Niên luận Thiết kế hệ thống sấy cà phê thùng quay năng suất nhập liệu 250kg cà phê khô một giờ

Khuynh hướng phát triển cà phê ở Việt Nam hiện nay làkhông tăng diện tích nhưng thâm canh tăng năng suất cà phêRobusta là dòng sản xuất chính của các tỉnh phía Nam vì d

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 4

1 SƠ LƯỢC VỀ CÀ PHÊ 4

1.1 Đặc điểm 4

1.1.1 Nguồn gốc của cà phê 4

1.1.2 Gía trị dinh dưỡng của cà phê 4

1.1.3 Tình hình sản xuất cà phê tại Việt Nam 5

1.2 Cấu tạo quả cà phê 6

1.3 Cấu tạo của nhân cà phê 7

1.3.1 Thành phần cà phê hóa học của nhân 7

1.3.2 Tính chất vật lý của cà phê nhân 8

1.4 Giới thiệu các phương pháp sản xuất cà phê nhân 9

1.5 Quy trình sản xuất cà phê nhân (phương pháp khô) 10

2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ MÁY SẤY THÙNG QUAY 10

2.1 Định nghĩa, phạm vi ứng dụng và phân loại 10

2.2 Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay 12

2.3 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay 14

2.4 Chọn phương pháp sấy 15

2.4.1 Chọn thiết bị sấy 15

2.4.2 Giới thiệu phương pháp sấy nóng 15

Chương 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 17

1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 17

1.1 Dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô 17

17

2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH 18

2.1 Nguyên liệu 18

2.2 Thu nhận và bảo quản nguyên liệu 18

2.3 Phơi sấy 19

2.4 Tách tạp chất 20

2.5 Xay xát khô 21

2.6 Đánh bóng 21

2.7 Phân loại theo kích thước 22

2.8 Phân loại theo khối lượng riêng 22

2.9 Phân loại theo màu sắc 23

2.10 Phối trộn và đóng bao 23

2.11 Bảo quản cà phê nhân 24

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 25

1 CHỌN TÁC NHÂN SẤY VÀ CHẾ ĐỘ SẤY: 25

2 CHỌN THỜI GIAN SẤY: 26

3 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 26

3.1 Tính toán trạng thái không khí bên ngoài 27

3.2 Tính toán trạng thái không khí vào buồng sấy: 28

3.3 Xác định nhiệt độ TNS ra khỏi thùng sấy t 2 29

3.4 Lượng TNS lý thuyết cần thiết: 30

3.5 Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy lý thuyết: 31

4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY 31

4.1 Lượng ẩm bốc ra trong quá trình sấy: 32

4.2 Xác địn kích thước của thùng sấy: 32

Chương 4 TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY 33

1 MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN NHIỆT 33

2 TÍNH TỔN THẤT NHIỆT 33

2.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra ngoài 33

2.2 Tổn thất nhiệt ra môi trường: 34

3 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ 37

3.1 Tính giá trị tổn thất ∆: 37

3.2 Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy thực: 37

3.3 Lượng TNS thực tế: 38

3.4 Lưu lượng thể tích trung bình trong quá trính sấy thực: 38

3.5 Kiểm tra lại giả thuyết về tốc độ TNS: 39

3.6 Thiết lập bảng cân bằng nhiệt: 39

LỜI CẢM TẠ 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

MỞ ĐẦU

Ngày nay, ở nước ta, năng suất cao nhờ sự giúp đỡ củanhiều loại máy móc hiện đại Sản lượng lương thực, thựcphẩm hàng năm không những đủ dùng, mà còn xuất khẩu đinhiều nước trên thế giới Tuy nhiên, các loại lương thực, thựcphẩm đều dễ bị hư hỏng nếu không được bảo quản tốt Do đómuốn bảo quản lương thực, thực phẩm được lâu dài để có thểdễ dàng vận chuyển đi xa cần có điều kiện bảo quản thíchhợp

Trong những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ thuậtsấy vào ngành công nghiệp thực phẩm nhằm kéo dài thời gianbảo quản và làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như:trái cây, cà phê, sữa, bột, cá khô, thịt khô Nước ta là nướcnhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy cácnguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiếtkiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấyphù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượngcao nhất Đặc biệt là sấy cà phê nhân, đó là thành phẩm để chếbiến cà phê bột, cà phê sữa, các loại bánh cao cấp,

Do đặc thù của cà phê nhân khi sấy phải giữ được mùithơm và màu sắc đặc trưng nên ta có thể dùng các thiết bị sấynhư: sấy tháp, thùng quay, sấy hầm,

Trong đồ án này, nhóm em có nhiệm vụ t hiết kế hệ thốngsấy cà phê thùng quay năng suất nhập liệu 250kg cà phêkhô/giờ

Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thốngsấy mang tính đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệutham khảo còn hạn chế nên nhóm em không thể tránh khỏi saisót trong quá trình thiết kế Nhóm em xin chân thành cảm ơn

sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của Cô Lê Nguyễn Tường Vi đểnhóm có thể hoàn thành đồ án này

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY

1 SƠ LƯỢC VỀ CÀ PHÊ

1.1 Đặc điểm

1.1.1 Nguồn gốc của cà phê

Cà phê (gốc từ café trong tiếng Pháp) là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng rãi, được

sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên, từ cây cà phê Càphê được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỉ thứ 9, khi nó đượckhám phá ra từ vùng cao nguyên Ethiopia Từ đó, nó lan ra AiCập và Yemen, và tới thế kỉ thứ 15 thì đến Armenia, Ba

Tư, Thổ Nhĩ Kỳ và phía bắc Châu Phi Từ thế giới Hồi giáo,cà phê đến Ý, sau đó là phần còn lại của Châu

Âu, Indonesia và Mĩ Ngày nay, cà phê là một trong nhữngthức uống thông dụng toàn cầu

Hiện nay, cây cà phê được trồng tại hơn 50 quốc gia trênthế giới, 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.

Với nhiều loại khác nhau, chất lượng hay đẳng cấp của cà phêkhác nhau tùy theo từng loại cây, từng loại hạt và nơi trồngkhác nhau

1.1.2 Gía trị dinh dưỡng của cà phê

Cà phê là sản phẩm được chế biến từ nhân cà phê, qua cáccông đoạn chế biến ta được cà phê dạng bột có hương vị thơmngon đặc trưng

Cũng như chè, cà phê có tác dụng kích thích thần kinh làmcho đầu óc tỉnh táo là do có chất cafein Cà phê còn chữachứng đau đầu, choáng váng cho phụ nữa Cà phê kích thíchđại não và tủy sống, đồng thời làm tăng hoạt động của cơ tim,

giảm lượng cacbonic ứ đọng trong phổi và góp phần loại bỏnhiều cặn bả vào nước tiểu.

1.1.3 Tình hình sản xuất cà phê tại Việt Nam

Việt Nam là nước đứng đầu thế giới về sản xuất cà phê vốivà đứng thứ ba về xuất khẩu cà phê Ngày 26/3/1991 ViệtNam chính thức gia nhập tổ chức quốc tế cà phê (ICO)

Ngày 13/10/1992 Hội đồng bộ trưởng đã ký nghị định 174HĐBT thành lập liên hiệp các xí nghiệp cà phê thuộc BộNông nghiệp và Phát triển Nông thôn Trong thập niên: 1990-

2000 diện tích trồng và sản lượng cà phê ở Việt Nam tăngđáng kể (Bảng 1)

Năm Diện tích

(nghìn ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Xuất khẩu(nghìn tấn)

Bảng 1 Diện tích trồng và sản lượng cà phê Việt Nam => tên

bảng để phía trên bảng

(Nguồn:http://tai-lieu.com/tai-lieu/qua-trinh-san-xuat-ca-phe-nhan-833/ )

Vài năm gần đây cà phê chè đã được chú trọng phát triển ởmột số tỉnh miền Bắc như Sơn La, Tuyên Quang, Bắc Thái,Vĩnh Phú, Lai Châu, Lạng Sơn, nhưng chưa đáng kể

Khuynh hướng phát triển cà phê ở Việt Nam hiện nay làkhông tăng diện tích nhưng thâm canh tăng năng suất cà phêRobusta là dòng sản xuất chính của các tỉnh phía Nam vì dễthích nghi, năng suất cao, nhưng cà phê Arabica dễ bán và cógiá trị cao hơn

Hơn một thế kỉ trôi qua, kể từ khi cây cà phê được trồngđầu tiên trên đất nước ta, đến nay cây cà phê đã trở thành câycông nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

1.2 Cấu tạo quả cà phê

Qủa cà phê gồm những phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớpvỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân

Hình 1 Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê

(Nguồn: Đồ án môn Kỹ thuật sấy – Trần Văn Vang)

- Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ

của cà phê chè ( arabica) mềm hơn cà phê vối (canephora hoặc robusta) và cà phê mít (excelsa).

- Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt, gọi là trung bì, vỏ thịt càphê chè mềm, chứa nhiều chất ngọt dễ xay xát hơn Vỏ cà phêmít cứng và dày hơn

- Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phôi khô gọi làcà phê thóc, vì bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơgọi là vỏ “trấu” tức là nội bì Vỏ trấu của cà phê chè mỏng vàdễ dập vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít

- Xát cà phê thóc còn một lớp 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 rakhỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ cà phê vối có màu nâunhạt Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân càphê

- Trong cùng là nhân cà phê Lớp tế bào phần ngoài củanhân cứng có những tế bào nhỏ, trong có chứa những chấtdầu 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 có 2nhân.

Bảng 2 Bảng tỷ lệ các phần cấu tạo của quả cà phê (tính theo

% quả tươi)

(Nguồn: Đồ án môn Kỹ thuật sấy – Trần Văn Vang)

1.3 Cấu tạo của nhân cà phê

Hình 2 Cấu tạo của nhân cà phê

(Nguồn: Đồ án môn Kỹ thuật sấy – Trần Văn Vang)

Bao gồm:

- Phôi

- Mô dinh dưỡng

1.3.1 Thành phần cà phê hóa học của nhân

Bảng 3 Bảng thành phần hóa học của nhân cà phê

(Nguồn: Đồ án môn Kỹ thuật sấy – Trần Văn Vang)

1.3.2 Tính chất vật lý của cà phê nhân

Cà phê nhân được bóc ra từ cà phê thóc

Cà phê nhân có hình dáng bầu dục, có

chiều dài khoảng 1cm, chiều rộng khoảng

0,5cm

- Khối lượng riêng ρ=650 kg/m3

- Nhiệt dung riêng c = 0,37 kcal/kg0C

- Độ ẩm ban đầu của vật liệu: ω1=20 %,

- Độ ẩm sau khi sấy của vật liệu: ω2=12 %

- Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép của cà phê nhân:

0,37+0,63 ω tb

Trong đó:

th là nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt

τ là thời gian sấy

Ta chọn thời gian sấy là: τ = 20 phút (Theo Tính toán và thiết kế hệ thống sấy – PGS.TSKH Trần Văn Phú)

ω tb là độ ẩm trung bình:

1.4 Giới thiệu các phương pháp sản xuất cà phê nhân

Sản xuất cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp bao vỏbọc quanh hạt nhân cà phê để thu được cà phê nhân Để càphê nhân sống có một giá trị thương phẩm cao chúng ta phảisấy khô đến mức độ nhất định (độ ẩm mà nhà chế biến yêucầu) Rồi sau đó tiếp tục các quá trình chế biến tinh khiết hơnnhư chế biến cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan Hoặccác sản phẩm khác có phối chế như: cà phê sữa, các loại bánhkẹo cà phê

Trong kỹ thuật sản xuất cà phê nhân có 2 phương phápchính:

- Phương pháp sản xuất ướt

- Phương pháp sản xuất khô

+ Phương pháp sản xuất ướt: gồm 2 giai đoạn chính

• Giai đoạn xát tươi và phơi sấy loại bỏ các lớp vỏ, thịt và cácchất nhờn bên ngoài và phơi sấy khô đến mức độ nhất định

• Giai đoạn xay xát, loại bỏ các lớp vỏ trấu và một phần vỏlụa, tạo thành cà phê nhân

+ Phương pháp sản xuất khô: chỉ có một giai đoạn chínhlà sau khi phơi quả cà phê đến mức độ nhất định dùng máy xátkhô loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân, không cần qua giai đoạnsản xuất cà phê thóc

So sánh 2 phương pháp ta thấy:

Phương pháp chế biến khô tuy đơn giản, ít tốn năng lượng,nhân công, nhưng phương pháp này có nhiều hạn chế là phụthuộc vào điều kiện thời tiết Nó chỉ phù hợp với nơi có điềukiện khí hậu nắng nhiều mưa ít, không đáp ứng được nhữngyêu cầu về mặt chất lượng

Phương pháp chế biến ướt phức tạp hơn, tốn nhiều thiết bịvà năng lượng hơn, đồng thời đòi hỏi dây chuyền công nghệcũng như thao tác kỹ thuật cao hơn Nhưng phương pháp nàythích hợp với mọi hoàn cảnh , mọi điều kiện thời tiết khí hậu

Đồng thời rút ngắn được thời gian sản xuất, tăng năng suấtcủa nhà máy và nâng cao chất lượng sản phẩm của cà phênhân.

Hiện nay ở nước ta, các nhà máy, xí nghiệp sản xuất cà phênhân chủ yếu sử dụng phương pháp khô (phương pháp cổđiển)

1.5 Quy trình sản xuất cà phê nhân (phương pháp khô)

2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ MÁY SẤY THÙNG QUAY

2.1 Định nghĩa, phạm vi ứng dụng và phân loại

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước rakhỏi vật liệu Quá trình sấy có thể tiến hành tự nhiên bằngnăng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời , năng lượnggió…(gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên) Dùng cácphương pháp này chỉ đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủđộng diều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kĩthuật sấy, năng suất thấp … Bởi vậy trong ngành công nghiệp

Thu nhận và bảo quản quả cà phê

Sàng phân loại và làm sạch

Xát tươiRửaLàm ráoXát khôThu được cà phê nhân

SẤY

Đóng bao đưa vào bảo quản

người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồnnăng lượng do con người tạo ra.

Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kĩ thuật sấy cũngchia ra:

- Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vậtliệu sấy với không khí nóng khói lò … (tác nhân sấy)

- Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếpxúc trực tiếp với tác nhân sấy

- Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng nănglượng của tia hồng ngoại, do nguồn nhiệt phát ra truyền chovật liệu sấy

- Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng nănglượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộchiều dày lớp vật liệu

- Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độchân không rất cao, nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự do trong vậtliệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi khôngqua trạng thái lỏng

Ba phương pháp sấy cuối cùng ít được sử dụng trong côngnghiệp nên gọi chung là các phương pháp sấy đặc biệt

Trong công nghiệp hoá chất và thực phẩm, công nghệ vàthệt bị sấy đối lưu và tiếp xúc được dùng phổ biến hơn cả,nhất là phương pháp sấy đối lưu Nó có nhiều dạng khác nhauvà có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy.Theo kết cấunhóm thết bị sấy đối lưu có thể gặp các dạng sau:

- Thiết bị sấy buồng: Năng suất thấp, làm việc khôngthường xuyên

- Thiết bị sấy hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liêntục

- Thiết bị sấy tháp: Sấy vật liệu dạng hạt như thóc ngô…

- Thiết bị sấy thùng quay: Năng suất không cao, sấy vậtliệu dạng cục, hạt và bột

- Thiết bị sấy phun : sấy vật liệu dạng huyền phù như càphê tan, sữa bột…

- Thiết bị sấy khí động: Sấy vật liệu dạng bé, nhẹ và cóchứa ẩm bề mặt

- Thiết bị sấy tầng sôi: năng suất cao

2.2 Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tụcchuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ

Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1- 6o,có 2 vành đai đỡ, vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùngquay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp liệu.Vật liệu trong thùngkhông quá 20 – 25% thể tích thùng Sau khi sấy xong ,thànhphẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài

Bên trong thùng có lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làmcho hiệu suất sấy đạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộptháo sản phẩm còn đầu thùng cắm vào lò đốt hoặc nối với ốngtạo tác nhấn sấy.Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịtkín để không khí nóng và khói lò không thoát ra ngoài Ngoài

ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo và thải khísạch ra môi trường

Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều ởbên trong thùng Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy cólắp các cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700 – 1000mm, chiều dàicủa đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng khôngđược >3m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng.Vậntốc quay của thùng là 5–8 vòng /phút

Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối vừacó tác dụng phân phối đều cho vật liệu theo tiết diên thùng,đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệusấy và tác nhân sấy.Cấu tạo của đệm ngăn (Cánh trộn) Phụthuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm cửa nó

Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:

- Đệm ngăn mái chèo Nâng và loại phối hợp: Dùng khi sấynhững vật liệu cực to, ẩm , có xu hướng đóng vón Loại nàycó hệ số chất đầy vật liệu không quá 0,1 – 0,2

- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau

- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo đượcxếp trên toàn bộ tiêt diện của thùng được dùng để sấy các vậtliệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộnnhiều lần, bề mặt tếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu: Để sấy các vật liệu đã được đậpnhỏ, bụi Loại này chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15 -0,25

- Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200oC thì dùng khói lònhưng không dùng cho nhiệt độ > 800oC

* Ưu và nhược điểm của thùng sấy quay:

- Ưu điểm:

+ Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốtgiữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cường độ sấy lớn, có thể đạt100kg ẩm bay hơi/m3h

+ Thiết bị nhỏ gọn, có thể cơ khí và tự động hóa hoàntoàn

- Nhược điểm:

+ Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn

Do đó trong nhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sảnphẩm sấy

2.3 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay

15

8

1 2

3

4

5 6

9

10 11

12

14

7 13

Hình 3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay

(Nguồn: Tính toán thiết kế hệ thống sấy- Trần Văn Phú)

1.Thùng quay 2.Vành đai đỡ 3.Con Lăn đỡ4.Bánh răng 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút

7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải13.Phểu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh 15.Quạt thổiMáy sấy thùng quay gồm 1thùng hình trụ (1) đặt nghiêngvới mặt phẳng nằm ngang 1 ¿ 6o Toàn bộ trọng lượng củathùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2)

Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ (3), khoảng cáchgiữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnhcác góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thời gian lưuvật liệu trong thùng Thùng quay được là

nhờ có bánh răng (4 ) Bánh răng (4) ăn khớp với với bánhrăng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộgiảm tốc

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng quaphễu chứa (14) và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các

đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều nật liệutheo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếpxúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngănphụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy tính chất và độ ẩmcủa nó Vận tốc của khói lò hay không khí nóng đi trong máysấy khoảng 2 ¿ 3 m/s,thùng quay 5 ¿ 8 vòng/phút Vật liệukhô ở cuối máy sấy đươc tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5)rồi nhờ băng tải xích (13)vận chuyển vào kho.

Khói lò hay không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thốngtách bụi,… để tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải Cáchạt bụi thô được tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích (13) Khísạch thải ra ngoài

2.4 Chọn phương pháp sấy

2.4.1 Chọn thiết bị sấy

Thiết bị sấy thùng quay là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt.Loại thiết bị này được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thuhoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt kích thước nhỏ Trong hệthống này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc với nhiềutác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, độđồng đều sản phẩm cao

2.4.2 Giới thiệu phương pháp sấy nóng

Để sấy cà phê nhân, dùng phương pháp sấy nóng, tác nhânsấy nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suấttrong tác nhân sấy giảm Mặt khác nhiệt độ vật liệu sấy tăngnên mật độ hơi trong các mao dẫn tăng lên do đó phân áp suấthơi nước trên bề mặt vật sấy cũng tăng theo Nghĩa là ở đây có

sự chênh lệch phân áp suất giữa bề mặt vật liệu sấy và môitrường nhờ đó mà có sự dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệusấy ra bề mặt và đi vào môi trường

Có 2 cách để tạo ra độ chênh lệch áp suất hơi nước giữa vậtliệu sấy và môi trường

- Giảm phân áp suất của tác nhân sấy bằng cách đốt nóngnó

- Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy

Ở thiết bị sấy thùng quay các giai đoạn của quá trình sấyphân bố ổn định theo chiều dài thùng Trong thùng sấy, hạt càphê được nâng lên đến độ cao nhất định, sau đó rơi xuống.Trong quá trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy, thựchiện các quá trình truyền nhiệt và truyền khối làm bay hơi ẩm.Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu sấy sẽ được vận chuyển

đi dọc theo chiều dài thùng Khi đi hết chiều dài thùng sấy,vật liệu sấy sẽ đạt được độ ẩm cân bằng cần thiết cho quátrình bảo quản là 12%

Chương 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.1 Dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp

Bảo quản Nhập kho

Phối trộn, cân, đóng bao

P-loại theo màu sắc

P-loại theo màu sắc

P-loại theo trọng lượng P-loại theo trọng lượng

Nguyên liệu (cà phê

quả)

Thu nhận và bảo quản nguyên liệu

Phơi sấy

Tách tạp chất

Sàng phân loại Vỏ trấu

Đánh bóng (bỏ vỏ lụa)

Xay xát khô (bỏ vỏ trấu)

Cà phê quả khô

Phân loại theo kích

Tấm và hạt nhẹ

Chế biến riêng Cà phê tấm

Cà phê thóc hoặc quả khô Vỏ trấu, tấm và

hạt nhẹ

2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH

2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu là các loại cà phê quả đã được thu hoạch, loạicà phê chính được trồng ở nước ta là Robusta chiếm khoảng97%, ở Daklak trồng gồm hai loại đó là Arabica và Robusta

2.2 Thu nhận và bảo quản nguyên liệu

- Thu nhận nguyên liệu:

Cà phê được thu hái bằng phương pháp thủ công, chủ yếulà thu hái bằng tay Năng suất thu hái phụ thuộc vào nhiều yếutố: đầu vụ, giữa vụ, cuối vụ, cà phê non, cà phê già, mức độđiêu luyện của người hái, phương tiện trang bị cho việc thuhoạch, sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất hái

Để đảm bào phẩm chất tốt, đồng thời tránh lãng phí vì rơirụng, 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 khôngảnh hưởng đến mùa thu hoạch năm sau

+ Cần hái từng trái chín, không hái từng chùm hay suốtlẫn trái còn xanh vì trái xanh cho nhân cho nhân nhỏ, màu đenkhi phơi khô và vị đắng

+ Không thu hái những quả còn xanh vì lúc đó chất dựtrữ tập trung chưa đầy đủ, khó chế biến do vỏ lụa dính sát vàonhân Chú ý chỉ hái những quả chín để nâng cao chất lượngsản phẩm

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

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

+ Giữ vệ sinh trong quá trình thu hái không được lẫncác 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 chếbiến không nên ủ đống quá lâu làm cho cà phê bốc nóng và rấtdễ lên men làm cho vị chua Ta có thể vận chuyển bằng mọiphương tiện như xe bò, xe ô tô…Trong khi vận chuyển tránhlàm cho quả cà phê bị dập nát, tránh bị lẫn tạp chất, phần nàobị 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 phảiđược bảo quản ở nơi thoáng mát, có mái che và trải thành lớpdày khoảng 30-40 cm trên nền sạch, khô, 2-3 giờ ta tiến hànhđảo trộn một lần Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốtthường kéo dài không quá 36 giờ

Mục đích của quá trình bảo quản này nhằm điều phốinguyên liệu trong quá trình sản xuất Tránh hiện tượng lãngphí nhân lực, thiết bị đồng thời cũng đảm bảo được màu sắcvà hương vị của thành phẩm

2.3 Phơi sấy

- Mục đích phơi sấy: Mục đích của quá trình này là hạ thủyphần của cà phê xuống 10-12% để bảo quản tốt và thực hiệncác 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 vàít tốn kém Hơn nữa, tia cực tím của ánh nắng mặt trời có thểtẩy trắng chất diệp lục trong hạt và làm giảm mùi ngái và mùicỏ trong cà phê Cần giám sát quá trình phơi nắng cẩn thận vìđịa 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 rạnnứt và bị cách xa khu vực chứa vỏ thải hoặc các chất thải từcác khâu chế biến để tránh bị nhiễm khuẩn Cần tránh phơi càphê trên nền đất vì cà phê dễ bị nhiễm khuẩn có trong đất Càphê có rủi ro bị ướt lại cao khi phơi ngoài trời và là một trongnhững nguyên nhân phát triển nấm mốc Để tránh làm cà phêướt 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 cầnnhanh 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 sẽnhanh chóng nhiễm nấm và các lỗi thử nếm sẽ phát sinh.Ban đêm, khi nhiệt độ xung quanh xuống thấp làm hơinước ngưng tụ cần phủ bạt lên cà phê để tránh bị ướt lại.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phơi:

- Nhiệt độ không khí

- Độ ẩm không khí

- Vận tốc không khí

- 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 bằngnhiệt độ quá lớn hoặc quá thấp sẽ không cho kết quả tốt Nhiệtđộ sấy lý tưởng là từ 44-55oC Chỉ cần tăng lên 1oC thì sẽ làmgiảm độ ẩm tương ứng của không khí xuống khoảng 5% Điềunày cho thấy cần thận trọng như thế nào trong khâu khống chếnhiệt độ

Thời gian sấy dài hay ngắn phụ thuộc vào 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 mớiđem đi sấy khô chính thức

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 vụng càphê… cho nên trước khi đưa vào máy xát khô, nguyên liệuphải được làm sạch, tùy theo độ đồng đều của nguyên liệu màcông đoạn tách tạp chất này là dễ dàng hay khó khăn, đơngiản 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 cóhiệu quả nhất và kinh tế nhất.

Đối với phương pháp khô người ta thường dùng sàng rung

để tách tạp chất

2.5 Xay xát khô

Cà phê sau khi phơi sấy xong bên ngoài có lớp vỏ trấuchiếm 25-35% trọng lượng hạt, thành phần chủ yếu là xenlulokhông góp phần tạo nên chất lượng của sản phẩm nên phảiloại ra

Cà phê thóc sau khi xát khô ta được hỗn hợp gồm: cà phêthóc, trấu, cà phê nhân, hạt vụng nát Tùy theo tính chất vàcông dụng mà cách giải quyết của mỗi thành phần trong hỗnhợp sau khi xát khô không giống nhau

- Cà phê thóc đưa trở lại máy để sát 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 làmnhiên liệu

- Cà phê vụng nát có thành phần tương tự như cà phê nhânnên có thể dùng sản xuất cà phê bột, cà phê hòa tan, cà phêsữa…

+ 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