Thiết kế nhà máy sản xuất cafe nhân

Thiết kế nhà máy sản xuất cafe nhân

PHẦN I: 2

LỜI MỞ ĐẦU 2

PHẦN II: 4

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 7

PHẦN III: Error! Bookmark not defined TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Error! Bookmark not defined PHẦN IV: 15

CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .15

A Chọn phương pháp chế biến 15

B Qui trình công nghệ sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp khô 16

C Qui trình công nghệ sản xuất cà phê rang xay 24

PHẦN V: 29

TÍNH CÂN BẰNG NGUYÊN LIỆU 29

5.1.Tình hình sản xuất của nhà máy 29

5.2 Cân bằng vật chất cho sản xuất cà phê nhân 29

5.3 Tính cân bằng vật chất cho sản xuất cà phê rang 36

PHẦN VI: 39

TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG .39

6.1 Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sản xuất cà phê nhân 39

6.2 Cân bằng nhiệt lượng cho cà phê rang xay 44

PHẦN VII: 49

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 49

A Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền cà phê nhân .49

B Tính chọn thiết bị dây chuyền sản xuất cà phê rang 66

PHẦN VIII: 74

TÍNH TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG 74

I Tính tổ chức 74

II Tính xây dựng 78

PHẦN IX: 87

TÍNH HƠI - NƯỚC - ĐIỆN .87

A Tính hơi 87

B Tính nước 88

C Tính điện 91

PHẦN X: 99

TÍNH KINH TẾ .99

A Tính cho xây dựng 99

B Tính cho trang thiết bị nhà máy 101

PHẦN XI: 106

AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP .106

PHẦN XII: .109

KẾT LUẬN 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

PHẦN I:

LỜI NÓI ĐẦU

Cà phê là một đặc sản của các nước vùng nhiệt đới, là sản phẩm được buôn bán nhiều trên thế giới, đối với nước ta cà phê cũng chiếm một phần quan trọng trong các mặt hàng xuất khẩu có giá trị Hơn nữa, do mặt hàng cà phê đã, đang và sẽ tăng cường phát triển nhiều là một đặc sản quý giá của vùng nhiệt đới Việc tiêu thụ cà phê trên thế giới cũng ngày càng tăng, nhất là ở Châu Âu, tập quán uống cà phê đã gắn liền với phong tục xã hội và mức sinh hoạt vật chất Mặt hàng cà phê trong những năm qua đã mang lại lợi ích to lớn đóng góp một tầm quan trọng trong sự nghiệp xây dựng đất nước

Nước ta có điều kiện thiên nhiên tốt để phát triển loại cây cao cấp này, nhiều vùng đất đỏ rất thích hợp để trồng cà phê như các cao nguyên: Gia Lai, Kon Tum, Daklak, Di Linh…

Do tập quán uống cà phê có từ lâu đời nên đối với nhiều người cà phê trở thành thức uống thường nhật, điều này có lẽ do hương vị đặc biệt của cà phê và tác dụng chủ yếu của nó

Cà phê là một loại thức uống kích thích thần kinh, gây hoạt động minh mẫn cho trí óc và thông qua sự kích động hệ thần kinh, tăng cường sự hoạt động của các bộ máy khác trong cơ thể như trợ tim, xúc tiến sự tuần hoàn của máu, nâng cao sinh lực chống mệt mỏi cho cơ thể người Trong cà phê hoạt chất chủ yếu là cafein, hàm lượng của nó trong cà phê từ 1-3%, cafein là một chất độc vì vậy uống nhiều cà phê

sẽ sinh ra táo bón, uống quá nhiều làm thần kinh quá kích thích bị gây rối loạn sau

đó có thể dẫn tới suy nhược Tuy nhiên, cà phê vẫn là thức uống hấp dẫn đối với nhiều người và nhiều lứa tuổi trên thế giới bởi lẽ một tách cà phê ngon thì có đầy đủ hương vị đặc biệt khiến người ta thích thú một cách khó tả Với những phương tiện

và điều kiện trang thiết bị hiện nay người ta có thể tách được nhiều chất thơm có trong cà phê rang Vì thế, cà phê là đồ uống ưa chuộng và được đánh giá cao

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều nước trồng cà phê, trong đó 4 nước có diện tích trồng cà phê lớn nhất là Brazil có khoảng 3 triệu ha sản lượng đạt 1056000 tấn,

chiếm khoảng 25% sản lượng cà phê trên thế giới (trên thế giới 5244000 tấn), Colombia hiện có trên 1 triệu ha, sản lượng hàng năm khoảng 750000 tấn, Inđônêxia và Mêxicô có diện tích trên dưới 1 triệu ha

Ở Việt Nam trong những năm gần đây đã tăng nhanh diện tích canh tác và sản lượng thu hoạch cà phê Diện tích năm 1989-1990 đạt 123000 ha và sản lượng đạt

Cùng với việc phát triển trồng cà phê thì kỹ thuật chế biến đòi hỏi ngày càng cao Khâu chế biến có ảnh hưởng lớn đến phẩm chất cà phê và tác động mạnh đến sản xuất cà phê Hiện nay, chúng ta có nhiều cơ sở chế biến cà phê nhân sống xuất khẩu và chế biến cà phê bột, cà phê hòa tan, song qui mô còn nhỏ chưa tập trung Nhưng với kế hoạch phát triển cà phê trong những năm tới, công tác chế biến nhất định sẽ đạt được những đỉnh cao của kỹ thuật chế biến hiện đại trên thế giới

Nhưng 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 tư nhân với thiết bị lạc hậu, thô sơ, năng suất thấp, chất lượng không cao

Mặt hàng xuất khẩu là cà phê nhân của chúng ta còn kém chất lượng, bị ép giá làm giảm một phần thu nhập Hơn nữa, do cà phê nhân kém chất lượng nên các sản phẩm của những quá trình chế biến tiếp theo từ cà phê nhân của chúng ta chất lượng cũng không cao Cho nên yêu cầu cần thiết là phải xây dựng một nhà máy sản xuất

cà phê có tính quy mô lớn là cần thiết

PHẦN II:

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

2.1.Tính khả thi

Đất nước ta đang trên đường công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước cùng với

sự phát triển vượt bậc của nhiều ngành kinh tế, đời sống tinh thần và vật chất của

người Việt Nam và thế giới nói chung ngày càng nâng cao và nhu cầu thưởng thức

các sản phẩm được chế biến từ cà phê tăng lên Bên cạnh đó, sản

và diện tích trồng cà phê không ngừng tăng lên, thị trường xuất khẩu rộng lớn Vì

vậy, cần phải “Thiết kế xây dựng một nhà máy chế biến cà phê nhân có phân xưởng

phụ sản xuất cà phê rang xay”nhằm để đáp ứng nhu cầu trong và ngoài nước

2.2 Địa điểm

Việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởng đóng vai trò quan trọng Vị trí của

nhà máy phải đảm bảo cho nhà máy hoạt động tốt trong thời gian sản xuất cũng như

đáp ứng các yêu cầu công nghệ trang thiết bị của phương pháp mà ta lựa chọn để

chế biến

Nhà máy được xây dựng thoả các điều kiện: 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…

Daklak là một Tỉnh có diện tích trồng cà phê lớn nhất nước ta lại có vị trí địa lí

tương đối thuận lợi cho việc xây dựng một nhà máy vì phía Đông giáp Khánh Hòa

phía Bắc giáp với Gia Lai, phía Nam giáp với Lâm Đồng, nên rất thuận lợi cho giao

thông đi lại với các Tỉnh lân cận do đó rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên

liệu và tiêu thụ sản phẩm

Căn cứ vào những điều kiện trên, tôi quyết định đặt nhà máy ”sản xuất cà phê

nhân có phân xưởng phụ sản xuất cà phê rang xay” tại Tỉnh Daklak Nhà máy nằm

sát quốc lộ 14 cách Thành Phố Ban Mê Thuột và quốc lộ 13 khoảng 10 km về phía

Đông nhiệt độ và độ ẩm trung bình hằng năm 23,30C và 82% Hướng gió chính là

hướng Đông Bắc

2.3 Nguồn nguyên liệu

Daklak là một Tỉnh có 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 sẽ làm giảm được chi

phí vận chuyển, đảm bảo chất lượng của nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất 2.4 Đường giao thông

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

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

+ Đường thủy: Nhà máy cách cảng Nha Trang khoảng 150 Km 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 có thể đóng Container để đưa sản phẩm đi khắp mọi nơi

2.5 Năng suất

Nhu cầu 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 có năng suất cao đảm bảo chất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa phương Hơn nữa, Mỹ -Việt Nam ký hiệp định thương mại mở ra con đường mua bán và trao đổi hàng hóa và đồng thời cũng là một thị trường lớn mà ta cần khai thác để trao đổi các mặt hàng trong đó cà phê chiếm ưu thế Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất

cà phê nhân bằng phương pháp khô với năng suất 60 tấn cà phê quả/ca và phân xưởng sản xuất phụ: cà phê rang xay năng suất 1600 kg sản phẩm/ca là một yêu cầu cần thiết phải xây dựng

2.6 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 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: Nhiên liệu dùng cho nhà máy bao gồm: Dầu FO dùng để đốt lò rang cà phê và xăng dùng cho xe ô tô của nhà máy

2.7 Nguồn nhân lực

Trong quá trình sản xuất, nguồn nhân lực có ý nghĩa rất quan trọng bao gồm: lực lượng công nhân, cán bộ kỹ thuật và kỹ sư Đội ngũ lãnh đạo và cán bộ kĩ thuật có thể tiếp nhận từ các trường Đại học hoặc Trung học chuyên nghiệp tại Miền Trung

và Tây Nguyên Công nhân có thể tuyển chọn trực tiếp từ lực lượng lao động trong Tỉnh

2.8 Thị trường tiêu thụ

Mặc dù nhà máy chế biến cà phê nằm ở Tây Nguyên không thuận lợi như các vùng khác nhưng do nằm gần nhiều tuyến đường quốc lộ nên việc phân phối sản phẩm tương đối thuận lợi Hơn nữa, chất lượng các sản phẩm cà phê ở Tây Nguyên cao nên được thị trường trong và ngoài nước ưa thích

2.9 Hợp tác hóa, liên hợp hóa

Việc hợp tác hóa giữa các nhà máy sản xuất cà phê tại Daklak với các nhà máy ở các Tỉnh khác sẽ thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời qua sự hợp tác này sẽ tạo điều kiện cho việc sử dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước… 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

3.1 Cà phê Arabica: thường gọi là cà phê chè

Đây là loại trồng nhiều nhất trên thế giới Nguồn gốc của giống này là ở cao nguyên Etiôpia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi

Đặc tính:

Cây cà phê Arabica cao từ 3-5 m, trong điều kiện đất đai thuận lợi có thể cao đến 7 m, 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 10-15 mm 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 Năng suất 400-500 kg/1hecta

Tỷ lệ thành phẩm/nguyên liệu khoảng 14-20%

3.2 Cà phê Robusta: thường gọi là cà phê vối

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

Châu Phi

Đặc tính:

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

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

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- 3%

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

3.3 Cà phê Chari: thường gọi là cà phê mít

Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại này được

đưa vào Việt Nam 1905

Đặc tính:

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

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

Năng suất: thường 500-600 kg/1ha

Tốt 1200-1400 kg/1ha

Tỷ lệ thành phẩm/nguyên liệu: 10-15%

Đây là một loại cà phê chịu được hạn, ít kén đất, ít chịu sâu bệnh

3.4 Thành phần hóa học của cà phê

3.4.1 Cấu tạo thành phần của cà phê

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

lụa, nhân 5

1.Vỏ quả 4

2.Lớp thịt vỏ thịt 3

3.Vỏ trấu 2

4.Vỏ lụa 1

5.Nhân

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

cà phê vối và cà phê mít

Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt,

dễ xay xát hơn

Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc Vỏ trấu của

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

Sát nhân cà phê còn một vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa, chúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rất mỏng và

dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa

cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê

Trong cùng là nhân cà phê, lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bào nhỏ, trong có 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

6 - 8

26 - 29

3.4.2.Thành phần hóa học của các phần cấu tạo quả cà phê

3.4.2.1.Thành phần hóa học của vỏ quả

Vỏ quả có màu đỏ khi chín, là chất antoxian trong đó có vết của ancaloit, tanin,

cafein và các loại enzim Trong vỏ quả có khoảng 21,5-30% chất khô

Bảng 3.2: Thành phần hóa học của vỏ quả ( tính theo % trong 1 g):

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

Phía dưới lớp vỏ quả là lớp nhớt, nó gồm những tế bào mềm, không có cafein,

tanin, có nhiều đường và pectin

Độ pH của 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

3.4.2.3 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

3.4.2.4 Thành phần hóa học của nhân

Bảng 3.4 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Cấu tạo của cà phê nhân chịu ảnh hưởng bởi chủng cà phê, độ chín của quả, điều kiện canh tác, điều kiện chế biến và bảo quản nhưng thực tế chưa có nghiên cứu nào thiết lập mối quan hệ đó với thành phần hóa học của nhân cà phê.

Cà phê nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, chất khoáng, lipit, protit, gluxit Ngoài ra, còn có nhũng 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

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

Một số các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê

+ Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê:

Đất trồng cà phê có ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị và màu sắc của cà phê Nếu cà phê trồng trên đất bazan thì cây tốt, khỏe, sản lượng cao, phẩm chất cà phê tốt còn

có một hương vị đậm đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cà phê trồng trên các loại đất khác

+ Ảnh hưởng của chế độ chăm sóc kỹ thuật:

Chế độ chăm sóc kỹ thuật trong thời gian trồng cà phê rất quan trọng, người trồng

cà phê quyết định chất lượng cà phê Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có:

- Tủ gốc cây cà phê

- Đánh nhánh tạo hình cây

- Phân bón đúng kỳ và đúng số lượng cần thiết

- Số lượng và cây bóng mát cần thiết cho từng loại cà phê

- Phòng trừ sâu bệnh hại cà phê

Chăm sóc cây tốt sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến sản lượng cà phê

+ Ảnh hưởng của độ cao:

Độ cao vùng đất trồng cũng ảnh hưởng đến chất lượng của cà phê Cà phê trồng

ở trên cao thì có hương vị đặc biệt và xếp hạng cao hơn cà phê trồng ở vị trí thấp

PHẦN IV:

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ A- Chọn 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 ướt: Phương pháp này gồm hai công đoạn chính:

Công đoạn xát tươi và phơi sấy: Loại bỏ lớp vỏ quả và lớp vỏ nhớt, phơi sấy đến độ ẩm nhất định

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

- Phương pháp chế biến khô: Quá trình chế biến đơn giản nhưng phụ thuộc vào

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

Sở dĩ ta chọn phương pháp chế biến khô vì đây là một phương pháp chế biến đơn giản dễ làm, ít tốn năng lượng, vệ sinh không thải nhiều chất thải ảnh hưởng đến cu

ộc sống của người dân 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 và đồng thời cũng tận dụng được nguồn nhân lực đem lại nguồn thu khá ổn định cho người dân ở vùng

đó

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

4.1 Dây chuyền công nghệ:

Sàng phân loại

Nguyên liệu (cà phê quả)

Thu nhận và bảo quản nguyên liệu

Phân loại theo kích thước

P- loại theo trọng lượng

P-loại theo màu sắc

Phối trộn, cân, đóng bao

Nhập kho

Vỏ trấu, tấm vàhạt nhẹ

Tấm và hạt nhẹ

Cà phê thóc hoặc quả khô

Cà phê tấm

Phân loại Chế biến riêng

4.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ

4.2.1 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%, ở Daklak trồng gồm 2 loại đó là Arabica và Robusta

4.2.2.Thu nhận và bảo quản nguyên liệu

- Thu nhận nguyên liệu:

Cà phê được thu hái bằng phương pháp thủ công, chủ yếu là thu 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 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:

+ Đảm bảo đúng độ chín đồng đều của trái

+ Không làm rụng lá, nụ hoa đang hình thành để không ảnh hưởng đến mùa thu hoạch năm sau

+ Cần hái từng trái chín, không hái từng chùm hay suốt lẫn trái còn xanh vì trái xanh cho nhân cho nhân nhỏ, màu đen khi phơi khô và vị đắng

+ Không thu hái những quả còn xanh vì lúc đó chất dự trữ tập trung chưa đầy

đủ, khó chế biến do vỏ lụa dính sát vào nhân Chú ý chỉ hái những quả chín để nâng cao chất lượng sản phẩm

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

+ Không được làm tổn thương đến cây, quả cà phê trong khi hái

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

- 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 bốc nóng và rất dễ lên men làm cho vị chua 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, phần nào bị lẫn nên mang đi chế biến trước

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

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

4.2.3 Phơi sấy

- Mục đích phơi sấy: Mục đích của quá trình này là hạ thủy phần của cà phê

xuống 10-12% để bảo quản tốt và thực hiện các quá trình tiếp theo

+ Phơi cà phê: Nếu điều kiện thời tiết cho phép thì phơi cà phê vẫn là kỹ thuật

được ưa chuộng hơn vì nó đơn giản và ít tốn kém Hơn nữa, tia cực tím của ánh nắng mặt trời có thể tẩy trắng chất diệp lục trong hạt và làm giảm mùi ngái và mùi

cỏ trong cà phê Cần giám sát quá trình phơi nắng cẩn thận vì địa điểm phơi và thời tiết có ảnh hưởng lớn đến quá trình này

Sân phơi nên được làm bằng xi măng sạch sẽ không bị rạn nứt và bị cách xa khu vực chứa vỏ thải hoặc các chất thải từ các khâu chế biến để tránh bị nhiễm khuẩn Cần tránh phơi cà phê trên nền đất vì cà phê dễ bị nhiễm khuẩn có trong đất

Cà phê có rủi ro bị ướt lại cao khi phơi ngoài trời và là một trong những nguyên nhân phát triển nấm mốc Để tránh làm cà phê ướt lại cần phản ứng kịp thời và phải che phủ cà phê không cho tiếp xúc với nước mưa Ngay khi trời khô ráo trở lại cần nhanh chóng dỡ bỏ bạt phủ cho thoáng khí và tiếp tục phơi Nếu cà phê bị che quá

lâu thì hạt sẽ bắt đầu “ra mồ hôi” và sẽ nhanh chóng nhiễm nấm và các lỗi thử nếm

- Loại sân phơi

- Chiều dày lớp nguyên liệu và số lần cào đảo trên sân

+ Sấy cà phê bằng máy : Quản lý có hiệu quả nhiệt độ và độ ẩm là vấn đề mấu

chốt khi sấy cà phê Sấy cà phê bằng nhiệt độ quá lớn hoặc quá thấp sẽ không cho kết quả tốt Nhiệt độ sấy lý tưởng là từ 45-550C Chỉ cần tăng lên 1 0 C thì sẽ làm

thận trọng như thế nào trong khâu khống chế nhiệt độ

Thời gian sấy dài hay ngắn phụ thuộc một số các yếu tố sau:

- Nhiệt độ không khí nóng và vận tốc không khí nóng

- Độ ẩm không khí bên ngoài

- Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu

Thông thường phơi sấy sơ bộ cà phê quả tươi trước rồi mới được đem sấy khô chính thức

4.2.4 Tách tạp chất

Cà phê quả khô sau khi phơi sấy thường có lẫn kim loại, các tạp chất nhẹ như

cành, lá, rơm rác và các vỏ vụn cà phê… cho nên trước khi đưa vào máy xát khô, nguyên liệu phải được làm sạch, tùy theo độ đồng đều của nguyên liệu mà công đoạn tách các tạp chất này là dễ dàng hay khó khăn, đơn giản hay phức tạp Đặc biệt chú ý đến các tạp chất khó làm sạch để loại chúng ra, đồng thời phải áp dụng phương pháp có hiệu quả nhất và kinh tế nhất

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

4.2.5 Xay xát khô

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

- Cà phê vụn nát có thành phần tương tự như cà phê nhân nên có thể dùng làm sản xuất 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

4.2.6 Đánh bóng

Sau khi tách vỏ trấu, cà phê hạt còn có lẫn một lớp vỏ lụa mỏng màu ánh bạc,

chủ yếu là xenlulo, vỏ lụa cần được tách đi bằng cách đánh bóng Quá trình đánh bóng còn gọi là quá trình bóc vỏ lụa Do lớp vỏ lụa không góp phần vào việc làm nên chất lượng của sản phẩm nên ta tiến hành loại bỏ nó, đồng thời việc bóc vỏ lụa làm tăng giá trị cảm quan của hạt làm cho hạt trở nên bóng trơn và hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật

Yêu cầu sau khi đánh bóng:

- Nhiệt độ cà phê không quá 550C

- Tỷ lệ hạt nứt vỡ <1%

- Tỷ lệ vỏ lụa trong cà phê nhân: 10% đối với Arabica, 20% đối với Robusta Trong đó người ta quy định 1/2 hạt bị bóc vỏ lụa coi như là hạt sạch

4.2.7 Phân loại theo kích thước

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

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: Hạt >6,3mm chiếm 70%, hạt >5,6mm chiếm 20%, hạt >5mm chiếm 10% Ngoài ra, người ta còn phân ra được một ít cà phê tấm với số lượng không đáng kể

Người ta sử dụng 2 loại sàng chính để phân loại đó là sàng tròn và sàng lắc

4.2.8 Phân loại theo khối lượng riêng

+ Mục đích: sau khi phân loại theo kích thước ta được khối hạt đồng đều theo

kích thước nhưng khối hạt không đồng nhất về khối lượng vì còn có những hạt lép, hạt bị sâu bệnh…

+ Nguyên tắc: dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của hạt ta sử dụng sức

gió để phân loại 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 thì hạt có trọng lượng nhỏ sẽ bay lên trước

- Trọng lượng riêng của hạt phụ thuộc vào độ ẩm của nó, thường thì tỷ trọng của hạt cà phê trung bình là từ 1,1-1,3

- Hình dáng và kích thước của hạt cà phê của hạt có ảnh hưởng trực tiếp đến công tác phân loại theo trọng lượng Vì vậy, trước khi đưa sản phẩm vào phân loại bằng sức gió thì yêu cầu cần thiết phải phân loại bằng kích thước trước

4.2.9 Phân loại theo màu sắc

+ Mục đích: Phân loại theo kích thước và trọng lượng chỉ loại bỏ được tạp chất,

tăng độ đồng đều của hạt mà thôi 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 của sản phẩm

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

hợp đồng buôn bán với các cơ quan hữu quan hoặc giữa các nước với nhau và cũng

thoã mãn được yêu cầu của bên mua và bên sản xuất

4.2.10 Phối trộn và đóng bao

- Phối trộn để cho cà phê thành phẩm được đồng đều và đúng tiêu chuẩn của Nhà Nước qui định và theo yêu cầu xuất khẩu Thường sử dụng máy phối trộn cơ giới, cà phê sau các công đoạn phân loại trên thu được 3loại có kích thước, khối lượng và màu sắc khác nhau Đấu trộn thành 3 loại cà phê: loại 1, loại 2và loại 3 + Loại 1: 80% hạt > 6,3mm, 10% hạt >5,6mm và 10% hạt >5mm

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

+ Loại 1: 10% hạt > 6,3mm, 20% hạt >5,6mm và 70% hạt >5mm

- Đóng gói theo yêu cầu sử dụng, cà phê được đóng gói thành bao nhỏ để tiện sử dụng

4.2.11 Bảo quản cà phê nhân

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

Yêu cầu cà phê bảo quản trong kho:

- Độ ẩm hạt 10-12%

- Xếp bao cà phê trên nền lót bằng ván để tránh hút ẩm, cách xa mái tường

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

C- Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay

4.1.Dây chuyền công nghệ

Hạt to

4.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

+ Mục đích: trong quá trình sản xuất cà phê nhân được bảo quản một thời gian

lâu nên cà phê nhân dễ bị hấp phụ mùi lạ đặc biệt là mùi mốc nên phải xử lý trước khi chế biến

+ Phương pháp xử lý: Có thể xử lý bằng nước hoặc bằng dung môi hữu cơ

- Xử lý bằng nước: cà phê nhân sau khi bảo quản (chất lượng còn tốt) ngâm

cà phê trong nước 5 phút lúc này nước sẽ ngấm vào hạt hòa tan mùi mốc, sau đó vớt

ra để ráo, đây là trường hợp đối với mốc nhẹ

- Xử lý bằng dung môi hữu cơ: xử lý trong trường hợp bị mốc nặng dùng

rượu có nồng độ 20% thể tích Thường thì cà phê sau khi xử lý, làm sạch được đưa lên băng chuyền nghiêng có gờ, đục lỗ lưới có đường kính 3 mm để làm ráo nguyên liệu trước khi đưa lên sàng để tách tạp chất và phân loại

4.2.3 Phân loại

+ Mục đích: Tạo cho khối hạt có kích thước đồng đều, tạo điều kiện cho quá

trình rang được thuận lợi

+ Phương pháp: thường dùng hệ thống sàng để tiến hành phân loại, dựa vào sự

khác nhau về kích thước giữa các cấu tử trong hỗn hợp cà phê Quá trình phân loại nguyên liệu ta được 2 phần: phần lọt sàng gồm các phần tử hạt gãy, vỡ , phần không lọt sàng là các hạt nguyên Khối hạt cà phê sau phân loại được tách đem rang riêng

4.2.4 Rang

Rang cà phê là một khâu quan trọng nhất trong quá trình chế biến cà phê rang,

nó quyết định đến hương vị, chất lượng, thị hiếu của người sử dụng

+ Những biến đổi hóa học trong quá trình rang:

- Giai đoạn 1: Khi nhiệt độ rang < 500C ở giai đoạn này xuất hiện nhiều khói trắng bốc ra chủ yếu là do hơi nước hoặc do hơi của dung môi hữu cơ, thể tích hạt không bị biến đổi, ở cuối giai đoạn này người ta thấy ngừng sinh khí, đây chính là thời điểm chuyển từ giai đoạn 1 sang giai đoạn 2

- Giai đoạn 2: khi nhiệt độ t0 = 1500C, giai đoạn này thành phần các chất trong hạt bắt đầu biến đổi, lúc này ta nghe có những tiếng nổ nhỏ trong khối cà phê rang

do có quá trình tích khí trong hạt, các hợp chất thơm theo khí ra ngoài, thể tích tăng lên, xuất hiện khí màu xanh thoát ra chủ yếu là acrolein, các chất gluxit, xenlulo bị caramen hóa cho hạt màu đen mà không bóng

- Giai đoạn 3: khi nhiệt độ t0 = 2200C, thời gian giai đoạn này kéo dài 10-15 phút, quá trình sinh khí ngừng lại hoặc yếu đi, hạt chuyển sang màu đen bóng Trong khi rang thủy phần hầu như bốc hơi hết, thể tích có thể tăng lên 25-60% nhân xốp, bề mặt láng và dễ vỡ, chất dễ bay hơi bốc đi, một phần cafein bốc ra theo muội cà phê Gluxit, xenlulo bị caramen hóa, protit phân hủy, chất béo biến đổi, một số axit bốc hơi được tạo thành cả vị đắng và mùi thơm, trọng lượng giảm 23-28% tùy theo mức độ rang

Trong quá trình rang ở giai đoạn này để tăng chất lượng sản phẩm người ta cho dầu thực vật, bơ, mỡ gà vào cuối quá trình rang để chất béo phủ lên bề mặt hạt một lớp mỏng giữ được hương thơm của hạt Sau khi rang xong hạt đen bóng bên trong

có màu cánh gián, mùi thơm nhẹ

+ Kỹ thuật rang: Cà phê cho vào thiết bị rang, thể tích khối hạt < 20% thể tích

thiết bị Thường rang ở nhiệt độ 140-1800C sau đó nâng nhiệt 200-2200C thời gian

40 phút/mẻ trong quá trình rang màu sắc biến đổi như sau

- Nâu đậm

- Đen thành than

Tùy theo sở thích của người uống mà rang Nếu rang màu nhạt thì ít thơm, nước nhạt, uống sẽ hăng mùi gỗ, nếu rang cháy cà phê sẽ đắng, có mùi khét nhưng nước đậm hơn

+ Nhận xét quá trình rang: ở chừng khoảng 1000C màu xanh của hạt cà phê chuyển sang vàng, 120-1300C hạt có màu nâu, 1500C hạt bắt đầu có mùi cháy,

1800C các khí cháy xuất hiện dưới hình thức các làn khói trắng xanh, có CO và CO2 thoát ra màu vàng chuyển thành nâu, ở nhiệt độ cao hơn thì hương thơm xuất hiện nhiều hơn, ở 2700C khối lượng hạt giảm, hạt đen sẫm, ở 3000C hạt cháy

4.2.5 Làm nguội

Sau khi rang các chất thơm nhạy cảm bởi nhiệt rất dễ bay hơi làm giảm phẩm chất cà rang Do đó cần phải tiến hành làm nguội nhanh để khắc phục và hạn chế những điểm trên

Khi làm nguội đến nhiệt độ bình thường người ta tiến hành phun rượu để có được độ ẩm 12% để dễ bảo quản, tạo các phản ứng este dẫn đến cà phê rang có mùi thơm Vì sau khi rang độ ẩm của nguyên liệu là 0,5-1% rất dễ hút các mùi vị lạ Người ta thường sử dụng băng tải để làm nguội cà phê rang

4.2.6 Phối trộn

Cà phê chế biến đơn thuần không phối trộn sẽ không đáp ứng được phẩm chất để người uống ưa thích Cho nên cần cần phối trộn theo đúng yêu cầu mong muốn về

vị và hương thơm…

4.2.7 Nghiền cà phê rang

Cà phê đã được nghiền mịn sẽ nâng cao giá trị sử dụng và dễ dàng cho việc chuẩn bị pha chế

Cà phê sau khi làm nguội và phối trộn đạt yêu cầu cho vào máy nghiền Trong quá trình nghiền cà phê bị nóng lên do ma sát và áp lực của trục nghiền, để ngăn chặn đều này người ta có thể làm lạnh bên trong trục nghiền bằng nước lạnh Quá

trình nghiền được thực hiện trong hệ thống thiết bị kín để ngăn chặn sự xâm nhập của oxy trong không khí

Sau khi nghiền ta thu được 3 loại bột nghiền: bột to, bột vừa, bột nhỏ Bột to thì được đưa trở lại máy nghiền, bột nhỏ thì làm phụ phẩm, bột vừa thì được đem đi đóng gói

Bột sau khi nghiền phải đạt các yêu cầu sau:

- Bột màu nâu có lẫn vỏ bạc sáng của cà phê nhân, bột sau khi nghiền lọt qua ray φ = 1,6mm là 90%, nhưng được giữ lại trên ray φ = 0,05 mm tối thiểu là 70% Đối với nhu cầu tiêu dùng của mỗi nước thì tiêu chuẩn này là khác nhau

- Độ ẩm của cà phê bột là 4-5%

4.2.7 Phân loại

Cà phê sau khi nghiền gồm các phần tử hạt mịn và hạt lớn Vì vậy, phải cho hỗn hợp sau khi nghiền qua sàng phân loại để tách các phần tử hạt lớn đem đi nghiền lại, nhằm đảm bảo cà phê bột có được kích thước theo yêu cầu

Sau khi phân loại cà phê được phối chế trước khi bảo quản để đảm bảo được tỷ

lệ các thành phần về chất lượng, mùi vị, hương thơm cũng như giá trị cảm quan, tỷ

lệ giữa bột mịn và bột thô cho phép, khâu phối chế có bổ sung chất bảo quản để kéo dài thời gian bảo quản, vận chuyển và tiêu thụ

4.2.8 Bao gói, bảo quản cà phê bột

Cà phê sau khi nghiền nếu để tiếp xúc với không khí và ánh sáng sẽ nhanh chóng

bị mất mùi vị và hương thơm, nếu bảo quản không tốt sau 2-3 tuần xuất hiện mùi khét và vị chua làm cho cà phê giảm chất lượng

Để khắc phục tình trạng trên người ta phải tiến hành bao gói và bảo quản cà phê theo đúng chế độ qui định, phải tổ chức thường xuyên luân chuyển dự trữ tồn kho Mặt khác phải tìm cách đóng gói bao bì để giữ được chất thơm của nó trong một thời gian lâu, bao bì phải được chọn lọc cẩn thận có khả năng chống ẩm Dùng bao

bì có 2 lớp để đóng gói bên trong là lớp chống ẩm, bên ngoài là lớp PE

Thông thường trọng lượng của mỗi gói là: 100g, 200g, 500g…

PHẦN V:

CÂN BẰNG NGUYÊN LIỆU

5.1 Tình hình sản xuất của nhà máy:

5.1.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy:

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

Bảng 5.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy:

5.2.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy:

Dựa vào bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy và lượng nguyên liệu nhập vào 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 được nghỉ

- Số ngày làm việc 25 20 26 25 26 25 26 × 26 25 26 25

- Số ca làm việc 50 40 52 50 52 50 52 × 52 50 52 50

- Tổng số ngày sản xuất trong năm: 275 ngày

- Tổng số ca sản xuất trong năm: 550 ca

- Tổng số giờ sản xuất trong năm: 4400 giờ

- Năng suất của nhà máy: 60 tấn cà phê quả/ca

- Năng suất của nhà máy tính trong 1giờ: 7500 kg/giờ

5.2 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 cà phê Robusta

Bảng 5.3 Bảng tỷ lệ hao hụt sau chế biến qua các công đoạn (%)

1 - Cà phê quả tươi, thu nhận và bảo quản

2 - Phơi hoặc sấy sơ bộ 0,5( không kể ẩm )

5.2.1 Thu nhận và bảo quản

- Lượng nguyên liệu: 1000 (kg/h)

5.2.2 Phơi hoặc sấy sơ bộ

Thông thường phải sấy sơ bộ trước rồi mới sấy khô chính thức sau Quá trình sấy sơ bộ nhằm loại bỏ một phần nước trên bề mặt đồng thời giảm bớt ẩm của cà phê từ 52-60% còn 45%, nhằm rút ngắn thời gian sấy ở giai đoạn sấy chính thức và chất lượng sản phẩm đảm bảo hơn

- Lượng nguyên liệu vào: 1000 (kg/h)

w 100

w w G G

Trong đó: - Δ G: Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy (kg/h)

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

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

w1 = 55%; w2 = 45%

Δ G= 1000×

45100

4555

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

- Lượng nguyên liệu vào: 818,182– 4,091 = 814,091 (kg/h)

- Tỷ lệ hao hụt: 1%

- Độ ẩm ban đầu của cà phê quả: 45%

- Độ ẩm cà phê sau sấy là: 12%

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

ΔG = 814,091×

12100

1245

- Lượng nguyên liệu vào: 503,719 – 10,074 = 493,645 (kg/h)

- Tỷ lệ hao hụt: cà phê quả khô vỏ trấu chiếm 25-35% trọng lượng hạt ta chọn 32%

- Lượng nguyên liệu hao hụt: 493,645×0,32 = 157,966 (kg/h)

5.2.6 Đánh bóng cà phê

- Lượng nguyên liệu vào: 493,645 – 157,966 = 335,679 (kg/h)

- Tỷ lệ hao hụt: 5%

- Lượng nguyên liệu hao hụt: 335,679×0,05 = 16,784 (kg/h)

5.2.7 Phân loại theo kích thước:

- Lượng nguyên liệu vào: 335,679 – 16,784 = 318,895 (kg/h)

+ Lượng hạt > 5mm phân loại được: 318,895×0,1 = 31,890 (kg/h) + Hao hụt trong công đoạn này là: 0,5%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,005×31,890 = 0,159 (kg/h)

5.2.8 Phân loại theo trọng lượng riêng:

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,01×31,731 = 0,317 (kg/h)

5.2.9 Phân loại theo màu sắc:

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 0,01×31,414 = 0,314 (kg/h)

5.2.10 Phối trộn, cân, đóng bao:

- Hạt loại 1 (hạt > 6,3mm): 219,890 – 2,199 = 217,691 (kg/h)

- Hạt loại 2 (hạt > 5,6mm): 62,825 – 0,628 = 62,197 (kg/h)

- Hạt loại 3 (hạt > 5mm): 31,414 – 0,314 = 31,100 (kg/h)

Người ta phối trộn như sau:

1 Loại 1 (80% hạt loại 1+ 10% hạt loại 2 + 10% hạt loại 3 ):

+ Lượng nguyên liệu vào:

217,691×0,8 + 62,197×0,1 + 31,100×0,1 = 183,483 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 183,483×0,002 = 0,367 (kg/h)

2 Loại 2 (10% hạt loại 1+70% hạt loại 2 +20% hạt loại 3):

+ Lượng nguyên liệu vào:

217,691×0,1 + 62,197×0,7 + 31,100×0,2 = 71,527 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 0,2%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 71,527×0,002 = 0,143 (kg/h)

3 Loại 3 (10% hạt loại 1+20% hạt loại 2 +70% hạt loại 3):

+ Lượng nguyên liệu vào:

1000

= 3,222

Bảng 5.4: Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào qua các công đoạn chế biến

ST

Hao hụt (%)

Lượng nguyên liệu vào tính cho

1000 (kg/h)

Lượng nguyên liệu tính theo năng suất nhà máy ( kg/h)

Lượng hao hụt tính theo

1000 ( kg/h)

Lượng hao hụt tính theo năng suất nhà máy (kg/h)

318,895

223,227 63,779 31,890

2391,713

1674,203 478,343 239,175

1,116 0,319 0,159

8,370 2,393 1,193

1665,833 475,950 237,983

2,221 0,635

16,658 4,763 2,378

1649,175 471,188 235,605

2,199 0,628 0,314

16,493 4,710 2,355

183,483 71,527 55,979

1376,123 536,453 419,843

0,367 0,143 0,112

2,753 1,073 0,840

1373,370 535,380 419,003

5.3 Cân bằng nguyên liệu cho cà phê rang xay:

Phân xưởng sản xuất phụ cà phê rang xay là 1600(kg sản phẩm/ca) Vậy năng suất trung bình là 1600 ÷ 8 = 200 ( kg/h)

Bảng 5.5 Tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn

STT - Công đoạn - Hao hụt (%)

1 - Nguyên liệu cà phê nhân

2 - Xử lý, phân loại, làm sạch nguyên liệu 1,5

Ta sử dụng sản phẩm chính của nhà máy là cà phê nhân (của 3 loại) làm nguyên

liệu để sản xuất cà phê rang xay ở phân xưởng sản xuất phụ

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

5.3.2 Xử lý, phân loại, làm sạch nguyên liệu:

+ Lượng nguyên liệu vào: 100 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 1,5%

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 100×0,15 = 1,5 (kg/h)

5.3.3 Rang cà phê nhân:

+ Lượng nguyên liệu vào: 100 – 1,5 = 98,500 (kg/h)

+ Tỷ lệ hao hụt: 24 %

+ Lượng nguyên liệu hao hụt: 98,500×0,24 = 23,640 (kg/h)

5.3.4 Làm nguội cà phê rang:

+ Lượng nguyên liệu vào: 98,500 – 23,640 = 74,860 (kg/h)

+ Do khối lượng hạt được phun dịch đường có nồng độ 2% để làm nguội nên nguyên liệu tăng khối lượng lên 3%

+ Lượng nguyên liệu tăng: 74,860×0,03 = 2,246 (kg/h)

+ Lượng thành phẩm thu được: 75,191 – 0,150 = 75,041(kg/h)

+ Tỷ lệ giữa nguyên liệu và thành phẩm là: 1,333

041,

75100 =

=

+ Vậy cứ 1,333 (kg) nguyên liệu thì sẽ cho 1 (kg) cà phê bột thành phẩm

- Từ hệ số tỷ lệ tính được ta tính ngược lại cân bằng nguyên liệu cho phân

xưởng sản xuất phụ cà phê rang xay 1600 kg sản phẩm/ca

100 (kg/h)

Lượng nguyên liệu vào tính theo năng suất nhà máy (kg/h)

Lượng hao hụt tính theo

100 (kg/h)

Lượng hao hụt tính theo năng suất nhà máy (kg/h)

PHẦN VI:

CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

6.1 Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sản xuất cà phê nhân

Cơ sở của quá trình cân bằng nhiệt

Chế độ sấy có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Chẳng hạn, chỉ tiêu sinh học, hoá lý, cấu trúc cơ học, thành phần hoá học ….Phải đảm bảo trong quá trình sấy 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 Ta

sử dụng sấy tháp, tác nhân sấy là không khí nóng

Các thông số ban đầu

+ Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 750C

+ Nhiệt độ nguyên liệu vào: to = 23,30C

+ Nhiệt độ nguyên liệu ra: t2 chọn theo nhiệt độ điểm sương

+ Nhiệt độ môi trường không khí trước khi qua calorife: to= 23,30C

+ Độ ẩm của nguyên liệu trước khi sấy: 45%

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

+ φ0: là độ ẩm ban đầu của không khí trước khi vào calorife : φ0 = 82% + Áp suất khí quyển: P = 757 (mmHg)

6.1.1.Xác định các thông số của không khí

1 Các thông số trạng thái của không khí:

Trạng thái của không khí trước khi vào calorife với điều kiện khí hậu ở Daklak to = 23,30C; φ0 = 82% [V-100]

+ Áp suất hơi bão hoà của không khí Pbh = 21,49 (mmHg)

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

bh 0

bh 0 0

P P

P 622

, 0 x

× ϕ

−

× ϕ

×

49,2182,0757

49,2182,0622,0

Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife không thay đổi do khi qua

calorife, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm [V-166 ]

1

1 (0,622 x ) P

Px

×+

7570148,0

×+

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

+ Phương pháp xác định nhiệt độ điểm sương:

Không khí ẩm có trạng thái ban đầu là điểm A(xo; t), từ điểm A theo đường x

= const hạ xuống đường φ = 1 tại điểm B, nhiệt độ ts sẽ qua giao điểm B [V-160]

Ta có điểm A(0,0148 ; 23,3), xác định được nhiệt độ ts đồ thị hình [16.3]

[VI-160] Ta được t s = 210C

4 Thông số của không khí sau sấy:

+ Dựa vào ts = 210C ta chọn nhiệt độ không khí sau sấy là: t2 = 330C

Tra bảng [IV-317] ta được Pbh2 = 37,7 mmHg

+ Hàm nhiệt của không khí ra khỏi thiết bị (sấy lý thuyết):

I2 = I1 = 114,083 (kJ/kgkkk)

+ Hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy:

Ta có : I2 = t2 + (2493+1,97× t2)× x2