Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt với năng xuất

LẬP LUẬN KINH TẾ

Đặt vấn đề

Do mặt hàng xuất khẩu cà phê nhân của chúng ta còn kém chất lượng và bị ép giá trên thị trường nên vấn đề thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân cho có hiệu quả kinh tế và có khả năng đứng vững trên thị trường là việc hết sức quan trọng Vì thế ta cần phải cân nhắc để lựa chọn công nghệ, trang thiết bị và địa điểm xây dựng. Để xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê nhân cần chú ý các vấn đề sau:

+ Nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm.

+ Nguồn cung cấp năng lượng: điện, nước, nhiên liệu.

+ Hợp tác hóa, liên hợp hóa.

Tính khả thi

Đất nước ta đang trên đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá nên đời sống nhân dân ngày càng được cải thiện và nâng cao Do đó nhu cầu thưởng thức các sản phẩm được chế biến từ cà phê cũng tăng lên Hơn nữa, sản lượng và diện tích cà phê không ngừng tăng lên, thị trường xuất khẩu rộng lớn Đặc biệt chúng ta còn có mặt thuận lợi là nguồn nguyên liệu rất dồi dào Đây là những điều kiện giúp cho việc thiết kế xây dựng một nhà máy chế biến cà phê có tính khả thi.

Vị trí xây dựng

Như chúng ta đã biết việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởng đóng vai trò 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, nguồn lao động dồi dào…

Tỉnh Đắc Lắc hiện có trên 175,540 ha cà phê, với sản lượng mỗi năm đạt

400.000 tấn cà phê nhân trở lên Đây là tỉnh có diện tích trồng cà phê lớn nhất nước ta,

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 9 đồng thời có vị trí địa lý thuận lợi cho việc sản xuất cà phê, phía đông giáp Khánh

Hoà, phía bắc giáp Gia Lai, phía nam giáp Lâm Đồng, tây nam giáp Bình Phước, Bình

Dương, có quốc lộ 14, 26, 27 rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm Mặt khác trên địa bàn tỉnh còn nhiều nhà máy khác như: nhà máy đường, nhà máy chế biến mủ cao su, cơ sở chế biến nông sản,… tạo thành một cụm khu công nghiệp rộng lớn.

Địa điểm xây dựng

Căn cứ vào những điều kiện đã nêu trên, tôi quyết định chọn tỉnh DakLak là địa điểm xây dựng mà cụ thể là gần nông trường cà phê Cưpul huyện Krông Pắc, nằm gần quốc lộ 26, quốc lộ 14, quốc lộ 27, cách trung tâm thành phố 20km về phía Đông Hơn nữa nhà máy đặt tại vị trí này gần các công ty cà phê Việt Đức, tháng 10 nên thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu

Các thông số về điều kiện thời tiết tại DakLak:

+ Nhiệt độ trung bình hằng năm: 23,3 0 C.

+ Hướng gió chính: Đông và Đông Bắc.

Nguồn nguyên liệu

Đăk Lăk là một tỉnh có diện tích và sản lượng cà phê lớn nhất nước ta với nhiều huyện trồng cà phê như: MaD’rak, Krôngbông, Krông Nô, CưJut, Dakmin,

ChưM’nga, Ea Sup, Krông Eana, KrôngPach,… Đó là những huyện có thể cung cấp nguồn cà phê cho nhà máy Ngoài ra, ta có thể vận chuyển nguồn nguyên liệu cà phê từ các tỉnh khác như: Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, … Do vậy việc chọn địa điểm đặt nhà tại tỉnh Đaklak 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.

Đường giao thông

Nhà máy nằm ở địa điểm này rất thuận tiện cho việc giao thông

+ Đường bộ: nhà máy nằm sát quốc lộ 26, gần quốc lộ 14, 27 cho nên thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu và phân phối sản phẩm.

+ Đường thuỷ: Nhà máy cách cảng Nha Trang khoảng 200km, cho nên có thể sử dụng cảng này để phân phối sản phẩm trong và ngoài nước.

+ Đường sắt: Nhà máy có thể dùng ô tô vận chuyển sản phẩm về ga Nha Trang, ở đó đóng container để đưa sản phẩm đi khắp mọi nơi.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 10

Thị trường tiêu thụ sản phẩm

Mặc dù nhà máy đặt tại Tây Nguyên có nhiều đồi núi cao, đèo dốc việc đi lại có phần khó khăn nhưng lại có một vị trí đặc biệt thuận lợi là gần các đường quốc lộ Hơn nữa cà phê được trồng ở vùng đất đỏ bazan luôn mang một hương vị đặc biệt hấp dẫn lôi cuốn mọi người, được thị trường trong nước cũng như ngoài nước ưa chuộng, giá trị xuất khẩu chiếm trên 90% kim ngạch xuất khẩu của tỉnh.

Năng suất

Nhu cầu uồng 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 Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp ướt và rang xay với năng suất 120 tấn cà phê quả tươi / ngày là một yêu cầu cần thiết.

Nguồn cung cấp năng lượng

+ Điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện trên mạng lưới quốc gia đường dây 500KV đã được hạ thế xuống 220/380V Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy được liên tục, nhà máy đã chuẩn bị một máy phát điện dự phòng.

+ Nước: 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 bao gồm: Dầu FO, xăng dùng cho xe ô tô của nhà máy.

Nguồn nhân lực

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

Hợp tác hóa, liên hợp hóa

Để 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…thì vấn đề hợp tác hoá giữa nhà máy sản xuất cà phê tại Đăk Lăk với các nhà máy tỉnh khác là thật sự cần thiết.

Ngoài ra liên hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm, phế phẩm của nhà máy này là nguyên liệu cho các nhà máy khác.

Xử lý chất thải

Trong các công đoạn để sản xuất cà phê ta sử dụng nguồn nước khá nhiều Do vậy lượng nước thải ra môi trường khá lớn Đối với nước thải dùng cho quá trình sản xuất cần được xử lý và tái sử dụng, còn nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý trước khi thải ra môi trường Đối với chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp vi sinh, vỏ cà phê là nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, rượu vang hoặc đào hố chôn tránh gây ô nhiễm môi trường.

TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

Đặc tính thực vật của cà phê

Các loại cà phê đều thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, chỉ có 10 loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt Trên thế giới hiện nay người ta thường trồng 3 loại cà phê chính sau:

- Giống Arabica: gồm các giống thông thường như là: typical, caturra, moka…

Các giống này đều có thời gian thu hoạch khác nhau nên có thể bổ sung thời vụ cho việc trồng và thu hoạch các giống chính

2.1.1 Cà phê Arabica (cà phê chè) Đây là loại cây được trồng nhiều nhất trên thế giới Nguồn gốc của giống này là ở cao nguyên Etiôpia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi

Cây cà phê Arabica cao từ 3-5m, trong điều kiện đất đai thuận lợi có thể cao đến

7m, độc thân hoặc nhiều thân, lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác, quả thường hình trứng có khi hình cầu, khi quả chín có màu đỏ tươi, một số giống khi chín có màu vàng đường kính quả 10-15mm Số lượng quả 800-1200 quả/kg, thời gian nuôi quả từ 6-7 tháng Trong điều kiện thời tiết khí hậu ở miền Bắc, cà phê Arabica chín rộ vào tháng

12 và tháng 1 Ở Tây Nguyên cà phê chín sớm hơn 2-3 tháng so với miền Bắc, khi quả chín nếu bị mưa dễ nứt và rụng.

Trong 1 quả có 2 nhân, một số ít quả có 3 nhân Nhân có vỏ lụa màu bạc bám cứng vào nhân Ngoài vỏ lụa là vỏ trấu cứng, ngoài cùng là vỏ thịt Từ 5-7 kg quả sẽ thu được 1kg nhân cà phê sống Màu hạt xám xanh, xanh lục, xanh nhạt, tùy theo cách chế biến Lượng cafein có trong nhân khoảng 1-3% tùy theo giống.

Loại thường: 400 – 500kg cà phê nhân/1hecta, loại tốt: 600 – 800 kg cà phê nhân/1hecta Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu khoảng: 14 – 20%.

2.1.2 Cà phê Robusta (cà phê vối)

Nguồn gốc khu vực sông Công gô miền núi vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây

Robusta cao từ 5-7m quả hình trứng hoặc hình tròn, quả chín có màu đỏ thẫm.

Vỏ quả cứng và dai hơn cà phê Arabica Từ 5-6 kg quả sẽ thu được 1kg cà phê nhân.

Quả chín từ tháng 2 đến tháng 4 ở miền Bắc, ở Tây nguyên chín sớm hơn từ tháng 12 đến tháng 2 Đặc biệt loại cà phê Robusta không ra hoa kết quả tại các mắt cũ của cành Nhân hình hơi tròn, to ngang vỏ lụa màu ánh nâu bạc Màu sắc của nhân xám xanh, xanh bạc vàng mỡ gà ….tùy thuộc chủng và phương pháp chế biến lượng cafein có khoảng 1,5%.

Có năng suất lớn hơn cà phê Arabica, 500-600 kg/1ha Tuy loại cà phê này hương thơm ít nhưng khả năng kháng sâu bệnh loại này rất tốt.

2.1.3 Cà phê Chari ( cà phê mít)

Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại này được đưa vào Việt Nam 1905

Chari cây lớn cao 6- 15 m lá hình trứng hoặc lưỡi mác, gân lá nổi nhiều ở mặt dưới, quả hình trứng nuốm hơi lồi và to Quả chín cùng 1 lúc với đợt hoa mới, cho nên trên cùng một đốt cành có thể có đồng thời quả chín, quả xanh, nụ hoa, hoa nở và nụ quả, đó là điều bất lợi trong thu hoạch Quả thường chín vào tháng 5 đến tháng 7.

 Loại thường: 500-600 kg/1ha, loại tốt: 1200-1400 kg/1ha

 Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu: 10-15%

 Hoa của 3 loại cà phê mô tả trên đều nở cả chùm, màu trắng và hương thơm ngát.

Thành phần hoá học của quả cà phê

2.2.1 Cấu tạo và giải phẩu quả cà phê

Quả cà phê gồm có những phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân

Là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít

Nằm dưới lớp vỏ mỏng hay còn gọi là trung bì, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn.

Hạt cà phê sau khi loại bỏ các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc, vì bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ mềm gọi là vỏ trấu tức là nội bì Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn và dễ đập hơn là vỏ trấu cà phê vối và cà phê mít.

Bao bọc quanh nhân cà phê còn một lớp vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa Chúng có màu sắc 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.

2.2.1.4 Nhân cà phê Đây là lớp trong cùng của quả cà phê, phía ngoài của nhân là lớp tế bào rất cứng có những tế bào nhỏ chứa những chất dầu Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thông thường thì chỉ 2 nhân.

Bảng 2.1: Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê

2.2.2 Thành phần hóa học của các phần cấu tạo quả cà phê

2.2.2.1 Thành phần hóa học của vỏ quả

Vỏ quả cà phê khi chín có màu đỏ, chứa chất antoxian và vết của ancaloit, tanin, cafein và các loại men Trong vỏ quả có khoảng 21,5-30% chất khô

Bảng 2.2: Thành phần hoá học của vỏ quả

Thành phần hóa học C.phê Arabica (%) C.phê Robusta

Hợp chất không có Nitơ 66,16 57,15

2.2.2.2 Thành phần hóa học của lớp nhớt

Lớp nhớt nằm phía dưới lớp vỏ quả, nó gồm những tế bào mềm, không có cafein, tanin, có nhiều đường và pectin.

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của lớp vở nhớt

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

Pectin 33,0 38,7 Đường khử 30,0 46,8 Đường không khử 20,0 -

Xenlulo và tro 17,0 - Độ pH của lớp lớp nhớt tùy theo độ chín của quả thường từ: 5,6÷5,7 đôi lúc lên tới 6,4 Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectinaza phân giải pectin trong quá trình lên men [9,tr 13-15].

2.2.2.3 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Gồm có xenlulo là chủ yếu, 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 Cà phê Arabica (%) Cà phê Robusta (%)

Trong vỏ trấu có khoảng 0,4% cafein từ nhân khuyếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô Vỏ trấu dễ cháy dùng làm chất đốt, có thể đóng thành bánh không cần chất dính bằng các loại máy ép than, ép mùn cưa.

2.2.2.4 Thành phần hóa học của nhân

Bảng 2.5: Thành phần hóa học của vỏ nhân

Thành phần hóa học Tính bằng g/100g Tính bằng mg/100g

Cà phê nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, chất khoáng, lipit, protit, gluxit.

Ngoài ra, còn có những chất mà ta thường gặp trong thực vật là những axit hữu cơ chủ yếu là axit clorogenic và các chất ancaloit Trên thế giới cũng như trong nước ta đã có nhiều nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của nhân cà phê Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể vitamin, các chất bay hơi và cấu tử của mùi thơm.

Tổng quan về sản phẩm

+ Cà phê quả tươi (Cherry coffee): là quả cà phê còn tươi thuộc chi Coffea sau khi thu hoạch và trước khi làm khô.

+ Cà phê quả khô (Husk coffee): là cà phê quả tươi sau khi được làm khô bằng phương pháp phơi khô hoặc sấy.

+ Cà phê thóc khô: là dạng cà phê nhân mà còn bọc một lớp vỏ trấu.

+ Cà phê nhân: là dạng cà phê sau khi đã bóc hết các lớp vỏ bên ngoài.

+ Cà phê vùng gió mùa: là cà phê nhân thu được từ cà phê không rửa, ở vùng nhiệt đới gió mùa, nên dễ bị hút ẩm làm cho nhân nở ra và màu của nhân chuyển thành màu vàng hoặc màu sáng.

+ Cà phê đánh bóng: là cà phê nhân được chế biến ướt được bóc vỏ lụa bằng tác động cơ học làm mặt cà phê bóng và đẹp hơn.

+ Cà phê rang: là sản phẩm thu được sau khi rang cà phê nhân.

+ Cà phê bột: sản phẩm thu được sau khi nghiền cà phê rang.

+ Cà phê chiết: sản phẩm thu được bằng cách dùng nước để chiết các chất hoà tan trong cà phê rang.

+ Cà phê hoà tan: sản phẩm khô, có thể hoà tan trong nước được lấy từ cà phê rang bằng phương pháp lý học sử dụng nước để chiết tách.

+ Cà phê hoà tan dạng bột: sản phẩm thu được qua quá trình cà phê chiết được phun trong không khí nóng sau đó cho bay hơi nước để hình thành bột cà phê khô.

+ Cà phê hoà tan dạng cốm: sản thu được bằng cách kết hợp cà phê hoà tan dạng bột với nhau thành những hạt to.

+ Cà phê hoà tan làm khô ở nhiệt độ thấp: cà phê hoà tan thu được sau quá trình làm đông lạnh dung dịch cà phê và trạng thái băng được loại bỏ bằng phương pháp sấy thăng hoa.

+ Cà phê khử cafein: là cà phê thu được sau khi chiết cafein.

Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4193:2001 Cà phê nhân – Yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn mới nhất, do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành.

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Phương pháp chế biến cà phê

Trong kỹ thuật chế biến cà phê nhân có hai phương pháp chính:

 Phương pháp chế biến ướt.

 Phương pháp chế biến khô.

- Phương pháp chế biến khô: Công đoạn chính của phương pháp là sau khi phơi hoặc sấy cà phê đến độ ẩm nhất định ta dùng máy xát khô để loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân.

 Ưu điểm: giá thành thấp do các khâu chế biến đơn giản (phơi khô cà phê) và ít tốn chi phí, ít tác động đến môi trường.

 Nhược điểm: chất lượng cà phê thấp, thời gian chế biến lâu, bị phụ thuộc vào tự nhiên.

- Phương pháp chế biến ướt: Phương pháp này gồm hai công đoạn chính:

Công đoạn xát tươi và phơi sấy: Loại bỏ các lớp vỏ thịt và các chất nhờn bên ngoài và phơi sấy khô dần 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.

 Ưu điểm: chất lượng cà phê tốt hơn, thời gian sản xuất được rút ngắn, không phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên.

 Nhược điểm: giá thành cao do chi phí đầu tư máy móc, có tác động với môi trường vì trong quá trình loại bỏ các vỏ lớp thịt và chất nhờn bên ngoài nếu không xử lý đúng cách sẽ là môi trường thích hợp cho các vi sinh vật gây thối dẫn đến mùi hôi khó chịu đối với xưởng sản xuất hoặc khu dân cư.

Mỗi phương pháp chế biến sẽ làm hương vị của cà phê khác nhau Nhìn chung cà phê được sản xuất bằng phương pháp ướt và tách vỏ bằng máy sẽ cho cà phê có hương vị ngọt đậm và chất lượng cao hơn.

Dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt

Rửa Cà phê nguyên liệu

Ngâm ủ Làm sạch, phân loại

Bảo quản cà phê nhân Tách tạp chất Sấy chính thức

Phân loại theo kích thước

Phân loại theo trọng lượng

Phân loại theo màu sắc

Phối trộn, cân, đóng bao

Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 20 tấn cà phê/ngày

3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.2.2.1 Cà phê nguyên liệu

Nguyên liệu là các loại cà phê quả đã được thu hoạch, loại cà phê chính được trồng ở nước ta là Robusta chiếm khoảng 97%.

3.2.2.2 Thu nhận, vận chuyển và bảo quản nguyên liệu a Thu hoạch nguyên liệu

Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước vấn đề thu hoạch cà phê chủ yếu là hái bằng tay Năng suất thu hái phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đầu vụ, giữa vụ, cuối vụ, cà phê non, cà phê già…mức độ điêu luyện của người thu hái, phương tiện trang bị cho việc thu hoạch …sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất hái. Để đảm bảo phẩm chất tốt, đồng thời tránh lãng phí vì rơi rụng, hư hỏng việc thu hái cần đạt các yêu cầu sau:

+ Cần thu hái đúng lúc, kịp thời, đúng tầm chín.

Rửa Cà phê nguyên liệu

Ngâm ủ Làm sạch, phân loại

Bảo quản cà phê nhân Tách tạp chất Sấy chính thức

Xát khô Đánh bóng hân loại theo kích thước ân loại theo trọng lượng

Phân loại theo màu sắc hối trộn, cân, đóng bao

+ Không thu hái những quả cà phê còn xanh, còn non chưa đầy đủ chất lượng.

+ Phải hái từng quả, không hái từng chùm làm ảnh hưởng đến cây và năng suất mùa sau.

+ Khi thu hái phải bảo vệ các nụ hoa.

+ Cần phân chia khu vực thu hái phù hợp với mùa chín cà phê.

+ Cần giữ vệ sinh trong quá trình thu hái không được lẫn các tạp chất như: đất, cát, cành, lá…vào trong nguyên liệu

+ Sau khi thu hái xong phải vận chuyển ngay về nơi chế biến không để ủ đống quá lâu làm cho cà phê nẫu, bốc nóng b Vận chuyển và bảo quản nguyên liệu

Sau khi thu hái xong cần nên vận chuyển ngay về nơi chế biến không nên ủ đống quá lâu làm cho cà phê dễ bị hư hỏng Ta có thể vận chuyển bằng mọi phương tiện như xe bò, xe ô tô…Trong khi vận chuyển tránh làm cho quả cà phê bị dập nát, tránh bị lẫn tạp chất.

Nguyên liệu sau thu hái nên chế biến càng nhanh càng tốt, nếu chưa chế biến thì không được chất thành đống mà phải được bảo quản ở nơi thoáng mát, có mái che và trải thành lớp dày khoảng 30-40 cm trên nền sạch, khô, 2-3 giờ ta tiến hành đảo trộn một lần Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốt thường kéo dài không quá 36 giờ

3.2.2.3 Làm sạch và phân loại a Mục đích

Cà phê hái về thường có lẫn đất đá, rác cành, quả khô, quả to nhỏ khác nhau… cho nên trước khi đưa vào máy xát tươi, nguyên liệu cần phải được làm sạch và phân loại để tạo điều kiện tốt cho việc tăng năng suất máy và độ bền của thiết bị, đảm bảo chất lượng sản phẩm. b Cơ sở của các phương pháp làm sạch và phân loại

Làm sạch và phân loại nguyên liệu chủ yếu là dựa vào sự khác nhau về tính chất vật lý, trạng thái của nguyên liệu và tạp chất Đặc biệt chú ý tới các tạp chất khó làm sạch để loại chúng ra, đồng thời phải áp dụng các phương pháp kinh tế nhất, có hiệu quả nhất.

Hiện nay người ta thường dùng hai phương pháp làm sạch và phân loại nguyên liệu là: sàn chấn động và bể Xi phông

Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng Trong đồ án này tôi chọn phương pháp làm sạch bằng bể Xi phông Nguyên tắc của bể xi phông: dựa vào sự

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 22 khác nhau về tỷ trọng của quả cà phê và tạp chất so với tỷ trọng của nước để phân loại và kết hợp làm sạch nguyên liệu.

+ Phân loại các tạp chất nặng làm cho nguyên liệu được thuần khiết hơn, tránh hư hỏng máy móc thiết bị

+ Tách tạp chất nhẹ, dảm bảo phẩm chất của sản phẩm.

+ Làm mềm và rửa quả tạo điều kiện tốt cho quá trình bóc vỏ quả tươi

+ Lợi dụng sức nước để đẩy khối cà phê vào máy xát tươi một cách điều hòa.

+ Phân loại nguyên liệu theo trọng lượng.

+ Ngoài ra bể xi phông còn có tác dụng chứa nguyên liệu trước khi chưa chế biến kịp trong thời gian ngắn Chú ý không được ngâm trong thời gian dài sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm.

3.2.2.4 Xát cà phê quả tươi a Mục đích

Thành phần chính của lớp vỏ là nước, gluxit, protein Vỏ quả gây khó khăn trong việc chế biến như: Gây thối rữa, kéo dài thời gian phơi sấy Vì vậy phải loại bỏ lớp vỏ quả b Phương pháp bóc vỏ quả

Ta dùng phương pháp cơ học để bóc vỏ quả ở đây ta sử dụng máy xát vỏ c Yêu cầu của quá trình xát

Cà phê sau khi xát tươi phải giữ được nguyên hạt, tỷ lệ hạt bị giập hoặc bị xé rách vỏ trấu, vỏ quả và cà phê quả nguyên còn lẫn trong cà phê thóc ướt với tỷ lệ càng ít càng tốt.

3.2.2.5 Ngâm ủ ( Lên men ) a Mục đích

Sau khi tách lớp vỏ quả, quả cà phê còn dính lớp vỏ thịt Thành phần của lớp vỏ này chủ yếu là pectin, đây là thành phần không có lợi cho quá trình sản xuất nên cần phải loại bỏ. b Phương pháp

Cà phê đi ra từ máy xát tươi ta dùng bơm cao áp chuyển lên xi lô để tiến hành lên men trong bể xi lô từ 6-10h Quá trình lên men có sự giúp đỡ của nấm men và các vi sinh vật Nhớt và các chất không hoà tan khác sẽ là cơ chất lên men để thúc đẩy quá trình mọc mầm sơ bộ làm chất lượng cà phê được nâng cao Quá trình lên men kết thúc khi ta tiến hành rửa hạt cà phê để tách rượu, axit lactic, propionic, butyric…Thời

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 23 gian lên men phải thích hợp, đúng thời điểm (8h) Những hạt cà phê không đạt đủ độ lên men sẽ được loại bỏ vì chất lượng không cao và hình dạng màu sắc bên ngoài của nó

3.2.2.6 Rửa Đánh và rửa nhớt nhằm mục đích loại bỏ những tạp chất nhớt, vỏ trấu còn dính vào cà phê thóc sau khi xát tươi Khâu đánh và rửa nhớt đóng một vai trò quan trọng vì tạp chất nhớt bám vào cà phê thóc thì không những ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị chất lượng của cà phê thành phẩm mà còn kéo dài thời gian sấy Ở đây ta tiến hành rửa đồng thời trong xi lô lên men.

3.2.2.7 Phơi sấy sơ bộ a Mục đích

+ Làm mất nước bám vào hạt cà phê.

Số liệu ban đầu

Vị trí đặt nhà máy: nhà máy được đặt tại thành phố Buôn Ma Thuộc, tỉnh Đắk

Lắk vì tỉnh này có sản lượng cà phê rất cao thuận tiện cho việc vận chuyển và chế biến cà phê Theo khảo sát về thời gian thu hoạch thì cà phê trong tháng 9 và tháng 10 sẽ không cho trái, vì vậy 2 tháng này sẽ bảo trì thiết bị trong nhà máy.

Bảng 4.1 Bảng thu nhận nguyên liệu của các loại cà phê trong năm 2022.

Kế hoạch sản xuất của nhà máy phụ thuộc vào bảng thu nhận nguyên liệu trong năm Nhà máy làm việc theo 2 ca, mỗi ca 8 tiếng, ngày chủ nhật được nghỉ

Bảng 4.2 Bảng kế hoạch sản xuất trong năm 2022

- Tổng số tháng làm việc: 10 tháng

- Tổng số ngày làm việc: 250 ngày

- Tổng số ca làm việc: 500 ca

- Tổng thời gian làm việc: 4000 giờ

- Năng suất nhà máy: 20 tấn sản phẩm/ngày tương đương 1250 kg/h

Tỷ lệ hao hụt

Bảng 4.2: Tỷ lệ hao hụt qua từng công đoạn

1 Tách tạp chất, làm sạch, phân loại 3

5 Sấy sơ bộ 0.5 (chưa kể độ ẩm)

6 Sấy chính thức 0.5 (chưa kể độ ẩm)

9 Phân loại theo kích thước

Hạt > 6,3mm Hạt > 5,6mm Hạt > 5mm

10 Phân loại trọng lượng riêng

Loại 1 (> 6,3mm) Loại 2 (> 5,6mm) Loại 3 (> 5mm)

11 Phân loại theo màu sắc

Loại 1 (> 6,3mm) Loại 2 (> 5,6mm) Loại 3 (> 5mm)

4.2.1 Lượng sản phẩm đầu ra

- Lượng sản phẩm ra: 1250 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt: 1250 x 0,2% = 2,5 (kg/h)

- Lượng sản phẩm ra: 1250 + 2,5 = 1252,5 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt: 1252,5 x 0,2% = 2,5 (kg/h)

4.2.4 Phân loại theo màu sắc

- Lượng sản phẩm ra: 1252,5 + 2,5 = 1255 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt: 1255 x 0,5% = 6,27 (kg/h)

- Lượng sản phẩm sau hao hụt: 1255 + 6,27 = 1261,27 (kg/h)

- Lượng sản phẩm được phân loại theo màu sắc: o Loại 1 (hạt > 6.3mm): 1261,27 x 70% = 882,9 (kg/h)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 30 o Loại 2 (hạt > 5.6mm): 1261,27 x 20% = 176,57 (kg/h) o Loại 3 (hạt > 5mm): 1261,27 x 10% = 126,12 (kg/h)

- Lượng sản phẩm ra: 1261,27 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt: 1261,27 x 1% = 12,61 (kg/h)

- Lượng sản phẩm sau hao hụt: 1261,27 + 12,61 = 1273,88 (kg/h)

- Lượng sản phẩm phân loại trọng lượng riêng: o Loại 1 (hạt > 6.3mm): 1273,88 x 70% = 891,71 (kg/h) o Loại 2 (hạt > 5.6mm): 1273,88 x 20% = 254,77 (kg/h) o Loại 3 (hạt > 5mm): 1273,88 x 10% = 127,38 (kg/h)

4.2.6 Phân loại theo kích thước

- Lượng sản phẩm sau hao hụt: 1273,88 + 6,36 = 1280,24 (kg/h)

- Lượng sản phẩm phân loại theo kích thước: o Loại 1 (hạt > 6.3mm): 1280,24 x 70% = 896,16 (kg/h) o Loại 2 (hạt > 5.6mm): 1280,24 x 20% = 256,05 (kg/h) o Loại 3 (hạt > 5mm): 1280,24 x 10% = 128,02 (kg/h)

- Lượng sản phẩm ra: 1280,24 + 6,4 = 1286,64 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt: 1286,64 x 18% = 231,6 (kg/h)

- Tỷ lệ hao hụt: 0,5% (chưa kể độ ẩm)

- Lượng sản phẩm sau khi sấy chính thức là: o G2 = 1517,84 x 100−12 100− 40 = 2226,16 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt khi sấy chính thức: o 2226,16 x 0,5% = 11,13 (kg/h)

- Tỷ lệ hao hụt: 0,5% (chưa kể ẩm)

- Lượng sản phẩm sau khi sấy sơ bộ là: o G2 = 2237,3 x 100−40

- Lượng sản phẩm hao hụt khi sấy sơ bộ: o 2684,76 x 0,1% = 2,68 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt khi làm ráo là: o 2687,44 x 0,5% = 13,43 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt khi lên men là: o 2700,87 x 10% = 270,08 (kg/h)

- Lượng sản phẩm hao hụt khi xát tươi là: o 2970,95 x 46% = 1366,63 (kg/h)

4.2.14 Tách tạp chất, làm sạch, phân loại

- Lượng sản phẩm hao hụt khi tách tạp chất o 4337,58 x 3% = 130,12 (kg/h)

Bảng 4.4 Tổng kết năng suất dây chuyền công nghệ

Công đoạn Hao hụt (%) Lượng sản phẩm ra (kg/h)

Lượng sản phẩm vào (kg/h)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 32 sạch, phân loại

5 Sấy sơ bộ 0.5 (chưa kể độ ẩm)

6 Sấy chính thức 0.5 (chưa kể độ ẩm)

9 Phân loại theo kích thước 0.5 1273.88 1280,24

11 Phân loại theo màu sắc 0.5 1255 1261,27

TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

Xây dựng quá trình sấy lý thuyết

Để đơn giản cho việc tính toán nhiệt, trước tiên ta nghiên cứu quá trình sấy lý thuyết, coi thiết bị sấy là lý tưởng:

-Nhiệt lượng bổ sung bằng không.

-Nhiệt tổn sấy lý tưởng chỉ còn nhiệt tổn thất do tác nhân sấy mang đi Quá trình sấy xảy ra trong một thiết bị sấy lý tưởng như vậy gọi là quá trình sấy lý thuyết.

* Cơ sở của quá trình cân bằng nhiệt

Sấy là một trong những công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các loại nông sản Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy khô không kịp thì nhiều

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 33 nông sản có thể do mất mát và biến chất khoảng 10-20%, hoặc đối với một số loại như sắn có thể lên đến 40-50% Quá trình sấy nó ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Do đó cần phải có một chế độ sấy thích hợp để đảm bảo hạt ít bị rạn nứt, đồng thời giữ được các tính chất về hương vị, màu sắc và các phần có trong hạt Ở đây ta sử dụng thiết bị sấy thùng quay, tác nhân sấy là không khí nóng.

Quá trình nhiệt trong quá trình này chủ yếu là quá trình sấy chính thức.

* Các thông số ban đầu.

+ Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 75 0 C.

+ Nhiệt độ nguyên liệu vào: θ1= 40 0 C

+ Nhiệt độ nguyên liệu ra: θ2 : chọn theo nhiệt độ điểm sương.

+ Nhiệt độ môi trường không khí trước khi qua calorife: to= 20,3 0 C

+ Độ ẩm của nguyên liệu trước khi sấy: 40%.

+ Độ ẩm của nguyên liệu sau khi sấy: 12%.

+ φ0: là độ ẩm ban đầu của không khí trước khi vào calorife: φ0 = 80%.

+ Áp suất khí quyển: P = 757 (mmHg) = 1,033 at.

5.1.1 Các thông số trạng thái của không khí

5.1.1.1 Không khí trước khi vào Calorife

Trạng thái của không khí trước khi vào calorife với điều kiện khí hậu ở Daklak: to = 20,3 0 C; φ0 = 80%

+ Áp suất hơi bão hoà của không khí:

+ Hàm ẩm của không khí được xác định theo công thức: bh bh

+ Hàm nhiệt của không khí ẩm trước khi qua calorife:

Bảng 5.1 Các thông số trạng thái của không khí Áp suất hơi bão hòa P0 0,0237 (bar)

Hàm ẩm xo 0,0119 (kg/kgkkk)

Hàm nhiệt Io 50,4426 (kJ/kgkkk)

5.1.1.2 Các thông số của không khí khi qua calorife trước khi vào máy sấy

Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife không thay đổi, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm x1 = xo = 0,0119 (kg/kgkkk).

+ Chọn nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife là: t1= 75 0 C

 ) = 0,3839 (bar) (7,9496 (mmHg) + Độ ẩm tương đối của không khí sau khi qua calorife:

+ Hàm nhiệt của không khí sau khi qua calorife:

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

Nhiệt độ t1 75 0 C Áp suất hơi bão hòa của không khí p1 0,3839 (bar)

287,9496 mmHg Độ ẩm tương đối của không khí φ1 4,94 %

5.1.1.3 Xác định nhiệt độ điểm sương a Mục đích

Khi tính toán về sấy cần phải biết nhiệt độ điểm sương t s vì đó là giới hạn làm nguội không khí ẩm Biết được t s khi chọn nhiệt độ cuối của của quá trình sấy ta không lấy gần điểm t s để tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt vật liệu

Nhiệt độ của không khí sau khi sấy không được quá thấp, nếu không sẽ có hiện tượng đọng sương trên bề mặt vật liệu, song không được quá lớn vì làm cho sản phẩm không đạt yêu cầu và tốn nhiều năng lượng.

Giả sử t2 = 33 o C, để đơn giản cho quá trình sấy ta chỉ xét quá trình sấy lí thuyết. b Phương pháp xác định nhiệt độ điểm sương

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 35 q = l  (I2-I1) l  (I2-I1) = 0 mà l>0 nên suy ra : I2 = I1= 106,4249 (kJ/kgkkk)

Tại nhiệt độ điểm sương φ =1 nên: P2bh = 2

Pbh = 0,0433 at ứng với nhiệt độ t 0 o C

Pbh = 0,0573 at ứng với nhiệt độ t 5 o C. Để xác định ts ở Pbh2= 0,0461 ta dùng phương pháp nội suy: ts =t1+

Vậy nhiệt độ tác nhân sấy ra θ2= 33 0 C là hợp lí.

Nhiệt độ nguyên liệu sau sấy:

5.1.1.4 Thông số của không khí sau sấy

Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t2 = 33 0 C

Bảng 5.3 Thông số của không khí sau khi sấy

Nhiệt độ ra t2 33 0 C Áp suất hơi bão hòa p2 0,0501 at

Hàm ẩm x2 0,0302 (kg/kgkkk) Độ ẩm φ2 93,28 %

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

5.1.1.6 Tổng lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy

- U : là lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy (kg/h).

- G1: Lượng nguyên liệu trước khi vào máy sấy tính theo năng suất nhà máy.

+ Vì máy sấy làm việc ba ca một ngày nên:

Lượng nguyên liệu vào: G1 = 2333.948 x2/3 = 1555.965(kg/h).

- w1: độ ẩm ban đầu của cà phê là 40%.

- w2: độ ẩm của cà phê sau sấy là 12%.

Lượng nguyên liệu sau khi sấy :G2= G1-U= 1555.965–495.08 60.885 (kg/h).

5.1.2 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy

5.1.2.1 Lượng nhiệt cần thiết làm bay hơi 1kg ẩm o o x x

- Io, I1: là hàm nhiệt của không khí trước và sau khi qua calorife.

- xo, x2: là hàm ẩm của không khí trước và sau khi sấy. q6,4249−50,4426

5.1.2.2 Tổng nhiệt lượng cần thiết cho quá trình bốc ẩm

Xây dựng quá trình sấy thực tế

5.2.1 Lượng nhiệt bổ sung thực tế

Gọi ∆: là lượng nhiệt cần bổ sung thực tế.

∆=qb+t0 Cn-(qvl+qm+qvc)

- Nhiệt lượng riêng do nước mang vào: θ1 Cn@  4,17847,136(kJ/kg ẩm).

-Nhiệt lượng riêng để đun nóng vật liệu: qvl= G2 Cvl(θ2-θ1)/U ={1060,885  1,8632  (54-40)}/495,08U,896(kJ/kg ẩm)

Nhiệt lượng riêng do tổn thất: qm=0,05  q=0,05  3059,14212,9571(kJ/kg ẩm) mà qb, qvc =0

Suy ra: ∆= 167,136-55,896-152,9571=-41,7171(kJ/kg ẩm).

5.2.2 Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực tế

- Nhiệt dung riêng dẫn xuất của tác nhân sấy trước quá trình sấy

Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk =1 (KJ/kg.K)

Cpa nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa =1,97 (KJ/kg.K) x0 =0,0119 (Kg ẩm/kg kkk).

Suy ra Cdx = 1+1,97  0,0119=1,0234(KJ/kg.K).

- Hàm ẩm của không khí nóng sau quá trình sấy thực:

Với i2 = 2493+Cpa, t2 $93+1,97  33%58,01 (KJ/kg) x'2 = 0,0284 (Kg ẩm/kg kkk)

- Độ ẩm tương đối của không khí sau khi sấy. φ'2 = 2 2

5.2.3 Lượng tác nhân sấy thực tế l’= ' 2 0

5.2.4 Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế

- Nhiệt lượng không khí mang vào.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 38 x 2

- Nhiệt lượng do caloriphe cung cấp.

- Nhiệt lượng do thóc chưa sấy mang vào.

Trong đó: +θθ 1: nhiệt độ của nguyên liệu trước khi vào máy sấy; θ1 = 40 0 C.

+Cvl: nhiệt dung riêng của cà phê Cvl= C1 = 1,8632(kJ/kg 0 C).

+ U1: lượng ẩm bốc hơi trong quá trình sấy U1 = U I5,08 (kJ/h).

+ G2 :Lượng nguyên liệu sau khi ra khỏi máy sấy :

- Nhiệt lượng không khí mang ra.

- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra.

- Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường.

Vì Q = 0,07964% < 5% nằm trong sai số cho phép nên chấp nhận kết quả trên

5.3.5 Thành phần các khí có trong khói

Thành phần của các khí có trong khói lò khô đối với nhiên liệu dầu FO: CO2,

Khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu, khối lượng của từng phần :

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

Thiết bị sản xuất cà phê nhân

6.1.1 Hệ thống phân loại và làm sạch

3.Máng ra cà quả nổi, cà quả chìm.

4.Ống bơm nước lên sàng tạp chất.

5.Tay van điều chỉnh áp lực.

6.Tay van điều chỉnh lượng nước Hình

6.1 Bể xi phông ĐP-MR06

Cà phê sau khi vào sàng tạp chất được tách cành lá, dây bao và một phần đất đá được rơi xuống máng nước Tại đây cà phê được rửa sạch rồi tiếp tục xuống sống cản đá, sống cản đá có nhiệm vụ cho cà phê quả đi qua, còn đất đá được giữ lại rơi vào

(kg/kg). phễu hứng rồi theo hệ thống ống Ventury đi ra ngoài vào thùng chứa, cà phê quả được chia làm hai loại: quả chìm và quả nổi Quả chìm sẽ lắng xuống qua ống xi phông đến sàng hứng quả chìm, quả nổi đến sàng hứng quả nổi.

Bảng 6.1 Đặc tính kỹ thuật của bể xi phông ĐP-MR06

Chọn máy xát quả MXQ-TQS-5

Hình 6.2 Máy xát quả MXQ-TQS-

Cà phê quả sau khi qua sàng tạp chất và qua máy rửa sẽ được chuyển vào máng nạp liệu của máy xát Trên rulô xát có gắn các thanh dao, xung quanh là khung lưới, các thanh dao và khung lưới này sẽ bóc tách vỏ ra khỏi quả cà phê Cà phê thóc và vỏ sẽ lọt qua lỗ lưới đi xuống máng đến phểu nạp liệu của máy tách vỏ, còn cà quả xanh chưa bóc sạch vỏ sẽ theo cửa xả liệu đi ra ngoài.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 41 Đặc tính kỹ thuật:

+ Năng suất: 2 tấn quả/ giờ

- Chọn tổng thời gian lên men: 8h

-Thời gian làm ráo và tháo liệu sau khi lên men 1h

-Năng suất nguyên liệu đi vào xilô: 2970,95 (Kg/h)

- Lượng nguyên liệu vào xi lô trong 8h: 2970,95  8 = 23767,6 (kg).

- Khối lượng riêng của cà phê sau khi xát tươi: 500 kg/m 3

- Chọn tổng số xilô lên men: n= 2.

+ Thể tích khối cà phê nhân chứa trong mỗi xilô:

(m 3 ) Trong đó: - : hệ số chứa đầy;  = 0,85.

Hình 6.3 Xi lô ủ lên men

+ Chọn xilô hình trụ tròn, đáy hình nón,có góc tháo liệu là 60 0

+ Chọn đường kính phần hình trụ: D = 2 (m), H3 = 0,2 (m).

+ Thể tích phần trụ: Vtr = V – Vn = 27,812 – 1.811= 26,002(m 3 ).

Bảng 6.2 Đặc tính của xilô ủ, lên men

Hệ số chứa đầy φ 0,85 % Đường kính hình trụ D 2 m

Thể tích đáy nón Vn 1,811 m 3

Thể tích hình trụ Vtr 26,002 m 3

- Máy sấy tĩnh ST-02 là máy dùng để sấy sơ bộ cà phê thóc sau khi đã được đánh nhớt và làm ráo

- Máy sấy tĩnh bao gồm:

Tuỳ theo tính chất và yêu cầu của quá trình sấy mà ta dùng hệ thống chuyển tải

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 43 nhiệt lượng trực tiếp hay gián tiếp Ở đây ta dùng hệ thống chuyễn tải nhiệt lượng trực tiếp Hình 6.4 Hệ thống sấy tĩnh

- Lượng nguyên liệu vào khay: 2687,76 (kg/h).

- Lượng nguyên liệu vào khay trong 2h: 2687,76  2 S75,52 (kg).

- Dung trọng của hạt cà phê sau lên men: ρ= 500 (kg/m 3 ).

- Độ ẩm nguyên liệu vào: W1U%.

- Độ ẩm nguyên liệu ra: W2@%

-Độ ẩm trung bình của nguyên liệu sấy: Wtb= 2

- Thể tích lượng cà phê vào khay chứa: Vcp = 5375,52 500 = 10,75 (m 3 ).

-Thể tích khay sấy cà phê: Vk = 

Căn cứ vào lượng nguyên liệu cần làm ráo như trên ta chọn khay làm ráo với các đặc tính kỹ thuật như sau:

- Nơi sản xuất: Công ty cổ phần cơ khí ViNa Nha Trang.

- Công suất lắp đặt quạt hướng trục: 8 HP = 5965,6 W.

- Vận tốc quạt hút hướng trục: 2200

+ Quạt hút hướng trục: DxRxC: Φ600x400 (mm).

6.1.5 Thiết bị sấy trống quay

Lò đốt tạo nhiệt cung cấp khí nóng cho máy sấy, khí nóng qua dàn trao đổi nhiệt rồi được quạt hút đưa vào trống sấy Ở đây ta chọn phương pháp sấy trực tiếp ngược chiều Được dùng để cung cấp không khí nóng cho mấy sấy Ta có thể dùng nguyên liệu than đá, dầu FO để đốt.

Nhiệt được truyền qua bộ trao đổi nhiệt trước khi quạt hút vào bộ phận trống sấy Hình 6.5 Hệ thống sấy thùng quay

Có dàn trao đổi nhiệt Calorife. Ứng dụng nguyên lí đối lưu để tạo nhiệt cho buồng đốt.

* Quạt hút khí nóng. Đây là bộ phận đóng vai trò hút không nóng từ lò đốt để cấp nhiệt cho trống sấy trong quá trình sấy.

Quá trình sấy sẽ được thực hiện tại đây, không khí nóng sẽ được chuyển vào tâm trống sấy kết hợp với quá trình đảo hạt nhờ tác dụng của cánh đảo và cánh đẩy làm cho độ ẩm của cà phê giảm dần.

 Bộ phận nạp liệu vào trống sấy

Là bộ phận chứa cà phê chuẩn bị cho quá trình sấy mới, định lượng cà phê cần thiết truớc khi cho vào trống sấy, làm giảm tối đa thời gian cần thiết cho quá trình nạp liệu.

 Quá trình sấy thực hiện liên tục 3 ca trong ngày nên:

 Năng suất vào máy sấy : G1= 2226,16 (kg/h).

 Độ ẩm vào máy sấy: W1@%.

 Độ ẩm ra khỏi máy sấy: W2%.

 Độ ẩm trung bình của hạt: Wtb=0,5(w1+w2)&%

 Khối lượng riêng trung bình của khối hạt: ρP0 (kg/m 3 )

 Tỷ lệ chiều dài và đường kính: L/D=3,5 : 7

 Vận tốc không khí đi trong thùng: v = 2-3 (m/s).

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 45 ƯW =G 1× w 1 −w 2

Chọn cường độ bốc hơi ẩm A của cà phê là: 40

L 4×V π × D 2 → D 3 √ 3,5×π 4×V = 3 √ 4×11 3,5×3 , 460 ,14 = 1,610 (m) Vậy đường kính thùng chuẩn: 1,7 (m).

6.1.5.5 Công suất cần thiết để quay thùng

- n: Số vòng quay (vòng/phút).

- a: Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, ở đây ta chọn loại cánh nâng nên a= 0,071

- Dt, Lt: Đường kính và chiều dài thùng quay.

- ρ: Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu ρ= 500 (kg/m 3 )

Công suất thực tế để quay thùng: N’=kN

Với k: hệ số mở máy: chọn k=1,3.

6.1.5.6 Nhiệt độ sấy cho phép th =2,218 - 4,343ln(t)+

Calorife là một bộ phận quan trọng trong hệ thống sấy, là thiết bị dùng để nâng nhiệt cho tác nhân sấy đến nhiệt độ cho phép, ta chọn tác nhân sấy là không khí nóng,

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Long Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Vân Thanh 46 chất tải nhiệt là khói lò đi trong ống gia nhiệt bằng đồng, không khí đi ngoài ống Ở đây ta chọn loại Calorife khí khói.

6.1.6.1 Chọn kích thước ống truyền nhiệt

Chọn kích thước ống truyền nhiệt sao cho: t n d d

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	3,48 MB