Thiết kế phân xưởng sản xuất chè xanh

Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu chè và sản phẩm chè1.1 Nguyên liệu sản xuất chè xanh: 1.1.1 Đặc điểm nguyên liệu: Chè xanh hay trà xanh có tên khoa học là Camellia sinensis được sử dụ

Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất chè xanh

Đề cương chi tiết

Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu chè và sản phẩm chè

1.1. Nguyên liệu sản xuất chè xanh

1.1.1. Đặc điểm nguyên liệu

1.1.2. Thành phần hóa học của búp chè

1.1.3. Chỉ tiêu lựa chọn ngyên liệu

1.2. Sản phẩm chè xanh

1.2.1. Đặc trưng

1.2.2. Gía trị của chè xanh

1.2.3. Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm chè xanh

1.3. Các phương pháp sản xuất chè xanh

1.3.1. Phương pháp hấp bằng hơi nước áp xuất cao

1.3.2. Phương pháp sao

1.3.3. Phương pháp chần chè

Chương 2: Sơ đồ công nghệ - thuyết minh sơ đồ sản xuất chè xanh

2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất chè xanh

2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

2.2.1 Diệt men (sao)

2.3 Thiết bị sản xuất chè xanh

2.3.1 Thiết bị diệt men

2.3.2 Máy vò chè

2.3.3 Máy sấy hoàn thiện

2.3.4 Máy phân loại

2.3.5 Máy tinh sạch

Chương 3: Cân bằng vật chất

Chương 4: Lựa chọn và tính toán thiết bị

Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu chè và sản phẩm chè

1.1 Nguyên liệu sản xuất chè xanh:

1.1.1 Đặc điểm nguyên liệu:

Chè xanh hay trà xanh có tên khoa học là Camellia sinensis được sử dụng để sản xuất trà, có nguồn gốc từ Trung Quốc và trở thành thức uống phổ biến ở nhiều nền văn hóa trên khắp Châu Á Ở Việt Nam có nhiều vùng chè ngon nổi tiếng như chè Mộc Châu Sơn La, Chè Lâm Đồng, Chè Thái Nguyên Đặc biệt là giống chè được trồng ở vùng Tân Cương, Thái Nguyên

Nguyên liệu dùng để sản xuất chè là các búp chè tươi hái từ nhiều giống khác nhau Cùng một loại chè tươi những có có thể chế biến ra nhiều loại sản phẩm khác nhau.

Chè nguyên liệu và chè sản phẩm có những tính chất khác nhau, hơn nữa mỗi loại chè sản phẩm cũng có những tính chất đặc trưng khác nhau Chè nguyên liệu vị đắng chat, mùi hăng tươi

Đối với chè xanh, nguyên liệu dùng để sản xuất được thu hái lúc búp chè đang

ở giai đoạn phát triển Những búp chè có một tôm hai, ba lá non hoặc một tôm bốn, năm lá non nhưng lá cuối cùng sờ không ráp tay, hái vào lúc này nguyên liệu cho chất lượng cao.

Nguyên liệu đưa vào sản xuất không được dập nát, không được hư vàng ôi thối, không có mùi lạ.

Hình ảnh búp chè

1.1.2 Thành phần hóa học của búp chè:

Thành phần búp chè tươi gồm có khoảng 20 -25 % chất khô hòa tan trong nước và chất khô không hòa tan trong nước, và có khoảng 75 -80 % nước.

- Nước: là thành phần chủ yếu trong búp chè

- Tanin: một trong thành phần chủ yếu quyết định đến phẩm chất của chè Tanin còn gọi chung là hợp chất pheol, trong đó 90% là các dạng catechin.

- Caffeine: hàm lượng ở trong chè từ 3 -5 %

- Protein và acid amin

- Glucid và pectin

- Diệp lục và các sắc tố khác gần nó

- Tinh dầu

- Vitamin thuộc các nhóm hòa tan trong nước A, B 1, B 2, C

- Pectin : 2÷3 % chất khô, có vai trò quan trọng trong bảo quản và chế biến chè

1.1.3 Chỉ tiêu lựa chọn nguyên liệu :

Chất lượng của sản phẩm chè phụ thuộc trực tiếp vào chất lượng của búp chè.

Vì vậy, kiểm soát chất lượng búp chè đóng vai trò quan trọng trong công nghệ chế biến chè.

- Chỉ tiêu sâu bệnh : đối với búp chè tươi đem đi sản xuất không được phép có rệp sáp, rầy xanh, không bị phồng lá.

- Chỉ tiêu cảm quan: búp chè tươi phải đạt các chỉ tiêu cảm quan sau :

+ Trạng thái bên ngoài : Búp chè thu hoạch gồm một tôm hai, ba lá Búp chè còn nguyên vẹn, không bị dập nát, không vết thối rữa, không bị ôi ngốt.

+ Búp chè phải đạt độ trưởng thành kỹ thuật, tức là đang ở giai đoạn phát triển có một tôm hai, ba lá nhưng lá cuối cùng sờ không ráp tay

1.2 Sản phẩm chè xanh:

1.2.1 Đặc trưng:

Chè xanh là loại chè không lên men, nước pha có màu xanh tươi hoặc xanh vàng, hương thơm đặc trưng cho từng giống chè có mật ong và mùi cốm nhẹ, vị chát đượm, dịu và có hậu ngọt Ngay từ giai đoạn chế biến đầu tiên, người ta tiến hành diệt men đình chỉ sự hoạt động của các enzym Sự chuyển hóa các chất trong chè không có sự tham gia của các enzym mà do dưới tác dụng của nhiệt và ẩm thành phần polyphenol trong chè xanh chủ yếu là các hợp chất catechin.

1.2.2 Giá trị của chè xanh:

Theo một số nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, chè xanh có giá trị cao về mặt dược học:

- Chè xanh có thể chữa ung thư bạch cầu

- chè xanh và bệnh tim: chè xanh nếu được uống hằng ngày có thể giúp ích cho các bệnh nhân bệnh tim mạch

- chè xanh chữa viêm nhiễm

- tác dụng bảo vệ các tế bào xương của polyphenol trong chè xanh

- chè xanh có thể ngăn chặng bệnh đái đường và bệnh đục nhân mắt Vai trò đối với sức khỏe của một số chất trong chè xanh:

-Catechin: giảm nguy cơ bệnh ung thư, giảm khả năng phát triển cảu khối u, giảm khả năng oxi hóa của các gốc tự do, giảm cholesteron trong máu, phòng tránh hiện tượng tang huyết áp, giảm lượng đường trong máu, diệt vi khuẩn; virut gây bệnh cảm cúm, chống lại vi khuẩn gây sâu rang, phòng chống bệnh hôi miệng.

- Flavonoid: tang sức bền cho động mạch chủ, giảm khả năng oxi hóa các ốc tự

do, là tác nhân kháng viêm, kích thích sự tổng hợp các acid folic trong cơ thể, phòng chống bệnh hôi miệng

- Caffeine: làm tang sự tỉnh táo và tập trung, tác dụng như thuốc lợi tiểu

- Theophyline: điều chỉnh hoạt động của hệ miễn dịch, giảm nhẹ các triệu chững của bệnh hen suyễn, ảnh hưởng có lợi một số chức năng của tim mạch.

- Vitamin C: phòng chống cảm cúm, giảm stress.

- Vitamin nhóm B: hỗ trợ tiêu hóa cabonhydrat

- Polysaccharide: giảm lượng đường trong máu.

- Vitamin E: chống oxi hóa, kéo dài tuổi thọ.

Ngoài ra, chè xanh có một vai trò quan trọng trong đời sống người Việt Nam.

Uống chè là một tập tục tao nhã, là thú vui thanh đạm tinh tế có tác dụng nuôi

dưỡng tinh thần, kích thích sự gợi mở những suy tư lắng đọng… Người Việt Nam sử

dụng chè như phương tiện giao tiếp, làm quà tặng, lễ lạt trong cầu phúc, cưới xin,

đám hỏi…

1.2.3 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm chè xanh:

Dựa theo TCVN 1455-1993 về sản phẩm chè xanh, và tiêu chuẩn ngành TCN

156-1992 cho chè xanh xuất khẩu, ta đề ra các tiêu chuẩn cho sản phẩm chè như

sau: chè xanh được chia thành 6 loại: đặc biệt, OP, P, BP, ,BPS, F theo các tiêu chuẩn

cảm quan như ngoại hình, màu nước, hương và vị.

- Chỉ tiêu cảm quan

Tên loại

Đặc biệt Màu xanh tự nhiên,

cánh chè dài, xoăn đều non, có tuyết.

Xanh, vàng trong sang Thơm mạnh tự nhiên thoáng

Vàng xanh sáng Thơm tự nhiên

Vàng sáng Thơm tự nhiên Chát tương đối,

dịu có hậu vị

BP Màu xanh tự nhiên

mảnh nhỏ hơn P, tương đối non đều

Vàng tương đối sáng Thơm tự nhiên ít đặc trưng Chát tương đối dịu, có hậu

BPS Màu vàng xanh xám,

mảnh nhỏ tương đối đều, nhỏ hơn BP

Vàng hơi đạm Thơm vừa

thoáng hang già

Chát hơi xít

F Màu vàng xám, nhỏ

tương đối đều Vàng đậm Thơm nhẹ Chát đậm xít

- Chỉ tiêu hóa lý chè xanh:

Tên chỉ tiêu Mức

Hamg lượng tro không tan trong acid(% chất khô) ≤ 1

Hàm lượng tạp chất lạ (không tính tạp chất sắt) (% chất khô) ≤ 0,3

1.3 Các phương pháp sản xuất chè xanh:

Dựa vào phương pháp diệt men, người ta chia làm 3 phương pháp: phương pháp sao, phương pháp hấp bằng hơi nước áp suất cao và phương pháp chần Ngoài ra còn có những phương pháp thủ công như phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời hoặc phương pháp hiện đại như diệt men bằng tia hồng ngoại.

1.3.1 Phương pháp hấp bằng hơi nước áp suất cao:

Tiến hành trong máy hấp chuyên dùng, hơi nước lấy từ nồi hơi có áp suất 5 ÷

6 ata, tương ứng với nhiệt độ 115 ÷ 120 0 C thời gian hấp là 2 phút và làm nguội nhanh bằng không khí mát trong 2 phút.

- Ưu điểm:

+ Diệt men được triệt để

+ Thời gian ngắn.

- Nhược điểm:

+ Không làm sạch được bụi bẩn trong lá chè.

+ Lượng nước đọng lại trên bề mặt lá tăng lên

1.3.2 Phương pháp sao:

Dùng chảo hoặc thiết bị thùng quay để làm bay hơi đi một phần hơi nước của nguyên liệu, làm lá chè trở nên mềm dịu Sao chảo, sao thùng quay hay máy xào hình ống đều thực hiện theo chế độ công nghệ sau :

Nhiệt độ thành máy > 200 0 C

Nhiệt độ hơi nóng trong máy > 150 0 C

Đối với thùng sao thủ công quay tốc độ 40 vòng / phút ở quy mô hệ gia đình

và nhiệt độ hơi nóng trong thùng sao : 130 0 C ÷ 150 0 C.

Thời gian sao chè diệt men chỉ cần : 2 ÷ 3 phút nhưng để kết hợp làm giảm lượng nước trong lá chè nen kéo dài thêm 2 ÷ 3 phút nữa, đôi khi thêm 5 ÷ 6 phút nếu là chảo dao diệt men Lượng chè đưa vào dịêt men tùy năng suất và chế độ làm việc của thiết bị Nhưng phải đảm bảo nguyên tắc sau : lượng chè tươi đủ để thoát

Nước sôi trong nồi phải sôi ở nhiệt độ 90 0 C – 100 0 C

Thời gian nhúng mỗi mẻ là từ 3 – 5 phút

+ không thoát được ẩm trong lá chè

+ Làm hao hụt lượng vitamin C trong nước chè

+ Không khống chế được thời ggian thì chè dễ bị nát, nhừ

+ Cho vị nhạt.

+ Năng suất thấp.

Cả ba phương pháp trên đều sử dụng nhiệt độ cao để diệt men, chúng ta biết rằng nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng của men xúc tác

Chè xanh thành phẩm

Phân loạiSấy

Chương 2: Sơ đồ công nghê – thuyết minh sơ đồ sản xuất chè xanh

2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất chè xanh:

2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Trước hết , giai đoạn làm héo trong sản xuất chè xanh áp dụng thường xuyên cho loại nguyên liệu thu hái từ những giống chè lá to, búp mập, chứa nhiều cẫng to

và có nhiều thủy phần cao, ngoài ra cũng áp dụng cho những đợt thu hái vào lúc mưa có nước ngoài bề mặt lá Giai đoạn này thường tiến hành bằng phương pháp làm héo tự nhiên bằng dàn héo bình thường trong 4÷6 giờ, có độ ẩm ban đầu 82% 2.2.1 Diệt men (sao):

Đình chỉ hoạt động của các enzim có trong nguyên liệu để không tạo ra sự biến đổi các chất dưới tác dụng của enzim, sự biến đổi các chất chỉ xảy ra dưới tác dụng của nhiệt và ẩm

Diệt men là công đoạn quan trọng vì vậy phải tiến hành càng nhanh càng tốt, phải chú ý đến độ ẩm của lá chè.

Diệt men bằng phương pháp sao:

Người ta thường dùng thiết bị sao kiểu thùng quay hoặc chảo sao Trong quá trình sao cần chú ý các yếu tố sau:

- Nhiệt độ và thời gian diệt men: nhiệt độ trong khối nguyên liệu 80 0 C, nhiệt

độ của chảo sao 350 0 C Ở những điều kiện này, thời gian sao khoảng 5 ÷ 6 phút Cần chú ý không nên đưa nhiệt độ chảo sao lên trên 350 0 C vì chè dễ bị cháy và không sao đều (do nhiệt độ của khối nguyên liệu chè tăng lên quá đột ngột).

- Yêu cầu kỹ thuật:

Diệt men đầy đủ và đều đặn trong toàn khối nguyên liệu, độ ẩm còn lại: 65 % Sau khi sao nguyên liệu có mùi thơm, không bị cháy khét và có màu vàng sáng Trên mặt lá chè hơi dính, mùi hăng mất đi.

2.2.2 Vò chè xanh:

Vò chè tạo hình xoăn chặt cho cánh chè kết hợp với làm dập một phần tế bào của lá để dịch ép chiết ra ngoài mặt lá, nhờ đó khi pha chè bằng nước sôi, các chất hòa tan được chiết ra dễ dàng hơn.

Vò chè bằng phương pháp thủ công hoặc vò trong các máy chuyên dùng Các máy vò chuyên dùng chia ra làm hai loại: máy vò tác dụng kép (bàn vò và thùng vò đều quay và ngược chiều) và máy vò tác dụng đơn (mâm vò đứng yên và thùng vò quay có dung nắp ép) Yêu cầu cơ bản của giai đoạn này là sau khi vò, cánh chè xoăn chặt và độ dập của lá chè đạt tỉ lệ 45÷55 % Độ ẩm chè sau khi vò: 60%

Dùng không khí nóng làm bay hơi ẩm của khối nguyên liệu, làm khô từ từ, làm

nguyên liệu giảm ẩm dần dần

Phân loại là quá trình cơ học nhằm phân riêng các cánh chè, mảnh gãy và vụn chè theo kích thước, trọng lượng riêng kết hợp làm sạch từng dạng chè không lẫn

xơ – cẫng – bụi chè sẽ thu được chè xanh thành phẩm.

2.2.5 Tinh sạch

- Hoàn thiện sản phẩm, loại bỏ tạp chất kim loại trong sản phẩm

- Kiểm tra sản phẩm trước khi bao gói.

2.2.6 Bao gói

- Hoàn thiện sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng Tùy theo yêu cầu của thị trường, chè được đóng gói theo trọng lượng 100g, 200g, 250g, 300g hoặc 20kg (dung cho xuất khẩu), sau đó đưa vào máy hút chân không, ở điều kiện chân không chè sẽ được bảo quan lâu hơn.

2.3 Thiết bị sản xuất chè xanh:

2.3.1 Thiết bị diệt men:

Dùng thiết bị bức xạ nhiệt vào khối chè làm nước trong lá chè bốc hơi tạo bầu hơi nóng ẩm để diệt men.

Thiết bị diệt men gồm có những bộ phận chính sau: Thùng diệt men, trục khuỷu và động cơ, bộ phận cấp nhiệt.

Các thông số kĩ thuật của máy xào diệt men: Thùng có chiều dài 4m, đường kính giữa thùng 0,7m, tốc độ quay của thiết bị 25-32 vòng/phút, năng suất 260- 300kg chè tươi/giờ Động cơ có công suất 4kW, quạt gió có công suất 0,75kW Thiết

bị có 3 buồng đốt, ống khói của thiết bị cao 9m, có tủ điện điều khiển được lắp đặt riêng, nhằm điều khiển cho chè vào, thiết bị có 3 động cơ nối liền với 3 khoang của máy Năng suất của thiết bị 260-300kg chè tươi/giờ

Thùng xào chè là một thùng tròn hình trụ bên trong có gân xoắn để đảo chè, thùng được nối với động cơ qua bộ phận điều tốc Bầu lò được thiết kế chụp hút và ống khói đảm bảo các điều kiện vệ sinh Khói, bụi không nhiễm vào chè để làm tăng chất lượng của chè thành phẩm Điều chỉnh nhiệt độ nhờ quạt lò Bao quanh thiết

bị này là bệ lò được làm bằng xi măng chịu nhiệt

Lựa chọn bàn vò có gờ nổi đường kính 1000mm

Thiết bị vò chè có 3 bộ phận chính: bàn, nắp và trục đè Trên bề mặt của bàn

có những gân nhằm tăng tác dụng cho quá trình vò chè Máy hoạt động nhờ vào 3 tay quay gắn chặt vào bàn Một tay quay được gắn với motor, trong khi 2 tay quay còn lại quay tự do quanh trục của nó Trục đè sẽ sinh ra áp lực tác dụng khối chè trong suốt quá trình vò chè, thực hiện sự xoắn, chà chè Áp lực sinh ra do trục đè cũng sẽ làm cho các chất lỏng trong lá chè được thoát ra ngoài, nhờ đó thực hiện được quá trình vò chè.

Các máy sấy loại này thường bao gồm ba bộ phận chính là calorife, buồng sấy và phần tiếp liệu Calorife gồm buồng đốt và hệ thống ống gang, với tổng diện tích trao đổi nhiệt vào khoảng 110m2, không khí sạch dung để sấy chè được quạt hút đi vào các ống gang và được không khí nóng từ buồng đốt luôn qua thành ngoài ống đốt nóng đến nhiệt cần thiết trước khi vào buồng sấy Bộ phận tiếp liệu gồm có bồn chứa chè, tay gạt để điều chỉnh lớp chè trên băng chuyền sấy, và băng chuyền nghiêng để đưa chè vào buồng sấy.

Thiết bị sấy chè

- Các bộ phận của máy sấy:

+ Băng tải nhập liệu.

+ Quạt thổi không khí.

+ Hệ thống lọc bụi.

+ Chổi làm sạch băng tải.

+ Băng tải tháo liệu.

+ Số vòng quay của quạt: 550 vòng/ phút.

+ Lượng không khí lưu thông: 21000 Cfm.

2.3.4 Máy phân loại:

+ Số đĩa sàng: 2 đĩa cho 2 loại: chè chính phẩm và chè vụn

+ Công suất động cơ: 10HP.

Thiết bị tinh sạch+ Dài: 5m.

+ Cao: 0,8m

Chương 4 : Lựa chọn thiết bị và tính toán

4.1 Thiết bị diệt men:

Dùng thiết bị bức xạ nhiệt vào khối chè làm nước trong lá chè bốc hơi tạo bầu hơi nóng ẩm để diệt men.

Thiết bị diệt men gồm có những bộ phận chính sau: Thùng diệt men, trục khuỷu và động cơ, bộ phận cấp nhiệt.

Các thông số kĩ thuật của máy xào diệt men: Thùng có chiều dài 4m, đường kính giữa thùng 0,7m, tốc độ quay của thiết bị 25-32 vòng/phút, năng suất 260- 300kg chè tươi/giờ Động cơ có công suất 4kW, quạt gió có công suất 0,75kW Thiết

bị có 3 buồng đốt, ống khói của thiết bị cao 9m, có tủ điện điều khiển được lắp đặt riêng, nhằm điều khiển cho chè vào, thiết bị có 3 động cơ nối liền với 3 khoang của máy Năng suất của thiết bị 260-300kg chè tươi/giờ

Thùng xào chè là một thùng tròn hình trụ bên trong có gân xoắn để đảo chè, thùng được nối với động cơ qua bộ phận điều tốc Bầu lò được thiết kế chụp hút và ống khói đảm bảo các điều kiện vệ sinh Khói, bụi không nhiễm vào chè để làm tăng chất lượng của chè thành phẩm Điều chỉnh nhiệt độ nhờ quạt lò Bao quanh thiết

bị này là bệ lò được làm bằng xi măng chịu nhiệt

Các thông số kĩ thuật:

- Nhiệt độ hơi nóng: 150 0 C – 250 0 C

- Năng suất : 60 kg/h

- Thời gian: 25 phút