Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tươi theo phương pháp ướt

Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tươi theo phương pháp ướt

Bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học nông nghiệp I - Hà Nội ------------ ****** ------------- Bùi văn tân Đề tài: khảo sát ảnh hởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi theo phơng pháp ớt Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông - lâm nghiệp Mã số : 605214 Ngời hớng dẫn: GS.TS. Phạm Xuân Vợng Hà Nội 2006 2 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực. Các kết quả tính toán đều do bản thân tôi tự tìm tòi. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này tôi đều cảm ơn. Các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đợc chỉ rõ nguồn gốc xuất xứ. Ngời cam đoan Bùi Văn Tân 3 Lời cảm ơn Sau một thời gian thực tập đến nay đề tài Khảo sát ảnh hởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi theo phơng pháp ớt của tôi đã hoàn thành. Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn GS-TS Phạm Xuân Vợng - Giảng viên thuộc bộ môn máy Nông nghiệp - Khoa Cơ Điện - Trờng Đại học NNI Hà Nội đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn máy NN- Khoa Cơ Điện - Trờng ĐHNNI Hà Nội, cùng với gia đình và các đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Tuy vậy, với một thời lợng và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế do vậy trong khi tìm tòi và nghiên cứu đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi xin đón nhận những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp để bổ xung và làm cho nội dung đề tài của tôi thêm hoàn thiện hơn. Hà Nội, tháng 9 năm 2006 Học viên Bùi Văn Tân 4 Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục 4 Lời Mở Đầu 7 Chơng 1 9 Tổng quan, mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 9 1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê trên thế giới và ở Việt Nam 9 1.1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê trên thế giới 9 1.1.2. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê ở Việt Nam 9 1.2. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của quả cà phê 10 1.2.1. Đặc tính thực vật của cà phê 10 1.2.2. Thời vụ thu hoạch cà phê 13 1.2.3. Chất lợng cà phê xuất khẩu của Việt Nam 14 1.2.4. Công nghệ chế biến cà phê nhân 15 1.3. Tìm hiểu công nghệ và thiết bị làm sạch, phân loại cà phê trong và ngoài nớc 21 1.3.1. Thiết bị làm sạch và phân loại cà phê ở nớc ngoài 21 1.3.2. Thiết bị làm sạch, phân loại cà phê ở trong nớc 26 1.4. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 29 1.4.1. Mục đích 29 1.4.2. Nhiệm vụ nghiên cứu 29 Chơng 2 30 Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 30 2.1. Đối tợng nghiên cứu 30 2.2. Phơng pháp nghiên cứu 32 2.2.1. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 32 5 2.2.2. Phơng pháp nghiên cứu đơn yếu tố 33 2.2.3. Phơng pháp nghiên cứu đa yếu tố 33 2.2.4. Phơng pháp nghiên cứu tối u tổng quát 38 2.3. Phơng pháp thực nghiệm đo đạc và gia công thí nghiệm 40 2.3.1. Phơng pháp thực nghiệm đo đạc 40 Chơng 3 45 Cơ sở lý thuyết tính toán các bộ phận của máy rửa và phân loại cà phê quả tơi 45 3.1. Nội dung nghiên cứu 45 3.2. Tính toán một số thông số cơ bản của sàng 46 3.2.1. Chọn thông số tần số lắc sàng 46 3.2.2. Chọn kích thớc lỗ sàng 50 3.2.3. Xác định vận tốc chuyển động tơng đối của quả cà phê trên sàng 54 3.3. Cơ sở lý thuyết tính toán bộ phận rửa 56 3.3.1. Tổn thất áp suất của dòng chảy qua lớp quả 56 3.3.2. Tính toán thùmg rửa phân loại 57 3.3.3. Tính toán bơm cho bộ phận rửa phân loại 61 3.3.4. Chọn và tính toán công suất động cơ 68 Chơng 4 70 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 70 4.1. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 70 4.1.1. Vật liệu thí nghiệm 70 4.1.2. Dụng cụ thí nghiệm 70 4.1.3. Mô hình thí nghiệm 70 4.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố đối với sàng. 71 4.2.1. ảnh hởng số vòng quay của cơ cấu lệch tâm n(v/p) 71 4.2.2. ảnh hởng của kích thớc lỗ sàng (mm) 73 6 4.2.3. ảnh hởng của bề dày khối nguyên liệu h(cm) 74 4.3. Phơng pháp nghiên cứu đa yếu tố 76 4.4. Kết quả nghiên cứu tối u tổng quát 80 Chơng 5 81 Kết luận và đề nghị 81 5.1. Kết luận 81 5.2. Đề nghị 82 Tài liệu tham khảo 83 Phụ lục 85 7 Lời Mở Đầu Cây cà phê là một cây công nghiệp quan trọng ở Việt Nam nói riêng và trên toàn thế giới nói chung. ở Việt Nam cây cà phê không chỉ đem lại sản lợng xuất khẩu lớn, mà mặt hàng cà phê đang giữ một vị trí khá quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, không những góp phần làm tăng GDP mà còn thu hút một lợng lao động làm việc trong ngành này rất lớn. Tầm quan trọng của ngành sản xuất và chế biến cà phê đã đợc Đảng và nhà nớc ta đánh giá và lựa chọn là một trong những ngành quan trọng trong chơng trình phát triển Nông - Lâm - Ng nghiệp của cả nớc giai đoạn năm 2001- 2010 của nớc ta [16]. Hiện nay, mặt hàng sản phẩm cà phê Việt Nam đã có mặt ở trên 60 nớc trên toàn thế giới. Tuy vậy, ngành sản xuất cà phê nớc ta còn gặp nhiều vấn đề lớn cần đợc quan tâm giải quyết. Một trong những vấn đề đó là chất lợng cà phê sau chế biến cha cao, cha đáp ứng đợc nhu cầu của ngời tiêu dùng trong và ngoài nớc. Chính vì vậy sản phẩm cà phê của nớc ta cha có sức cạnh tranh mạnh trên thị trờng quốc tế. Có nhiều nguyên nhân làm giảm giá bán cà phê Việt Nam, trong những nguyên nhân đó phải kể đến khâu chế biến cha tốt dẫn tới làm giảm đáng kể giá trị hơng vị tự nhiên vốn có của cà phê. Từ trớc tới nay, trên thế giới và ở nớc ta trong khi chế biến cà phê đều sử dụng hai phơng pháp: Chế biến ớt và chế biến khô. Trong đó sản lợng đợc chế biến từ kinh tế hộ gia đình với công nghệ đơn giản và thủ công chiếm lợng sản lợng t ơng đối lớn, số còn lại đợc chế biến ở các cơ sở tập trung với trang thiết bị còn nhiều hạn chế. Các dây truyền chế biến cà phê ở nớc ta hiện nay chủ yếu nhập từ Brazin, Đức, Anh, ColombiaQua thực tiễn sử dụng cho thấy, chúng cha hoàn toàn phù hợp với điều kiện sản xuất của nớc ta nhng giá thành nhập thiết bị đắt, qui mô sản xuất nhỏ lẻ. Bởi vậy mà trong những năm gần đây ngành cơ khí Việt Nam đã tham gia tích cực vào việc nghiên cứu chế tạo và 8 cung ứng thiết bị chế biến cà phê với giá thành hạ và bớc đầu đã khẳng định đợc vai trò của mình trong lĩnh vực này. Nhng do cha có bề dày kinh nghiệm trong chế tạo lên các thiết bị chỉ là chép mẫu của nớc ngoài, cải tiến cho phù hợp với điều kiện trong nớc, các thiết bị chế tạo trong nớc còn nhiều bất cập về các khía cạnh nh: Năng suất, chất lợng làm việc, độ bền, tính đồng bộ mẫu mãTrong đó thiết bị làm sạch và phân loại cà phê là một trong những loại máy cần đợc nghiên cứu và chế tạo trong nớc. Việc nghiên cứu lý thuyết về máy làm sạch và phân loại cà phê là cần thiết. Đợc sự hớng dẫn của thầy giáo GS-TS Phạm Xuân Vợng - Giảng viên thuộc bộ môn máy nông nghiệp - Khoa Cơ Điện - Trờng Đại học NNI Hà Nội, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài Khảo sát ảnh hởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi theo phơng pháp ớt. 9 Chơng 1 Tổng quan, mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê trên thế giới Cây cà phê đợc phát hiện và đợc trồng đầu tiên ở Châu Phi từ thế kỷ XVII, đến thế kỷ XVIII và thế kỷ XIX đợc đa vào các nớc châu á, Châu Mỹ La Tinh và Châu Đại Dơng [13]. Hiện nay, trên thế giới có khoảng trên 75 nớc trồng cà phê với tổng diện tích trên 10 triệu ha, năng xuất trung bình đạt trên 800Kg/ha. Đặc biệt có khoảng 50 nớc xuất khẩu cà phê và thu hút tới trên 20 triệu lao động. Một số nớc có sản lợng cà phê lớn trên thế giới nh Brazin, Colombia, Indonexia, Bờ Biển NgàDiện tích, sản lợng và năng xuất cà phê của một số nớc sản xuất cà phê tiêu biểu trên thế giới đợc nêu trong (Phụ lục 1.1). Hàng năm tổng giá trị xuất khẩu cà phê của các nớc trên thế giới đạt trên 10 tỷ đôla. Hầu hết cà phê đợc trao đổi trên thị trờng hiện nay là cà phê nhân sống, chiếm khoảng 95% lợng cà phê xuất khẩu. Trong khi đó cà phê dạng bột xuất khẩu không quá 5% và phần lớn là cà phê hoà tan. Thị trờng cà phê trên thế giới trong những năm vừa qua thờng không ổn định nhất là về giá cả, điều này đã dẫn đến tình trạng một số nớc cho huỷ bớt một số diện tích trồng cà phê dẫn đến sản lợng thờng không ổn định tác động không nhỏ tới tình hình sản xuất cà phê trên toàn thế giới. 1.1.2. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê ở Việt Nam Cây cà phê là một trong những cây công nghiệp quan trọng của nớc ta, nó không những là một nguồn thu ngoại tệ mạnh mà còn là một trong những lĩnh vực sản xuất thu hút một lợng lao động khá lớn. Cây cà phê có mặt tại Việt Nam từ cuối thế kỷ XIX, đợc trồng rải rác ở các tỉnh Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, cao nguyên miền Trung và Đông Nam Bộ. Sau đại hội lần 10 thứ VI của Đảng phong trào trồng cà phê đợc phát triển nhanh chóng cả về chiều rộng lẫn chiều sâu. Đến nay cả nớc đã có trên 500.000 ha cà phê, tập trung ở các tỉnh Tây Nguyên nh: Đaklăk, Gia Lai, KomTum, Lâm Đồng. Các tỉnh Miền Đông Nam Bộ nh: Đồng Nai, Bình Phớc, Bà Rịa - Vũng Tàu, ven biển miền Trung và các vùng thuộc miền núi phía Bắc nh: Yên Bái, Lạng Sơn, trong đó có hơn 20.000 ha cà phê chè còn lại là cà phê vối, sản lợng đạt trên 800.000 tấn, năng suất bình quân đạt 1,5 tấn nhân/ha [13]. Những năm trở lại đây Việt Nam đã trở thành một trong mời nớc có sản lợng cà phê hàng đầu thế giới. Lợng xuất khẩu cà phê nhân hàng năm đứng thứ 3 trên thế giới chỉ sau Brazin, Colombia và đứng đầu thế giới về xuất khẩu cà phê vối, đóng góp 25 - 27% vào kim ngạch xuất khẩu về nông sản của Việt Nam. Cùng với sự phát triển chung của đất nớc, thị trờng xuất khẩu cà phê Việt Nam không ngừng đợc mở rộng. Trớc năm 1990 cà phê Việt Nam chủ yếu xuất khẩu sang Liên Xô, các nớc XHCN Đông Âu và một lợng nhỏ sang Singapo, Hồng Kông. Đến nay cà phê Việt Nam đã đợc xuất khẩu sang trên 60 nớc trên thế gới, diện tích và sản lợng không ngừng tăng lên theo thời gian [13]. 1.2. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của quả cà phê 1.2.1. Đặc tính thực vật của cà phê Hiện nay trên thế giới có rất nhiều giống cà phê, nhng đợc trồng phổ biến là ba loại chính [13]. - Cà phê chè với các giống: Arabica, Borbon, Catura, Mundônva, Catimo. - Cà phê vối với các giống: Robusta, Kouillon. - Cà phê mít với các giống: Exelsachari. Bên cạnh đó có các loại cà phê chất lợng cao nh: Typia, Konumest, Catimo . Sau một thời gian thực tập đến nay đề tài Khảo sát ảnh hởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi theo phơng pháp ớt của. đề tài Khảo sát ảnh hởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi theo phơng pháp ớt. 9 Chơng 1 Tổng quan, mục đích và nhiệm