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

Thực tế, nước ta có rất ít nhà máy chế biến cà phê đạt chất lượng cao mà chủ yếu là các phân xưởng sản xuất nhỏ của các tư nhân với thiết bị thô sơ, năng suất thấp, chất lượng không cao,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

CÀ PHÊ NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP KHÔ

VÀ CÀ PHÊ RANG XAY

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS ĐẶNG MINH NHẬT

Sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN HỢP

Số thẻ sinh viên: 107150148

Lớp: 15H2B

Đà Nẵng, 12/2019

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

Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật

- Trình bày các yếu tố cần thiết tại nơi được chọn đặt nhà máy

-Sơ đồ tổ chức hệ thống của nhà máy

-Tổ chức lao động của nhà máy

Chương 8: Tính xây dựng

- Tính các công trình xây dựng dựa trên số công nhân, nhân viên và năng suất nhà máy để tính diện tích từng công trình, chọn diện tích khu đất

Chương 9: Tính nước sử dụng

- Tính lượng nước sử dụng trong nhà máy

Chương 10: Kiểm tra sản xuất

- Trình bày cách đánh giá chất lượng sản phẩm và quá trình kiểm tra trong quá trình sản xuất

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

- Trình bày các yêu cầu để đảm bảo an toàn lao động, vệ sinh,…trong nhà máy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA: HOÁ - ooooo -

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:

- Cà phê nhân năng suất 200 kg sản phẩm/giờ

- Cà phê rang xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Chương 10: Kiểm tra sản xuất

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

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

5 Các bản vẽ, sơ đồ (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

- Sơ đồ dây chuyền công nghệ (Ao), (A3)

- Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3)

- Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3)

- Bản vẽ mặt bằng tổng thể nhà máy (Ao), (A3)

- Bản vẽ hơi và nước (Ao), (A3)

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật

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

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Minh Nhật, thầy là người trực tiếp hướng dẫn tận tình cho em những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện thuận lợi cho em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng em xin cảm nhà trường đã tạo điều kiện trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện đồ án

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Hợp

đã được công bố, các website

Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Hợp

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH xi

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Tính khả thi 2

1.3 Vị trí địa lý 2

1.4 Địa điểm xây dựng 3

1.5 Vùng nguyên liệu 3

1.6 Giao thông vận tải 4

1.7 Thị trường tiêu thụ sản phẩm 4

1.8 Năng suất 4

1.9 Nguồn cung cấp năng lượng 5

1.10 Nguồn nhân lực 5

1.11 Hợp tác hoá, liên hợp hoá 5

1.12 Xử lý chất thải 5

Chương 2: TỔNG QUAN 6

2.1 Đặc điểm nguyên liệu cà phê 6

2.1.1 Các giống cà phê 6

2.1.2 Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê 6

2.1.3 Thành phần hóa học của quả cà phê 9

2.2 Đặc điểm sản phẩm cà phê nhân và rang xay 10

2.2.1 Đặc điểm sản phẩm cà phê nhân 10

2.2.2 Đặc điểm sản phẩm cà phê rang xay 11

2.3 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân và rang xay 12

2.3.1 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân 12

2.3.2 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà rang xay 14

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 16

3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân 16

3.1.1 Chọn phương pháp sản xuất cà phê nhân 16

3.1.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô 17

3.1.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô 18

3.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay 25

3.2.1 Chọn dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay 25

3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay 26

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 34

4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy 34

4.1.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy 34

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy 34

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân 34

4.2.1 Tính lượng nguyên liệu ban đầu 34

4.2.2 Tính năng suất tại mỗi công đoạn 37

4.3 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê rang xay 42

4.3.1 Tiếp nhận 42

4.3.2 Rang 42

4.3.3 Làm nguội 42

4.3.4 Phối trộn 42

4.3.5 Xay 43

4.3.6 Phân loại 43

4.3.7 Sản phẩm 43

Chương 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG QUÁ TRÌNH SẤY KẾT THÚC 44

5.1 Cơ sở của quá trình cân bằng nhiệt 44

5.2 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết 45

5.2.1.Trạng thái của không khí với điều kiện khí hậu ở Buôn Ma Thuột 45

5.2.2 Các thông số của không khí sau khi qua calorife 46

5.2.3 Thông số của không khí sau sấy 46

5.2.4 Lượng không khí khô tiêu hao riêng để bốc hơi 1 kg ẩm 47

5.2.5 Tổng lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy 47

5.2.6 Lượng nhiệt cần thiết làm bay hơi 1 kg ẩm 48

5.3 Xây dựng quá trình sấy thực tế 48

5.3.1 Lượng nhiệt bổ sung thực tế 48

5.3.2 Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực 49

5.3.3 Nhiệt lượng đầu vào của quá trình sấy thực tế 50

5.3.4 Nhiệt lượng đầu ra của quá trình sấy thực tế 50

5.4 Tính nhiệt trị của nhiên liệu 51

Chương 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 52

6.1 Tính và chọn thiết bị cho sản xuất cà phê nhân 52

6.1.1 Thiết bị sấy thùng quay 52

6.1.2 Tính toán và chọn calorife 55

6.1.3 Lò đốt 62

6.1.4 Tính toán về xyclon 62

6.1.5 Tính toán và chọn quạt 65

6.1.6 Máy tách tạp chất 76

6.1.7 Máy xát khô 78

6.1.8 Máy đánh bóng 79

6.1.9 Máy phân loại theo kích thước 80

6.1.10 Máy phân loại theo trọng lượng 80

6.1.11 Máy phân loại theo màu sắc 81

6.1.12 Hệ thống cân đóng bao tự động 81

6.1.13 Máy sấy sơ bộ 82

6.1.14 Máy phối trộn 83

6.1.15 Hố chứa cà phê 84

6.1.16 Xilô chứa cà phê 85

6.1.17 Thiết bị vận chuyển 88

6.2 Tính và chọn thiết bị cho sản xuất cà phê rang xay 88

6.2.1 Máy rang 88

6.2.2 Thiết bị làm nguội 89

6.2.3 Máy phối trộn 90

6.2.4 Máy xay cà phê 90

6.2.5 Máy rây cà phê bột 91

6.2.6 Máy đóng gói 92

6.2.7 Xilô chứa nguyên liệu trước khi rang 92

6.2.8 Thiết bị vận chuyển 93

Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC 94

7.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống của nhà máy 94

7.2 Tổ chức lao động của nhà máy 94

7.2.1 Chế độ làm việc 94

7.2.2 Nhân lực 95

Chương 8: TÍNH XÂY DỰNG 98

8.1 Cách bố trí mặt bằng 98

8.2 Tính xây dựng 98

8.2.1 Phân xưởng sản xuất 98

8.2.2 Sân chứa nguyên liệu ban đầu 98

8.2.3 Kho chứa cà phê nhân thành phẩm và cà phê rang xay thành phẩm 99

8.2.4 Nhà hành chính 100

8.2.5 Nhà xưởng cơ khí 101

8.2.6 Kho chứa bao bì 101

8.2.7 Nhà bảo vệ 101

8.2.8 Nhà ăn 101

8.2.9 Nhà để xe 102

8.2.10 Gara ôtô 102

8.2.11 Nhà sinh hoạt vệ sinh 102

8.2.12 Kho nhiên liệu 103

8.2.13 Đài nước 104

8.2.14 Phòng hóa nghiệm 104

8.2.15 Nhà đặt bơm nước 104

8.2.16 Bãi chứa bã 104

8.2.17 Trạm biến thế và máy biến áp 104

8.2.18 Trạm cân 104

8.2.19 Khu đất dự trữ 106

Chương 9: TÍNH NƯỚC SỬ DỤNG 107

9.1 Lượng nước dùng cho sinh hoạt 107

9.1.1 Nước dùng cho nhà ăn 107

9.1.2 Nước dùng cho nhà tắm 107

9.2 Nước dùng để tưới cây xanh 107

9.3 Nước dùng để vệ sinh thiết bị 108

9.4 Nước dùng để rửa xe 108

9.5 Nước dùng để chữa cháy 108

9.6 Tổng lượng nước sử dụng trong nhà máy 108

9.7 Đài nước sử dụng cho nhà máy 108

9.8 Chọn bơm dùng để bơm nước 109

Chương 10: KIỂM TRA SẢN XUẤT 110

10.1 Mục đích 110

10.2 Yêu cầu của việc kiểm tra sản xuất 110

10.3 Các phương pháp kiểm tra trong sản xuất cà phê nhân 110

10.3.1 Đánh giá phẩm chất cà phê bằng phương pháp cảm quan 110

10.3.2 Phương pháp phân tích kiểm nghiệm 110

10.3.3 Phương pháp phân tích lý học 111

10.3.4 Phương pháp phân tích hóa học 112

10.4 Các phương pháp kiểm tra trong sản xuất cà phê rang xay 113

10.4.1 Xác định độ mịn cà phê bột 113

10.4.2 Xác định độ ẩm cà phê bột - xác định hao hụt của khối lượng ở 103oC 113

10.4.3 Xác định hàm lượng cafein bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (hplc) 114

Chương 11: VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 115

11.1 Vệ sinh công nghiệp 115

11.1.1 Vệ sinh cá nhân 115

11.1.2 Vệ sinh máy móc thiết bị 115

11.1.3 Vệ sinh phân xưởng, nhà máy 115

11.1.4 Xử lý chất thải 116

11.2 An toàn lao động 116

KẾT LUẬN 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

PHỤ LỤC 1 122

PHỤ LỤC 2 125

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần khối lượng của quả cà phê 8

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả 9

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của lớp vỏ nhớt 9

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu 9

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê 10

Bảng 2.6 Các cấu tử thơm của nhân cà phê 10

Bảng 2.7 Thành phần hóa học của cà phê rang xay 12

Bảng 2.8 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê 13

Bảng 2.9 Tỷ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Robusta) 13

Bảng 2.10 Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Arabica) 13

Bảng 2.11 Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn 14

Bảng 2.12 Tỷ lệ lỗi khống chế cho một số loại khuyết tật 14

Bảng 2.13 Yêu cầu cảm quan 14

Bảng 2.14 Yêu cầu lý - hóa 15

Bảng 3.1 Biến đổi của cà phê phụ thuộc vào nhiệt độ 27

Bảng 4.1 Thời gian thu hoạch các loại cà phê tại Tây Nguyên 34

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm của nhà máy 34

Bảng 4.3 Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn 35

Bảng 4.4 Cân bằng vật chất cà phê nhân 41

Bảng 4.5 Tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn 42

Bảng 4.6 Cân bằng vật chất cà phê rang xay 43

Bảng 5.1 Các thông số trạng thái của không khí 47

Bảng 6.1 Đặc tính kỹ thuật của máy sấy thùng quay 54

Bảng 6.2 Kích thước của mỗi xiclôn 64

Bảng 6.3 Đặc tính kỹ thuật của máy MTC-8 77

Bảng 6.4 Đặc tính kỹ thuật của máy MX-1 78

Bảng 6.5 Đặc tính kỹ thuật của máy DBD-5 79

Bảng 6.6 Đặc tính kỹ thuật của máy PI-2 80

Bảng 6.7 Đặc tính kỹ thuật của máy MVF-0 81

Bảng 6.8 Tổng kết các thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân 84

Bảng 6.9 Kích thước các xilô 87

Bảng 6.10 Các loại gàu tải được sử dụng 88

Bảng 6.11 Các loại băng tải cổ ngỗng được sử dụng 88

Bảng 6.12 Thông số kỹ thuật của máy GG-GQ/D1 88

Bảng 6.13 Thông số kỹ thuật của máy MT-30 90

Bảng 6.14 Thông số kỹ thuật của máy GG-150 90

Bảng 6.15 Thông số kỹ thuật của máy KARP 91

Bảng 6.16 Thông số kỹ thuật của máy BG-320FD 92

Bảng 6.17 Tổng kết các thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 93

Bảng 6.18 Các thiết bị vận chuyển trong dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 93

Bảng 7.1 Lực lượng lao động gián tiếp trong nhà máy 95

Bảng 7.2 Lực lượng lao động trực tiếp trong sản xuất cà phê nhân 96

Bảng 7.3 Lực lượng lao động trực tiếp trong sản xuất cà phê rang xay 96

Bảng 7.4 Lực lượng lao động ở các bộ phận phụ trợ 97

Bảng 8.1 Tổng kết về xây dựng 105

Bảng 12.1 Nguyên nhân tạo thành khuyết tật 122

Bảng 13.1 Cỡ sàng và kích thước lỗ sàng 125

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Các vùng trồng cà phê ở Đắk Lắk 3

Hình 2.1 Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê .7

Hình 2.2 Cấu trúc hiển vi bề mặt nhân cà phê 8

Hình 3.1 Máy bóc vỏ trấu cà phê 20

Hình 3.2 Thiết bị phân loại kiểu thẳng đứng 22

Hình 3.3 Máy phân loại màu sắc kiểu khí đẩy 23

Hình 3.4 Đồ thị quan hệ giữa thời gian rang và thể tích hạt 29

Hình 3.5 Máy rang cà phê dạng trống quay nằm ngang 29

Hình 3.6 Thiết bị nghiền trục 31

Hình 6.1 Máy sấy thùng quay 52

Hình 6.2 Bố trí ống trong calorife 56

Hình 6.3 Xiclôn đơn IIH.15 63

Hình 6.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy 65

Hình 6.5 Máy tách tạp chất CPF-1 77

Hình 6.6 Máy xát khô MX-1 79

Hình 6.7 Máy đánh bóng ướt 80

Hình 6.8 Máy phân loại theo kích thước PI-1 80

Hình 6.9 Máy phân loại theo trọng lượng MVF-0 81

Hình 6.10 Máy phân loại theo màu sắc VSN1000-C3A 81

Hình 6.11 Hệ thống cân đóng bao tự động PM01 82

Hình 6.12 Máy sấy vĩ ngang loại đảo chiều gió 83

Hình 6.13 Máy phối trộn 83

Hình 6.14 Xilô chứa cà phê 85

Hình 6.15 Hình vẽ xilô 86

Hình 6.16 Máy rang cà phê GG-GQ/D1 89

Hình 6.17 Băng tải làm nguội BTM-200 89

Hình 6.18 Máy phối trộn cà phê MT-120 90

Hình 6.19 Máy xay cà phê GG-150 91

Hình 6.20 Máy rây cà phê KARP 91

Hình 6.21 Máy đóng gói BG-320FD 92

LỜI MỞ ĐẦU

Cà phê được phát hiện và trở thành một thức uống phổ biến trên thế giới từ rất lâu đời, nhiều người còn xem đó là thức uống không thể thiếu hằng ngày Cà phê là mặt hàng đứng thứ hai trong số các mặt hàng giao thương trên thế giới chỉ sau dầu mỏ Sản lượng cà phê trung bình hằng năm trên thế giới khoảng 6 triệu tấn, lượng cà phê chu chuyển hằng năm khoảng 3 triệu tấn Hiện nay, cà phê được trồng hơn 70 nước trên thế giới, tập trung nhiều ở châu Á, châu Phi và châu Mỹ [1, tr 113] Nhu cầu tiêu thụ cà phê ngày càng gia tăng với sự đa dạng các sản phẩm từ cà phê Uống cà phê kích thích hệ thần kinh làm cho tinh thần minh mẫn, gây hưng phấn, tăng cường sự tập trung trong các hoạt động về trí tuệ, làm tăng tốc độ tư duy Cà phê kích thích cơ năng, làm tăng sức mạnh khiến người ta có thể nhảy cao hơn, xa hơn, chạy nhanh hơn Cà phê còn có tác dụng chống bệnh tiểu đường, hạ đường huyết, bảo vệ khỏi các bệnh về gan, làm giảm

sự mệt mỏi, giảm đau cho cơ bắp Ngoài ra, uống cà phê còn cung cấp cho chúng ta một nguồn năng lượng, các vitamin và khoáng chất nhất định [1, tr 111-112]

Việt Nam chúng ta hiện nay là quốc gia đứng thứ hai về xuất khẩu cà phê trên thế giới, chỉ sau Brazin Cà phê Việt Nam được đánh giá là có hương vị đậm đà, thơm ngon,

có chất lượng cảm quan tốt nhưng giá bán lại thấp hơn nhiều so với cà phê cùng loại của các nước trong khu vực, với những lý do đó nên Việt Nam có tiềm năng mở rộng thị trường cà phê rất lớn Thực tế, nước ta có rất ít nhà máy chế biến cà phê đạt chất lượng cao mà chủ yếu là các phân xưởng sản xuất nhỏ của các tư nhân với thiết bị thô sơ, năng suất thấp, chất lượng không cao, mặt hàng cà phê nhân xuất khẩu còn kém chất lượng,

vì kém chất lượng nên các sản phẩm của những quá trình chế biến tiếp theo cũng không đạt chất lượng cao, thương hiệu cà phê Việt chưa được khẳng định trên thị trường thế giới Cho nên yêu cầu cần phải xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê là rất cần thiết

Vì vậy, tôi được phân công nhiệm vụ : “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô với 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

1.1 Đặt vấn đề

Cà phê Việt Nam là mặt hàng nông sản xuất khẩu đứng thứ hai sau lúa gạo Sản phẩm cà phê Việt Nam đã có mặt ở rất nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên, chất lượng sản phẩm cà phê ở Việt Nam còn thấp do sản xuất còn nhỏ lẻ, thiết bị thô sơ Vì vậy, vấn đề quan trọng hiện nay là thiết kế nhà máy sản xuất cà phê đạt tiêu chuẩn để đáp ứng nhu cầu thực tế và nâng cao thương hiệu Việt

Để xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê thì cần chú ý đến những vấn đề như tính khả thi, vị trí địa lý, địa điểm xây dựng, năng suất, đường giao thông, nguyên liệu

và thị trường tiêu thụ sản phẩm, nguồn cung cấp điện, nước, nhiên liệu, nguồn nhân lực, hợp tác xã, liên hợp hoá và xử lý chất thải

1.2 Tính khả thi

Cà phê là một cây trồng có tầm quan trọng đối với cơ cấu xã hội, ngành trồng cà phê đòi hỏi nhiều lao động nên góp phần vào việc phát triển và nâng cao mức sống của người dân Cà phê còn là động lực phát triển kinh tế thông qua kinh doanh cà phê mà nhiều tổ chức và cá nhân đã thu nhiều lợi nhuận Việt Nam có điều kiện khí hậu và đất đai thích hợp cho việc phát triển cây cà phê Sản lượng cà phê trung bình của Việt Nam hàng năm đạt khoảng 800.000 - 900.000 tấn [1, tr 114] Cà phê nước ta chủ yếu phân bố

ở các tỉnh Tây Nguyên, một số tỉnh ở miền Trung, miền Bắc và Đông Nam Bộ Nguồn nguyên liệu dồi dào là một lợi thế lớn tạo ra một nguồn hàng phục vụ cho nhu cầu xuất khẩu cà phê Đây là những điều kiện giúp cho việc thiết kế vận hành một nhà máy chế biến cà phê hoàn toàn khả thi

1.3 Vị trí địa lý

Để xây dựng một nhà máy thì việc chọn địa điểm để xây dựng đóng vai trò hết sức quan trọng Nhà máy phải đặt ở địa điểm sao cho vừa đảm bảo hoạt động tốt trong thời gian sản xuất đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ trang thiết bị của phương pháp

mà ta lựa chọn để chế biến Muốn vậy nhà máy được xây dựng cần phải thoả 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 khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió thích hợp và có nguồn lao động dồi dào,…

Đăk Lăk là nơi trồng cà phê lớn nhất nước ta, chiếm khoảng 60% tổng sản lượng của Việt Nam Đăk Lăk nằm ở trung tâm của Tây Nguyên, phía Bắc giáp Gia Lai, phía Nam giáp Lâm Đồng và Đăk Nông, phía Đông giáp Phú Yên và Khánh Hòa, phía Tây

giáp Campuchia Đăk Lăk có quốc lộ 26, 27, 29 rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm

1.4 Địa điểm xây dựng

Căn cứ vào những điều kiện đã nêu trên, tôi quyết định chọn tỉnh Đăk Lăk là địa điểm xây dựng mà cụ thể là cụm công nghiệp Tân An Cụm công nghiệp Tân An nằm gần quốc lộ 26, quốc lộ 29, quốc lộ 27 và nằm ở phường Tân An của Thành phố Buôn

1.5 Vùng nguyên liệu

Đắk Lắk là một tỉnh có diện tích và sản lượng cà phê lớn nhất nước ta với nhiều huyện trồng cà phê như: M’Drắk, Krông Năng, Krông Bông, Krông Ana, CưM’gar, Ea Sup, Krông Pắk, Ea H’leo, Krông Búk, TP Buôn Ma Thuột,

Hình 1.1 Các vùng trồng cà phê ở Đắk Lắk [13]

Ngoài ra, ta còn có nguồn nguyên liệu dồi dào từ các tỉnh lân cận như: Gia Lai, Lâm Đồng, Đăk Nông, Kon Tum, Đồng Nai,… Do vậy việc chọn địa điểm đặt nhà tại tỉnh Đắk Lắk là hoàn toàn hợp lý, vừa giảm được chi phí vận chuyển vừa đảm bảo chất lượng của nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất

1.6 Giao thông vận tải

Nhà máy nằm ở ngay thành phố Buôn Ma Thuột nên rất thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũng như vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ Hàng ngày nhà máy vận chuyển với khối lượng lớn, kịp thời để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy, ngoài ra còn vận chuyển sản phẩm đến nơi tiêu thụ, vận chuyển phế liệu trong sản xuất Vì vậy vấn

đề giao thông không chỉ mục đích xây dựng nhà máy nhanh mà còn là sự tồn tại và phát triển nhà máy trong tương lai

1.6.1 Đường bộ

Nhà máy nằm sát quốc lộ 17, gần quốc lộ 26, 27 cho nên thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu và phân phối sản phẩm

1.6.2 Đường thủy

Nhà máy cách cảng Nha Trang khoảng không xa, chưa tới 200km, cho nên có thể

sử dụng cảng này để phân phối sản phẩm trong và ngoài nước Từ Thành phố Buôn Ma Thuột có thể theo quốc lộ 26 để vận chuyển sản phẩm ra cảng Nha Trang

1.6.3 Đường sắt

Nhà máy có thể dùng ô tô tải vận chuyển sản phẩm về ga Nha Trang, ở đó có thể đóng container để đưa sản phẩm đi tiêu thụ khắp cả nước

1.7 Thị trường tiêu thụ sản phẩm

Đắk Lắk nằm ở trung tâm của Tây Nguyên và cũng nằm gần trung tâm của nước

ta nên dễ dàng vận chuyển sản phẩm ra tiêu thụ khắp cả nước Sản phẩm cà phê chất lượng tốt có thể xuất khẩu ra nhiều nước trên thế giới và thâm nhập vào những thị trường khó tính như Mỹ, Nhật Bản, châu Âu,…

1.8 Năng suất

Chất lượng cuộc sống ngày càng nâng cao, vì vậy nhu cầu tiêu thụ cà phê của người dân ngày càng tăng Để đáp ứng lượng cà phê tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy chế biến cà phê đảm bảo chất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa phương Hơn nữa, có nhiều thương gia ngoài nước xem thị trường Việt Nam là điểm đầu tư lí tưởng, đặc biệt là đầu tư vào mặt hàng cà phê Điều này dẫn đến con đường mua bán và trao đổi hàng hóa phát triển

1.9 Nguồn cung cấp năng lượng

Nhà máy sử dụng nguồn điện trên mạng lưới quốc gia đường dây 500 KV đã được

hạ thế xuống 220/380 V Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy được liên tục, nhà máy

đã chuẩn bị các máy phát điện dự phòng

Nguồn nước của nhà máy được bơm từ giếng khoan sau đó được qua hệ thống xử

lý và đưa vào sản xuất

Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy gồm dầu và xăng dùng cho xe ô tô của nhà máy

1.10 Nguồn nhân lực

Tại Tây Nguyên lực lượng lao động tại chỗ rất dồi dào, ngoài lượng lao động tại thành phố còn có công nhân tại các huyện lân cận Cán bộ quản lý, kỹ sư có thể tuyển tại các trường đại học như: Đại Học Tây Nguyên, Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, Đại Học Nông Lâm Huế,…và nhân tài trong cả nước

1.11 Hợp tác hoá, liên hợp hoá

Việc hợp tác hóa giữa nhà máy này với nhà máy khác về mặt kinh tế kỹ thuật và liên hợp hóa sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời tạo điều kiện cho việc sử dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước, công trình phúc lợi tập thể và phục vụ công cộng,…Vì vậy, vấn đề hợp tác hoá giữa nhà máy sản xuất cà phê với các nhà máy khác trong cụm công nghiệp Tân An và với các nhà máy trong và ngoài tỉnh là thật sự cần thiết

2.1.1.1 Giống cà phê chè (coffee arabica L.)

Xuất xứ ở cao nguyên Êthiopia có đặc điểm là cây nhỏ, lá mỏng và nhỏ, hoa màu trắng có hương thơm, có khả năng chịu lạnh, nhân hình tròn, nhỏ, có hương và mùi thơm hơn các loại cà phê khác Hàm lượng cà phê khoảng 1,3 - 1,7% Ở Việt Nam hiện nay trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc nơi có điều kiện thời tiết lạnh, thời gian thu hoạch từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau

2.1.1.2 Giống cà phê vối (coffee canephora Pierre)

Xuất xứ ở Công Gô có đặc điểm là dễ trồng, chịu được điều kiện vùng đất xấu, chịu hạn tốt hơn, cho năng suất cao hơn giống cà phê chè nhưng không chịu được lạnh

và gió mạnh Nhân hình trứng, to Hàm lượng cà phê khoảng 2,0 - 3,6% Loại này phù hợp cho sản xuất cà phê hòa tan, thời gian thu hoạch từ tháng 12 năm trước tới tháng 4 năm sau

2.1.1.3 Giống cà phê mít (coffee chari)

Giống cà phê này có đặc điểm là cây cao 8 - 10 m, lá to, quả mọng, năng suất cao,

có khả năng sinh trưởng ở vùng đất xấu, chịu hạn tốt, chịu ẩm tốt nhưng hương thơm kém và có vị đắng mạnh Hàm lượng cà phê khoảng 0,8 - 1,2% Thời gian thu hoạch từ tháng 5 đến tháng 8 hằng năm

Ngoài các giống trên, trên thế giới còn một số giống cà phê khác như Coffee

liberica Bull.in Hiern, Coffee excelsa Chev,…[1, tr 114 - 116]

2.1.2 Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê

Quả cà phê có dạng hình trứng hoặc hình nón Thành phần của quả cà phê gồm lớp vỏ quả, thịt quả, lớp nhầy, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân quả

Hình 2.1 Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê [14]

Lớp vỏ quả: Vỏ quả được hình thành bởi một lớp tế bào nhu mô nhỏ (các tế bào

sơ cấp có chứa lục lạp và có khả năng hấp thụ nước) Màu sắc của vỏ quả khi bắt đầu hình thành có màu xanh lá cây do sự hiện diện của lục lạp sau đó biến mất khi quả chín Màu sắc khi trưởng thành còn phụ thuộc vào từng giống cà phê, nhưng phổ biến nhất là màu đỏ hoặc màu vàng Màu da đỏ (cà phê Typica) đến từ các sắc tố anthocyanin, trong khi màu vàng được quy cho luteolin (cà phê Bourbon)

Lớp vỏ thịt: Trong quả cà phê chưa chín, đây là các mô cứng gắn liền với vỏ quả, khi quả trưởng thành, các enzyme pectolytic sẽ phá vỡ các chuỗi pectic tạo thành các hợp chất đường và pectin làm nên một cấu trúc mềm, mọng nước có độ nhớt cao nên thường được gọi là chất nhầy Trong phương pháp chế biến ướt, lớp chất nhầy này được loại bỏ thông qua quá trình lên men có kiểm soát Trong khi đó, với kỹ thuật chế biến khô, chất nhầy cùng với vỏ ngoài được giữ nguyên trong quá trình sấy khô

Lớp vỏ trấu: là lớp ngoài cùng của phần hạt, tiếp xúc trực tiếp với phần vỏ quả, được hình thành từ ba đến bảy lớp tế bào xơ cứng (tế bào sợi đóng vai trò chính trong thực vật) nên còn được gọi là vỏ trấu Các tế bào cấu thành vỏ trấu sẽ cứng dần trong quá trình trưởng thành của quả cà phê, do đó hạn chế kích thước cuối cùng của hạt nhân

cà phê Trong cà phê Arabica, trọng lượng trung bình của vỏ trấu với độ ẩm khoảng 11% nằm trong khoảng 3,8% tổng trọng lượng quả cà phê

Lớp vỏ lụa: Vỏ lụa được hình thành từ nucellus có màu trắng bạc sau khi phơi khô, nên còn được gọi là vỏ bạc Lớp vỏ này rất mỏng và có thể được bóc ra khỏi nhân trong quá trình đánh bóng hạt Tuy nhiên, một số nhà chế biến cà phê thường để lại vỏ lụa trên hạt cà phê như một lớp bảo vệ tự nhiên, lớp vỏ này sau đó sẽ tự hủy trong quá trình rang

cà phê Ở một số vùng, và tùy thuộc vào giống cà phê lớp vỏ lụa có thể sẫm màu hơn

Hình 2.2 Cấu trúc hiển vi bề mặt nhân cà phê [14]

Nhân cà phê: Phần trong cùng và là quan trọng nhất của quả, chịu trách nhiệm trích lũy chất dinh dưỡng cho quá trình nẩy mầm của phôi Một quả cà phê thông thường có

2 nhân (cá biệt có 1 hoặc 3 nhân) Thành phần hóa học của nhân là vô cùng quan trọng

vì đây được xem là tiền thân của các hương vị và mùi thơm sau này trong cà phê rang Các hợp chất hóa học được tìm thấy trong nội nhũ có thể kể đến bao gồm:

- Các hợp chất tan trong nước như caffeine, trigonelline, axit nicotinic (niacin), ít nhất 18 axit chlorogen, các thành phần cacbohydrat (mono-, di- và oligosacarit) một số protein các khoáng chất và axit carboxylic…

- Trong khi đó các thành phần không hòa tan trong nước bao gồm cellulose, polysacarit, lignin và hemicellulose, cũng như một số protein, khoáng chất và lipid Trong lớp nhân cà phê sẽ là phôi bao gồm một trục phôi (hypocotyl) và hai lá mầm dài từ 3 - 4 mm Khi hạt bắt đầu nảy mầm trục phôi sẽ kéo dài và đẩy hạt lên trên mặt đất Các lá mầm ban đầu ở dưới lòng đất ngay sau đo các lá mầm mới sẽ hình thành [14]

Bảng 2.1 Thành phần khối lượng của quả cà phê [1, tr 119]

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

Nhân và vỏ lụa 26 - 30 26 - 29

2.1.3 Thành phần hóa học của quả cà phê

2.1.3.1 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của lớp vỏ quả [1, tr 119]

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

2.1.3.3 Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của lớp vỏ trấu [1, tr 120]

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

2.1.3.4 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của nhân cà phê [1, tr 120]

Thành phần g/100g Thành phần g/100g

Protein 9,0 - 16,0 Nước 8,0 - 12,0

Lipit 4,0 - 18,0 Hemixenlluloza 20,0

Xenlluloza 10,0 - 20,0 Licnhin 4,0

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

Tinh bột 5,0 - 23,0 Axit cafetanic 8,0 - 9,0

Đường 5,0 - 10,0 Axit cafeic 1,0

Bảng 2.6 Các cấu tử thơm của nhân cà phê [1, tr 121]

Cấu tử Tỷ lệ (%) Khối lượng phân tử Điểm sôi (oC)

2.2 Đặc điểm sản phẩm cà phê nhân và rang xay

2.2.1 Đặc điểm sản phẩm cà phê nhân

Cà phê nhân là phần hạt của quả cà phê và đang còn sống, chưa được rang xay Hạt nhân cà phê sẽ có vỏ thóc, vỏ cơm và tùy theo từng quy trình sơ chế mà những phần

vỏ của hạt nhân cà phê sẽ được loại bỏ hoặc giữ nguyên

Khi chưa được rang gia công, hạt cà phê nhân không có mùi thơm và hương vị đặc biệt mà chỉ chứa thành phần dinh dưỡng cao như: cafein, chất béo, protit, khoáng chất Magie và Kali, Thời gian để bảo quản cà phê nhân rất dài chứ không chỉ có 2 - 3 ngày như cà phê pha hoặc 1 - 2 tuần như cà phê rang xay

Dựa vào kích thước, giống và cách sơ chế, cà phê nhân được phân loại như sau:

- Về kích thước: Dựa vào kích thước, cà phê nhân được chia thành 3 loại, mỗi loại được sử dụng để chế biến thành những sản phẩm khác nhau như: Loại 1: cà phê nhân kích thước lớn chất lượng cao thường được dùng để làm cà phê hạt rang; Loại 2 cà phê

có kích thước vừa được sử dụng để làm nguyên liệu trộn với cà phê loại 1 để giảm giá thành cung cấp; Loại 3 hạt cà phê nhân có kích thước nhỏ thường được dùng để làm cà phê hòa tan

- Về giống: Dựa vào giống, cà phê nhân cũng được chia thành ba loại chính đó là:

cà phê nhân Arabica, cà phê nhân Robusta và cà phê nhân culi

- Về sơ chế: Dựa vào cách chế biến, cà phê nhân sẽ được chia thành hai loại: cà phê nhân chế biến khô và cà phê nhân chế biến ướt [15]

2.2.2 Đặc điểm sản phẩm cà phê rang xay

Cà phê rang xay là sản phẩm được chế biến qua một quá trình dài và phức tạp Đầu tiên cây cà phê sẽ được ươm trong bầu từ những hạt nhân được lựa chọn kĩ lưỡng Sau khoảng 3 - 5 năm cây cà phê sẽ bắt đầu ra quả Quả cà phê được thu hoạch khi chín đỏ Sau khi thu hoạch, quả cà phê sẽ được phơi khô sau đó xay bỏ vỏ và chỉ lấy phần nhân Nhân cà phê sẽ được loại bỏ tạp chất và sau đó làm được rang và bằng các phương pháp, dụng cụ khác nhau tạo ra sản phẩm cà phê rang xay

Đặc điểm của cà phê rang xay: So với hạt nhân ban đầu, hạt cà phê rang xay được tác động bởi nhiệt độ nên thành phần bên trong sẽ thay đổi Hạt cà phê rang xay sẽ trải qua nhiều giai đoạn biến đổi màu sắc trong quá trình rang Mỗi giai đoạn, hương thơm

và mùi vị của hạt cà phê rang sẽ khác nhau Cụ thể như:

- Khi mới bắt đầu rang, hạt cà phê sẽ chuyển sang màu vàng và liên tục thoát hơi nước, teo nhỏ lại

- Tiếp theo hạt cà phê sẽ chuyển sang màu vàng đậm và bắt đầu nở ra

- Khi hạt chuyển sang màu nâu nhạt, bắt đầu nổ lần 1 sẽ thu được sản phẩm cà phê rang xay có màu nâu nhạt, hương thơm nhẹ nhàng, vị chua nhiều, vị ngọt và đắng chưa

rõ ràng

-Khi hạt cà phê nổ lần 2, màu hạt sẽ chuyển sang nâu đậm Lúc này, mùi thơm của hạt cà phê rang sẽ nồng nàn hơn, vị chua ít đi thay vào đó là vị ngọt và đắng đặc [16]

Bảng 2.7 Thành phần hóa học của cà phê rang xay [1, tr 174 - 175]

Thành phần Hòa tan (%) Không hòa tan (%) Cacbonhydrat

-

- 0,0 - 7,0 14,0

2,0

-

2.3 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân và rang xay

TCVN 4193 : 2012 do Công ty Cổ phần Giám định cà phê và hàng hóa xuất nhập khẩu biên soạn, Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ khoa học và Công nghệ công bố

2.3.1 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân

2.3.1.1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho cà phê nhân: cà phê chè (Arabica) và cà phê vối (Robusta)

2.3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật

a) Màu sắc: Màu đặc trưng của từng loại cà phê nhân [20]

b) Mùi: Mùi đặc trưng của từng loại cà phê nhân, không có mùi lạ [20]

c) Độ ẩm: Nhỏ hơn hoặc bằng 12,5% [20]

d) Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại, được quy định trong bảng 2.8

Bảng 2.8 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê [20]

Loại cà phê Hạng 1 Hạng 2

Cà phê chè Không được lẫn R và C Được lẫn R ≤ 1% và C ≤ 0,5%

Cà phê vối Được lẫn C ≤ 0,5% và A ≤ 3% Được lẫn C ≤ 1% và A ≤ 5% Chú thích: - A: Cà phê chè (Arabica), R: Cà phê vối (Robusta), C: Cà phê mít

(Chari)

- %: Tính theo phần trăm khối lượng

e) Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng c à phê được quy định trong bảng

2.9, bảng 2.10 và xem phụ lục 1 về nguyên nhân chính của khuyết tật

Bảng 2.9 Tỷ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê (Robusta) [20]

Bảng 2.11 Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn [20]

g) Tỷ lệ lỗi khống chế cho một số loại khuyết tật được quy định trong bảng 2.12

Bảng 2.12 Tỷ lệ lỗi khống chế cho một số loại khuyết tật [20]

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

0,1 1.2 0,6 1,2 2,0

A2 14a

A2 13b

A2 13c

0.1 0.1 0.1

0.1 0.1 0.1

R2 13a

R2 13b

R2 13c

0,5 0,5 1.0

0.6 2.0 3.5

2.3.2 Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà rang xay

2.3.2.1 Yêu cầu cảm quan

Các chỉ tiêu cảm quan của cà phê rang xay được quy định trong bảng 2.13

Bảng 2.13 Yêu cầu cảm quan [21]

1 Màu sắc Màu nâu đặc trưng của sản phẩm

2 Mùi Thơm đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ

3 Vị Đặc trưng của sản phẩm

4 Trạng thái Dạng bột, mịn, không vón cục

5 Cà phê pha Có màu đặc trưng của sản phẩm

2.3.2.2 Yêu cầu lý - hóa

Các chỉ tiêu lý - hóa của cà phê bột được quy định trong bảng 2.14

Bảng 2.14 Yêu cầu lý - hóa [21]

1 Độ mịn, tính theo % khối lượng

- lọt qua rây cỡ lỗ 0,56 mm, không nhỏ hơn 30

- giữ lại trên rây cỡ lỗ 0,25 mm, không lớn hơn 15

2 Độ ẩm, tính theo % khối lượng, không lớn hơn 5,0

3 Hàm lượng cafein, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn 1,0

4 Hàm lượng chất tan trong nước, tính theo % khối lượng chất

khô, không nhỏ hơn

25

5 Hàm lượng tro không tan trong axit clohydric (HCl), tính

theo % khối lượng, không lớn hơn

0,2

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân

3.1.1 Chọn phương pháp sản xuất cà phê nhân

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 sử dụng công nghệ chế biến phức tạp Sử dụng các thiết bị và quá trình thích hợp để bóc lớp vỏ quả, khi đó nhân cà phê chỉ còn lại lớp vỏ trấu và vỏ lụa gọi là cà phê thóc Cà phê thóc phải được loại bỏ lớp nhớt bên ngoài bằng phương pháp ngâm rửa nên được gọi là cà phê thóc ướt Cà phê thóc ướt qua phơi sấy khô đạt

độ ẩm 10 - 12 % được gọi là cà phê thóc sấy khô Sau đó, cà phê thóc khô qua quá trình xát khô loại bỏ vỏ trấu và đánh bóng thu được cà phê nhân

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

• 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

Nhà máy 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 Tuy đây là một phương pháp mang tính thủ công nhưng nó rất phù hợp với địa điểm đặt nhà máy là một nơi nắng nhiều mưa ít, kèm theo đường đồi núi khu vực trồng khiến quá trình thu mua không được nhanh chóng, đồng thời cũng tận dụng được nguồn nhân lực đem lại nguồn thu khá ổn định cho người dân ở vùng đó 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 cũ

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

Nguyên liệu (quả tươi)

Thu nhận và bảo quản

Tách tạp chất

Sấy sơ bộ (w = 40%, t0= 40 - 500C)

Sấy chính thức (w = 12%, t0= 750C)

Nhập kho

Vỏ trấu

Vỏ lụa

Tạp chất Phân loại theo kích thước

Tạp chất nặng, tạp chất nhẹ Phân loại theo trọng lượng riêng

Hạt không đúng tiêu chuẩn Phân loại theo màu sắc

Cân, phối trộn và đóng bao

Xát khô (tách vỏ quả)

Bóc vỏ lụa (Đánh bóng)

Bảo quản

Tạp chất

3.1.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô

3.1.3.1 Nguyên liệu

Hiện nay gần 90% diện tích cà phê ở Việt Nam được trồng cà phê Robusta, 10% trồng cà phê Arabica , khoảng 1% còn lại được trồng cà phê Chari [17]

3.1.3.2 Thu nhận và bảo quản

a) Phương pháp thu hái

Có hai phương pháp thu hái cà phê phổ biến hiện nay là phương pháp hái chọn và phương pháp hái xô

Với phương pháp hái chọn người ta tiến hành hái từng quả chín một rồi gom lại vào trong dụng cụ chứa Phương pháp này cho chất lượng cà phê rất cao, tuy nhiên tốn nhiều công sức và thời gian nên chi phí rất cao Cách thu hái này lặp lại 8 đến 10 ngày cho đến khi thu hái hết cà phê

Với phương pháp hái xô người ta tiến hành như sau: Trước khi thu hái cà phê chính, người nông dân dùng những tấm vải bạt thật lớn bao phủ khắp mặt đất quanh gốc cây Sau đó một tay với cành cà phê xuống, còn một tay tuốt những quả cà phê cho rơi xuống đất Phương pháp hái xô đạt được năng suất cao, tránh tạp chất như đất đá lẫn vào quả nhưng cà phê bị lần nhiều loại như quả xanh, quả ương, quả chín, quả khô, lá

cây, cành cây,… [1, tr 122 - 123]

b) Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm thu hoạch

Sản phẩm thu hoạch có tỷ lệ quả chín (có màu đặc trưng của quả chín chiếm trên 2/3 diện tích quả) đạt từ 95% trở lên và tỷ lệ tạp chất không quá 0,5% Vào đợt thu hái cuối, tỷ lệ quả chín đạt trên 80%, tỷ lệ tạp chất không quá 1% và không được chiếm 10% tổng sản lượng của toàn vụ [3, tr 19 - 20]

c) Bảo quản nguyên liệu

Cà phê sau thu hoạch phải được chuyên chở kịp thời về nơi chế biến, không để quá

24 giờ Phương tiện vận chuyển, bao bì phải sạch, không nhiễm phân bón, hóa chất… Trường hợp không vận chuyển hay chế biến kịp quả cà phê phải được đổ trên nền khô ráo, thoáng mát và không đổ đống dày quá 40 cm [3, tr 20]

3.1.3.3 Tách tạp chất

a) Mục đích

Cà phê sau thu hái thường có nhiều tạp chất như: đất, đá, kim loại, các tạp chất nhẹ như cành khô, lá khô, rác, các vỏ vụn cà phê, bụi…Vì vậy, cà phê trước khi vào sấy phải được làm sạch, loại bỏ các tạp chất để tăng hiệu suất sấy, giảm hư hỏng máy sấy, giảm tiêu tốn năng lượng, tăng độ đồng đều của nguyên liệu

+ Thông số kỹ thuật: hạ độ ẩm trong hạt cà phê từ 70% xuống còn 40%

+ Phương pháp sấy sử dụng: Với quá trình sấy sơ bộ không yêu cầu quá cao về độ đồng đều của sản phẩm, đây là bước chuẩn bị sơ bộ trước khi sấy chính thức nên ta chọn phương pháp sấy tĩnh với tác nhân sấy là khói lò Ta sử dụng máy sấy tĩnh vĩ ngang Máy sấy tĩnh đơn giản, dễ thực hiện, chi phí đầu tư thấp và tận dụng vỏ cà phê làm nguyên liệu đốt lò Tuy nhiên cà phê không đạt được độ đồng đều cao và tốn nhiều công sức để nạp liệu vào, đưa liệu ra và đảo trộn

• Sấy khô chính thức:

+ Mục đích: Tiếp tục sấy khô cà phê quả xuống độ ẩm 10 - 12% để phục vụ cho quá trình tiếp theo và bảo quản

+ Thông số kỹ thuật: Hạ độ ẩm từ 40% xuống còn 10 - 12% (Ở nhiệt độ 30oC, độ

ẩm cân bằng của cà phê bằng 12%) [3, tr 47]

+ Thiết bị: Ở giai đoạn này để tách ẩm được triệt để, đạt được sản phẩm chất lượng tốt, ta sử dụng thiết bị sấy thùng quay nằm ngang và chọn chế độ sấy ngược chiều

Ưu điểm của thiết bị này là cà phê đạt được độ đồng đều cao, năng suất cao, ít tốn nhân công, tự động hóa dễ dàng sấy đều không phụ thuộc vào tay nghề công nhân, sản phẩm cho chất lượng tốt nhưng chi phí đầu tư lớn [3, tr 44]

3.1.3.5 Xát khô (tách vỏ quả)

a) Mục đích

Cà phê sau khi phơi sấy xong bên ngoài có lớp vỏ trấu chiếm 25 - 35% trọng lượng hạt, thành phần chủ yếu là xenlluloza không góp phần tạo nên chất lượng của sản phẩm nên phải loại ra

b) Yêu cầu của quá trình xát khô

Hiệu suất phải đạt cao, nhân nguyên vẹn, tỷ lệ vỡ nát thấp, tỷ lệ cà phê còn sót vỏ lại thấp và mức độ quạt vỏ trấu phải cao

c) Phương pháp, thiết bị xát khô

Lớp vỏ trấu có thành phần chủ yếu là hợp chất xenlluloza, hemixenlluloza Do đó

để bóc vỏ trấu thì phải tạo lực ma sát để làm vỡ vỏ trấu thành những mảnh nhỏ rồi dùng dòng khí thổi để phân tách riêng ra khỏi cà phê Cà phê được nạp vào trong máy qua phễu nạp liệu và được phân phối đều nhờ bộ phận phân phối Mô tơ truyền động cho trục quay làm cho hạt cà phê trượt vào trong rãnh giữa các trục Tại đây, các hạt cà phê

sẽ ma sát với các trục, dao sát, luới phía dưới và giữa các hạt cà phê với nhau nên lớp

vỏ trấu sẽ bị vỡ ra thành những mảnh nhỏ Như vậy, quá trình bóc vỏ phân thành 2 phần

là vỏ và hạt, vỏ chui qua lưới phía dưới rồi được quạt ra ngoài để thu hồi mảnh vỡ, còn hạt cà phê sạch được thoát ra ngoài qua cửa đóng mở tự động [1, tr 143 - 144]

Hình 3.1 Máy bóc vỏ trấu cà phê [1, tr 144]

3.1.3.6 Bóc vỏ lụa - đánh bóng

a) Mục đích

Sau khi bóc vỏ trấu ta thấy một lớp màng mỏng bao bọc nhân cà phê, đó là lớp vỏ lụa Lớp vỏ này có những ảnh hưởng như làm giảm giá trị thương phẩm của cà phê nhân, bản chất của vỏ lụa là hợp chất xenluloza nên khi rang nó sẽ bị cháy tạo mùi khét làm ảnh hưởng đến chất lượng cà phê, lớp vỏ lụa dễ hút ẩm trong quá trình bảo quản Vì vậy, phải tiến hành bóc vỏ lụa hay đánh bóng cà phê nhân

b) Yêu cầu sau khi bóc vỏ lụa

Nhiệt độ của khối cà phê không quá 550C, tỉ lệ hạt nứt không quá 1%, độ sạch vỏ lụa so với khối hạt đạt 90% (đối với Arabica), 80% ( đối với Robusta), 70% ( đối với Chari)

c) Nguyên tắc chung: dùng ma sát giữa hạt với thành, giữa hạt với hạt, giữa hạt với

trục

d) Thiết bị đánh bóng: máy đánh bóng ướt

Máy đánh bóng hoạt động dựa trên nguyên tắc nén ép và di trượt của hạt cà phê trong rãnh xoắn giữa trục máy và vỏ máy Các hạt cà phê tự chèn ép vào nhau làm vỏ lụa bị tách ra, đồng thời hạt được đánh bóng Cà phê nhân sạch 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 gió Với phương pháp này dùng cơ cấu phun nước thành những hạt nhỏ li ti vào trong khối hạt cà phê trong quá trình đánh bóng, nhờ vậy có tác dụng làm cho vỏ lụa mềm ra nên dễ tách khỏi nhân Đồng thời, với cách như vậy còn có tác dụng tản nhiệt sinh ra do

ma sát trong quá trình đánh bóng nên tránh được biến dạng dẻo của nhân cà phê [1, tr

144 - 145]

3.1.3.7 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 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: Phân loại theo kích thước, phân loại theo tỉ trọng, phân loại theo màu sắc

3.1.3.7.1 Phân loại theo kích thước

a) Mục đích

Cà phê sau khi ra khỏi máy đánh bóng thường gọi là “cà phê xô” bao gồm tất cả các loại tốt, xấu, nặng, nhẹ, vỏ trấu cho nên người ta tiến hành phân cà phê xô thành các cỡ khác nhau theo kích thước

b) Nguyên tắc

Là dựa vào sự khác nhau về kích thước của các cấu tử có trong hỗn hợp Kích thước lỗ sàng tùy theo loại cà phê và yêu cầu phân loại mà chọn loại có kích thước cho phù hợp

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

• Loại 1: Hạt có kích thước > 6,3 mm chiếm 70% (Cỡ sàng trên No16)

• Loại 2: Hạt có kích thước > 5,6 mm chiếm 20% (Cỡ sàng No14 - 16)

• Loại 3: Hạt có kích thước > 5 mm chiếm 10% (Cỡ sàng No12 ½ - 14)

c) Thiết bị

Sử dụng sàng phân loại gồm sàng tròn hoặc sàng lắc với các lưới sàng có cỡ lổ khác nhau, hình dạng các lổ cũng khác nhau, nếu phân loại theo chiều rộng hạt người ta dùng lưới sàng lổ tròn hoặc vuông, nếu phân loại theo chiều dày hạt n gười ta dùng lưới sàng lổ dài [1, tr 146 - 147]

3.1.3.7.2 Phân loại theo trọng lượng

c) Thiết bị

Để phân loại theo tỉ trọng, người ta thường dùng hai loại thiết bị, loại nằm ngang

và loại thẳng đứng, nhà máy chọn thiết bị phân loại kiểu thẳng đứng (catador) [1, tr 147

- 150]

Hình 3.2 Thiết bị phân loại kiểu thẳng đứng [1, tr 149]

3.1.3.7.3 Phân loại theo màu sắc

a) Mục đích

Phân loại theo kích thước và trọng lượng chỉ loại bỏ được tạp chất, tăng độ đồng

đều của hạt, không làm tăng giá trị cảm quan và màu sắc đồng đều của hạt Vì vậy cần phân loại theo màu sắc để làm tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm

Phân loại kiểu khí đẩy

Hình 3.3 Máy phân loại màu sắc kiểu khí đẩy [1, tr 151]

3.1.3.8 Phối trộn và đóng bao

a) Phối trộn

Phối trộn để cho cà phê thành phẩm được đồng đều và đúng tiêu chuẩn của Nhà Nước quy định và theo đơn đặt hàng 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 A, loại B, loại C

phê hút ẩm hoặc thấm khí Khối lượng mỗi bao tùy thuộc vào phương pháp vận chuyển, nếu vận chuyển bằng tay thì thì đóng bao 60 kg/bao, còn nếu vận chuyển bằng băng tải thì đóng 80 kg/bao [3, tr 87]

3.1.3.9 Bảo quản cà phê nhân

Bảo quản cà phê nhân trong kho khô ráo, thoáng mát, sạch sẽ, tránh ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp vào Độ ẩm hạt cà phê yêu cầu để bảo quản là 10 - 12% Các bao

cà phê thường được xếp trên kệ cách nền và cách tường để đảm bảo tránh hút ẩm Cần phải chuyển đổi vị trí bao 2 - 3 lần một tuần và thời gian bảo quản không quá 5 tháng Ngoài ra, kho bảo còn sử dụng các biện pháp để chống sự xâm nhập của các loại côn trùng như chuột, mối, mọt…

Cần bảo quản cà phê nhân thật tốt để giữ chất lượng cà phê nhân chuẩn bị cho các công đoạn chế biến tiếp theo và bảo đảm cà phê không bị hư hỏng do vi sinh vật xâm nhập phá hại trong thời gian vận chuyển, bảo quản [1, tr 154]

3.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay

3.2.1 Chọn dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay

Hạt to

Đóng gói

Thành phẩm

Phụ phẩm