Thiết kế nhà máy cà phê hòa tan

BỘ MÔN: THỰC HÀNH THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: VŨ THỊ HOAN

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN: THỰC HÀNH THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY CÀ PHÊ HÒA TAN GVHD: VŨ THỊ HOAN Nhóm: 4 Họ và tên: Phạm Thị Diễm Thùy 12019681 Phạm Đức Thuận 12015261 Trần Việt Đức 12009241 Trần Thị Thu 12026141 Nguyễn Thị Trúc Quỳnh 12015101 TP Hồ Chí Minh Tháng 3 năm 2015 MỤC LỤC NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN I. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1. Nguyên liệu 1.1 Đặc điểm của nguyên liệu – cà phê Hiện nay, cây cà phê được trồng tại hơn 50 quốc gia trên thế giới, và với gần 70 loại khác nhau, trong đó có một số nước xuất khẩu cà phê. Hạt cà phê được lấy từ hạt của các loài cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae). Ba dòng cây cà phê chính là • Coffea arabica (Cà phê Arabica) – cà phê chè, cà phê Blue Mountain; • Coffea canephora (Cà phê Robusta) – cà phê vối; • Coffea excelsa (Cà phê Liberia) - cà phê mít. • Robusta (cà phê vối) Loại cây trông này rất thích hợp với khí hậu, thổ nhưỡng tại vùng Tây Nguyên Việt Nam - nhất là vùng đất bazan (Gia lai, Đắclắc) nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của cà phê này là 24- 26 0 C. Hằng năm đạt 90-95% tổng sản lượng cà phê Việt Nam, mùi thơm nồng, không chua, độ cafein cao, thích hợp với khẩu vị người Việt, nhưng quá đậm đặc với người nước ngoài. Đặc điểm của quả cà phê này là hình bán cầu tròn và thường là 2 hạt trong 1 trái. Khi chin có màu đỏ thẫm, vỏ cứng và dai hơn Arabica. Đặc điểm nhân là hơi tròn, phần ngang to, vỏ lục màu nâu ánh bạc. Nhân có màu xanh xám, xanh bạc và vàng mỡ gà. Trải qua quá trình chế biến trên dây chuyền thiết bị hiện đại với công nghệ cao tạo cho loại cà phê Robusta có mùi thơm dịu, vị đắng gắt, nước có màu nâu sánh, không chua, hàm lượng cafein vừa đủ đã tạo nên một loại cà phê đặc sắc phù hợp với khẩu vị của người dân Việt Nam. • Arabica (cà phê chè) 3 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN Là loại được trồng nhiều nhất trên thế giới. Hình dạng hạt thường là hình trứng, trong quả thường có hai nhân một số ít có 3 nhân. Ngoài nhân và vỏ lụa màu bạc. ngoài vỏ lụa là vỏ trấu cứng, ngoài cừng là vỏ thịt. Ở nước ta chủ yếu gồm 2 giống chính là mokka và catimor thuộc loài thực vật Coffea L. Cà phê Arabica chiếm một diện tích rất ít khoảng 1% diện tích trồng cà phê. Loại cà phê này chỉ cho chất lượng tốt khi được trồng ở độ cao trên 1000m so với mặt nước biển. - Moka: Mùi thơm quyến rũ, ngào ngạt, vị nhẹ, nhưng sản lượng rất thấp, giá trong nước không cao vì không xuất khẩu được, trong khi giá xuất rất cao-gấp 2-3 lần Robusta – vì trồng không đủ chi phí nên người nông dân ít trồng loại café này. - Catimor: Mùi thơm nồng nàn, hơi có vị chua, giá xuất gấp hai lần Robusta – nhưng không thích hợp với khí hậu vùng đất Tây Nguyên vì trái chín trong mùa mưa và không tập trung – nên chi phí hái rất cao - hiện nay tại Quảng Trị đang trồng thí nghiệm, đại trà loại cây này và có triển vọng rất tốt. • Liberia (cà phê mít) Không phổ biến lắm vì vị rất chua - chịu hạn tốt. Công chăm sóc đơn giản, chi phí rất thấp - nhưng thị trường xuất khẩu không chuộng kể cả trong nước nên ít người trồng loại này - một cây café mít 15-20 tuổi, nếu tốt có thể thu hoạch từ 4 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN 100kg -200kg café tươi nếu nằm gần chuồng bò hoặc nơi sinh hoạt gia đình. Hàm lượng cafein đạt khoảng 1.02 – 1.15%. Quả hình trứng hơi dẹt núm quả lồi. quả chin có màu đỏ xẫm. Hạt màu xanh ngả vàng vỏ lụa dính chặt khó chóc. Cà phê này có vị chua và chất lượng uống ít đươc ưa chuộng. • Cấu tạo của hạt cà phê. Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài cùng, mềm mỏng, có màu xanh hoặc đỏ. Vỏ của cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. Lớp vỏ thịt: nằm dưới lớp vỏ quả. Vỏ cà phê chè mềm, chứa nhiều chất ngọt dễ xay xát hơn. Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn. Lớp vỏ trấu: cứng, chứa nhiều chất xơ bao bọc xung quanh nhân. Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ đập vỡ hơn vỏ trấu của cà phê mít và cà phê vối. Lớp vỏ lụa: là lớp vỏ mỏng nằm sát nhân cà phê, có màu sắc khác nhau tùy thuộc lọai cà phê. Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc, rất mỏng và rất dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Nhân cà phê: nằm trong cùng. Lớp tế bào ngoài của nhân thì cứng và có những tế bào nhỏ, trong có những chất dầu, phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn Các loại quả và nhân Cà phê vối (%) Cà phê chè (%) Vỏ quả 41-42 43-45 Lớp nhớt 21-22 20-23 Vỏ trấu 6-8 6-7.5 Nhân và vỏ lụa 26-29 26-30 5 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN • Thành phần hóa học của cà phê Cà phê nhân thương phẩm gồm: nước khoáng, lipit, protit, gluxit. Ngoài ra còn có những chất khác mà ta thường gặp trong thực vật là những acid hữu cơ chủ yếu như acid clorogenic và ancaloit. Có rất nhiều nghiên cứu về thành phần hóa học của nhân cà phê. Bên cạnh đó hàm lượng vitamin có một lượng đáng kể, còn có các chất bay hơi và các cấu tử gây mùi thơm. Đến nay các nhà khoa học đã tìm thấy tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi hương đặc chưng của cà phê. Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B như B1, B2, B6, B12 và các loại acid hữu cơ là tiền các loại vitamin. Có thể xem tại bảng dưới đây. Bảng 1.8 Thành phần hóa học của nhân cà phê Thành phần hóa học Tính bằng g/100g Tính bằng mg/100g Nước Chất béo Đạm Protein Cafeine Acid clorogenic Trigonenlin Tannin Acid cafetanic Acid cafeic Pantosan Tinh bột Dextrin Đường Xenlulose Hem Tro Canxi Photphat Sắt Natri Mangan Rb, Cu, F 8 – 12 4 – 8 1,8 – 2,5 9 – 16 0,8 – 2 2 – 8 1 – 3 2 8 – 9 1 5 5 – 23 0.85 5 – 10 10 – 20 20 4 2,5 – 4,5 85 – 100 130 – 165 3-10 4 1-45 Vết 6 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN Nước: trong nhân cà phê đã sấy khô, nước còn lại 10-12% ở dạng liên kết. Khi hàm lượng nước cao hơn, các loại nấm mốc phát triển mạnh làm mỏng hạt. Mặt khác, hàm lượng nước cao sẽ làm tăng thể tích bảo quản kho, khó khăn trong quá trình rang, tốn nhiều nhiên liệu và nhất là tổn thất hương cà phê. Hàm lượng nước trong cà phê sau khi rang còn 2.7%. Chất khoáng: Hàm lượng chất khoáng trong hạt cà phê khoảng 3-5% chủ yếu là Kali, Nito, Magie, Photpho, Clo. Ngoài ra còn có các chất nhôm, sắt, đồng, lưu huỳnh Những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi cà phê. Chất lượng cà phê càng cao thì khoáng chất càng thấp và ngược lại. Glucid: Chiếm ½ tổng số chất khô, đại bộ phận không tham gia vào thành phần nước uống mà chỉ cho màu và vị Caramen. Đường có trong cà phê do quá trình thủy phân dưới tác dụng của Axit hữu cơ và các Enzim thủy phân. Hàm lượng Saccharose có trong cà phê phụ thuộc vào độ chín của quả. Quả càng chín thì hàm lượng càng cao. Saccharosa bị Caramen hóa trong quá trình rang tạo thành hương vị cho nước cà phê. Protein: Hàm lượng Protein không cao nhưng đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành hương vị của sản phẩm. Bằng phương pháp thủy phân, người ta nhận thấy trong thành phần Protein có những Axit Amin sau: Cystein, Alanie, APhenylalanine, Histidine, Leucine, Lysine, Derine Các Axit Amin này ít thấy ở dạng tự do. Chúng được giải phóng ra và tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi và vị cho cà phê rang. Trong các chất Axit Amin kể trên đáng chú ý nhất là những Axit Amin có chứa lưu huỳnh như Cystein, Methionine và Proline Chúng góp phần tạo hương đặc trưng của cà phê sau khi rang. Đặc biệt, Methionine và Proline có tác dụng làm giảm oxy hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản. Trong 7 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN quá trình chế biến chỉ có một phần Protein bị phân giải thành Axit Amin, phần còn lại biến thành hợp chất không tan. Lipid: Hàm lượng Lipid chiếm khá lớn 10-13%. Chủ yếu là dầu và sáp. Trong đó sáp chiếm 7-8%, còn lại dầu chiếm khoảng 90%. Trong quá trình chế biến, Lipid bị biến đổi, song một phần Axit béo tham gia dưới tác dụng của nhiệt độ cao tạo nên hương thơm cho sản phẩm. Lượng Lipid không bị biến đổi là dung môi tốt hòa tan các chất thơm. Khi pha cà phê thì chỉ một lượng nhỏ Lipid đi vào nước còn phần lớn lưu lại trên bã. Các Alcaloid: Trong cà phê có các Alcaloid như: Caffein, Trigonulin, Colin. Trong đó quan trọng và được nghiên cứu nhiều hơn cả là Caffein và Trigonulin. Caffein: Chiếm từ 1-3%. Phụ thuộc vào chủng loại cà phê, điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác. Hàm lượng Caffein ít hơn ở cà phê chè nhưng nó lại kích thích hệ thần kinh với thời gian dài hơn. Vì khi uống cà phê chè tốc độ lưu thông máu không tăng lên nên Caffein thải ra ngoài chậm hơn. Mặc khác khi pha cà phê trong nước, Caffein được giải phóng hoàn toàn tự do, không hình thành khả năng kết tủa hoặc những chất không có hoạt tính của Ancaloit. Trigonellin (Acid Metyl Betanicotic:C7H7NO2 ): Là ancanoit không có hoạt tính sinh lý, ít tan trong rượu Etylic, không tan trong Clorofoc và Ete, tan nhiều trong nước nóng, nhiệt độ nóng chảy là 2180 C. Tính chất đáng quý của Trigonellin là dưới tác dụng của nhiệt độ cao nó bị thủy phân tạo thành Acid Nicotic (tiền Vitamin PP ). Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy trong cà phê nhân không có Acid Nicotic nhưng nó được hình thành trong quá trình gia nhiệt trong đó sự nhiệt phân Trigonellin giữ vị trí quan trọng. Chất thơm: Trong cà phê hàm lượng chất thơm nhỏ, nó được hình thành và tích lũy trong hạt. Nó là sự tích lũy của nhiều yếu tố như đất đai, khí hậu và nhất là chủng loại cà phê. Mặc khác nó được hình thành trong quá trình chế biến cà phê, đặc biệt trong quá trình rang. Chất thơm bao gồm nhiều phân tử cấu thành như: Acid, Adehid, Cceton, rượu, Phynol, Este Trong quá trình rang các chất thơm thoát ra ban đầu có mùi hắc sau chuyển thành mùi thơm. Các chất thơm của cà 8 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN phê dễ bị bay hơi, biến đổi và dẫn đến hiện tượng cà phê bị mất mùi thơm nên cần đựng trong bao bì kín và tiêu thụ nhanh. 1.2 Chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu. Tiêu chuẩn đánh giá nguyên liệu cà phê nhân - Độ ẩm: 12.5% - Đen vỡ: 0%  3% - Tạp chất: 0% 0.5% - Cỡ hạt đồng đều theo tiêu chuẩn TCVN 4807:2001 - Màu sắc. mùi vị tự nhiên - Không mốc, không lên men, không mùi vị lạ… - Theo tiêu chuẩn TCVN 4193:2001 : 90 lỗi max/300g - Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng cà phê được quy định trong bảng 1.3, bảng 1. 4 và xem phụ lục A về nguyên nhân chính của khuyết tật. Bảng 1.3 - Tỷ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Robusta) Hạng chất lượng Lỗi (%) Tạp chất (%) R 1 18a 10 0,1 R 1 18b 15 0.5 R 1 16c 14 0.5 R 1 16d 16 0.5 R 1 16e 20 0.5 R 2 13a 15 0.5 R 2 13b 22 0.5 R 2 13c 24 1.0 Bảng 1.4 - Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Arabica) Hạng chất lượng Lỗi (%) Tạp chất (%) A 1 18a 5 0.1 A 1 16b 8 0,1 A 1 16c 10 0,1 A 2 14a 11 0,1 A 2 13b 12 0,1 A 2 13c 15 0,1 - Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn, được quy định trong bảng 1.5 và kích thước lỗ sàng theo phụ lục B. 9 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN Yêu cầu kỹ thuật (TCVN 7032 : 2007 (ISO 10470 : 2004). Màu sắc: Màu đặc trưng của từng loại cà phê nhân. Mùi: Mùi đặc trưng của từng loại cà phê nhân, không có mùi lạ. Độ ẩm: Nhỏ hơn hoặc bằng 12,5%. Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại, được quy định trong bảng 2. Bảng 2 - Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê. Loại cà phê Hạng 1 Hạng 2 Cà phê chè Không được lẫn R và C Được lẫn R ≤ 1% và C ≤ 0,5% Cà phê vối Được lẫn C ≤ 0,5% và A ≤ 3% Được lẫn C ≤ 1% và A ≤ 5% Chú thích: - A: Cà phê chè (Arabica), R: Cà phê vối (Robusta), C: Cà phê mít (Chari) - %: Tính theo phần trăm khối lượng. 2. Cà phê hòa tan Cà phê hòa tan hay cà phê uống liền (instant coffee) là một loại đồ uống bắt nguồn từ cà phê dưới dạng bột cà phê và đã được nêm nếm sẵn theo khẩu vị và được chế biến bằng phương pháp rang xay sấy khô. Cà phê hòa tan được sử dụng ngay bằng cách chế với nước sôi và khuấy đều là có thể sử dụng. Loại cà phê này rất tiện sử dụng, có thể bảo quản được lâu và dễ sử dụng 2.1 Đặc điểm sản phẩm cà phê hòa tan 10 [...]... : Sản phẩm cà phê hòa tan tốt nhất thơm ngon đậm đà, hợp với khẩu vị người Việt Đặc tính sản phẩm : Khả năng chiết xuất độc đáo, chỉ lấy những phần tinh túy nhất chỉ có trong từng hạt cà phê để cho ra đời sản phẩm cà phê hòa tan với hương vị khác biệt đậm đặc Chính những đặc biệt trên đã và đang tạo nên sự khác biệt riêng cho cà phê hòa Thiết kế sản phẩm : sản phẩm dạng bột màu nâu hòa tan nhanh trong... nước 2.2 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cà phê hòa tan Bảng chỉ tiêu về sản phẩm cà phê hòa tan (TCVN 7035:2002 (ISO 11294:1994), TCVN 6603:2000 (ISO 10095:1992)) Tên chỉ tiêu Cà phê hòa tan Độ ẩm, tính theo % khối lượng, không lớn hơn Hàm lượng tro tổng số , tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn Hàm lượng cafein, tính theo % khối lượng, không nhỏ hơn Cà phê hòa tan hỗn hợp Mức quy định Độ ẩm, % khối... tiết thuận lợi tiêu cực Xảy ra lũ lụt, hạn hán Chưa rõ Ảnh hưởng của bão , lũ ngày càng nghiêm trọng Nhân tố ảnh hưởng “ hình dáng và định hướng khu đất” SWOT Hình dáng và định hướng khu đất Mặt mạnh Hình dáng phù hợp với thiết kế nhà máy sản xuất cà phê Khu đất nằm trong khu công nghiệp với định hướng xây dựng nhà máy( 3) Mặt yếu Không Cơ hội Chưa rõ Đe dọa Không Mặt mạnh Như (3) Mặt yếu Một số vị... GVHD: VŨ THỊ HOAN ônhiễmđộctố) CHẤT BẢO QUẢN (chỉ quy định đối với cà phê hòa tan dạng lỏng) 1 Sulfur dioxide không vượt quá 70mg/kg cà phê hòa tan dạng lỏng 2 Benzoic axit hoặc sorbic axit hoặc muối của cả hai loại nói trên tính theo axit, uhkhông lớn hơn 200mg/kg cà phê hòa tan dạng lỏng Chỉ sử dụng 1 trong 2 chất bảo quản trên Nếu sử dụng nhiều loại chất bảo quản thì tổng hàm lượng chất bảo quản sử dụng... phẩm cà phê hòa tan dạng Stt Tên chỉ tiêu Giới hạn tối đa ( trên 100m sản phẩm) Coliforms 2.2/100ml 2 E.coli (tính theo phương pháp đếm số có xác suất lớn) 0 3 Các vi sinh vật 0 1 gây bệnh 4 Nấm men nấm 0 mốc 11 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN lỏng (Theo QCVN 8-1:2011/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn 12 NHÓM 4 GVHD: VŨ THỊ HOAN ônhiễmđộctố) CHẤT BẢO QUẢN (chỉ quy định đối với cà phê hòa tan. .. cacbohydrat chỉ thị trong cà phê hòa tan tinh khiết, độ không đảm bảo mở rộng và giới hạn đặc hiệu Cacbohydrat Hàm lượng tối Khoảng dao động đaa mở rộngb % khối lượng (%) Glucoza tổng số 2,32 0,14 Xyloza tổng số 0,42 0,03 a Nguồn: Tài liệu tham khảo [5] b : Nguồn: Tài liệu tham khảo [6] Giới hiệu (%) 2,46 0,45 hạn II CHỌN ĐỊA ĐIỂM CHO NHÀ MÁY 1 Các địa điểm 1.1 Khu Công nghiệp Biên Hòa 2, Đồng Nai 1.1.1... dụng của khách hàng khu công nghiệp Biên Hòa 2 - Về hệ thống cấp nước: Với nguồn nước dồi dào từ Nhà máy nước Thiện Tân cùng 03 bể chứa với tổng thể tích 12.000 m3 và 02 Trạm bơm tăng áp có công suất 15.000 m3/ngày và 10.000 m3/ngày, đảm bảo cung cấp nước đầy đủ về áp lực và lưu lượng với công suất cung cấp khoảng 25.000 m 3/ngày - Hệ thống xử lý nước thải: Nhà máy xử lý nước thải tập trung với công... bay, dễ thu hút lao động, có cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh, Khu công nghiệp Biên Hòa 2 luôn là lựa chọn hàng đầu của các nhà đầu tư nước ngoài tại Việt Nam Với phương châm "Phát triển sản xuất kinh doanh phải đi đôi với bảo vệ môi trường vì mục tiêu phát triển ổn định, bền vững", nhà máy xử lý nước thải tại Khu công nghiệp Biên Hòa 2 với công suất 8.000 m 3/ngày đêm đáp ứng yêu cầu xử lý nước thải phát... thì giá có thể cao Nhân tố ảnh hưởng “cấp nước từ giếng khoan riêng” SWOT Khả năng cấp nước Mặt mạnh Có thể khoan giếng được, khoan với giá rẻ Đặc điểm nước phù hợp với nhà máy cà phê Khả năng hút lớn Mặt yếu Không Cơ hội Đầu tư trang thiết bị hiện đại Đe dọa Không Mặt mạnh Có thể khoan được Đặc điểm nước phù hợp Khả năng hút đạt yêu cầu Mặt yếu Giá khoan đắt Cơ hội Chưa rõ Đe dọa Không Mặt mạnh Có khả... 70% dân số nông thôn với bình quân 80 - 90 lít/ ngày Đến năm 2020 có 100% dân số được sử dụng nước sạch Tranh thủ thu hút các nguồn vốn ODA, NGO; kết hợp nhà nuớc và nhân dân cùng làm, khuyến khích các thành phần kinh tế đầu tư xây dựng hệ thống cấp nước, nhà máy nước, trạm cấp nước và được thu tiền sử dụng nước của các hộ gia đình Khuyến khích thành lập các hợp tác xã kinh doanh nước sinh hoạt.Thực 27