phê nhân

Lượng cà phê nguyên liệu: 90 tấn nguyên liệu/ngày

Lượng cà phê nguyên liệu tính theo giờ:

4.2.1 Thu nhận và bảo quản

Lượng nguyên liệu ban đầu vào: 5625 kg/h

Tỷ lệ hao hụt: 0,5 %

Lượng nguyên liệu sau giai đoạn thu nhận và bảo quản:

Thông thường phải sấy sơ bộ trước rồi mới sấy khô chính thức sau Quá trình sấy

sơ bộ nhằm làm khô sơ bộ cà phê tươi đồng thời giảm bớt ẩm của cà phê từ 78 % còn lại 40 %, nhằm rút ngắn thời gian sấy ở giai đoạn sấy chính thức và chất lượng sản phẩm đảm bảo hơn

Tỷ lệ hao hụt: 1 %

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

∆𝐺 = 𝐺1× 𝑤1 −𝑤2

100−𝑤2 (kg/h) Trong đó:

∆G : Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy (kg/h)

G1 : Lượng nguyên liệu trước khi sấy (kg/h) Ta có: G1 = 5428,969 (kg/h)

w1, w2 : Độ ẩm của nguyên liệu trước và sau sấy Ta có: w1 = 78 %, w2

Sấy chính thức nhằm hạ thủy phần của cà phê xuống còn 12% Ta có: w3 = 12 %

Do quá trình sấy chính thức thực hiện 3 ca nên năng suất nguyên liệu vào:

𝐺3 = 1970,716 ×2

3= 1313,810 (kg/h)

Độ ẩm ban đầu của cà phê quả: w2 = 40 %

Độ ẩm cà phê sau sấy: w3 = 12 %

Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy chính thức là:

1 Hạt > 6,30 mm (70 %)

Lượng hạt > 6,30 mm phân loại được: 698,557 × 70

100 = 488,990 (kg/h)

Hao hụt trong công đoạn này là 0,5%

Lượng nguyên liệu sau quá trình phân loại theo kích thước:

Lượng nguyên liệu sau quá trình phân loại theo kích thước:

Lượng nguyên liệu sau quá trình phân loại theo kích thước:

Lượng nguyên liệu thu được sau quá trình phân loại theo màu sắc:

1 Hạng 1 (90 % hạt loại 1 + 5 % hạt loại 2 + 5 % hạt loại 3)

Lượng nguyên liệu vào:

Bảng 4.4 Lượng nguyên liệu vào các công đoạn trong dây chuyền sản xuất cà phê

8 Phân loại theo khối lượng riêng 695,064

4.3 Cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất cà phê rang xay

Chọn năng suất của dây chuyền sản xuất cà phê rang xay là 1600,000 kg sản phẩm/ca Vậy lượng sản phẩm cà phê rang xay tính theo giờ là:

1600,000 (𝑘𝑔

𝑐𝑎) = 1600,000

ℎ) = 200,000 (kg/h)

Bảng 4.5 Tỷ lệ hao hụt của nguyên liệu qua các công đoạn trong dây chuyền sản xuất

cà phê rang xay

STT Công đoạn Hao hụt (%)

1 Rang cà phê nhân 24

cà phê rang xay

Để đơn giản cho việc tính toán ta tính cho 100,000 kg nguyên liệu/giờ

4.3.2 Rang cà phê nhân

Lượng nguyên liệu vào: 100,000 (kg/h)

Tỷ lệ hao hụt: 24 %

Lượng nguyên liệu sau rang: 100,000 ×100−24

100 = 76,000 (kg/h)

4.3.3 Làm nguội cà phê rang

Lượng nguyên liệu vào: 76,000 (kg/h)

Lượng nguyên liệu sau làm nguội: 76,000 ×100−(−3)

Lượng thành phẩm thu được: 77,733 (kg/h)

Tỷ lệ giữa nguyên liệu và thành phẩm là: 𝐴 =100,000

77,733 = 1,286

Vậy khoảng 1,286 kg cà phê nhân thì sẽ cho 1 kg cà phê bột thành phẩm

Từ hệ số tỷ lệ tính được, ta tính cân bằng nguyên liệu cho dây chuyền sản xuất cà phê rang xay với năng suất 1600,000 kg sản phẩm/ca