dag lam docx

Để xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê nhân thì cần chú ý đến những vấn đềsau: Tính khả thi, vị trí xây dựng, địa điểm xây dựng, năng suất, đường giao thông,nguyên liệu và thị trường ti

CHƯƠNG 1

1.1 Đặt vấn đề

Do trình độ khoa học và công nghệ của nước ta còn bị hạn chế, vì vậy sản phẩm

cà phê nhân trên thị trường thế giới còn kém chất lượng và bị ép giá Để tạo đượcthương hiệu cho cà phê Việt Nam trên thị trường đồng thời nâng cao giá thành sảnphẩm, tăng doanh thu thì vấn đề thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân cho hiệu quảkinh tế cao có khả năng đứng vững trên thị trường là vấn đề hết sức quan trọng Muốnvậy khi thiết kế một nhà máy cần chú ý đến việc lựa chọn công nghệ, trang thiết bị vàđịa điểm xây dựng

Để xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê nhân thì cần chú ý đến những vấn đềsau:

Tính khả thi, vị trí xây dựng, địa điểm xây dựng, năng suất, đường giao thông,nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm, nguồn cung cấp năng lượng: điện, nước,nhiên liệu, nguồn nhân lực, hợp tác xã, liên hợp hoá, xử lý chất thải

1.2 Tính khả thi

Như chúng ta đã biết Việt Nam đang trên đường công nghiệp hoá, hiện đại hoá,đời sống nhân dân ngày càng được cải thiện về mặt vật chất cũng như tinh thần Vì vậynhu cầu thưởng thức các loại thức uống nói chung và cà phê nói riêng ngày càng tăng.Mặt khác trong những năm vừa qua sản lượng và diện tích cà phê không ngừng tănglên, thị trường xuất khẩu rộng lớn Bên cạnh đó nguồn nguyên liệu nước ta vô cùng dồidào Từ các điều kiện trên cho thấy việc xây dựng thêm một nhà máy chế biên cà phêvới quy mô công nghiệp, hiện đại là hoàn toàn có tính khả thi

1.3 Vị trí xây dưng

Như chúng ta đã biết việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởng đóng vai tròquan trọng Nhà máy phải đặt ở địa điểm sao cho vừa đảm bảo hoạt động tốt trong thờigian 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 cácđiều kiện sau: gần nguồn nguyên liệu, gần sông hồ để tận dụng nguồn nước, gần mạnglưới điện quốc gia, các điều kiện khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió thích hợp, nguồnlao động dồi dào…

Tỉnh Đắc Lắc hiện có trên 175.540 (ha) cà phê, với sản lượng mỗi năm đạt400.000 tấn cà phê nhân trở lên Đây là tỉnh có diện tích trồng cà phê lớn nhất nước ta,đồng thời có vị trí địa lý thuận lợi cho việc sản xuất cà phê.Phía bắc giáp tỉnh Gia Lai,phía nam giáp tỉnh Lâm Đồng, phía đông giáp tỉnh Phú Yên và Khánh Hoà, phía tâygiáp vương quốc Campuchia và tỉnh Đăk Nông Có quốc lộ 14, 26, 27 rất thuận lợi choviệc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm Mặt khác trên địa bàn tỉnh còn nhiềunhà máy khác như: nhà máy đường, nhà máy chế biến mủ cao su, cơ sở chế biến nôngsản… tạo thành một cụm khu công nghiệp rộng lớn.

1.4 Địa điểm xây dựng

Căn cứ vào những điều kiện đã nêu trên, tôi quyết định chọn tỉnh DakLak là địađiểm xây dựng mà cụ thể là gần nông trường cà phê Cưpul huyện KRôngPach, nằmgần quốc lộ 26, quốc lộ 14, quốc lộ 27, cách trung tâm thành phố 20 km về phíaĐông

Các thông số về điều kiện thời tiết tại DakLak:

Nhiệt độ trung bình hằng năm: 23,30C

Nhiệt độ mùa hè: 36,00C

Độ ẩm mùa hè: 82%

Độ ẩm mùa đông: 80%

Hướng gió chính: Đông và Đông Bắc

1.5 Nguồn nguyên liệu

Daklak là một tỉnh có diện tích và sản lượng cà phê lớn nhất nước ta với nhiềuhuyện 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 phêcho nhà máy Ngoài ra, ta có thể vận chuyển nguồn nguyên liệu cà phê từ các tỉnh khácnhư: Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, Đồng Nai… Do vậy việc chọn địa điểm đặt nhàtại 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

1.6 Đường giao thông

Nhà máy ở nông trường Cưpul rất thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũngnhư vận chuyển sản phẩm

1.6.1 Đường bộ

Nhà máy nằm sát quốc lộ 14, gần quốc lộ 13, 19 cho nên thuận lợi cho việc nhậpnguyên liệu và phân phối sản phẩm

1.8 Năng suất

Nhu cầu uồng cà phê của người dân ngày càng tăng Để đáp ứng lượng cà phêtiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy chế biến cà phê đảm bảochất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa phương Hơn nữa, có nhiềuthương 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 hóaphát triển Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê bằng phương pháp ướt vớinăng suất 32 tấn cà phê quả tươi/năm và 16 tấn cà phê thóc khô/ năm là một yêu cầucần thiết

1.9 Nguồn cung cấp năng lượng.

-Điện: 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 liêntục, 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 hệthống xử lý và đưa vào sản xuất

-Nhiên liệu sử dụng trong nhà máy bao gồm: Dầu, xăng dùng cho xe ô tô củanhà máy

1.10 Nguồn nhân lực

Tại Tây Nguyên lực lượng lao động tại chỗ rất dồi dào, ngoài lượng lao động tạicác 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 đạihọc như: Đại Học Tây Nguyên, Đại Học Bách Khoa…và nhân tài trong cả nước.

1.11 Hợp tác hoá, liên hợp hoá

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nângcấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời tạo điều kiện cho việc sử dụng chungnhững công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước…thì vấn đề hợp tác hoá giữanhà máy sản xuất cà phê tại DakLak 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 hiệuquả sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm, phế phẩm của nhà máy này là nguyênliệu cho các nhà máy khác

1.12 Xử lý chất thải

Trong các công đoạn để sản xuất cà phê ta sử dụng nguồn nước khá nhiều Dovậy lượng nước thải ra môi trường khá lớn Đối với nước thải dùng cho quá trình sảnxuất cần được xử lý và tái sử dụng, còn nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưavào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý trước khi thải ra môi trường Đốivới chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp vi sinh, vỏ cà phê là nguyên liệu để sảnxuất phân hữu cơ vi sinh, rượu vang

Hình 2.1: Quả cà phê Arabia và hoa cà phê Arabia

Đây là loại cây được trồng nhiều nhất trên thế giới Nguồn gốc của giống này là

ở cao nguyên Etiôpia và vùng nhiệt đới Đồng Châu Phi

2.1.1.1 Đặc tính

Cây cà phê arabica ưa sống ở vùng núi cao Người ta thường trồng nó ở độ cao từ1000-1500 m Cây có tán lớn, màu xanh đậm, lá hình oval Cây cà phê trưởng thành cóthể cao từ 4-6 m, nếu để mọc hoang dã có thể cao đến 15 m Quả hình bầu dục, mỗi quảchứa hai hạt cà phê Nhân có vỏ lụa màu bạc bám cứng vào nhân Ngoài vỏ lụa là vỏtrấu cứng, ngoài cùng là vỏ thịt Từ 5÷7kg quả sẽ thu được 1kg nhân cà phê sống Màuhạt xám xanh, xanh lục, xanh nhạt, tùy theo cách chế biến

Cà phê chè sau khi trồng khoảng 3 đến 4 năm thì có thể bắt đầu cho thu hoạch.Thường thì cà phê 25 tuổi đã được coi là già, không thu hoạch được nữa Thực tế nó

vẫn có thể tiếp tục sống thêm khoảng 70 năm Cây cà phê arabica ưa thích nhiệt độ từ16-25oC, lượng mưa khoảng trên 1000 mm.

Trên thị trường cà phê chè được đánh giá cao hơn cà phê vối vì có hương vị thơmngon và chứa ít hàm lượng cafein hơn Lượng cafein trong cà phê chè khoảng 1-2%

2.1.1.2 Năng suất

Loại thường: 400÷500kg cà phê nhân/ha Loại một tốt: 600÷800kg cà phênhân/1hecta Giá trị thương phẩm cao, cà phê chè được ưa chuộng ở thị trường thế giớicũng như trong nước

Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu khoảng: 14÷20%

2.1.2 Cà phê Robusta

Thường gọi là cà phê vối.

Nguồn gốc: Khu vực sông Công Gô miền núi vùng thấp xích đạo và nhiệt đới TâyChâu Phi

Hình 2.2: Quả cà phê Robusta 2.1.2.1 Đặc tính

Cây cà phê vối có dạng cây gỗ hoặc cây bụi, chiều cao của cây trưởng thành có thểlên tới 10 m Quả cà phê có hình tròn, hạt nhỏ hơn hạt cà phê arabica Hàm lượng cafeintrong hạt cà phê robusta khoảng 2-4%, trong khi ở cà phê arabica chỉ khoảng 1-2%.Giống như cà phê chè, cây cà phê vối 3-4 tuổi có thể bắt đầu thu hoạch Cây chohạt trong khoảng từ 20 đến 30 năm Cà phê vối ưa sống ở vùng nhiệt đới, độ cao thíchhợp để trồng cây là dưới 1000 m Nhiệt độ ưa thích của cây khoảng 24-29 oC, lượngmưa khoảng trên 1000 mm Cây cà phê vối cần nhiều ánh sáng maặt trời hơn so với cây

cà phê chè

2.1.2.2 Năng suất

Năng suất lớn hơn cà phê Arabica, 500÷600 kg/ha Tùy loại cà phê này hươngthơm ít nhưng khả năng kháng sâu bệnh loại này rất tốt

là điều bất lợi trong thu hoạch Quả thường chín vào tháng 5 đến tháng 7.

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

2.2 Thành phần hoá học của quả cây cà phê

2.2.1 Cấu tạo thành phần của quả cà phê

Cấu tạo quả cà phê

Hình 2.4: So sánh cấu trúc cà phê Arabica và Robusta.

Cấu tạo giải phẫu quả cà phê: Quả cà phê gồm có những phần sau: Lớp vỏ quả,

lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân

+ Lớp vỏ trấu (Parchment): Bao bọc bên ngoài nhân là lớp vỏ cứng , nhiều chất

sơ gọi là lớp vỏ trấu tức là nội bì Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn cà phêvối và cà phê mít Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc

+ Lớp vỏ lụa (Silverskin): Đây là một lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân cà phêchúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màutrắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vốimàu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê

+ Nhân cà phê (Coffee bean): Đây là lớp trong cùng của quả cà phê, phía ngoàicủa nhân là lớp tế bào rất cứng có những tế bào nhỏ chứa những chất dầu Phía trong cónhững tế bào lớn và mềm hơn Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân, thôngthường thì chỉ 2 nhân

Bảng 2.1: Tỷ lệ các thành phần của 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, các loại enzim Trong vỏ quả có khoảng 21,5÷30% chất khô Thành phần hoáhọc của nó bao gồm các chất theo bảng sau:

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

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

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 từnhân 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 (%)

2.2.2.4 Thành phần hóa học của nhân

Bảng 2.5: Thành phần hóa học của vỏ nhân.

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

Từ cà phê nhân ta sẽ chế biến tạo nên các sản phẩm khác: cà phê rang, cà phê bộtthô, cà phê hòa tan,… hoặc các sản phẩm phối chế: cà phê sữa, sôcôla,… tạo nên sựphong phú đa dạng cho sản phẩm

Như vậy, cà phê nhân đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy sản xuất cà phêrang, cà phê rang xay, cà phê bột hoà tan vì nó là nguyên liệu chính của các nhà máynày Hiện nay, trên thế giới cũng như trong nước có rất nhiều nhà máy sản xuất cà phêrang, cà phê rang xay nên nhu cầu về cà phê nhân là rất lớn Muốn đánh giá tác dụngcác thành phần hóa học của nhân cà phê đến phẩm chất nước pha cà phê cần phải biếtnhững biến đổi của các thành phần ấy trong quá trình chế biến, đặc biệt là trong quátrình rang

Hiện nay, người ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơmđặc biệt của cà phê Trong cà phê chủ yếu là Vitamin nhóm B như: B1, B2, B6,…và cácloại axit hữu cơ là tiền các loại Vitamin

+ Cà phê thóc khô Là dạng cà phê mà nhân còn bọc một lớp vỏ trấu

+ Cà phê nhân Là dạng cà phê sau khi đã bóc hêt các lớp vỏ bên ngoài

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

+ Cà phê đánh bóng: Cà phê nhân được chế biến ướt được bóc vỏ lụa bằng tácđộng 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 tantrong cà phê rang

+ Cà phê hoà tan: Sản phẩm khô, có thể hoà tan trong nước được lấy từ cà phêrang 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 đượcphun 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 dạngbột với nhau thành những hạt to.

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

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

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

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4193:2005 Cà phê nhân – Yêu cầu kỹ thuật là tiêuchuẩn mới nhất, do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành

2.4.1 Các chỉ tiêu chất lượng

- Phân loại chất lượng

Bảng 2.6 - Phân hạng chất lượng cà phê nhân

Hạng 1

Hạng 1:

1a1b

Hạng 2

Hạng 2:

2a2b2c

Màu sắc: Màu đặc trưng của mỗi loại cà phê nhân.

-Mùi: Mùi đặc trưng của mỗi loại cà phê nhân, không có mùi lạ.

-Độ ẩm: nhỏ hơn hoặc bằng 15,5%

-Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại: (Xem trình bày tại bảng 2.7)

Bảng 2.7: Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê.

Loại cà

phê

Hạng đặc biệt và hạng 1

Cà phê chè Không được lẫn

R và C

Được lẫn R≤ 1% vàC≤0,5%

Được lẫn R≤5% và C≤1%

Được lẫn R≤5% và C≤ 1%

Cà phê vối Được lẫn C ≤

0,5% và A ≤3%

Được lẫn C≤ 1% vàA≤5%

- % tính theo phần trăm khối lượng

Ghi chú: A: Cà phê chè (Arabica); R: Cà phê vối (Robusta); C: Cà phê mít (Chari).

- Tổng trị số lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê

Được quy định trong bảng 2.8 và xem phụ lục 1 về trị số lỗi quy định cho từngloại khuyết tật

Bảng 2.8 - Tổng trị số lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê

6090Hạng 2:

2a

2b

2c

60 -

120150200

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

Được qui định trong bảng 2.9 và kích thước lỗ sàng theo phụ lục 2

Bảng 2.9 - Tỷ lệ khối tượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn

(%)

Cà phê chè Cà phê vối

Hạng 1 No16/No14 No16/No12 90/10

2.4.2 Phương pháp thử

-Lấy mẫu, theo TCVN 5702 - 93.

-Xác định ngoại quan, theo TCVN 4808 - 89 (ISO 4149 : 1980).

-Xác định độ ẩm, theo TCVN 6928 : 2001 (ISO 66;3 : 1983).

-Xác định tỷ lệ lẫn cà phê khác loại

Từ phần mẫu thử 300 g được lấy theo 5.1, tách riêng các hạt cà phê chè (A), càphê vối (R), cà phê mít (C) và tính phần trăm (%) khối lượng của từng loại hạt rồi xácđịnh tỷ lệ lẫn cà phê khác loại

-Xác định trị số lỗi

Từ phần mẫu thử 300 g được lấy theo 5.1, tách các tạp chất và các hạt lỗi thànhcác dạng khuyết tật và tính trị số lỗi theo phụ lục A.1 Tính tổng các trị số lỗi và làmtròn kết quả theo qui tắc làm tròn số

-Xác định tỷ lệ khối lượng trên sàng, theo TCVN 4807 : 2001 (ISO 4150 : 1991) 2.4.3 Bao gói, ghi nhãn, bảo quản và vận chuyển

Việc bao gói, ghi nhãn, bảo quản và vận chuyển đối với cà phê nhân: theoTCVN 1279 - 93

2.4.10 Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê

+ Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê

+ Ảnh hưởng của chế độ chăm sóc kỹ thuật

+ Ảnh hưởng của độ cao

+ Điều kiện thu hoạch

+ Điều kiện bảo quản thời gian ban đầu và khi vận chuyển vào kho

CHƯƠNG 3

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1 Cơ sở chọn phương pháp chế biến

Chế biến cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp bao vỏ bọc quanh hạt nhân

cà phê và phơi khô đến mức độ nhất định, làm cho cà phê nhân sống có một giá trịthương phẩm cao Rồi sau đó tiếp tục các quá trình chế biến tinh khiết hơn như chếbiến cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan… Hoặc các sản phẩm khác có phối chếnhư: cà phê sữa, các loại bánh kẹo cà phê …

Trong kỹ thuật chế biến cà phê nhân có 2 phương pháp chính:

-Phương pháp chế biến ướt

- Phương pháp chế biến khô

Phương pháp chế biến ướt: gồm 2 giai đoạn chính:

- Giai đoạn xát tươi và phơi sấy loại bỏ các lớp vỏ thịt và các chất nhờn bên ngoài

và phơi sấy khô đến mức độ nhất định

- Giai đoạn xay xát, loại bỏ các lớp vỏ trấu và một phần vỏ lụa, tạo thành cà phênhân

Phương pháp chế biến ướt tuy rất phức tạp, tốn nhiều thiết bị và năng lượng, đồngthời đòi hỏi dây chuyền công nghệ cũng như thao tác kỹ thuật cao Nhưng phương phápnày thích hợp với mọi hoàn cảnh, mọi điều kiện khí hậu thời tiết Đồng thời rút ngắnđược thời gian sản xuất, tăng năng suất của nhà máy và nâng cao chất lượng sản phẩm

cà phê nhân

Phương pháp chế biến khô: chỉ có một giai đoạn chính là sau khi phơi quả cà phê

đến mức độ nhất định dùng máy xát khô loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân, không cầnqua giai đoạn chế biến cà phê thóc

Phương pháp chế biến khô đơn giản hơn phương pháp ướt, ít tốn năng lượng,nhân công hơn nhưng phương pháp này có nhiều hạn chế là phụ thuộc vào điều kiệnthời tiết Nó chỉ phù hợp với nơi có điều kiện khí hậu nắng nhiều mưa ít, không đápứng được những yêu cầu về mặt chất lượng

Trong dây chuyền sản xuất em chọn phương pháp ướt vì phương pháp này cónhững ưu điểm sau:

-Dây chuyền hiện đại

-Tiết kiệm được chi phí đặc biệt là chi phí nhân công

-Chất lượng cà phê cao

3.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê thóc theo phương pháp ướt

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

3.2.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu là các loại cà phê quả đã được thu hoạch, bao gồm hai loại chính đó

là Arabica và Robusta Trong đó cà phê Robustas là loại chủ yếu chiếm 97%

3.2.2.2.Thu nhận và bảo quản nguyên liệu

 Thu nhận nguyên liệu:

Hình 4.1 Thu hoạch cà phê bằng tay.

Cà phê được thu hái bằng phương pháp thủ công, chủ yếu là thu hái bằng tay.Người ta thường hái trước giỏ đeo trước bụng hoặc bên sườn

Thu nhận và bảo quản nguyên liệu

Phân loại theo kích thước

Đóng bao bảo quản

Phân loại theo tỷ trọng

Tạp chất

Tạp chất nhẹ, tạp chất nặng

Vỏ quả, vỏ nhớt

Để đảm bảo phẩm chất tốt, đồng thời tránh lãng phí vì rơi rụng, hư hỏng việc thuhái cần đạt các yêu cầu sau:

- Phải thu hái khi quả cà phê vừa chín tới (2/3 diện tích quả có màu đỏ), khôngđược để quá chín, quả sẽ bị rụng và tổn hao chất dự trữ trong quả

- Không thu hái những quả còn xanh, vì lúc đó chất dự trữ chưa đầy đủ, trong quátrình chế biến vỏ lụa bám chặt vào nhân, khoc bóc và hạt sẽ nhăn nheo

- Trong quá trình thu hái, không được làm tổn thương sây sát cây cà phê làm giảmnăng suất cho mùa sau

- Giữ vệ sinh trong quá trình thu hái, không được để lẫn tạp chất vào nguyên liệu,không được làm dập nát quả tạo điều kiện cho VSV xâm nhập, phát triển gây thối rữa

 Vận chuyển và bảo quản nguyên liệu

Vận chuyển: trong quá trình vận chuyển nguyên liệu, cần tránh lẫn các tạp chấtnhư: cỏ dại, đất, cát và không được để nguyên liệu bị dập nát, nếu nguyên liệu bị dậpnát cần phải đem chế biến trước Phương tiện vận chuyển có thể dùng xe ô tô hoặc cácphương tiện thô sơ khác nếu địa hình nơi thu hái cho phép

Bảo quản: nguyên liệu đưa về nơi chế biến phải để nơi thoáng mát, có mái che,không được chất đống mà phải rải thành từng lớp dày 15 - 20 cm, 2 -3 giờ phải đảotrộn một lần, thời gian bảo quản trước khi đưa vào chế biến càng ngắn càng tốt, thườngkhông quá 36 giờ

Mục đích của quá trình bảo quản này nhằm điều phối nguyên liệu trong quá trìnhsản xuất Tránh hiện tượng lãng phí nhân lực, thiết bị đồng thời cũng đảm bảo đượcmàu sắc và hương vị của thành phẩm

Trước khi đem vào chế biến cà phê cà phê cần được kiểm tra sau khi thu hoạch.Người ta lấy 1kg cà phê tươi mẫu cho vào chậu nước vớt ra những quả nổi, nhà máy trảtiền cho người nông dân dựa vào % quả xấu đó

3.2.2.3 Phân loại theo kích thước

Quá trình phân loại theo kích thước nhằm làm cho kích thước nguyên liệuđồng đều, tách được các tạp chất trong nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình bóc vỏ, đảm bảo chất lượng sản phẩm

- Sau khi sàng lần thứ nhất, hiệu suất loại tạp chất nhẹ phải trên 70% Từ sàngthứ hai trở đi phải tách trên 60% Tất cả các tạp chất loại ra đều không được lẫn nguyênliệu.

3.2.2.4 Phân loại trong bể xi phông

Dùng nước để tiến hành phân loại.

Phân loại bằng bể xiphông nhằm mục đích khắc phục nhược điểm của phươngpháp phân loại theo kích thước, để loại các tạp chất nặng làm cho nguyên liệu đượcthuần khiết hơn, tránh được hiện tượng hư hỏng máy móc

- Tách các tạp chất nhẹ, đảm bảo phẩm chất của sản phẩm thuần khiết

- Làm mềm và rửa sạch quả tạo điều kiện tốt cho máy bóc vỏ quả tươi dễ dàng

-Lợi dụng sức nước để đẩy khối cà phê vào máy xát tươi một cách điều hòa màkhông dùng sức người

- Sự phân loại tốt vẫn theo trọng lượng riêng để có chế độ chế biến thích hợp

Ngoài ra, bể xiphông còn có tác dụng chứa nguyên liệu khi chưa chế biến kịptrong thời gian ngắn, làm giảm sự bốc nóng tức thời của khối cà phê Sự phân loại bằng

bể Xiphông còn có tác dụng làm cho nguyên liệu ngấm nước tạo điều kiện thuận lợicho quá trình xát tươi Hơn nữa, ta còn lợi dụng sức nước để đẩy khối cà phê vào máyxát tươi một cách điều hoà mà không dùng sức người

Bể xiphông phải có cửa lấy tạp chất nặng, nhẹ dễ dàng, vệ sinh thiết bị đơn giản.Trong quá trình làm việc cần phải đảm bảo nguyên liệu chín đúng mức qua ốngxiphông vào máy xát tươi thật đều đặn và liên tục nhưng lượng nước tiêu tốn là ít nhất

Chu kì làm vệ sinh của bể xi phông nhỏ hơn 12 giờ Tỷ lệ nước/nguyên liệu=3/1

là thích hợp Lưu lượng nước đưa vào có thể điều chỉnh một cách thuận lợi

 Nguyên tắc

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào sự khác nhau về tỉ trọng của các quả

cà phê và các tạp chất so với tỉ trọng của nước, loại bỏ các tạp chất nặng nhẹ, phân loại

cà phê trước khi đưa vào chế biến

Đối với những loại cà phê chín đúng mức, có khối lượng riêng gần bằng 1 nên lơlửng trong nước Đối với cà phê quả chín có khối lượng riêng nhỏ hơn 1 nên sẽ nổi lên.Còn đối với cà phê xanh thì có khối lượng riêng lớn hơn 1 nên sẽ chìm xuống dưới

3.2.2.5 Xát tươi (bóc vỏ quả vỏ thịt)

- Cà phê quả lẫn trong cà phê thóc ướt có thể tách ra và đem xát lại lần thứ hai.

- Vỏ quả chứa nhiều gluxit nên có thể dùng làm thức ăn cho gia súc, làm nguyênliệu sản xuất cồn

 Phương pháp bóc vỏ quả:

Ta sử dụng máy xát quả MXQ-1

 Yêu cầu:

Cà phê sau khi xát tươi phải giữ được nguyên hạt, tỷ lệ hạt bị dập hoặc bị xé rách

vỏ trấu, vỏ quả và cà phê quả nguyên còn lẫn trong cà phê thóc ướt với tỷ lệ càng ítcàng tốt

Nói chung là căn cứ vào tính chất kỹ thuật của nguyên liệu, thiết bị mà điềuchỉnh hiệu suất xát tươi cho thích hợp

 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xát:

Có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất xát:

-Tính chất của cà phê quả, loại, giống, độ đồng đều, trạng thái vỏ quả, độ ẩm caohay thấp

-Tính năng của thiết bị

-Kỹ thuật điều khiển và quản lý thiết bị

 Chỉ tiêu xát tươi: (theo bảng 3.1)

Cà phê từ bể chứa thóc tươi ta dùng bơm cao áp chuyển lên xi lô để tiến hành lênmen trong bể xi lô từ 6-10h Quá trình lên men có sự giúp đỡ của nấm men, vi khuẩn,nấm men Nhớt của rãnh quả cà phê, các chất không hoà tan khác sẽ thối rửa lên men

sơ bộ, mọc mầm sơ bộ làm chất lượng cà phê được nâng cao Quá trình lên men kếtthúc khi ta tiến hành rửa hạt cà phê để tách rượu, axit lactic, propionic, butiric…Thờigian lên men phải thích hợp, đúng thời điểm Những hạt cà phê không đạt đủ độ lênmen sẽ được loại bỏ vì chất lượng không cao và hình dạng màu sắc bên ngoài của nó.Những hạt cà phê lên men quá mức thì làm hạt cà phê bị giảm trọng lượng ảnh hưởngđến chất lượng của hạt cà phê

Phương pháp ướt tốn kém hơn nhiều về mặt nhân công và cơ sở hạ tầng so vớiphương pháp khô và còn ảnh hưởng xấu đến môi trường cần phải xử lý: mùi, nước thải

và vỏ cà phê nhưng chất lượng tách của cà phê được đánh giá cao hơn gấp đôi

Mục đích: loại bỏ những phẩm vật tạo thành trong quá trình lên men, loại bỏ cácvết của lớp vỏ nhớt, đây là công đoạn quan trọng vì nếu còn các phẩm vật kể trên bámvào hạt cà phê , không những chúng làm cho màu sắc của hạt, mùi vị của hạt bị ảnhhưởng mà còn kéo dài thời gian phơi sấy nữa Ở đây ta tiến hành rửa đồng thời trong

xi lô lên men

3.2.2.7 Làm ráo

-Làm mất lượng nước tự do bám vào hạt cà phê

Sau khi ra khỏi máy xát tươi Raoeng hàm lượng nước trong cà phê thóc chiếm 50

- 60%, phần nước bám xung quanh từ 8 - 10% Nếu để nguyên hàm lượng nước nhưvậy đem sấy thường làm nhân có màu xấu, giảm phẩm chất Vì nhiệt độ cao, lượngnước này gần sôi lên làm hạt cà phê như bị luộc chín tạo ra màu xanh thẫm Ngược lạiđem phơi trên sân thường phải kéo dài thời gian phơi và nấm mốc lại phát triển trên sânphơi

 Phương pháp làm ráo

Ta chọn phương pháp sấy sơ bộ bằng không khí nóng để làm ráo hạt cà phê.Càphê từ xi lô lên men được chuyển đến sàng sấy, cà phê được trải đều trên các mặt sàngvới độ dày 40cm, dùng không khí nóng để làm ráo cà phê Nhiệt độ buồng đốtlà:150oC, nhiệt độ mặt sàng luôn giữ ở 45oC, sau 30 phút tiến hành đảo 1 lần, khi càphê đạt độ ẩm là 25% thì chuyển sang sấy

Hình 4.2 Mấy sấy tĩnh hiệu ST-02 của CTCP cơ khí Vina Nha Trang.

3.2.2.8 Sấy

Để làm khô cà phê ta có thể phơi hoặc sấy nhưng do phương pháp phơi có nhiềunhược điểm, phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện thời tiết, thời gian kéo dài, chất lượngsản phẩm không cao… Do vậy người ta tiến hành sấy cà phê để khắc phục nhữngnhược điểm như trên

3.2.2.9 Đóng bao, bảo quản

Sau khi sấy thu được cà phê thóc khô, ta tiến hành đóng bao cho vào kho để bảoquản chờ ngày xuất khẩu Sử dụng loại bao 2 lớp, lớp ngoài là lớp PP, lớp trong là lớp

PE để tăng khả năng chống ẩm

Cà phê thóc khô được bảo quản để chờ chuẩn bị đưa đi xát khô tách vỏ trấu chếbiến cà phê nhân thành phẩm Do khối lượng cà phê phơi hoặc sấy nhiều mà quá trìnhxát khô, chế biến cà phê nhân chưa kịp hoặc chưa có khách hàng thì cần thiết phải bảoquản chúng Cũng có thể do giá cả chưa ưng ý, cơ sở chế biến muốn dự trữ chờ giá caohơn mới đem xát khô chế biến cà nhân để trao đổi mua bán

Do cà phê thóc khô còn một lớp vỏ thóc bao quanh che chắn lấy nhân nên việcbảo quản cà phê thóc khô giữ được chất lượng cà phê tốt hơn bảo quản cà phê nhân

3.3 Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê nhân

3.3.1.Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Cà phê thóc khô

Tách tạp chất

3.3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ.

3.3.2.1 Tách tạp chất

Cà phê quả khô thường có lẫn kim loại đặc biệt là sắt, các tạp chất nhẹ như cành,

lá, rơm rác và các vỏ vụn cà phê… Để tăng năng suất của quá trình xát cà phê thóc,đảm bảo độ bền của thiết bị, nguyên liệu trước khi cho vào máy xát khô phải được làmsạch, tùy theo độ đồng đều của nguyên liệu mà công đoạn tách các tạp chất này là dễdàng hay khó khăn, đơn giản hay phức tạp

Ta chọn máy CPFBNR-A của công ty cổ phẩn cơ giới VINA Nha Trang

3.3.2.2 Máy xát khô.

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

Cà phê thóc sau khi xát khô ta được hỗn hợp gồm: cà phê thóc, trấu, cà phê nhân,hạt vụn nát Tùy theo tính chất và công dụng mà cách giải quyết của mỗi thành phẩmtrong hỗn hợp sau khi xát khô không giống nhau

- Cà phê thóc đưa trở lại máy xát để tách vỏ lần nữa

- Cà phê nhân là sản phẩm chủ yếu để đưa đi đánh bóng

- Trấu chứa nhiều xenlulo và chất khoáng có thể dùng làm nhiên liệu

Xát khô (bóc vỏ trấu)

Đánh bóng (bóc vỏ lụa)

Phân loại theo màu sắc

Cân, đóng bao

Phân loại theo kích thước

Phân loại theo khối lượng

Vỏ trấu

Vỏ lụa

Xuất khẩu

- Cà phê vụn nát có thành phần tương tự như cà phê nhân nên có thể dùng làm sảnxuất cà phê bột, cà phê hòa tan, cà phê sữa…

 Yêu cầu của quá trình xát khô:

- Nhân nguyên vẹn

- Tỷ lệ nát phải ở mức tối thiểu

- Tỷ lệ cà phê còn vỏ sót lại phải thấp

- Mức độ quạt sạch vỏ trấu phải cao

3.3.2.3 Đánh bóng

Cũng như lớp vỏ thóc, lớp vỏ lụa không có giá trị cho người tiêu dùng nên cầnphải bóc vỏ lụa cho hạt cà phê được bóng, tăng giá trị cảm quan và tránh vi sinh vậtxâm nhập

 Yêu cầu sau khi đánh bóng hạt cà phê:

- Nhiệt độ của khối cà phê không quá 550 C

- Tỉ lệ hạt nứt vỡ không quá 1 %

-Tỉ lệ vỏ lụa trong cà phê nhân phải đạt 90 % (đối với arabica), 80 % (đối vớicanephora) và 70 % (đối với excelsa),

Qui định rằng hạt có 1/2 diện tích bóc vỏ lụa trở lên được xem là hạt sạch

Ta sử dụng máy DEPOS 6 của hãng Pinhalense thực hiện đồng thời 2 chức

năng xát khô và đánh bóng

3.3.2.4 Phân loại theo kích thước

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

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 phùhợp

Người ta sử dụng 2 loại sàng chính để phân loại đó là sàng tròn và sàng lắc vớicác lưới sàng có cở lỗ khác nhau, hình dạng các lỗ cũng khác nhau, nếu phân loại theochiều rộng hạt người ta dùng lưới sàng lỗ tròn hoặc vuông, nếu phân loại theo chiềudày hạt người ta dùng lưới sàng lỗ dài

3.3.2.5 Phân loại theo khối lượng

Sau khi phân loại theo kích thước ta được khối hạt đồng đều theo kích thướcnhưng khối hạt không đồng nhất về khối lượng vì còn có những hạt lép, hạt bị sâubệnh…Do vậy ta tiến hành phân loại theo khối lượng với mục đích: Loại bỏ những loạihạt xấu, hạt lép, hạt kém phẩm chất, hạt vỡ, còn lẫn trong khối hạt sau khi đã phân loạitheo kích thước, nhằm hoàn thiện chất lượng sản phẩm, tránh lẫn hạt có hương vị kém.

Dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của hạt ta sử dụng sức gió để phânloại chúng ra, những hạt có trọng lượng riêng nhỏ sẽ bay lên

 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân loại bằng sức gió:

- 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 thìhạt có trọng lượng nhỏ sẽ bay lên trước

- Trọng lượng riêng của hạt phụ thuộc vào độ ẩm của nó, thường thì tỷ trọngcủa 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 đếncông tác phân loại theo trọng lượng Vì vậy, trước khi đưa sản phẩm vào phân loạibằng sức gió thì yêu cầu cần thiết phải phân loại bằng kích thước trước

Ta sử dụng thiết bị thẳng đứng kiểu Catador

3.3.2.6 Phân loại theo màu sắc

Phân loại theo kích thước và trọng lượng chỉ loại bỏ được tạp chất, tăng độđồng đều của hạt mà thôi Không làm tăng giá trị cảm quan và màu sắc đồng đềucủa hạt vì vậy cần phân loại theo màu sắc để làm tăng chất lượng của sản phẩm

3.3.2.7 Phối trộn và đóng bao

Cà phê sau khi phân loại được đấu trộn theo tỷ lệ nhất định nhằm đảm bảohương vị, màu sắc, kích thước theo yêu cầu của khách hàng và chỉ tiêu kinh tếcủa nhà máy.

Cà phê sau khi phối trộn thường được đóng gói theo yêu cầu của khách hàng.Đối với cà phê Arabica ta phải đóng bao hai lớp, lớp trong là lớp Polietylen và baogai ở ngoài Đối với cà phê Robusta ta đóng gói trong một lớp bao gai Trọng lượngmỗi bao 50kg hoặc 70kg Việc ghi tên nhà sản xuất, nhãn hiệu, mẫu mã đều phảiđúng theo qui định của nhà nước

3.3.2.8 Bảo quản cà phê nhân

Quá trình phơi không làm chết các tế bào trong hạt được cho nên cà phê thóckhô hay cà phê nhân vẫn là những cơ thể sống và hoạt động sống bình thường củahạt vẫn cứ tiếp diển, cà phê nhân nếu tiếp xúc với môi trường xung quanh thì vi sinhvật xâm nhập vào làm giảm chất lượng và hư hỏng cà phê Do vậy cần bảo quản càphê nhân thật tốt để giữ chất lượng cà phê nhân chuẩn bị cho các công đoạn chếbiến tiếp theo và bảo đảm cà phê không bị hư hỏng do vi sinh vật xâm nhập phá hạitrong thời gian vận chuyển

 Phương pháp bảo quản cà phê nhân

-Bảo quản trong bao bì xếp vào kho

-Bảo quản trong các xi lô

 Yêu cầu cà phê bảo quản trong kho

- Độ ẩm hạt 10-12%, hàm lượng tạp chất càng ít càng tốt

- Xếp bao cà phê trên nền lót bằng ván để tránh hút ẩm

-Chuyển đổi vị trí bao 2-3 tuần một lần

Hình 4.3.Kho bảo quản cà phê nhân.

 Cách kiểm tra chất lượng của cà phê nhân trong quá trình bảo quản:

-Về nhiệt độ: Đo nhiệt độ trong khối cà phê hoặc xung quanh khối bằng nhiệt

kế thuỷ ngân hoặc nhiệt kế điện trở

-Độ axit: Đây là chỉ số quan trọng đặc trưng cho chất lượng cà phê nhân trongquá trình bảo quản Nếu độ axit tăng chứng tỏ có sự phân huỷ chất béo hoặc sựphân huỷ các chất dinh dưỡng khác

-Độ ẩm: Phải thường xuyên kiểm tra độ ẩm và mức độ nhiễm trùng của càphê Với thời tiết và độ ẩm của nước ta thì kiểm tra ít nhất 1 tuần 1 lần theo phươngpháp nhanh trong phòng thí nghiệm Bên cạnh đó cần kiểm tra màu sắc,mùi vị của

cà phê

CHƯƠNG 4

CÂN BẰNG NGUYÊN LIỆU

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

4.1.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Ở Đăk Lăk vào tháng 8 thường mưa và nguyên liệu ít nên ta cho nhà máyngừng sản xuất vào thời gian này để sửa chữa máy móc, thiết bị

Bảng 4.1: Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy:

Dựa vào bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy và lượng nguyên liệu nhậpvào Ta có thể lập ra kế hoạch làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày Mỗi

ngày làm việc 2 ca, một ca làm việc 8 tiếng, ngày chủ nhật và các ngày lễ được nghỉ

theo quy định (có 8 ngày lễ lớn trong năm)

Bảng 4.2.Biểu đồ sản xuất của nhà máy

+ Tổng số ngày sản xuất trong năm: 280 – 8 =272 (ngày)

+ Năng suất nhà máy để sản xuất cà phê thóc khô tính theo nguyên liệu : 32(tấn/ngày)

+ Năng suất của nhà máy để sản xuất cà phê thóc khô tính theo nguyên liệutrong 1 giờ: 2000 (kg /h)

+ Năng suất nhà máy để sản xuất cà phê nhân tính theo nguyên liệu:16 (tấn càphê thóc/ngày)

+ Năng suất của nhà máy để sản xuất cà phê nhân tính theo nguyên liệu trong

1 giờ: 1000 (kg/h)

Cà phê thóc khô được bao bọc một lớp vỏ trấu bên ngoài nên khi bảo quản thì

ít bị hư hỏng, bảo đảm được chất lượng của cà phê Do vậy sau khi sản xuất cà phê

thóc khô ta bảo quản trong kho Khi nào có đơn đặt hàng ta mới sản xuất cà phê

nhân để xuất khẩu

4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân

Để đơn giản ta tính toán cho 1000 kg nguyên liệu cà phê quả/giờ cho loại càphê Robusta

Bảng 4.3: Bảng tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn (%)

1 Cà phê quả tươi, thu nhận và bảo quản

3 Phân loại bằng bể xi phông 1,5

16 Thành phẩm

4.2.1 Phân loại theo kích thước

Lượng nguyên liệu vào : 1000 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt : 1000 × 0,01 = 10 (kg/h)

4.2.2 Phân loại bằng bể xi phông

Lượng nguyên liệu vào : 1000 – 10 = 990 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt : 975,15 × 0,40 = 390,06 (kg/h)

4.2.4 Lên men, rửa

Lượng nguyên liệu vào : 975,15 – 390,06 = 585,09 (kg/h)

100 w

w w

−

−

(kg/h)

Trong đó:

- ΔG: Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy (kg/h)

- G1: Lượng nguyên liệu trước khi sấy (kg/h)

+ Lượng nguyên liệu vào (585,09 – 11,702)×

3

2 = 382,259 (kg/h)

Trong đó: w1; w2: Độ ẩm của nguyên liệu trước và sau sấy

+ Sấy nhằm hạ thủy phần của cà phê xuống còn 10÷12%, chọn 12%

- Lượng nguyên liệu vào: 286,694– 2,867= 283,827(kg/h)

- Tỷ lệ hao hụt chất khô: 0,5%

- Độ ẩm ban đầu của cà phê quả: 40%

- Độ ẩm cà phê sau sấy là: 12%

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

ΔG = 283,827×

12100

1240

4.2.7 Đóng bao bảo quản

Lượng nguyên liệu vào: (193,518 – 0,968)×

2

3 = 288,825 (kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 287,381 × 0,01 = 2,874 (kg/h).

Lượng nguyên liệu hao hụt: 241,831 × 0,005= 1,209 (kg/h)

4.2.11 Phân loại theo kích thước

Lượng nguyên liệu vào : 241,831 – 1,209 = 240,622(kg/h)

Tỷ lệ hao hụt : 0,5 (%)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 240,622× 0,005= 1,203 (kg/h)

4.2.12 Phân loại theo khối lượng

Lượng nguyên liệu vào : 240,622– 1,203 =239,419(kg/h)

Tỷ lệ hao hụt : 1 (%)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 239,419× 0,01= 2,394 (kg/h)

4.2.13 Phân loại theo màu sắc

Lượng nguyên liệu vào : 239,419– 2,394 = 237,025(kg/h)

Lượng nguyên liệu hao hụt: 237,025× 0,01 = 2,37(kg/h)

4.2.14 Pha trộn, cân và đóng bao

Lượng nguyên liệu vào : 237,025– 2,37= 234,655 (kg/h)

+ C: Lượng nguyên liệu vào tính theo 1000kg/h.

+ B’: Lượng hao hụt tính theo năng xuất nhà máy (kg/h)

+ C’: Lượng nguyên liệu vào tính theo năng suất của nhà máy CHƯƠNG 5

CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

5.1.Xây dựng quá trình sấy lý thuyết

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

-Nhiệt lượng bổ sung bằng không

-Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che bằng không

-Nhiệt tổn thất do thiết bị chuyển tải mang đi bằng không

-Nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang di bằng không

Như vậy trong thiết bị sấy lý tưởng chỉ còn nhiệt tổn thất do tác nhân sấymang đi Quá trình sấy xảy ra trong một thiết bị sấy lý tưởng như vậy gọi là quátrình 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 kịpthì nhiều nông sản có thể do mất mát và biến chất khoảng 10-20%, hoặc đối vớimột số loại như sắn có thể lên đến 40-50% Quá trình sấy nó ảnh hưởng đến chấtlượng sản phẩm Do đó cần phải có một chế độ sấy thích hợp để đảm bảo hạt ít bịrạn nứt, đồng thời giữ được các tính chất về hương vị, màu sắc và các phần có tronghạt 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 cà phê thóc

 Các thông số ban đầu.

+ Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 750C

+ Nhiệt độ nguyên liệu vào: θ1= 400C

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

+ Nhiệt độ môi trường không khí trước khi qua calorife: to= 18,60C

+ 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 = 76% + Không khí ngoài trời có áp suất: P = 745 (mmHg)

5.1.1.1 Các thông số trạng thái của không khí

Trạng thái của không khí trước khi vào calorife với điều kiện khí hậu ở GiaLai-Kom Tum: to = 18,60C; φ0 = 76% [12-100]

+ Áp suất hơi bão hoà của không khí:

Pbh = e(12,031-235,5+t

42,4026

) bar [6-30]

Pbh = e(12,031-235,5 18,6

42,4026

P x

531,1676,0622,0

Bảng 5.1: Các thông số trạng thái của không khí

Ghi chú: P0: Áp xuất hơi bão hòa của không khí

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 chỉthay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm [3-166 ]

x1 = xo = 0,0107 (kg/kgkkk).

+ Chọn nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife là: t1= 750C

Pbh1 = e(12,031-235,5 75

42,4026

+ )= 0,392 (bar) =293,99 (mmHg) [6-30]

+ Độ ẩm tương đối của không khí sau khi qua calorife:

1 1

1 1

)622,0

P x

×+

7450107,0

×+

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 đượcquá lớn vì làm cho sản phẩm không đạt yêu cầu và tốn nhiềunăng lượng

Giả sử t2 = 32oC, để đơn giản cho quá trình sấy ta chỉ xét quá trình sấy lí thuyết

 Phương pháp xác định nhiệt độ điểm sương

t I

Pbh = 0,0573 at ứng với nhiệt độ t = 35 oC

Để xác định ts ở Pbh2= 0,0441 ta dùng phương pháp nội suy:

ts =t1+ ( 2 1 )

1 3

1 3

bh bh bh bh

P P P P

t t

−

−

−

Vậy nhiệt độ tác nhân sấy ra θ2= 320C là hợp lí

Nhiệt độ nguyên liệu sau sấy:

2

75322

2 1

2 = t +t = + =

5.1.1.4.Thông số của không khí sau sấy

+ Dựa vào ts = 30,30C ta chọn nhiệt độ không khí sau sấy là: t2 = 320C

Tra bảng [IV-317] ta được Pbh2

Pbh2 = e(12,031-235,5 32

42,4026

+ )= 0,0488(bar) =36,563(mmHg) + Hàm nhiệt của không khí ra khỏi thiết bị (sấy lý thuyết):

32256,10397

,1

2 2

×+

−

=

×+

−

=

t

t I

+ Độ ẩm tương đối của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy:

2 bh 2

2 2

PP

P622

,0x

×ϕ

−

×ϕ

×

2 bh 2

2 2

P)x622,0(

Px

×+

74502788,

×+

P2: Áp suất hơi bão hòa của không khí

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

1 2

1

x x

U = ∆G=

2

2 1 1

W100

WWG

- w1: độ ẩm ban đầu của cà phê là 40%

- w2: độ ẩm của cà phê sau sấy là 12%

U = ∆ G = 1185,155×

12100

1240

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

I I

Trong đó: - 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

0107,002788,0

667,45256,

5.2.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+t0xCn-(qvl+qm+qvc) [6-135]

Trong đó:

- Nhiệt lượng riêng do vật liệu mang vào: θ1×Cn=40×4,1816=167,264(kJ/kg ẩm).

-Nhiệt lượng riêng để đun nóng vật liệu:

qvl = G2×Cvl(θ2-θ1)/U (kJ/kg ẩm)

={808,0602×1,8632×(53,5-40)}/377,0948=53,8997(kJ/kẩm)

- Nhiệt lượng riêng do tổn thất: qm=0,05×q=0,05×3352,0955=167,6048(kJ/kg ẩm).

- qb, qvc =0

Suy ra: ∆= 167,264-53,8997-167,6048=-54,2405(kJ/kg ẩm).

5.2.1.Lượng nhiệt bổ sung thực tế

Gọi ∆: là lượng nhiệt cần bổ sung thực tế

∆=qb+t0xCn-(qvl+qm+qvc) [6-135]

Trong đó:

- Nhiệt lượng riêng do vật liệu mang vào: θ1×Cn=40×4,1816=167,264(kJ/kg ẩm).

-Nhiệt lượng riêng để đun nóng vật liệu: qvl = G2×Cvl(θ2-θ1)/U (kJ/kg ẩm).

={387,037×1,8632×(54-40)}/180,6172=55,896(kJ/kg ẩm).

- Nhiệt lượng riêng do tổn thất: qm=0,05×q=0,05×3059,1421=152,9571(kJ/kg ẩm).

- qb, qvc =0

Suy ra: ∆= 167,264-55,896-152,9571=-41,5891(kJ/kg ẩm)

5.2.1.Lượng nhiệt bổ sung thực tế

Gọi ∆: là lượng nhiệt cần bổ sung thực tế

∆=qb+tvl1Cn-(qvl+qm+qvc) [6-135]

Trong đó:

- Nhiệt lượng riêng do vật liệu mang vào: tvl1×Cn=40×4,1816=167,264(kJ/kg ẩm).

- Lượng vật liệu ra khỏi máy sấy:G2 = G1- U= 1185,155- 377,0948= 808,0602 (kg/h).Nhiệt dung riêng của vật liệu khi ra khỏi thùng sấy :

100

)100

−

×

=

Trong đó:

- Cn: nhiệt dung riêng của nước, Cn= 4,1816 (kJ/kg.0C)

- Cck: nhiệt dung riêng chất khô của cà phê

- C = 0,37 ( kcal/ kg.0C) = 1,547 (kJ/kg.0C)

) / ( 8632 , 1 100

12 1816 , 4 ) 12 100 ( 547 , 1

C kg kJ

)405,53(8632,10602,

lượng nhiệt cần bổ sung thực tế

→ ∆=167,264-51,9034-261,768= - 146,407(kJ/kg ẩm).

4 Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy:

Nếu thiết bị sấy không có bảo ôn bên ngoài thì có thể lấy nhiệt lượng tổn thất bằng8-12% lượng nhiệt dùng để sấy lí thuyết (Q1)

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

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

=

2

2 1 '

2

)(

i

t t C x

Với i2 = ro+Cpa.t = 2493+Cpa t2 = 2493+1,97×32=2556,04(KJ/kg) [3- 156 ].

→x'2 = 0,0107+

2405,5404,2556

)3275.(

004,1

0 2)'622,0

(

'

p x

p x

+ =(0,622 0,02724) 36,563

74502724,0

×+

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

5.2.4.1 Nhiệt lượng vào

•Nhiệt lượng không khí mang vào

Trong đó: -θ1: nhiệt độ của nguyên liệu trước khi vào máy sấy; θ1 = 40 0C

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

- U1: lượng ẩm bốc hơi trong quá trình sấy

2463648,09

2477426,91'

Q Q

Vì ∆Q = 0,5562% < 5% nằm trong sai số cho phép nên chấp nhận kết quả trên

5.3.Tính trị nhiệt của nhiên liệu

Ta sử dụng nhiên liệu đốt là dầu FO Thành phần dầu FO dựa theo bảng sau:

Bảng 5.7 Thành phần nguyên liệu trong dầu FO [14]

5.3.2 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Trong nhiên liệu lỏng ngoài thành phần của nước A còn có nước do phản ứngcháy sinh ra Từ phản ứng cháy hydro dễ dàng thấy rằng cứ 1kg hydro cháy hết cho

ta 9 kg nước Do đó, nếu lấy nhiệt ẩn của nước ở áp suất khí trời r = 2500 (kJ/kg)

thì nhiệt trị thấp của nhiên liệu:

Qt =43840,5088 - 2500×(9×12,38% +0,01%).