Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan

Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan

Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan LỜI MỞ ĐẦU Cà phê loại thức uống có từ lâu đời liên tục phát triển ngày Cà phê thức uống ưa chuộng giới có mức tiêu thụ cao Với người sử dụng ngày nhiều, cộng với nhịp sống hối thời đại công nghiệp, việc pha cà phê phin nảy sinh số bất lợi, thời gian Năm 1936, Max Rudolf Morgenthaler, người Thụy sĩ sáng chế cà phê hòa tan sau công ty Nestle đăng ký nhãn hiệu Nestcafe vào năm 1938 Đối với người tiêu dùng, cà phê hòa tan nhanh chóng ưa chuộng tiện lợi Còn nhà sản xuất, cà phê hòa tan mặt hàng có giá trị cao, thuận lợi việc bảo quản vận chuyển nên thu nhiều lợi nhuận Ngoài ra, lĩnh vực chế biến cà phê hòa tan tận dụng hạt cà phê nhân không cao cấp cung cấp vị nước uống chấp nhận I.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Cà phê nhân Lọc Cô đặc Làm Lắng Sấy Rang Phối trộn Bao gói Xay Trích ly Cà phê hòa tan II.MÁY THIẾT BỊ TRONG SẢN XUẤT II.1 Chọn cà phê nhân Trên giới có nhiều loại cà phê có loại giống cà phê sau trồng phổ biến giới • Cà phê chè ( Cà phê Arabica ): cà phê thuộc giống Coffea Arabica Linnaeus • Cà phê vối ( Cà phê Robusta ): cà phê thuộc giống Coffea canephora Piere ex Froehner • Cà phê mít ( Cà phê Liberica ): cà phê thuộc giống Coffea liberica Hiern Tuy nhiên, sử dụng cà phê nhân Robusta chế biến cà phê hòa tan thu hồi chất hòa tan với suất cao, mùi vị thơm ngon điểm bất lợi cho nhiều chất nhựa Cà phê Robusta chiếm tỷ trọng lớn, 50%, hợp chất cà phê thương phẩm Mỹ Châu Âu II.2 Tách tạp chất Đây giai đoạn tách bỏ đất đá khỏi cà phê nhân sống Người ta thường sử dụng máy sang rung, sàng – quạt II.2.1 Máy sàng rung II.2.1.1Cấu tạo Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Khung sàng (3) đỡ hệ lò xo gắn bệ máy (1) Trên khung sàng(3) gắn ổ đỡ trục lệch tâm (6) Phía truc lệch tâm (6), người ta bố trí hai đĩa (5) mà vành có gắn hai đối trọng Với cách lắp đặt điều chỉnh biên độ dao động sàng Trục lệch tâm nhận truyền động quay qua bánh đai dẫn động (7) từ động vào Trên khung sàng đặt (1,2) hay nhiều lưới sàng tùy theo yêu cầu phân loại Khung sàng chế tạo từ thép góc thép hàn lại với nhau, khoảng cách ngang cố định bulông giằng Các lò xo đỡ khung sàng có dạng lò xo nhíp cong hay lò xo hình trụ Bộ phận gây dao động gồm có phần khối lượng lêch tâm trục lệch tâm (6), đối trọng gây rung Khi sàng làm việc, bánh đai chuyển động theo sàng nên truyền động đai thường sử dụng máy sàng rung Sàng thường đặt nghiêng góc 15 – 30 độ Số vòng quay trục lệch tâm từ 500 – 1500 vg/ph; biên độ dao động từ – mm; suất đạt 300 m3/h Hình 1: Sơ đồ cấu tạo máy sàng rung Bệ máy Đĩa quay Lò xo đỡ Trục lệch tâm ; Khung sàng Bánh đai dẫn động Đối trọng gây rung Lưới sàng Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan II.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Khi trục lệch tâm quay trọng lượng lệch tâm trục đối trọng sinh lực ly tâm quán tính hướng thẳng góc với chiều quay Lực ly tâm chia thành hai thành phần song song vuông góc với bề măt sàng Thành phần vuông góc với bề mặt sàng tác dụng theo đường trục lò xo đỡ gây dao động khung sàng Còn thành phần song với bề mặt sàng tác dụng vuông góc với trục lò xo đỡ gây dao động ngang khung sàng Do độ cứng lo xo theo hai phương pháp khác (thường theo phương song song lớn hơn) nên kết khung sàng vẽ nên quỹ đạo hình elip Vật liệu nằm bề mặt sàng nhận dao động truyền từ thân mặt sàng tiến hành phân ly gặp lỗ sàn Nhờ có rung động nên lỗ sàng làm sạch, tăng hiệu trình phân ly II.2.2 Máy làm sàng – quạt Áp dụng nguyên tắc khí động cho việc làm sạch, luồng không khí mạnh tạo quạt ly tâm thổi từ lên xuyên qua khối hạt cà phê cung cấp xuống máng hứng hạt tạp chất nhẹ bị thổi bay Hình 2: Máy sàng – quạt II.3 Rang cà phê Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Rang công đoạn xử lý nhiệt cho hạt cà phê nhiệt độ cao, 190 230◦C, nhằm đạt biến đổi biến đổi mong muốn màu sắc, hương cường độ cho hạt cà phê rang Rang định chất lượng chất lượng cà phê hòa tan Rang cháy tỉ lệ thành phẩm tăng hương vị bị giảm Các giai đoạn rang: • Ở nhiệt độ < 50◦C, ta thấy bốc nhiều khói trắng, chủ yếu nước dung môi, thể tích hạt không biến đổi • Trong thời kì đầu công đoạn rang, nhiệt độ rang lớn 100◦C, nhiệt lượng dùng để làm bốc nước có hạt từ 12%w.b giảm xuống 2%w.b • Khi nhiệt độ đạt đến 150◦C, lượng lớn chất khí sản xuất (carbon dioxide, carbon monoxide, nước) Trong hạt xảy trình tích khí nên thể tích hạt tăng lên đột ngột, lúc ta nghe thấy tiếng nổ, hạt trở nên giòn dễ xay xát thành bột Lúc hạt chuyển sang màu đen chưa bóng • Trong khoảng nhiệt độ 180 - 200◦C hạt bắt đầu rạn nứt mùi hương cà phê tạo • Khi nhiệt độ lên 220◦C, giữ nhiệt độ 15 phút, lúc thể tích hạt không biến đổi Nguyên lý truyền nhiệt phương pháp rang: dẫn truyền, đối lưu, kết hợp dẫn truyền đối lưu II.3.1 Trống rang cà phê: (Dẫn truyền) Áp dụng quy mô sản xuất nhỏ phòng thí nghiệm Hình 3: Sơ đồ cấu tạo Trống rang cà phê II.3.2 Thiết bị rang cà phê tầng sôi: (Đối lưu) Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Thời gian rang ngắn phương pháp rang khác, khoảng phút, đạt độ rang đồng cao Hình 4: Thiết bị rang cà phê tầng sôi II.3.3 Thiết bị rang kiểu đứng Hình 5: Thiết bị rang cà phê kiểu đứng II.4 Xay (Nghiền) II.4.1 Các lực dạng phá vỡ vật liệu Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Tùy theo loại sản phẩm mà có kết cấu máy khác với phận làm việc tạo nên lực phá vỡ vật liệu cần làm nhỏ khác Có thể nén ép, bẻ, chẻ, cắt, xẻ, ép trượt va đập vài lực tác động đồng thời Hình 6: Các dạng phá vỡ vật liệu a.Lực nén b Chẻ c.Bẻ d Cắt đ Xẻ e Ép trượt g Đập II.4.2 Các nguyên tắc nghiền Hình 7: Các nguyên tắc nghiền a Nguyên tắc nghiền kiểu búa va đập tự b,c Bộ phận nghiền (Rô to nghiền) kiểu búa va đập tự d,e,g Chà sát vỡ h Cắt nghiền Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan i Ép dập II.4.2.1 Nguyên tắc va đập tự (nghiền kiểu búa) Vật liệu nghiền từ thùng cấp liệu (5) rơi xuống buồng nghiền qua cửa điều chỉnh (6) trạng thái rơi lơ lửng búa nghiền (1) va đập hạt vỡ bám vào phần nhám xung quanh hai bên buồng nghiền, tiếp tục vỡ, hạt bột lọt qua lưới sàng (3) Bột hứng người ta bố trí phận phụ trợ khác để thu bột nghiền vít tải, quạt chuyển, xyclon II.4.2.2 Nguyên tắc chà xát vỡ Trên hình (Hình d,e) gồm hai thớt đá, kim loại quay với vận tốc khác nhau, có thớt đứng yên Trên bề mặt làm việc có rãnh gân dạng xương cá Một số máy kết hợp nguyên tắc va đập chà xát (Hình g) II.4.2.3 Nguyên tắc nghiền trục Trên hình (i, h) gồm nhiều cặp trục, trục trơn có nhiều dạng răng, gờ Hai trục cặp quay ngược chiều, có vận tốc nhau, khác (ở cặp trục có gờ, dạng răng) Vật nghiền từ máng scung cấp qua khe hở cặp trục ép vỡ II.4.3 Máy nghiền đĩa (nghiền bột vừa mịn) Trong công nghiệp thực phẩm máy nghiền đĩa đuợc sử dụng để nghiền bột vừa mịn Do nghiền đĩa có suất thấp vài loại máy nghiền bột khác nên sử dụng Máy nghiền đĩa làm việc theo nguyên tắc chà xát vỡ II.4.3.1.Đĩa nghiền: Bộ phận làm việc cặp đĩa (thớt) nghiền Các đĩa lắp trục thẳng đứng nằm ngang Đĩa quay đĩa quay, đĩa quay đĩa quay Các đĩa máy nghiền đĩa thường chế tạo kim loại hỗn hợp bột vô cứng đá (Đĩa nghiền đá thường chế tạo từ hỗn hợp loại bột bột nhám, Silic, Thạch anh, manhêdit, Magiêclorua) Do lực liên kết đĩa đá đĩa kim loại nên phải làm thêm đai thép thường cho đĩa đá làm việc với vận tốc tiếp tuyến 10 m/s trục quay thẳng đứng, tới 18 m/s trục quay Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan nằm ngang Đĩa gang đúc (kim loại) vận tốc tiếp tuyến lên tới 28 m/s, đĩa thép đúc đạt tới 68 m/s Chế tạo đĩa nghiền đảm bảo yêu cầu: bề mặt nghiền cần có độ cứng cao, độ nhám lớn, tính đồng toàn bề mặt đĩa nghiền để làm việc mòn đều, không bị sứt mẻ Để tăng khả nghiền đĩa, tăng khả vận chuyển bột khỏi khe nghiền tăng điều kiện thông gió…, người ta thường gia công mặt đĩa thành vành (Hình 8: Các vành mặt đĩa nghiền), rãnh chìm có profin hình tam giác hai mặt đĩa (Hình 9: Các rãnh mặt đĩa nghiền) Các rãnh có hai loại hình dạng: cong thẳng Rãnh cong có khả đẩy hạt nghiền mạnh rãnh thẳng Vì bột nghiền to hơn, có bụi bột Tuy nhiên, số máy nghiền đĩa, bề mặt đĩa người ta đúc có gờ dạng xương cá Hình 8: Các vành mặt đĩa nghiền Hình 9:Các rãnh mặt đĩa nghiền A.Lỗ tiếp liệu C Vành chuyển B Vành nhận D Vành nghiền II.4.3.2 Nguyên lý làm việc máy nghiền đĩa trục quay nằm ngang Hạt nghiền từ hộp cấp liệu chảy qua nam châm tách vụn sắt chảy xuống vít xoắn Vít xoắn có nhiệm vụ đẩy hạt vào khoang nghiền cặp đĩa nghiền Đĩa nghiền cố định đĩa nghiền lắp với trục Trang Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan quay puli dẫn động Bột nghiền cần gạt đẩy vào cửa tháo liệu Điều chỉnh khe nghiền cần Từ trục quay truyền động đai 10 lên cấu tháo liệu 11 hộp chứa liệu Cửa quan sát vừa để theo dõi lớp hạt chảy xuống cặp đĩa nghiền, vừa để lấy vụn sắt bám nam châm ra, đảm bảo an toàn cho cặp đĩa nghiền Ngoài khả nghiền khô, máy nghiền đĩa dùng để nghiền ướt Hình 10: Cấu tạo máy nghiền đĩa trục quay nằm ngang 1.Hộp cấp liệu Nam châm Cửa quan sát Vít xoắn Cần điều chỉnh khe hở nghiền Đĩa cứng Đĩa quay Cần gạt Puli dẫn động 10 Đai truyền động 11 Cơ cấu tháp II.4.4 Máy nghiền búa (hạt lương thực thức ăn gia súc) Máy nghiền búa nghiền hạt có kích thước nhỏ lớn đồng thời Trang 10 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Để làm giàu chất hòa tan người ta cho cà phê qua hệ thống tháp nối tiếp ống dẫn Trích ly để thu chất hòa tan, nhằm đạt hiệu suất thu hồi cao giữ hương vị tốt, tối đa cà phê Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly chất lượng sản phẩm: • Độ nghiền cà phê • Nhiệt độ nước vào thiết bị trích ly biến đổi nhiệt trình trích ly • Thời gian ngâm trích • Tỷ lệ cà phê/ nước • Thiết bị trích ly II.5.2 Nguyên tắc hoạt động Hình 15: Bộ trích ly cà phê Ống khuếch tán Dòng chảy nước chiết Vít để tải canh trường Ống cung cấp nước khuếch tán Ống thu nhận nước chiết Khớp tháo Vít tải Trích ly thực chất hệ thống khuếch tán gồm từ đến 10 ống khuếch tán lắp mặt phẳng tất ống thống hoá, có hình dạng xilanh đứng với cửa đóng kín lật có ống đáy hình nón Phần ống có ống nối để nạp nước vào khuếch tán, để tháo nước rửa bã Các ống khuếch tán kết hợp cách liên tục, dịch trích ly từ phần ống khuếch tán trứơc cho vào phần ống Trang 18 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Để thu nhận dịch chiết có nồng độ cao cần sử dụng phương pháp ngâm chiết hợp lý Phần chất trích ly tuyển ban đầu cho vào phần canh trường mới,còn canh trường sử dụng phần chiết có nồng độ thấp loại bỏ Nên hoà tan cà phê nước nóng 90C, nhiệt độ nước cao trích ly chất hoà tan không mong muốn ảnh hưởng tới mùi vị cà phê sau II.6 Khuấy trộn Là trình pha hai hay nhiều thành phần khác vào làm nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Phải phối trộn thành phần với , sau đem khuấy trộn để hòa trộn tạo thành thể thống II.6.1 Khuấy trộn khí Khuấy trộn chất lỏng khí nghĩa dùng cánh khuấy, có nhiều loại cánh khuấy khác nhau|: • Mái chèo: khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt nhỏ Thường để hòa tan chất rắn, có khối lượng riêng không lớn • Chân vịt (chong chóng): dùng để điều chế dung dịch huyền phù nhũ tương Không thể dùng cánh khuấy chân vịt để khuấy chất lỏng có độ nhớt cao khuấy chất lỏng có hạt rắn có khối lượng riêng lớn • Tua bin: Dùng để khuấy chất lỏng có độ nhớt cao đến 5.105 cp, để điều chế huyền phù mịn, để hòa tan chất rắn nhanh để khuấy động hạt rắn lắng cặn có nồng độ pha rắn đến 60% • Cánh khuấy đặc biệt: Thường dùng để khuấy bùn nhão khuấy chất lỏng có độ nhớt cao II.6.1.1 Cấu tạo cánh khuấy: Để tăng độ xáo trộn a Loại mái chèo Gồm hai phẳng gắn chặt vào trục thẳng, trục quay nhờ phận truyền động từ động Đường kính mái chèo thường vào khoảng 0.7 đường kính thiết bị Trang 19 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 16: Cánh khuấy mái chèo Nếu số vòng quay nhỏ chất lỏng chuyển động vòng tròn mặt phẳng nằm ngang trùng với mặt phẳng cánh khuấy, khuấy trộn chất lỏng lớp khác Khi khuấy trộn mạnh xuất dòng chuyển động phụ, chất lỏng chuyển động xoáy Dòng chuyển động phụ xuất lực li tâm gây nên làm cho chất lỏng văng từ tâm thiết bị thành, đồng thời áp suất tâm giảm xuống hút chất lỏng nằm bên bên cán khuấy Do chất lỏng xuất dòng tuần hoàn theo mũi tên hình đây: Dòng chuyển động phụ làm tăng cường độ khuấy trộn Nghĩa tăng số vòng quay đồng thời lượng tiêu hao tăng Hình 17: Chiều chuyển động chất lỏng Khi chất lỏng chuyển động vòng tác động lực li tâm nên bề mặt chất lỏng có dạng hình phễu ( Hình 18) Chiều sâu phễu tăng số vòng quay tăng Sự xuất phễu chất lỏng dẫn tới làm giảm thể tích sử dụng thiết bị Để tăng khuấy trộn chất lỏng thường người ta dùng cánh khuấy mái chéo hình khung Loại có phần đáy cong tương ứng với bán kính cong đáy thiết bị Đôi người ta gắn vào thành thiết bị ngăn để làm xáo trộn chất lỏng Cấu tạo đơn giản dễ gia công, thích hợp với chất lỏng có độ nhớt nhỏ Nhưng hiệu suất khuấy thấp chất lỏng nhớt, không thích hợp vói chất lỏng dễ phân lớp b Loại chân vịt (chong chóng) Trang 20 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Để tăng tuần hoàn chất lỏng người ta thường dùng cánh khuấy loại chân vịt (chong chóng) Loại thường gồm ba cánh, cánh uốn cong góc ө, góc thay đổi dần từ 0◦ đến 90◦ cuối cánh Hình18: Cánh khuấy chân vịt Cánh khuấy gắn trục, số chong chóng trục nhiều khác phụ thuộc điều kiện khuấy trộn chiều sâu mực chất lỏng khuấy Bề mặt cánh khuấy nghiêng bên phải, trục quay theo chiều kim đồng hồ, chất lỏng chuyển động dọc theo trục theo hướng từ lên, tuần hoàn hình vẽ (hình bên phải) Nếu cánh khuấy nghiêng bên trái, trục quay theo chiều ngược kim đồng hồ Đường kính cánh khuấy chong chóng vào khoảng 0.25 – 0.3 đường kính thiết bị, số vòng quay vào khoảng 200 – 1500 vòng/phút Để tăng khuấy trộn người ta làm thêm phận hướng chất lỏng, phận ống hình trụ hay hình nón cụt, đặt cánh khuấy Ngoài thể tích thiết bị khuấy lớn, người ta đặt cánh khuấy lệch tâm nghiêng góc 10 - 20◦ so với trục thẳng đứng Ưu điểm: cường độ khuấy lớn, lượng tiêu hao nhỏ kể số vòng quay lớn, giá thành hạ Nhược điểm: khuấy chất lỏng độ nhớt cao hiệu suất thấp, thể tích chất lỏng khuấy mãnh liệt bị hạn chế c Cánh khuấy tuabin Cánh khuấy tuabin làm việc giống bơm ly tâm, nghĩa có guồng quay, tùy theo cấu tạo guồng người ta phân loại loại cánh khuấy tuabin hở hay kín • Cánh khuấy tuabin hở guồng động có cánh thẳng (hình a) cánh cong (hình b) làm việc cánh khuấy mái chèo Trang 21 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 19: Cánh khuấy tuabin hở • Cánh khuấy tuabin kín guồng động gồm hai hình vành khăn, nối với cánh nhỏ, hai cnha tạo thành rãnh Guồng động thường đặt phận hướn chất lỏng đứng yên.Khi cánh khuấy tuabin kín làm việc, chất lỏng vào theo lỗ tâm guồng, theo hướng tiếp tuyến với cánh guồng Ta thấy chất lỏng chuyển động từ hướng thẳng đứng đến hướng nằm ngang theo bán kính khỏi guồng với tốc độ lớn Hình 20: Cánh khuấy tua bin kín Trong đơn vị thời gian lặp lặp lại nhiều lần làm cho chất lỏng bị khuấy mãnh liệt toàn thể tích thùng Loại cánh khuấy tuabin, đường kính d phụ thuộc vào đường kính thiết bị D Ưu điểm: hiệu suất cao, hòa tan nhanh, thuận tiện cho trình liên tục Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, giá thành đắt d Cánh khuấy đặc biệt – thùng khuấy Gồm thùng có cánh khuấy Loại dùng để tạo huyền phù nhũ tương, để tăng phản ứng hóa học khí lỏng Tỷ lệ đường kính thùng khuấy thiết bị: 1/4 – 1/6 Tỷ số chiều cao mực chất lỏng với đường kính thùng khuấy không nhỏ 10 II.6.2 Khuấy khí nén Trang 22 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Dùng để khuấy chất lỏng có độ nhớt thấp Khí nén thường không khí nén qua ống lỗ nhỏ Ống đặt tận đáy thiết bị Không khí chui qua lỗ tạo thành bọt nhỏ, qua lớp chất lỏng làm cho chất lỏng bị khuấy Để khuấy đều, người ta làm đường ống khí thành vòng, xoắn ốc, làm dãy ống thẳng đặt song song Hình 21: Khuấy khí nén II.7 Lắng – Lọc Chế tạo thiết bị lắng tạo điều kiện thuận lợi để phần tử pha - phân tán chuyển động nhanh tách khỏi pha liên tục Để giảm thời gian lắng, người ta thường kết hợp phương pháp sau: • Cho dòng chảy chuyển động với vận tốc thích hợp để yên dung dịch huyền phù trạng thái tĩnh, tác dụng trọng lực Trang 23 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan hạt rắn chuyển động xuống với vận tốc lắng w suất thấp, thời gian lâu, thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích • Thay đổi hướng phương dòng chảy nhằm làm tăng thời gian lưu pha phân tán thiết bị, tạo lực quán tính => tăng cường trình lắng Trong trình thiết kế phải trọng đến khâu lấy cặn II.7.1.Thiết bị lắng II.7.1.1 Thiết bị lắng bán liên tục Các khâu nhập liệu tháo nước thực liên tục lấy cặn lấy theo chu kỳ Người ta đưa huyền phù vào thiết bị, bên thiết bị có đặt ngăn nằm nghiêng góc khoảng 45 - 60 nhằm tăng thời gian lưu, tạo lực quán tính, đồng thời tháo cặn đơn giản Hình 22: Tấm nghiêng thiết bị lắng bán liên tục Nhược điểm: thiết bị gián đoạn, suất thấp, thời gian lâu thiết bị chiếm nhiều diện tích Để khắc phục nhực điểm trên, người ta chế tạo thiết bị lắng huyền phù loại đứng có nghiêng hình chóp xếp chồng lên nhau: Trang 24 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 23: Thiết bị lắng huyền phù loại đứng có nghiêng hình nón xếp chồng lên Ưu điểm thiết bị xếp chồng lên suất lớn, thiết bị gọn hơn, tiết kiệm diện tích Huyền phù vào thiết bị theo rãnh hai chóp, pha phân tán lắng bề mặt chóp trượt xuống Nước theo ống tâm Để việc tháo cặn dược dễ dàng hơn, người ta chế tạo thiết bị lắng bán liên tục dùng khí nén để tháo cặn Tuy nhiên phương pháp tốn nhiều chi phí (chi phí đầu tư ban đầu chi phí vận hành) II.7.1.2 Thiết bị lắng liên tục Trang 25 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 24: Thiết bị lắng nhiều tầng làm việc liên tục Việc nhập liệu, thu nước tháo cặn thực cách liên tục Ưu điểm: So với thiết bị bán liên tục, người ta giớ hóa việc tháo cặn cách dùng cào gạt để lấy bùn Thiết bị: Bã lắng xuống sàn tầng cào dồn vào tâm chứa hộp đựng bã nhờ phận cánh gạt bùn chuyển động thông qua motơ Nước lấy từ đỉnh tầng II.7.2 Lọc Lọc trình thực để phân riêng hỗn hợp nhờ vách ngăn xốp Vách ngăn xốp có khả cho pha qua giữ pha lại nên gọi vách ngăn lọc • Cho huyền phù vào bên vách ngăn tạo bề mặt lớp huyền phù áp suất p1 Dưới tác dụng áp suất, pha liên tục xuyên qua mao dẫn vách ngăn chảy qua phía bên Trang 26 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan gọi nước lọc, pha phân tán bị giữ lại gọi bã lọc Hình 25: Nguyên lý lọc Tăng động lực trình lọc hai phương pháp • Tăng p1 cách dùng bơm hay máy nén để đưa huyền phù vào Phương pháp gọi lọc áp lực • Giảm p2 cách dùng bơm chân không để hút không khí thiết bị Dùng phương pháp gọi lọc chân không Trong sản xuất cà phê, người ta thường dùng máy ép lọc khung tác dụng áp suất đưa qua rãnh theo van ngoài, hạt rắn bị giữ lại tạo thành lớp bã chứa khung Ưu điểm: thực nhiều trình với vật liệu có độ huyền phù cao, dễ lắp ráp, dễ vận hành Nhược điểm: khó tự động hóa lao động nặng nhọc, nguyên liệu lọc vải mòn dễ rách II.7.2.1.Cấu tạo Thiết bị gồm khung gang dày có đường rãnh mặt khung Nguyên liệu lọc vải thô dày hay sợi nhân tạo Các khung ép lại với nhờ trục vít Khung có dạng hình vuông Số số khung cái, đầu máy lọc ép có cố định Phần khung có lỗ tròn, khung xếp lại với lỗ tròn tạo thành ống dẫn dịch cà phê vào máy lọc Trên góc phía góc phía khung, có lỗ tròn, ghép lại tạo thành đường dẫn, đường nối liền với đường rãnh bề mặt tạo thành đường dẫn dịch sau lọc II.7.2.2 Nguyên lý hoạt động • Bơm dịch cà phê thu dịch lọc: Dịch cà phê bơm vào theo đường tạo nên phía khung Vận tốc bơm dịch chậm để dịch cà phê phân vào khoang Nếu bơm nhanh dễ gây tắc máy lọc, áp suất tăng thời gian lọc bị kéo dài Dịch lọc đầu chảy trình bơm dịch cà phê vào, thời gian nghỉ lọc dịch Bã giữ lại khung bị vải lọc cản lại, dịch thấm qua Trang 27 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan vải lọc, chảy qua khe chảy vào đường dẫn tạo khung nằm góc bên bên khung Áp lực bơm lọc 0,85 Bar • Rửa bã lấy dịch rửa Nước rửa 78°C bơm vào theo đưòng tạo thành phía khung chảy qua vải lọc qua bã khung theo đường sau • Tháo bã Ngay dịch rửa bã chảy hết tiến hành tháo bã Khi tháo rời khung bản, bã rơi xuống máng phía vít tải đưa vào bồn chứa cặn cà phê II.8 Cô đặc Trang 28 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 26 :Thiết bị cô đặc II.9 Sấy Sấy phun công nghiệp sử dụng để sấy khô chất cô đặc nồng độ chất sấy khô dung dịch đem sấy phải lớn 10% Phòng dùng đễ sấy làm thép không rỉ Chúng có đáy phẳng hay đày nón Loại đáy phẳng phải có cấu để tháo sản phẩm khô Còn loại đáy hình nón thành phẩm dạng bột đẩy tác động lực ly tâm II.9.1 Các phương pháp sấy dịch cà phê • Sấy phun: Dịch phun thành giọt lỏng vào môi trường cấp nhiệt không khí nóng Nhiệt độ khí nóng vào khoảng 200 - 260 C, nhiệt độ không khí 107 - 1210 C để đạt yêu cầu chất lượng vị Sản phẩm cà phê thu đáy thiết bị sấy phun Sấy theo phương pháp thành phẩm có dạng hạt nhỏ , rỗng ruột gọi bột nhẹ, tỷ trọng nhỏ dễ hòa tan, hình dáng bột đặn • Sấy chân không: Dịch đựơc cà phê đưa đến buồng bốc chân không nhiệt độ tháp Dung dịch dàn mỏng trục lớn có nóng trục Bột khô thành màng mỏng quanh ống Khi có phận giới cạo tán nhỏ Bột sấy theo kiểu hòa tan nhanh, tốt • Sấy phương pháp thăng hoa hồng ngoại: Đưa dung dịch đực cà phê làm lạnh, sau dùng tia hồng ngoại để sấy đột ngột Tinh thể thu dễ tan, hương đảm bảo, chất lượng tốt Trang 29 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan II.9.2 Sấy phun Trong sản xuất cà phê thường dùng phương pháp sấy phun Hình 27: Thiết bị sấy phun kiểu đĩa ly tâm Bộ dẫn động đĩa Hộp phân phối gió Cửa nhìn Vỏ thiết bị Cửa Ống thoát khí Đáy Tấm quét Đáy 10 Phễu chứa sản phẩm 11 Bộ phận dẫn động quét sản phẩm II.9.2.1.Cấu tạo Trong thiết bị người ta sử dụng vòi phun đĩa ly tâm để phun vật liệu sấy Vòi phun bố trí trần buồng sấy Ống thổi khí nóng bố trí phía trên, ống thoát khí (6) phía Ở phía buồng sấy người ta bố trí (2) đáy hình phễu (7) (9) ngược để hướng vật liệu, bên phễu hệ thống quét (dẫn động động điện) để cào sản phẩm sấy rơi xuống phễu chứa (10) nên bề mặt tiếp xúc vật liệu môi chất sấy lớn nên cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn a Vòi phun • Vòi phun khí Ưu điểm: Tiêu hao điện (4 – 10 kWh/ dung dịch) Sản lượng cao (đến 4500 kg/h) Khuyết điểm: Không dùng cho dung dịch nhớt Rất nhạy bén vớ tạp chất đường kính lỗ phun không nhỏ mm Không điều chỉnh công suất vòi • Vòi phun đĩa ly tâm Trang 30 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan Đĩa chuyển động với tốc độ 4000 – 20.000 vg/phút, chất lỏng theo rãnh đĩa văng thành hạt lỏng Tốc độ vành đĩa cao (130 – 200 m/s) Đãi quay nhờ động điện Chất lỏng đưa tới đĩa nhờ bơm có độ chênh áp không đổi điều chỉnh tự động • Vòi phun khí động Trong vòi phun khí động, dùng không khí để phun dung dịch.Trước hết không khí qua ống phun tăng tốc độ phun miệng phun, dùng bơm đưa dung dịch đến miệng vòi Không khí có tốc độ cao thổi dung dịch văng thành hạt nhỏ Tốc độ khí khỏi ống phun phụ thuộc vào tỷ số áp suất trước sau ống phun Ưu điểm: Khả ứng dụng với tất loại dung dịch, có khả điều chỉnh lưu lượng cỡ hạt Khuyết điểm: Tiêu hao lượng lớn so với vòi phun khác, thường 50 – 60 kWh/ dung dịch b Các kiểu buồng sấy phun Môi chất sấy vật liệu chuyển động chiều, ngược chiều hay hỗn hợp.Sử dụng rộng buồng sấy kiểu chiều, có ưu điểm sử dụng môi chất sấy có nhiệt độ cao mà không sợ sản phẩm bị nhiệt nhờ tốc độ bay lớn thời gian sấy ngắn Vì chiều nên sản phẩm khí tiếp xúc với môi chất sấy có nhiệt độ thấp nhiều so với nhiệt độ môi chất vào buồng sấy Hình 28:Các kiểu buồng sấy phun Trang 31 Báo cáo thiết bị lên men - trình sản xuất cà phê hòa tan II.8.2.2 Nguyên lý làm việc Các giọt chất lỏng rơi vào dòng không khí nóng, hay chúng bị chất tải nhiệt bao phủ lấy hướng vài giây ẩm bốc hết, sản phẩm lắng xuống đáy phong dạng bột Sản phẩm chuyền nhờ cào khỏi máy sấy nhờ vít tải hay nhờ cấu vận chuyển khác Tác nhân sấy hút liên tục nhờ quạt III KẾT LUẬN Trang 32 [...]... Nhược điểm: thiết bị gián đoạn, năng suất thấp, thời gian vẫn lâu và thiết bị chiếm nhiều diện tích Để khắc phục nhực điểm trên, người ta chế tạo thiết bị lắng huyền phù loại đứng có tấm nghiêng hình chóp xếp chồng lên nhau: Trang 24 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 23: Thiết bị lắng huyền phù loại đứng có tấm nghiêng hình nón xếp chồng lên nhau Ưu điểm của thiết bị khi... tan, hương đảm bảo, chất lượng tốt Trang 29 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan II.9.2 Sấy phun Trong sản xuất cà phê thường dùng nhất là phương pháp sấy phun Hình 27: Thiết bị sấy phun kiểu đĩa ly tâm 1 Bộ dẫn động đĩa 2 Hộp phân phối gió 3 Cửa nhìn 4 Vỏ thiết bị 5 Cửa 6 Ống thoát khí 7 Đáy trên 8 Tấm quét 9 Đáy dưới 10 Phễu chứa sản phẩm 11 Bộ phận dẫn động các tấm quét sản. .. hành) II.7.1.2 Thiết bị lắng liên tục Trang 25 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 24: Thiết bị lắng nhiều tầng làm việc liên tục Việc nhập liệu, thu nước trong và tháo cặn được thực hiện một cách liên tục Ưu điểm: So với thiết bị bán liên tục, người ta đã cơ giớ hóa việc tháo cặn bằng cách dùng cào gạt để lấy bùn ra Thiết bị: Bã lắng xuống sàn của mỗi tầng được cào dồn vào... trọng lực các Trang 23 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan hạt rắn chuyển động xuống dưới với vận tốc lắng w 0 do đó năng suất thấp, thời gian lâu, thiết bị cồng kềnh chiếm nhiều diện tích • Thay đổi hướng cũng như phương của dòng chảy nhằm làm tăng thời gian lưu của pha phân tán trong thiết bị, tạo ra lực quán tính => tăng cường quá trình lắng Trong quá trình thiết kế thì phải... tốc bơm dịch chậm để dịch cà phê phân đều vào các khoang Nếu bơm quá nhanh dễ gây tắc máy lọc, áp suất tăng và thời gian lọc bị kéo dài Dịch lọc đầu chảy ra trong quá trình bơm dịch cà phê vào, không có thời gian nghỉ khi lọc dịch Bã được giữ lại trong khung do bị vải lọc cản lại, còn dịch trong thì thấm qua Trang 27 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan vải lọc, chảy qua các... đỡ trục không bị rung động, nhiệt độ của chúng không vượt quá giới hạn cho phép và các bộ phận cơ khí không gây những tiếng ồn lạ • Cần có chế độ kiểm tra định kỳ, tra dầu mỡ và bắt chặt lại các ốc hãm II.5 Trích ly II.5.1 Mục đích và yếu tố ảnh hưởng hiệu suất trích ly Trang 17 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan Để làm giàu các chất hòa tan thì người ta cho cà phê đi qua một... bồn chứa cặn cà phê II.8 Cô đặc Trang 28 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 26 :Thiết bị cô đặc II.9 Sấy Sấy phun trong công nghiệp được sử dụng để sấy khô các chất cô đặc nồng độ chất sấy khô trong dung dịch đem sấy phải lớn hơn 10% Phòng dùng đễ sấy được làm bằng thép không rỉ Chúng có thể có đáy phẳng hay đày nón Loại đáy phẳng phải có cơ cấu để tháo sản phẩm khô Còn... Trang 18 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan Để thu nhận các dịch chiết có nồng độ cao cần sử dụng phương pháp ngâm chiết hợp lý Phần chất trích ly được tuyển ban đầu cho vào phần canh trường mới,còn canh trường đã được sử dụng bởi phần chiết có nồng độ thấp thì loại bỏ Nên hoà tan cà phê bằng nước nóng ở 90C, nếu nhiệt độ nước quá cao sẽ trích ly luôn các chất hoà tan không... không sợ sản phẩm bị quá nhiệt nhờ tốc độ bay hơi lớn và thời gian sấy ngắn Vì cùng chiều nên sản phẩm khí tiếp xúc với môi chất sấy có nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ môi chất vào buồng sấy Hình 28:Các kiểu buồng sấy phun Trang 31 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan II.8.2.2 Nguyên lý làm việc Các giọt chất lỏng khi rơi vào dòng không khí nóng, hay khi chúng bị chất... kính thiết bị Trang 19 Báo cáo thiết bị lên men - quá trình sản xuất cà phê hòa tan Hình 16: Cánh khuấy mái chèo Nếu số vòng quay nhỏ thì chất lỏng sẽ chuyển động vòng tròn trên mặt phẳng nằm ngang trùng với mặt phẳng của cánh khuấy, và không có sự khuấy trộn chất lỏng ở các lớp khác Khi khuấy trộn mạnh sẽ xuất hiện dòng chuyển động phụ, khi đó chất lỏng chuyển động xoáy Dòng chuyển động phụ này xuất