Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô và cà phê rang năng suất 80 tấn nguyên liệu ngày

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên cùng với nguyện vọng của bản thân trong thời gian được giao đồ án tốt nghiệp, tôi đã chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương phá

i

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

*

THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN THEO

TẤN NGUYÊN LIỆU/ NGÀY

SVTH: PHẠM THỊ BÍCH THẢO

Đà Nẵng – Năm 2017

kỹ thuật chế biến cũng được đòi hỏi ngày càng cao Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên

cùng với nguyện vọng của bản thân trong thời gian được giao đồ án tốt nghiệp, tôi đã

chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô và cà

phê rang” Đồ án này gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ

Bản thuyết minh gồm các phần: Lập luận kinh tế; Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm; Quy trình sản xuất; Cân bằng vật chất; Cân bằng nhiệt lượng; Tính chọn thiết bị; Tính nhiệt – hơi – nước; Tính tổ chức và xây dưng; Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm; An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp; Tài liệu tham khảo Bản vẽ bao gồm: Bản vẽ dây chuyền công nghệ; Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính; Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính; Bản vẽ sơ đồ đường ống hơi nước, Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy

Họ tên sinh viên: PHẠM THỊ BÍCH THẢO Số thẻ sinh viên: 107120163

Lớp: 12H2 Khoa: HÓA Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA THỰC PHẨM

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô và cà phê rang năng suất 80 tấn nguyên liệu/ ngày

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: 80 tấn nguyên liệu/ ngày

- Sử dụng cà phê nhân loại 2 và loại 3 làm nguyên liệu sản xuất cà phê rang

- Nhà máy được đặt tại tỉnh Đăk Lăk, cách thành phố Buôn Mê Thuột 10km về hướng đông

Nội dung các 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 và sản phẩm

Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Chương 9: Tính nước – nhiên liệu

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

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

Bản vẽ số 2: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)

Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)

Bản vẽ số 4: Sơ đồ đường ống nước – không khí – khói lò (A0)

Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0)

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 07/02/2017

Đà Nẵng, ngày tháng năm 201

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

LỜI MỞ ĐẦU

Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng rãi khắp toàn cầu Đây là một trong những đặc sản quý giá của vùng nhiệt đới Là một trong những thức uống được ưa chuộng trên thế giới và có mức tiêu thụ đặc biệt là các nước Châu Âu

Hiện nay, cây cà phê được trồng ở gần 70 quốc gia trên thế giới, là một loại cây công nghiệp chiếm vị trí rất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và nền kinh tế của các quốc gia có khí hậu nhiệt đới, trong đó có Việt Nam Cà phê Việt Nam không những tiêu thụ trong nươc mà còn là mặt hang xuất khẩu mang lại lợi nhuận cao

Từ năm 2006, Việt Nam gia nhập tổ chức thương mại thế giới (WTO) thì việc nâng cao chất lượng sản phẩm cà phê là một yêu cầu cấp thiết để nâng cao sức cạnh tranh trên thị trường thế giới nhằm mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho nước ta Vì vậy, phát triền cà phê ở các quốc gia nói chung và Việt Nam nói riêng phải chú ý cả về mặt số lượng cũng như chất lượng cà phê trong quá trình chế biến

Cà phê là một mặt hàng có giá trị kinh tế tất to lớn Là mặt hang buôn bán lớn thứ 2 của thế giới chỉ sau dầu mỏ Giá trị xuất khẩu của cà phê lớn hơn nhiều so với cacao

và chè Ở Việt Nam, giá trị xuất khẩu của cà phê chỉ sau gạo Ngoài ra, cà phê còn là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp phát triển như bánh, kẹo, rượu, sữa, … Đồng thời, sản xuất cà phê còn giải quyết tình trạng thiếu việc làm ở nước ta Cây cà phê có một vị trí đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế ở những địa phương thuộc vùng đồi núi trung du Nó tham gia hiệu quả vào các chương trình kinh tế xã hội như định canh định cư, xóa đói giảm nghèo, tạo công ăn việc làm cho người lao động mà chủ yếu là đồng bào các dân tộc thiểu số Bên cạnh đó, trồng cây cà phê còn giúp bảo vệ môi trường, tăng cường giữ ẩm, hạn chế xói mòn, rửa trôi đất; bảo vệ nguồn nước, tăng độ che phủ mặt đất

Cà phê ngày càng trở nên phổ biến thì song song với đó là đòi hỏi kỹ thuật chế biến ngày càng cao Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên cùng với nguyện vọng của bản thân

trong thời gian được giao đồ án tốt nghiệp, tôi đã chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy chế

biến cà phê nhân theo phương pháp khô và cà phê rang”

v

CAM ĐOAN

Tôi tên: PHẠM THỊ BÍCH THẢO

Ngày sinh: 01/02/1994 Nơi sinh: Đăk Hà, Kon Tum

Quê quán: Cao Bằng Dân tộc: Nùng

Đơn vị công tác: Khoa Hóa, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng

Là sinh viên khóa 2012 – 2017 của Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, chuyên ngành Công nghệ Hóa Thực phẩm

Đề tài: THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN THEO PHƯƠNG

PHÁP KHÔ VÀ CÀ PHÊ RANG NĂNG SUẤT 80 TẤN NGUYÊN LIỆU/ NGÀY Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật

Tôi cam đoan: Luận án nói trên là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các nghiên cứu có tính độc lập với tinh thần làm việc nghiêm túc, không sao chép bất kỳ tài

liệu nào và chưa được công bố toàn bộ nội dung này ở bất kỳ đâu; các số liệu, thông tin tham khảo đều được ghi nguồn gốc rõ rang, minh bạch và có trích dẫn theo quy định

Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về lời cam đoan danh dự của mình

Đà Nẵng, ngày 07 tháng 05 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Bích Thảo

MỤC LỤC

TÓM TẮT - i

Nhiệm vụ - ii

Lời nói đầu - iii

Lời cam đoan - v

Mục lục - vi

Danh mục bảng - xiii

Danh mục hình - xiv

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT - 1

1.1 Tính khả thi - 1

1.2 Địa điểm - 1

1.3 Nguồn nguyên liệu - 1

1.4 Đường giao thông - 2

1.5 Nguồn nhân lực - 2

1.6 Nguồn cung cấp năng lượng - 2

1.7 Thị trường tiêu thụ - 2

1.8 Hợp tác hóa, liên hợp hóa - 2

1.9 Xử lý chất thải - 3

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM - 4

2.1 Tổng quan nguyên liệu cà phê - 4

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử cà phê Việt Nam - 4

2.1.2 Đặc điểm của cây cà phê - 4

2.1.3 Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê - 7

2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm cà phê nhân - 10

2.2.1 Phân hạng chất lượng cà phê nhân - 10

2.2.2 Màu sắc: Màu đặc trung của từng loại cà phê nhân - 10

2.2.3 Mùi: Mùi đặc trưng của từng loại cà phê nhân, không có mùi lạ - 10

vii

2.2.4 Độ ẩm: Nhỏ hơn hoặc hằng 12,5% - 10

2.2.5 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép có trong từng hạng cà phê: Được quy định trong bảng dưới đây: - 10

2.2.6 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật (nhân lỗi, tạp chất) tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê: được quy đinh ở 2 bảng dưới đây - 11

2.2.7 Tỷ lệ tối đa khối lượng tối đa cho phép đối với một số khuyết tật được quy định tại bảng sau: - 11

2.2.8 Tỷ lệ khối lượng tối thiểu trên sàng lỗ tròn quy định đối với từng hạng cà phê được quy định tại bảng dưới đây - 12

2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm cà phê bột rang xay - 13

2.3.1 Nguyên liệu - 13

2.3.2 Phân hạng chất lượng cà phê bột - 13

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ - 15

3.1 Chọn phương pháp chế biến cà phê - 15

3.2 Quy trình công nghệ sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô - 17

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ - 17

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ - 17

3.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay - 25

3.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ - 25

3.3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ - 26

Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT - 30

4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy - 30

4.1.1 Bảng nhập nguyên liệu của nhà máy - 30

4.1.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy - 30

4.2 Cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất cà phê nhân Arabica - 30

4.2.1 Thu nhận và bảo quản nguyên liệu - 31

4.2.2 Quá trình tách tạp chất - 31

4.2.3 Quá trình sấy sơ bộ - 31

4.2.4 Quá trình sấy chính thức - 32

4.2.5 Xát cà phê thóc - 32

4.2.6 Đánh bóng cà phê nhân - 32

4.2.7 Phân loại nguyên liệu theo kích thước - 32

4.2.8 Phân loại theo trọng lượng riêng - 33

4.2.9 Phân loại theo màu sắc - 33

4.2.10 Phối trộn, cân, đóng bao - 34

4.3 Cân bằng vật chất cho dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân Robusta 35 4.4 Cân bằng vật chất cho dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay 35

4.4.1 Rang cà phê nhân - 36

4.4.2 Làm nguội cà phê rang - 36

4.4.3 Phối trộn - 36

4.4.4 Xay cà phê - 36

4.4.5 Sàng phân loại - 36

4.4.6 Đóng gói - 37

Chương 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG - 39

5.1 Cân bằng nhiệt lượng cho dây chuyền sản xuất cà phê nhân - 39

5.1.1 Tính toán quá trình sấy lý thuyết - 39

5.1.2 Tính toán quá trình sấy thực tế - 42

5.2 Cân bằng nhiệt lượng cho dây chuyền sản xuất cà phê rang xay - 45

5.2.1 Tính nhiệt trị của nhiên liệu - 45

5.2.2 Lượng không khí khô lý thuyết để dốt cháy 1kg nhiên liệu - 45

5.2.3 Lượng không khí thực tế đốt cháy 1 kg nhiên liệu - 45

5.2.4 Thành phần các khí có trong khói - 46

5.2.5 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị rang - 46

Chương 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ - 50

6.1 Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất cà phê nhân - 50

ix

6.1.1 Thiết bị sấy tĩnh - 50

6.1.2 Thiết bị sấy thùng quay - 50

6.1.3 Tính và chọn calorife - 52

6.1.4 Lò đốt - 57

6.1.5 Tính và chọn quạt - 58

6.1.6 Tính toán Xyclon - 58

6.1.7 Máy tách tạp chất - 59

6.1.8 Máy xát cà phê khô - 60

6.1.9 Máy đánh bóng cà phê nhân - 60

6.1.10 Máy phân loại theo kích thước - 61

6.1.11 Máy phân loại theo tỷ trọng - 61

6.1.12 Máy phân loại theo màu sắc - 62

6.1.13 Máy phối trộn - 62

6.1.14 Máy đóng bao - 63

6.1.15 Xilo chứa - 64

6.1.16 Băng tải - 64

6.1.17 Gàu tải - 64

6.2 Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất cà phê rang - 67

6.2.1 Thiết bị rang - 67

6.2.2 Thiết bị làm nguội - 68

6.2.3 Máy phối trộn - 69

6.2.4 Máy xay cà phê - 70

6.2.5 Xilo chứa trước khi đóng gói - 71

6.2.6 Máy đóng gói - 71

Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC - 73

7.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống của nhà máy - 73

7.1.1 Sơ đồ bộ máy quản lý - 73

7.1.2 Chức năng công việc - 73

7.2 Tổ chức lao động của nhà máy - 74

7.2.1 Chế độ làm việc - 74

7.2.2 Nhân lực làm việc tại công ty - 75

Chương 8: TÍNH XÂY DỰNG - 77

8.1 Tính xây dựng các công trình - 77

8.1.1 Phân xưởng sản xuất chính - 77

8.1.2 Sân chứa nguyên liệu ban đầu - 77

8.1.3 Kho bảo quản thành phẩm - 77

8.1.4 Phòng KCS - 78

8.1.5 Nhà hành chính - 78

8.1.6 Nhà xưởng cơ khí - 78

8.1.7 Kho chứa bao bì - 79

8.1.9 Nhà ăn - 79

8.1.10 Nhà để xe - 79

8.1.11 Gara ôtô - 79

8.1.12 Nhà sinh hoạt vệ sinh - 79

8.1.13 Kho nhiên liệu - 80

8.1.14 Đài nước - 80

8.1.15 Nhà đặt bơm nước - 80

8.1.16 Bãi chứa bã - 80

8.1.17 Trạm biến thế và máy biến áp - 81

8.1.18 Trạm cân - 81

8.1.19 Khu đất mở rộng - 81

8.2 Tính hệ số xây dựng - 81

Chương 9: TÍNH NƯỚC NHIÊN LIỆU - 82

9.1 Tính lượng nước dùng trong nhà máy - 82

xi

9.1.1 Nước dùng cho sinh hoạt - 82

9.1.2 Nước dùng để tưới cây - 82

9.1.3 Nước sử dụng để vệ sinh thiết bị - 82

9.1.4 Nước dùng để rửa xe - 82

9.1.5 Nước dùng để chữa cháy - 82

9.1.6 Tổng lượng nước dùng trong nhà máy - 82

9.2 Đài nước sử dụng trong nhà máy - 82

9.3 Chọn bơm nước - 83

Chương 10: KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM - 84

10.1 Mục đích - 84

10.2 Yêu cầu của việc kiểm tra sản xuất - 84

10.3 Kiểm tra cà phê nguyên liệu - 84

10.3.1 Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu - 84

10.3.2 Xác định tỷ lệ cà phê khô, quả chùm và xanh ương - 84

10.3.3 Xác định tỷ lệ cà phê quả lép - 84

10.3.4 Xác định tạp chất và quả xanh non - 85

10.4 Các phương pháp kiểm tra cà phê thành phẩm - 85

10.4.1 Đánh giá cà phê bằng phương pháp cảm quan - 85

10.4.2 Chuẩn bị mẫu để phân tích kiểm nghiệm - 85

10.5 Phân tích lý học - 86

10.5.1 Xác định hạt hoàn toàn và hạt không hoàn toàn - 86

10.5.2 Xác định khối lượng riêng của hạt cà phê - 86

10.5.3 Xác định dung trọng của hạt cà phê - 86

10.5.4 Xác định tỷ lệ lẫn cà phê khác loại - 86

10.6 Phân tích hoá học - 87

10.6.1 Xác định độ ẩm của hạt cà phê - 87

10.6.2 Xác định độ axit của hạt cà phê - 87

Chương 11: VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG - 88

11.1 Vệ sinh công nghiệp - 88

11.1.1 Vệ sinh nhà máy - 88

11.1.2 Xử lý chất thải - 88

11.2 An toàn lao động - 88

11.2.1 Các nguyên nhân gây ra tai nạn - 88

11.2.2 Một vài biện pháp hạn chế tai nạn lao động - 89

11.2.3 Những yêu cầu về an toàn lao động - 89

11.2.4 Phòng cháy chữa cháy - 89

KẾT LUẬN - 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 92

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tỷ lệ các thành phần của quả 7

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả (tính theo % trong 1 g) 8

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của vỏ nhớt 8

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của vỏ trấu 9

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê 9

Bảng 2.6 Phân hạng chất lượng cà phê nhân 10

Bảng 2.7 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép 11

Bảng 2.8 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê chè 11

Bảng 2.9 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê vối 11

Bảng 2.10 Tỷ lệ khối lượng tối đa cho phép đối với một số khuyết tật 12

Bảng 2.11 Tỷ lệ khối lượng tối thiểu trên sàng lỗ tròn quy định đối với từng hạng cà phê 12

Bảng 2.12 Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột 13

Bảng 2.13 Yêu cầu về hóa lý đối với cà phê bột 14

Bảng 3.1 Tiêu chuẩn cà phê quả tươi 18

Bảng 3.2 Chế độ sấy 20

Bảng 3.3 Chỉ số kỹ thuật của máy xát 21

Bảng 3.4 Chỉ số kỹ thuật khi đánh bóng 22

Bảng 4.1 Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy 30

Bảng 4.2 Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy 30

Bảng 4.3 Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu qua từng công đoạn 30

Bảng 4.4 Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu qua từng công đoạn 35

Bảng 4.5 Tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn 36

Bảng 4.6 Bảng tổng kết cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất cà phê nhân 37

Bảng 4.7 Bảng tổng kết cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất cà phê rang 38

Bảng 6.1 Bảng tổng kết Error! Bookmark not defined Bảng 6.2 Kích thước của Xyclon .24 59

Bảng 6.3 Bảng tổng kết thiết bị 66

Bảng 6.4 Bảng tổng kết thiết bị vận chuyển 67

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Cà phê Arabica 4

Hình 2.2 Cà phê Robusta 6

Hình 2.3 Cà phê mít 6

Hình 2.4 Cấu tạo quả cà phê 7

Hình 3.1 Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô 17

Hình 3.2 Thu hái cà phê 19

Hình 3.3 Cà phê sau thu hái 19

Hình 3.4 Thiết bị sấy vĩ ngang 20

Hình 3.4 Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê rang xay 25

Hình 6.1 Thiết bị sấy tĩnh 50

Hình 6.1 Cấu tạo buồng đốt 57

Hình 6.2 Máy tách tạp chất MTC-8 59

Hình 6.3 Máy xát vỏ khô MX-1 60

Hình 6.4 Máy đánh bóng cà phê CPB-4A 60

Hình 6.5 Máy phân loại kích thước KT-1 61

Hình 6.6 Máy phân loại theo tỉ trọng Catador C-1 61

Hình 6.7 Máy phân loại theo màu sắc A2 62

Hình 6.8 Máy phối trộn YYH-1500 63

Hình 6.11 Xilô chứa Error! Bookmark not defined Hình 6.12 Băng tải vấu 64

Hình 6.13 Gàu tải 65

Hình 6.12 Thiết bị rang MR - 60 67

Hình 6.13 Thiết bị làm nguội 69

Hình 6.14 Thiết bị phối trộn ĐP-MTR-60 69

Hình 6.15 Máy xay cà phê MRX-500 70

Hình 6.16 Máy đóng gói 72

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Tính khả thi

Cùng với sự phát triển vượt bậc của nhiều ngành kinh tế hiện nay, đời sống vật chất và tinh thần của người Việt Nam và thế giới nói chung ngày càng được nâng cao Cùng với đó, nhu cầu thưởng thúc các sản phẩm thức uống từ cà phê cũng không ngừng tăng Bên cạnh đó, sản lượng và diện tích trồng cà phê ngày càng tăng Do vậy, việc xây dụng một nhà máy chế biến cà phê là vô cùng cần thiết để vừa giải quyết đầu ra cho người nông dân, vừa giải quyết vấn đề việc làm cho lao động ở địa phương, đồng thời tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu đem lại nguồn lợi

lớn và đáp ứng nhu cầu của thị trường [17]

1.2 Địa điểm

Việc chọn địa điểm để xây dựng nhà máy đóng vai trò vô cùng quan trọng Vị trí của nhà máy phải đảm bảo cho nhà máy hoạt động tốt trong thời gian sản xuất cũng như đáp ứng các yêu cầu công nghệ của phương pháp mà ta lựa chọn để sản xuất sản phẩm

Địa điểm xây dựng nhà máy phải thỏa mãn các điều kiện sau: gần nguồn nguyên liệu, gần sông hồ để tận dụng nguồn nước, gần mạng lưới điện quốc gia, các điều kiện về khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió) thích hợp, nguồn lao động dồi

dào [2, tr 13]

Daklak là địa phương có sản lượng và diện tích trồng cà phê lớn nhất nước ta, lại có vị trí địa lý tương đối thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy Vì phía Đông giáp Khánh Hòa, phía Bắc giáp Gia Lai, phía Nam giáp Lâm Đồng nên rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm

Căn cứ vào những điều kiện trên, tối quyết định đặt nhà máy chế biến cà phê tại tỉnh Daklak Nhà máy nằm sát quốc lộ 14 cách Thành phố Buôn Mê Thuột và quốc

lộ 13 khoảng 10km về phía Đông Nhiệt độ và độ ẩm trung bình hằng năm ở địa điểm trên khoảng 23,3oC và 82% Hướng gió chính là hướng Đông Bắc [23]

1.3 Nguồn nguyên liệu

Daklak là địa phương có diện tích trồng cà phê lớn nhất cà nước với rất nhiều huyện trồng cà phê như KrongBong, CưJut, Krong Pắc, … Ngoài ra, ta còn có thể vận chuyển nguyên liệu từ các tỉnh khác như Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, … Do vậy việc đặt nhà máy tại Đaklak sẽ giảm được chi phí vận chuyển nguyên liệu, đảm bảo chất lượng của nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất

1.4 Đường giao thông

Nhà máy ở địa điểm này rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và phân phối sản phẩm nhờ mạng lưới giao thông thuận lợi:

+ Đường bộ: Nhà máy nằm sát quốc lộ 14, gần quốc lộ 13,19 nên rất thuận lợi cho quá trình nhập nguyên liệu và phân phối sản phẩm;

+ Đường sắt: Nhà máy có thể dùng ô tô vận chuyển sản phẩm về ga Nha Trang

từ đó đưa sản phẩm đi khắp nơi

1.5 Nguồn nhân lực

Trong quá trình sản xuất, nguồn nhân lực có ý nghĩa rất quan trọng Nguồn nhân lực của nhà máy bao gồm: Lực lượng công nhân, cán bộ kỹ thuật, kỹ sư Đội ngũ lãnh đạo và cán bộ kỹ thuật có thể tiếp nhận từ các trừng Đại học, Cao Đẳng, Trung học chuyên nghiệp tại khu vực miền Trung và Tây Nguyên Công nhận có thể tuyển chọn trực tiếp từ lực lượng lao động tại địa phương

1.6 Nguồn cung cấp năng lượng

+ Điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện từ mạng lưới điện quốc gia đường dây 500KV đã được hạ áp xuống 220/380V Ngoài ra, để đảm bảo quá trình sản xuất được liên tục, nhà máy đã chuẩn bị một máy phát điện dự phòng

+ Nước: Nguồn nước nhà máy sử dụng chủ yếu lấy từ hệ thống nước thành phố

để phục vụ cho quá trình sản xuất, vệ sinh thiết bị và sinh hoạt Ngoài ra, nhà máy còn sử dụng nguồn nước được bơm từ giếng khoan sau đó đưa qua hệ thống xử lý

và đưa vào sản xuất

+ Nhiên liệu: Nhiên liệu nhà máy sử dụng bao gồm dầu FO và xăng Dầu FO được sử dụng cho hệ thống lò đốt và xăng được dùng cho quá trình vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm

1.7 Thị trường tiêu thụ

Nhà máy nằm gần nhiều tuyến quốc lộ nên việc phân phối sản phẩm tương đối thuận lợi Hơn nữa, các sản phẩm cà phê ở Tây Nguyên sớm đã được khẳng định vị trí trên thị trường cả trong và ngoài nước

1.8 Hợp tác hóa, liên hợp hóa

Việc hợp tác hóa giữa các nhà máy sản xuất cà phê tại Daklak với các nhà máy thuộc các tỉnh thành khác sẽ tạo điều kiện thuận lời cho việc đầu tư máy móc, trang thiết bị; phát triển, nâng cấp và cải tiến kỹ thuật của nhà máy… Đồng thời, liện hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, hiệu quả sử dụng nguyên liệu, bán thành phẩm và hạ giá thành sản phẩm

1.9 Xử lý chất thải

Nước thải ra trong quá trình sản xuất không đạt yêu cầu để thải trực tiếp ra môi trường do vậy cần phải đư vào hệ thống xử lý nước thải trong nhà máy để xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường

Các chất thải dạng rắn nên được xử lý bằng cách đào hố chôn để tránh gây ô nhiễm môi trường, còn chất thải ở dạng vỏ trấu thì được dùng làm nhiên liệu thay thế cho lò đốt

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 Tổng quan nguyên liệu cà phê

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử cà phê Việt Nam

Cà phê (gốc từ café trong tiếng Pháp) là một loại thức uống màu đen có chứa

chất caffein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê thu hoạch khi đã đạt độ chin kỹ thuật trên cây cà phê sau đó được rang xay Cà phê được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỷ thứ IX, khi nó được khám phá từ vùng cao nguyên Ethiopia Từ đó lan ra Ai Cập và Yemen Đến thế kỷ XV thì đến Armenia, Persia, Thổ Nhĩ Kỳ và khu vực Bắc Phi Từ thế giới Hồi giáo, cà phê đến Ý, sau đó là phần còn lại của châu Âu, Indonexia và Hoa Kỳ Ngày nay, cà phê là một trong những

thức uống thông dụng toàn cầu và được trồng tại hơn 70 quốc gia trên thế giới [13]

2.1.2 Đặc điểm của cây cà phê

2.1.2.1 Đặc tính thực vật của cây cà phê

Trên thế giới hiện có rất nhiều loại cà phê nhưng phổ biến hơn cả là ba giống

cà phê sau:

- Cà phê Arabica – cà phê chè

- Cà phê Robusta – cà phê vối

- Cà phê Excelsa – cà phê mít

Chất lượng của cà phê khác nhau tùy từng loại cây, từng loại hạt và điều kiện gieo trồng khác nhau Cà phê Robusta được đánh giá thấp hơn cà phê Arabica, do

đó giá cả cũng rẻ hơn

2.1.2.2 Đặc điểm một số giống cà phê

* Cà phê chè:

- Tên khoa học: Coffea Arabica

- Nguồn gốc ở cao nguyên Jimma thuộc nước Ethiopia, vùng nhiệt đới phía Đông châu Phi Gồm các chủng như: Typica Bourbon, Moka, Caturra, Catuai, Catimor

Hình 2.1 Cà phê Arabica

Đây là giống cà phê được trồng lâu đời nhất và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới (chiếm 70% sản lượng cà phê trên thế giới) Đây là giống cà phê có giá trị kinh tế cao nhất trong các giống cà phê Cà phê chè chiếm 61% các sản phẩm cà phê trên toàn thế giới Brasil và Colombia là hai nước xuất khẩu chính giống cà phê này Trên thị trường, cà phê chè được đánh giá cao hơn cà phê vối vì có hương vị thơm ngon và chứa ít hàm lượng caffein hơn

Cây thuộc dạng bụi, thân cao 3-4m, cành đối xứng, mềm, rủ xuống Lá mọc đối xứng, hình trứng dài, đầu nhịn, rìa lá quăn, xanh đậm Quả cà phê thuộc loại quả thịt, hình trứng, khi chin có màu đỏ tươi, chiều dài 10-18mm và rộng 8-12mm Hạt

cà phê hình tròn dẹt; có thể có màu xanh xám, xanh lục, xanh cốm tùy giống và điệu kiện bảo quản, chế biến Cây cà phê chè có đặc tính tự thụ phấn nên độ thuần chủng cao hơn các giống cà phê khác

Lượng caffein có trong cà phê nhân khoảng 1-3% tùy chủng Cây cà phê chè ưa nơi mát và hơi lạnh Phạm vi nhiệt độ thích hợp là 8-25%, thích hợp nhất là 10-

20oC

* Cà phê vối

- Tên khoa học: Caffea Canephora hoặc Coffea Robusta

Là loại cây trồng rất thích hợp với khí hậu thổ nhưỡng tại vùng Tây Nguyên Việt Nam, các vùng cà phê nổi tiếng như Cầu Đất, Núi Min, Trạm Hành và đặc biệt

là Buôn Mê Thuộc – vựa cà phê Robusta đứng đầu thế giới, hằng năm đạt 90÷95% tổng sản lượng cà phê Việt Nam, mùi thơm nồng, không chua, độ cafein cao, thích hợp với khẩu vị người Việt, nhưng quá đậm đặc với người nước ngoài Loại cà phê này có khả năng chịu được hạn, ít kén đất và ít bị sâu bênh

Robusta cao từ 3÷8m vỏ cây mốc trắng, gỗ vàng hoặc trắng ngà, hoa màu trắng mọc thành chùm có 57 cánh, mùa hoa từ tháng 4 đến tháng 6 Quả hình trứng hoặc hình tròn, quả chín có màu đỏ hoặc hồng, trên quả thường có đường gân dọc Vỏ quả mỏng hơn cà phê Arabica 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 ÷ 8mm, hạt có màu xanh biếc, xanh lục hoặc xanh nâu tùy theo chủng và cách chê biến, hàm lượng cafein 2 ÷ 3 %, đây là loại cà phê có nhiều cafein nhất

Hình 2.2 Cà phê Robusta

Năng suất lớn hơn cà phê Arabica, 500÷600 kg nhân/1ha Giống cà phê này hiện đang được trồng nhiều ở Gia lai, Kon Tum, Lâm Đồng Loại cà phê này thường được dùng để chế biến cà phê hòa tan và làm bánh kẹo cà phê

* Cà phê mít

Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại này được đưa vào Việt Nam 1905 Không phổ biến lắm vì vị rất chua nhưng chịu hạn tốt, công chăm sóc đơn giản, chi phí rất thấp

Hình 2.3 Cà phê mít

Cà phê mít cây cao 6÷15 m, đất tốt có thể cao đến 20m Hoa màu trắng có 5 cánh, quả hình trứng hơi ép ngang, chín màu đỏ, to và dày, khoảng 500÷700 quả/kg Quả chín cùng 1 lúc với đợt hoa mới, đó là điều bất lợi trong thu hoạch Quả thường chín vào tháng 5÷7, hàm lượng caffein 1÷1,2%

Năng suất loại thường đạt 500÷600 kg/1ha, loại tốt đạt 1200÷1400 kg/1ha Tỉ lệ

cà phê nhân so với cà phê tươi 1015% Là loại cà phê có giá trị thường 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, tr 21]

2.1.3 Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê

Hình 2.4 Cấu tạo quả cà phê

1 Lớp vỏ quả 2 Lớp nhớt 3 Lớp vỏ trấu 4 Lớp vỏ lụa 5 Nhân

Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn

cà phê vối và cà phê mít

Lớp vỏ thịt, lớp nhớt: là lớp nằm dưới lớp vỏ mỏng hay còn gọi là trung bì, lớp

vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn

Lớp vỏ trấu: là lớp vỏ cứng và chứa nhiều chất xơ và bao bọc quanh nhân Vỏ

trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít

Lớp vỏ lụa: đây là một lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân, 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, 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

2.1.3.2 Thành phần hóa học của cà phê

2.1.3.2.1 Thành phần hóa học của vỏ quả

Vỏ quả cà phê khi chín có màu đỏ, là chất antoxian trong đó có vết của ancaloit, tanin, cafein, các loại enzim Trong vỏ quả có khoảng 21,530% chất khô

Người ta phân tích trong vỏ quả có các chất sau:

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của vỏ quả (tính theo % trong 1 g)

Lớp nhớt nằm phía dưới lớp vỏ quả, nó gồm những tế bào mềm, không có

cafein, tanin, có nhiều đường và pectin Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectinaza phân giải pectin trong quá trình lên men Độ pH của lớp nhớt tùy thuộc vào độ chín của quả thường từ 5,65,7, có đôi khi 6,4

2.1.3.2.3 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Thành phần chủ yếu của lớp vỏ trấu là xenlulo và tro, thành phần tro chủ yếu là silic, canxi, magie, kali… Trong vỏ trấu có một ít cafein, khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Thành phần hóa học Arabica (%) Cà phê Robusta (%)

2.1.3.2.4 Thành phần hóa học của nhân

Thành phần cà phê nhân được thể hiện ở bảng 2.5 Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể vitamin, các chất bay hơi và có tới hơn 70 chất thơm chính hỗn hợp chất thơm này tạo nên mùi thơm đặc biệt của cà phê Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B (B1, B2, B6, B12) và các loại axit hữu cơ là tiền các loại vitamin Thành phần hóa học của nhân cà phê chịu ảnh hưởng nhiều của chủng cà phê, độ chin của quả, điều kiện canh tác

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê

2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm cà phê nhân

Sản phẩm cà phê nhân trước khi được đưa ra thị trường cần đạt được những yêu cầu nhất định được quy định trong TCVN 4193:2014 Cụ thể như sau:

2.2.1 Phân hạng chất lượng cà phê nhân

Bảng 2.6 Phân hạng chất lượng cà phê nhân

2.2.2 Màu sắc: Màu đặc trung của từng loại cà phê nhân

2.2.3 Mùi: Mùi đặc trưng của từng loại cà phê nhân, không có mùi lạ

2.2.4 Độ ẩm: Nhỏ hơn hoặc hằng 12,5%

2.2.5 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép có trong từng hạng cà phê: Được quy

Bảng 2.7 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép

Cho phép lẫn C ≤ 1% và A ≤ 5%

+ %: Tính theo phần trăm khối lượng

2.2.6 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật (nhân lỗi, tạp chất) tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê: được quy đinh ở 2 bảng dưới đây

Bảng 2.8 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê chè

Bảng 2.9 Tỷ lệ khối lượng khuyết tật tối đa cho phép đối với từng hạng cà phê vối

Bảng 2.10 Tỷ lệ khối lượng tối đa cho phép đối với một số khuyết tật

Nhân đen Nhân nâu Nhân non

Loại cà phê rối

Trong đó, kích thước lỗ sàng được quy định tại bảng sau:

2.3.2 Phân hạng chất lượng cà phê bột

Cà phê bột được chia làm 2 hạng: Hạng 1 và hạng 2 Các chỉ tiêu được quy định đối với cà phê bột được đưa ra ở 2 bảng sau

Bảng 2.12 Yêu cầu cảm quan đối với cà phê bột

Cà phê pha Có màu cánh gián đậm, sánh tự nhiên Có màu cánh gián, ít sánh

Bảng 2.13 Yêu cầu về hóa lý đối với cà phê bột

1 Độ mịn, tính theo % khối lượng

4 Hàm lượng tro, tính theo % khối lượng, không lớn hơn

5 Tỷ lệ chất tan trong nước, tính theo % khối lượng, không nhỏ

hơn

25

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương pháp chế biến cà phê

Chế biến cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp vỏ bao bọc bên ngoài: vỏ quả, vỏ nhớt, vỏ trấu và vỏ lụa để thu được nhân cà phê, có giá trị thường phẩm cao

Cà phê nhân là nguyên liệu cho các sản phẩm khác như: cà phê rang, cà phê bột thô,

cà phê hòa tan hoặc các sản phẩm phối chế khác như: cà phê sữa, các loại bánh kẹo

cà phê

Có 2 phương pháp chính chế biến cà phê:

− Phương pháp chế biến ướt

− Phương pháp chế biến khô

Ngoài ra, còn phương pháp trung gian nữa là nửa khô hay nửa ướt

Phương pháp chế biến ướt:

Phương pháp này gồm 2 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

- Xông đoạn xát và đánh bóng: loại bỏ lớp vỏ trấu và lớp vỏ lụa để tạo thành cà phê nhân bán thành phẩm

Phương pháp này cho chất lượng sản phẩm tốt, giảm đáng kể được diện tích sân phơi Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bị phức tạp và nước thải dễ gây

ô nhiễm môi trường, do đó ít được áp dụng chỉ chiếm khoảng 5% tổng lượng cà phê sản xuất ở nước ta

Phương pháp chế biến khô:

Với phương pháp này thì cà phê sau khi thu hái được tiến hành làm khô đến độ

ẩm đạt 1213% Sau khi cà phê đạt độ ẩm yêu cầu được đưa đi xát khô nhằm loại

bỏ vỏ quả, vỏ trấu và đánh bóng ta thu được cà phê nhân

Đây là phương pháp chế biến đơn giản dễ làm, ít tốn năng lượng và ít chất thải ảnh hưởng tới cuộc sống của người dân Trong khi đó, chất lượng sản phẩm cũng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật Do đó, phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở tất cả các vùng trồng cà phê

Ngoài 2 phương pháp trên, nước ta còn áp dụng phương pháp nửa ướt Ở phương pháp này, người ta xát tươi cà phê bằng máy xát tươi kèm theo đánh sạch một phần nhớt rồi mang ra phơi, không ủ lên men và rửa sạch hoàn toàn Phương pháp chế biến này có ưu điểm là rút ngắn thời gian phơi từ 40%60% so với

phương pháp chế biến khô, tuy nhiên mặt hạn chế của phương pháp chế biến này là sản phẩm khó đạt chất lượng cao, dễ bị nấm mốc, tỷ lệ hạt nhân bị đen nhiều nếu gặp thời tiết không thuận lợi

Trong đồ án này, sở dĩ em chọn chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô vì đây là một phương pháp chế biến đơn giản, dễ làm, ít tốn năng lượng, vệ sinh,

không thải nhiều chất làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống của người dân Phương pháp này mang tính thủ công cao nhưng đồng thời nó cũng rất phù hợp với địa điểm đặt nhà máy là một nơi nắng nhiều mưa ít Bên cạnh đó, nó cũng giúp tận dụng được nguồn nhân lực, giải quyết việc làm và đem lại nguồn thu nhập ổn định cho người dân tại địa phương

3.2 Quy trình công nghệ sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

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

3.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.2.1Nguyên liệu

Nguyên liệu là các quả cà phê tươi đạt độ kỹ thuật, cà phê xanh, cà phê chùm, cà phê khô, tạp chất không quá tỉ lệ cho phép theo tiêu chuẩn đã qui định Tiêu chuẩn

cà phê quả tươi 10 TCN 95-88

Nguyên liệu (quả tươi) Thu hái và bảo quản

Phơi sấy Sàng tạp chất

Xát cà phê quả khô

Đánh bóng cà phê nhân Phân loại kích thước nhân Phân loại theo trọng lượng Phân loại theo màu sắc

Bảng 3.1 Tiêu chuẩn cà phê quả tươi

Cấp nguyên

liệu (%)

Tỷ lệ quả chín tối thiểu (%)

Tỷ lệ chùm quả xanh 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

− Cà phê có tỷ lệ lép trên 30%

Cà phê xanh non coi như tạp chất

3.2.2.2 Thu hái và bảo quản

Thu nhận nguyên liệu:

Thu hoạch cà phê là một khâu rất quan trọng vì sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất, chất lượng cà phê và ảnh hưởng tới vụ sau Cà phê được thu hái bằng tay, trong quá trình thu hái cần chú ý những điểm sau:

− Hái đúng độ chín: lúc thu hái quả cà phê tươi có màu đỏ chín tự nhiên trên cây mà phần chín của quả không nhỏ hơn 2/3 diện tích, không để quá chín làm cho quả rụng gây tổn hại chất dự trữ trong quả

− Không thu hái quả còn xanh, vì lúc đó chất dự trữ trong quả chưa đầy đủ Trong khi chế biến thì vỏ lụa bám chặt vào nhân

− Không tuốt cả chùm, không làm gãy cành, rụng lá, hoa và nụ gây tổn thương cây cà phê ảnh hưởng cho màu vụ sau

− Thu hái cần giữ vệ sinh không để lẫn tạp chất vào nguyên liệu Tránh làm dập quả tạo điều kiện cho VSV xâm nhập phát triển gây thối quả

− Cà phê sau khi thu hái xong vận chuyển về nơi chế biến không ủ đống quá

24 giờ tại nơi sản xuất Nơi để nguyên liệu phải có mái che, sạch sẽ, vệ sinh và không có mùi lạ

Hình 3.2 Thu hái cà phê Hình 3.3 Cà phê sau thu hái

Vận chuyển và bảo quản nguyên liệu

Sau khi thu hái xong cần vận chuyển nguyên liệu về nơi chế biến ngay, không nên ủ lâu làm cho cà phê bị bốc nóng và rất dễ bị lên men Ta có thể vận chuyển bằng mọi phương tiện như xe bò, xe tải, … Trong quá trình vận chuyển cần tránh làm cho quản cà phê bị dập nát, bị lẫn tạp chất, phần nào bị lẫn nên mang đi chế biến trước

Nguyên liệu sau khi thu nên chế biến càng nhanh càng tốt, nếu chưa chế biến thì bảo quản nơi thoáng mát có mái che, không chất đống Lớp cà phê rải trên sàn nhà

có chiều dày không quá 40 cm để tránh cà phê khỏi bị nóng, vỏ quả bị nẫu, lên men, hấp hơi, chảy nước Nhiệt độ trong khối cà phê không quá 30oC, khoảng 23 giờ phải đảo trộn 1 lần Thời gian bảo quản không quá 36 giờ đối với cà phê Arabica (cà phê chè) và 48 giờ đối với cà phê Robusta (cà phê vối)

Mục đích của quá trình bảo quản nhằm điều phối nguyên liệu trong quá trình sản xuất Tránh hiện tượng lãng phí nhân lực, thiết bị đồng thời đảm bảo được màu sắc

và hương vị của thành phẩm

3.2.2.3 Sàng tạp chất

Cà phê sau khi thu hái có lẫn các tạp chất như lá, cành, rác, đá, sỏi…các tạp chất này gây cản trở tới quá trình sấy và ảnh hưởng tới các quá trình sau này Do đó, cần thực hiện tách tạp chất trong cà phê tươi để quá trình phơi sấy đạt hiệu quả cao nhất Cần chọn phương pháp tách tạp chất thích hợp để đạt hiệu quả làm sạch cao nhất Tùy thuộc vào độ đồng đều của nguyên liệu mà công đoạn tách tạp chất này là dễ dàng hay khó khăn, là đơn giản hay phức tạp Đặc biệt, chú ý đến các tạp chất khó làm sạch để tách chúng ra, đồng thời phải áp dụng phương pháp có hiệu quả nhất và kinh tế nhất

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

3.2.2.4 Phơi sấy

Cà phê quả có lớp vỏ dày, lớp nhớt làm ngăn tốc độ bốc hơi nước nên thời gian phơi sấy lâu Phơi sấy nhằm mục đích hạ độ ẩm của cà phê xuống 1213 % để bảo quản tốt và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình chế biến tiếp theo Quá trình này gồm 2 bước:

Phơi sấy sơ bộ

Sấy sơ bộ cà phê nhằm mục đích hạ thủy phần của cà phê từ 70% xuống 40% tạo điều kiện cho quá trình sấy kiệt sau này và chất lượng sản phẩm đảm bảo hơn

Có thể thực hiện bằng cách phơi khi có nắng tuy nhiên phương pháp này thụ động, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, nhiệt độ không khí, độ ẩm của không khí

Do đó sử dụng phương pháp sấy sơ bộ bằng lò sấy tĩnh Phương pháp này giúp ta chủ động trong sản xuất do không phụ thuộc vào thời tiết, dễ thực hiện, nguyên liệu được sấy đều Tuy nhiên phương pháp này tốn năng lượng hơn so với phương pháp phơi

Sử dụng thiết bị sấy vĩ ngang Thực hiện sấy ở nhiệt độ 450C và tiến hành sấy trong 2 giờ có cào đảo liên tục

Hình 3.4 Thiết bị sấy vĩ ngang

Sấy khô

Tiến hành sấy tiếp để độ ẩm của cà phê đạt 1213% Cà phê sau khi được sấy sơ

bộ có thủy phần đạt 4045% được đưa đi sấy khô

Bảng 3.2 Chế độ sấy

Giai đoạn Thứ tự giờ

sấy (h)

Nhiệt độ sấy (oC)

Thời gian

Các biến đổi trong quá trình sấy dưới tác dụng của nhiệt độ:

− Ở nhiệt độ cao, protein của hạt cà phê bị biến tính và keo tụ lại

− Chất béo trong hạt bị phân giải ở nhiệt độ cao, do đó làm hàm lượng axit béo

trong hạt tăng lên

− Tinh bột trong hạt tạo thành dextrin dưới ảnh hưởng của nhiệt độ

− Ở nhiệt độ cao, các loại men trong hạt bị đình chỉ hoạt động, vitamin bị tổn thất nhiều

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sấy:

− Nhiệt độ sấy và vận tốc không khí nóng

− Chất béo trong cà phê

− Tinh bột trong cà phê

3.2.2.5 Xát cà phê quả khô

− Cà phê sau khi phơi sấy xong bên ngoài có lớp vỏ trấu chiếm 2535% trọng lượng hạt, lớp này 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 %

Bảng 3.3 Chỉ số kỹ thuật của máy xát

Loại máy

Tỷ lệ cà phê sống còn nguyên (%)

Tỷ lệ cà phê bị

vỡ (%)

Tỷ lệ vỏ còn lẫn nhân (%)

Tỷ lệ cà phê

vỡ lép bị quạt

ra ngoài (%) Máy xát

• Cà phê nhân được đi theo ống tháo liệu của máy sát đi vào máy đánh bóng

• Lớp vỏ vỡ sẽ được quạt hút qua máng lưới xát và thổi ra ngoài nhà chứa vỏ trấu

• Hạt bị vụn nát do quá trình xát có thành phần tương tự như cà phê nhân nên

có thể dùng sản xuất cà phê bột, cà phê hòa tan Do đó, phần này được sàng phân loại trong máy xát phân loại đưa ra ngoài theo đường tháo riêng

• Trấu, cà phê lép, tấm lẫn vỏ chứa nhiều xenlulo không có giá trị thường phẩm nên cũng được loại khỏi cà phê nhân Trên đường ống tháo sản phẩm có bố trí ống thông với quạt hút, khi sản phẩm đi qua bộ phận tháo liệu thì được quạt hút tiếp các tạp chất này ra Thành phẩm chỉ còn lại hạt cà phê nhân

Yêu cầu của quá trình xát khô:

- Nhân nguyên vẹn;

- Tỷ lệ nát ở mức tối thiểu;

- Tỷ lên cà phê còn vỏ sót lại thấp;

- Mức độ quạt sạch vỏ trấu cao

Bảng 3.4 Chỉ số kỹ thuật khi đánh bóng

tổng số trọng lượng

Ghi chú

lụa trở lên coi như là hạt

− Phân loại theo kích thước

− Phân loại theo trọng lượng

− Phân loại theo màu sắc

3.2.2.7 Phân loại theo kích thước

Nguyên tắc: Là dựa vào sự khác nhau về kích thước của các cấu tử có trong hỗn

hợp dùng sàng phân loại để thu được các khối hạt đồng đều cùng kích thước Phân riêng các cỡ hạt to nhỏ, tấm vụn, tạp chất để tạo cho khối hạt đồng đều, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân loại tiếp theo

Tiến hành: Thực hiện trên sàng phân loại, thường sử dụng sàng có 23 lưới

sàng, kích thước lỗ sàng tăng dần từ dưới lên Yêu cầu của quá trình phân loại theo kích thước là phải đảm bảo loại hết tạp chất lớn, trong tạp chất không có lẫn nguyên liệu

Phân loại theo kích thước qua sàng người ta thu được 3 loại hạt cà phê có kích thước khác nhau:

− Hạt >6,3mm chiếm 70%;

− Hạt >5,6mm chiếm 20%;

− Hạt >5mm chiếm 10%

3.2.2.8 Phân loại theo khối lượng riêng

Mục đích: Loại bỏ các hạt xấu, hạt kém chất lượng Phân riêng các loại nặng,

nhẹ, tạp chất ra khỏi khối cà phê nhân xô để việc phân loại theo màu sắc đạt năng suất cao Sau khi phân loại theo kích thước nhưng khối hạt không đồng nhất về khối lượng vì còn những hạt lép, hạt bị sâu bệnh…

Nguyên tắc: 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

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân loại:

− Trọng lượng riêng của hạt cà phê có ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất phân loại bằng sức gió Nếu cùng một sản phẩm mà có trọng lượng riêng khác nhau thì hạt có trọng lượng nhỏ sẽ bay lên trước

− Trọng lượng riêng của hạt phụ thuộc vào độ ẩm của nó, thường thì tỷ trọng của hạt cà phê trung bình là từ 1,11,3 Hình dáng và kích thước của hạt cà phê của hạt có ảnh hưởng trực tiếp đến công tác phân loại theo trọng lượng Vì vậy, trước khi đưa sản phẩm vào phân loại trọng lượng thì yêu cầu cần thiết phải phân loại bằng kích thước trước

3.2.2.9 Phân loại theo màu sắc

Mục đích: Các quá trình phân loại theo kích thước, trọng lượng chỉ loại bỏ tạp

chất hạt xấu, tăng độ đồng đều của khối hạt nhưng chưa thể tạo cho khối hạt có độ đồng đều về màu sắc

Nguyên tắc: Thường phân loại dựa trên tiêu chuẩn nhà nước hoặc dựa trên hợp

đồng buôn bán với các cơ quan hữu quan hoặc giữa các nước với nhau và cũng thoã mãn được yêu cầu của bên mua và bên sản xuất

Thực hiện: Phân loại theo màu sắc có thể tiến hành bằng thủ công hoặc bằng

những thiết bị điện tử Phân loại bằng thủ công có thể thực hiện trên các băng

chuyền chạy với tốc độ chậm và dừng lại theo chu kỳ để công nhân ngồi hai bên băng chuyền tiến hành phân loại Phương pháp này tốn khá nhiều nhân công và thời gian nhưng có thể giải quyết được nhiều vấn đề mà máy móc không thể giải quyết được

3.2.2.10 Phối trộn

Cà phê sau khi đã được phân loại, phân cấp xong cần pha trộn với nhau để được

cà phê đúng theo quy cách, cà phê thương phẩm theo tiêu chuẩn nhà nước quy định Chỉ được pha trộn các loại cà phê tương tự màu sắc, còn cỡ hạt thì theo đúng tiêu chuẩn

Phối trộn để cho cà phê thành phẩm được đồng đều và đúng tiêu chuẩn của Nhà Nước qui định và theo yêu cầu xuất khẩu Thường sử dụng máy phối trộn cơ giới,

cà phê sau các công đoạn phân loại trên thu được 3 loại có kích thước, khối lượng

và màu sắc khác nhau Đấu trộn thành 3 loại cà phê: loại 1, loại 2 và loại 3:

− Loại 1: 80% hạt > 6,3mm, 10% hạt >5,6mm và 10% hạt >5mm

− Loại 2: 10% hạt > 6,3mm, 70% hạt >5,6mm và 20% hạt >5mm

− Loại 3: 10% hạt > 6,3mm, 20% hạt >5,6mm và 70% hạt >5mm

3.2.2.11 Cân, đóng bao, bảo quản

Cân, đóng bao cà phê nhân:

Cà phê nhân thành phẩm sau khi phân cấp và kiểm tra chất lượng đạt tiêu chuẩn xong phải tiến hành cân và đóng bao ngay Trọng lượng mỗi bao từ 5070 kg Đóng bao 2 lớp: lớp polietilen bên trong và lớp bằng đay gai ở ngoài Yêu cầu bao phải khô, sạch, không có mùi lạ

Bảo quản cà phê nhân:

Cà phê nhân sau khi đóng bao nếu chưa xuất xưởng phải cho vào kho bảo quản Bao xếp thành từng lô gọn gàng trong kho cách tường 0,5 m, không để sản phẩm trực tiếp trên nền kho, không để sản phẩm có mùi thơm hoặc thối cùng kho cà phê nhân

Trong quá trình bảo quản cần chú ý:

− Độ ẩm hạt cà phê 10-12 %

− Hàm lượng tạp chất ≤ 0,5 %

− Kho bảo quản được cách ẩm, cách nhiệt tốt

− Thời gian bảo quản không quá 5 tháng

3.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay

3.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 3.4 Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê rang xay