Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy cà phê và có hồi lưu 1 phần

Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SẤY

để sấy cà phê và có hồi lưu 1 phần

GVHD : Nguyễn Văn Bắc

Mục Lục

Chương I : Tổng quan

1.1

Giới thiệu về công nghệ sấy 5

1.1.1 Giới thiệu chung 5

1.1.2 Những khái niệm về sấy 5

1.1.2.1 Định nghĩa về sấy 5

1.1.2.2 Các phương pháp làm khô vật liệu 6

1.1.3 Mục đích của quá trình sấy 6

1.1.4 Một số nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy 6

1.1.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 6

1.1.4.2 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí 7

1.1.4.3 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí 7

1.1.4.4 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 7

1.1.4.5 Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 8

1.1.4.6 Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu 8

1.1.5 Các phương pháp sấy 8

1.1.5.1 Sấy tự nhiên 8

1.1.5.2 Sấy nhân tạo 8

1.1.6 Chọn dạng hệ thống sấy 10

1.1.7 Chế độ sấy 10

1.2 Giới thiệu về vật liệu sấy (cà phê) 10

1.2.1 Tại sao phải sấy 10

1.2.2 Giới thiệu về cà phê 11

1.2.3 Cấu tạo và thành phần hóa học của cà phê 14

1.2.3.1 Cấu tạo của cà phê 14

1.2.3.2 Thành phần hóa học của nhân cà phê 16

1.2.4 Các loại cà phê ở Việt Nam 17

1.2.4.1 Robusta 17

1.2.4.2 Arabica 17

1.2.4.3 Cheri (café mít) 17

1.2.5 Lịch sử phát triển của cà phê ở Việt Nam 18

1.2.6 Sản lượng cà phê trên thế giới 18

1.2.7 Vùng miền phân bố cà phê trê lãnh thổ Việt Nam 20

1.2.8 Quy trình sản suất cà phê nhân 21

1.2.8.1 Giới thiệu các phương pháp sản xuất cà phê nhân 21

1.2.8.2 Dây chuyền sản suất cà phê nhân (phương pháp khô) 22

Chương 2 : Cấu tạo của thiết bị sấy thùng quay

2.1 Thiết bị sấy thùng quay là gì ? 23

2.2 Cấu tạo của hệ thống sấy thùng quay 23

2.3 Nguyên lý làm việc 24

2.4 Ưu - nhược điểm của thiết bị sấy thùng quay 24

Chương 3 : Nguồn năng lượng và tác nhân sấy 3.1 Nguồn năng lượng 25

3.2 Tác nhân sấy 25

3.2.1 Tác nhân sấy là gì 25

3.2.2 Các tác nhân sấy phổ biến 25

3.2.3 Yêu cầu đối với tác nhân sấy 26

3.3 Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy 26

3.3.1 Chọn nguồn năng lượng 26

3.3.2 Chọn tác nhân sấy 27

Chương 4 : Tính toán và thiết kế hệ thống sấy thùng quay 4.1 Chọn phương pháp sấy 28

4.2 Chọn dạng hệ thống sấy 28

4.3 Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy 28

4.3.1 Nguồn năng lượng sử dụng trong buống đốt 28

của thiết bị sấy thùng quay 4.3.2 Chọn tác nhân sấy cho thiết bị sấy thùng quay 28

4.4 Chọn chế độ sấy 29

4.5 Chọn thời gian sấy 29

4.6 Tính toán quá trình sấy lý thuyết 29

4.7 Tính toán các kích thước cho thiết bị sấy 34

4.8 Tính toán nhiệt quá trình sấy 35

4.8.1 Mục đích tính toán nhiệt 35

4.8.2 Tính toán tổn thất nhiệt 36

4.9 Tính toán quá trình sấy thực 39

4.10 Sấy có hồi lưu 1 phần 42

Chương 5 : Tính toán và chọn các thiết bị phụ 5.1 Tính toán và chọn calorifer và lò hơi 43

5.1.1 Giới thiệu về calorifer 43

5.1.2 Tính toán và chọn calorifer và lò hơi 44

5.2 Tính toán trở lực và chọn quạt 45

5.2.1 Tính toán trở lực 45

5.2.2 Chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay 47

5.3 Chọn xyclon lọc sản phẩm 48

5.3.1 Giới thiệu về xyclon 48

5.3.2 Chọn xyclon 49

ỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm

50 đến 60 ở các Viện và các trường đại học trên thế giới chủ yếu giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp.

K

Trong những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ nghệ sấy các nông sản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như: trái cây, cà phê, sữa, bột, cá khô, thịt khô Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất

Sau đây chúng em xin trình bày đồ án thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để sấy cà phê vá có hồi lưu 1 phần với các thông số sau :1

Chương I : Tổng quan

1.1 Giới thiệu về công nghệ sấy

1.1.1 Giới thiệu chung

- Ngày nay, do việc áp dụng thành tựu về khoa học kỹ thuật mà nền kinh tế các nước trong khu vực nói chung và của nước ta nói riêng đều phát triển không ngừng

Do đó đời sống của người dân dần được cải thiện Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người thì các thiết bị máy móc, kỹ thuật được ra đời và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và đời sống để thay cho máy móc thiết bị thô sơ, cũ kĩ

- Nước ta là nước nông nghiệp, sản phẩm nông nghiệp rất đa dạng và phong phú Thế nhưng, sản phẩm nông nghiệp thường có mùa vụ, phải qua chế biến mới có giátrị cao và thời gian bảo quản rất ngắn Sấy là một phương pháp dùng để chế biến vàlàm tăng thời gian bảo quản đơn giản và thông dụng nhất

- Trong thời đại công nghệ, sấy được xem là một quy trình công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như trong công nghiệp, nông nghiệp và đời sốngthường ngày

Thiết bị sấy là một trong những thành tựu về khoa hoc kỹ thuật được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp (công nghiệp hóa chất, thực phẩm, xây dựng), nông nghiệp và đời sống hằng ngày của con người

- Tùy vào từng kiểu vật liệu và quá trình cấp nhiệt cho ẩm mà ta có các cách sấy khác nhau Chính vì thế mà nhiều kĩ thuật sấy ra đời như hệ thống sấy phun, sấy tầng sôi, sấy tiếp xúc, sấy thăng hoa, …

1.1.2 Những khái niệm về sấy

1.1.2.1 Định nghĩa về sấy

- Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu rắn bằng nhiệt

- Bản chất sấy là quá trình khuếch tán, bao gồm quá trình khuếch tán ẩm từ lớp bên trong vật liệu ra lớp bên ngoài và quá trình chuyển hơi ẩm từ bề mặt vật liệu ra môi trường xung quanh Ai giai đoạn này xảy ra đồng thời, không có ranh giới phân chia rõ rệt, nhưng tùy theo từng giai đoạn cụ thể trong quá trình sấy mà 1 trong 2 giai đoạn đó quyết định đến tốc độ sấy

- Như vậy, quá trình sấy là chuyển lượng nước từ trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi Quá trình chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi trong môi trường xung quanh

1.1.2.2 Các phương pháp làm khô vật liệu

- Tùy theo tính chất, độ ẩm, yêu cầu và mức độ làm khô của vật liệu, người ta thường sử dụng 3 phương pháp làm khô vật liệu sau :

+ Phương pháp cơ học : dùng máy ép ly tâm, lắng lọc,… để tách nước ra khỏi vật liệu Phương pháp này cỉ dùng để tách nước sơ bộ ra khỏi vật liệu

+ Phương pháp hóa học : dùng hóa chất hút nước ra khỏi vật liệu Phương pháp này đắt tiền nên ít dùng

+ Phương pháp nhiệt : dùng nhiệt để tách nước ra khỏi vật liệu Phương pháp này được sử dụng phổ biến vì tách nước khá triệt để

1.1.3 Mục đích của quá trình sấy

- Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảoquản sản phẩm được lâu hơn

Quá trình sấy phải đảm bảo các yêu cầu về :

 Bảo quản

 Chế biến

 Vận chuyển

1.1.4 Một số nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy

1.1.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

- Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việcnâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt

độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyênliệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển độngcủa nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổ chức của thịt quả và đối với các nhân tố khác Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt

độ sản phẩm trong quá tŕnh sấy cao hơn 600C thì protein bị biến tính, nếu trên 900C thì fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao phân tử có chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng

và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

- Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô

1.1.4.2 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí.

- Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá tŕnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

- Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 450 thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm

1.1.4.3 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí

- Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại và bắt đầu xảy

ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại

- Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấy vừa ủ

- Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh đểcho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới điểm sương hơinước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí cũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh

1.1.4.4 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

- Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé

và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ

- Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ

Trong đó:

S : diện tích bề mặt bay hơi của nguyên liệu.

δ : chiều dày của nguyên liệu

B : hệ số bay hơi đặc trưng cho bề mặt nguyên liệu

1.1.4.5 Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

- Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tán

ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trong khi làm khô quá tŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

1.1.4.6 Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

- Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần

phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo

1.1.5.2 Sấy nhân tạo

- Sấy nhân tạo : là sấy cần cung cấp nhiệt, phương pháp sấy này thời gian sấy nhanh, chủ động, điều chỉnh được độ ẩm cuối cùng của vật liệu theo mong muốn

Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt, ta có thể chia ra thành các loại sau :

 Giảm phân áp suất của tác nhân sấy bằng cách đốt nóng

 Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy

Lưu ý : Trong hệ thống sấy đối lưu người ta sử dụng cả 2 cách trên, nhưng

trong hệ thống sấy tiếp xúc, hệ thống sấy bức xạ và các hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần chỉ sử dụng cách đố nóng vật để tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường

- Hệ thống sấy nóng được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt :

 Hệ thống sấy đối lưu : Trong hệ thống sấy đối lưu, vật liệu sấy nhân nhiệt bằng đối lưu từ 1 dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hay khói lò Đây

là hệ thống sấy phổ biến hơn cả Trong hệ thống sấy đối lưu, người ta phân ra cácloại : hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động, …

 Hệ thống sấy tiếp xúc : ở hệ thống sấy tiếp xúc, vật liệu sấy nhận nhiệt từ 1 bề mặt nóng, trong các hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh phân áp suất nhờ tăng phân áp hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy Hệ thống ở dạng này thường gặp hất là hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang, …

 Hệ thống sấy bức xạ : Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từ 1 nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường Như vậy trong thống sấy bức xạ, người ta tạo ra

độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốtnóng vật

 Các hệ thống sấy khác : ngoài 3 hệ thống sấy kể trên còn có hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường để đốt nóng vật trong các hệ thống sấy dạng này, khi vật liệu sấy được đặt trong môi trường điện từ trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này đốt nóng vật Cũng nhưcác hệ thống sấy bức xạ và hệ thống sấy tiếp xúc, các hệ thống sấy dạng này cũngchỉ tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật

b) Phương pháp sấy lạnh

- Phương pháp sấy lạnh là phương pháp tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy nhờ giảm lượng chứa ẩm d trong tác nhân sấy

- Phương pháp sấy lạnh có thể được thành các loại hệ thống sấy sau :

 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0 : nhiệt độ của vật liệu sấy và tác nhân sấy gần nằng nhiệt độ môi trường Không khí được khử ẩm (lượng chứa ẩm d giảm) bằng cách làm lạnh, bằng may khử ẩm hấp thụ Sau đó không khí được đốt nóng theo công nghệ yêu cầu rồi cho qua vật liệu sấy

 Hệ thống sấy thăng hoa : Là hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy Như vậy, trong các hệthống sấy thăng hoa một mặt chúng ta phải làm lạnh vật xuống dưới 0C mặt khác ta phải tạo ra chân không xung quanh vật liệu sấy

 Hệ thống sấy chân không : Nếu nhiệt độ vật liệu sấy < 273 K nhưng áp suất tácnhân sấy bao quanh vật p > 610 Pa thì khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phần tử nước ở thể rắn không chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân

sấy mà trước khi biến thành hơi đi vào môi trường nước ở thể rắn sẽ chuyển qua thể lỏng.

Lưu ý : do tính phức tạp và không kinh tế nên các hệ thống sấy thăng hoa và

hệ thống sấy chân không cũng như các hệ thống sấy lạnh nói chung chỉ được dùng để sấy những vật liệu sấy quý hiếm không chịu được nhiệt độ cao Vì vậy, các hệ thống sấy này là chuyên dùng và không phổ biến

- Nói chung, chọn dạng hệ thống sấy là 1 bài toán kinh tế

* Tại sao chúng ta phải chọn dạng hệ thống sấy phù hợp với vật liệu sấy ?

nơi phân bố của vật liệu sấy, quy trình sản xuất của vật liệu sấy, sự ảnh hưởng của tác nhân sấy lên vật liệu sấy trong quá trình sấy

1.1.7 Chế độ sấy

- Chế độ sấy được hiểu theo nghĩa thông thường là quy trình tổ chức quá trình sấy

mà chủ yếu là các tổ chức quá trình truyền nhiệt và truyền chất giữa tác nhân sấy với vật liệu sấy và các thông số của quá trình để đảm bảo năng suất, chất lượng và giá thành sấy

- Trong thực tế sản xuất, do tính chất của vật liệu sấy, do yêu cầu về kĩ thuật sấy và tính kinh tế của công nghệ sấy, người ta tiến hành nhiều chế độ sấy khác nhau, sau đây là 1 số chế độ sấy thông dụng :

+ Chế độ sấy có đốt nóng trung gian  tăng nhiệt lượng tác nhân sấy

+ Chế độ sấy hồi lưu 1 phần khí thải  do độ ẩm khi ra ngoài cao

+ Chế độ sấy kết hợp hồi lưu và đốt nóng trung gian

1.2.1 Tại sao phải sấy

- Sấy khô sẽ giúp hạn chế sự tiếp xúc của thực phẩm với môi trường do đó hạn chế

sự xâm nhập của vi khuẩn vào thực phẩm Sấy khô còn giúp hạn chế tối đa sự thất thoát của các chất dinh dưỡng trong thực phẩm Do vậy để bảo quản thực phẩm người ta thường sấy khô

1.2.2 Giới thiệu về cà phê

- Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ Thiến thảo (Rubiaceae) Họ này bao gồm khoảng 500 chi khác nhau với trên 6.000 loài cây nhiệt đới.

- Chi cà phê bao gồm nhiều loài cây lâu năm khác nhau Tuy nhiên, không phải loài nào cũng chứa caffein trong hạt, một số loài khác xa với những cây cà phê ta thường thấy

- Chỉ có hai loài cà phê có ý nghĩa kinh tế Loài thứ nhất có tên thông thường trong tiếng Việt là cà phê chè (tên khoa học: Coffea arabica), đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới Loài thứ hai là cà phê vối (tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta), chiếm gần 39% các sản phẩm cà phê Ngoài ra còn

có Coffea liberica và Coffea excelsa (ở Việt Nam gọi là cà phê mít) với sản lượng không đáng kể

Sau đây là đặc điểm của cây cà phê

- Cây cà phê chè có thể cao tới 6 m, cà phê vối tới 10 m Tuy nhiên ở các trang trại

cà phê người ta thường phải cắt tỉa để giữ được độ cao từ 2-4 m, thuận lợi cho việc thu hoạch Cây cà phê có cành thon dài, lá cuống ngắn, xanh đậm, hình oval Mặt trên lá có màu xanh thẫm, mặt dưới xanh nhạt hơn Chiều dài của lá khoảng 8-15

cm, rộng 4-6 cm Rễ cây cà phê là loại rễ cọc, cắm sâu vào lòng đất từ 1 đến 2,5 m với rất nhiều rễ phụ tỏa ra xung quanh làm nhiệm vụ hút chất dinh dưỡng nuôi cây

b) Hoa cà phê

- Hoa cà phê màu trắng, có năm cánh, thường nở thành chùm đôi hoặc chùm ba Màu hoa và hương hoa dễ làm ta liên tưởng tới hoa nhài Hoa chỉ nở trong vòng 3 đến 4 ngày và thời gian thụ phấn chỉ vài ba tiếng Một cây cà phê trưởng thành có

từ 30.000 đến 40.000 bông hoa

Hoa cà phê

- Ngay từ khi cây cà phê ra hoa kết quả người ta đã có những đánh giá đầu tiên về

vụ mùa cà phê Ở các nước sản xuất cà phê lớn điều này đặc biệt quan trọng trong việc đưa ra những nhận định về giá cả và thị trường Tuy vậy những đợt rét đậm hoặc hạn hán có thể làm đảo lộn mọi sự tính toán và đẩy thị trường vào tình thế hoàn toàn khác

c) Quả

- Cà phê là loài cây tự thụ phấn, do đó gió và côn trùng có ảnh hưởng lớn tới quá trình sinh sản của cây Sau khi thụ phấn từ 7 đến 9 tháng cây sẽ cho quả hình bầu dục, bề ngoài giống như quả anh đào Trong thời gian chín, màu sắc của quả thay đổi từ xanh sang vàng rồi cuối cùng là đỏ Quả có màu đen khi đã chín nẫu Do thờigian đâm hoa kết trái lâu như vậy mà một vụ cà phê kéo dài gần một năm trời và cóthể xảy ra trường hợp trên một cây vừa có hoa, vừa có quả

Quả cà phê

- Thông thường một quả cà phê chứa hai hạt Chúng được bao bọc bởi lớp thịt quả bên ngoài Hai hạt cà phê nằm ép sát vào nhau Mặt tiếp xúc giữa chúng là mặt phẳng, mặt hướng ra bên ngoài có hình vòng cung Mỗi hạt còn được bảo vệ bởi hai lớp màng mỏng: một lớp màu trắng, bám chặt lấy vỏ hạt; một lớp màu vàng rời rạc hơn bọc ở bên ngoài Hạt có thể có hình tròn hoặc dài, lúc còn tươi có màu xámvàng, xám xanh hoặc xanh Thỉnh thoảng cũng gặp nhưng quả chỉ có một hạt (do chỉ có một nhân hoặc do hai hạt bị dính lại thành một)

1.2.3 Cấu tạo và thành phần hóa học của cà phê

1.2.3.1 Cấu tạo của cà phê

a) Cấu tạo giải phẫu của quả cà phê

- Quả cà phê gồm có những phần sau : lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa,nhân

Hình ảnh cấu tạo giải phẫu của quả cà phê

Hình ảnh bên ngoài của quả cà phê

+ 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) và cà phê mít (excelsa)

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

+ Hạt cà phê sau khi loại các chất nhờn và phôi khô gọi là cà phê thóc, vì bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ gọi là vỏ “trấu” tức là nội bì Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn là 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 ra khỏi hạt trong quá trình chế biến Vỏ cà phê vối có màu nâu nhạt Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê

+ Trong cùng là nhân cà phê Lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bàonhỏ, trong có chứa những chất dầu 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 2 nhân

Bảng tỷ lệ các phần cấu tạo của quả cà phê (tính theo % quả tươi)

b) Cấu tạo của nhân cà phê

Hình ảnh cấu tạo giải phẫu của nhân cà phê

Hình ảnh bên ngoài của nhân cà phê

- Nhân cà phê được bóc ra từ cà phê thóc Nhân cà phê có hinh dáng bầu dục,có chiều dài khoảng 1cm, chiều rộng khoảng 0,5cm

Cấu tạo bao gồm:

+ Phôi

+ Mô dinh dưỡng

1.2.3.2 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Bảng thành phần hóa học của nhân cà phê Thành phần hóa học Tính bằng g/100g Tính bằng mg/100g

Photphat 130 - 165

1.2.4 Các loại cà phê ở Việt Nam

Hiện nay ở Việt Nam có 3 loại cà phê: Arabica, Robusta, Cheri

1.2.4.1 Robusta

- Loại cây trồng này rất thích hợp với khí hậu, thổ nhưỡng tại vùng Tây Nguyên Việt Nam - nhất là vùng đất bazan (Gia lai, Đắclắc) - 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 Trồng cà phê Robusta phải thâm canh mới đạt được năng suất cao vì trái đậu trên cành một lần, phải tạo cành mới (cành thứ cấp 1,2,3…) để đạt được yếu tố này, người nông dân phải có vốn, một kiến thức cơ bản

- Thường thì mới năm thứ hai-thời kỳ kiến thiết cơ bản-người trồng đã thu hoạch, không hãm ngọn sớm nên đến năm thứ 1 kinh doanh (năm thứ 3 của cây trồng) cây

1.2.4.3 Cheri (café mít)

- Không phổ biến lắm vì vị rất chua - chịu hạn tốt Công chăm sóc đơn giản, chi phírất 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 100kg -200kg café tươi nếu nằm gần chuồng bò hoặc nơi sinh hoạt gia đình …

1.2.5 Lịch sử phát triển của cà phê ở Việt Nam

- Người Pháp đưa cà phê vào Việt Nam khoảng năm 1850 Vào đầu năm 1900, cà phê được trồng ở một số tỉnh phía Bắc như Tuyên Quang, Lạng Sơn và Ninh Bình

Cà phê Chè cũng được trồng ở khu vực miền Trung, ví dụ như các tỉnh Nghệ An và

Hà Tĩnh Mặc dù cà phê Chè xuất hiện đầu tiên ở Việt Nam nhưng cũng có rất nhiều vườn cà phê Mít (Coffea exelsa) được trồng trong thời gian này Phải rất lâu sau đó, người Pháp mới bắt đầu canh tác các vườn cà phê trên vùng đất thuộc Tây nguyên ngày nay

- Ban đầu, người ta trồng cà phê Chè trên vùng đất Tây nguyên Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, các cây cà phê Chè bị rỉ sắt quá nặng nên thoái hóa dần Cuối cùng, người ta quyết định thay thế cà phê Chè bằng cà phê Vối và cà phê Mít

- Ở Quảng Trị, người Pháp cũng trồng những cây cà phê đầu tiên nhưng sau này là loại cà phê Mít

- Trong khoảng thập niên 90, sản lượng cà phê của Việt Nam đã tăng lên nhanh chóng, nguyên nhân chủ yếu là do:

+ Thực hiện chủ trương giao đất cho nông dân;

+ Giá cà phê tăng cao trong năm 1994 và giai đoạn 1996 – 1998;

+ Cùng với chính sách định canh định cư, nhiều người dân đồng bằng đã di cư lên sinh sống và thâm canh cà phê ở vùng Tây Nguyên Việc thâm canh cà phê trên quy

mô rộng diễn ra điển hình nhất ở khu vực Tây Nguyên Hầu hết các vườn cà phê mới trồng trong giai đoạn này là cà phê Vối (Robusta) Tỉnh Đăklăk trở thành tỉnh

có diện tích cà phê lớn nhất Việt Nam và sản lượng cà phê của Đăklăk chiếm gần một nửa tổng sản lượng cà phê toàn quốc

- Những năm gần đây, Chính phủ đã ra quyết định ổn định diện tích trồng cà phê ở mức 500 ngàn hecta nhằm tránh hiện trạng phá rừng để trồng cà phê khi giá lên cao Hiện nay, Việt Nam có lượng cà phê xuất khẩu lớn thứ hai trên thế giới, chỉ đứng sau Bra-xin, đứng đầu về xuất khẩu cà phê Vối và lượng xuất khẩu chiếm khoảng 14% thị phần toàn cầu

1.2.6 Sản lượng cà phê trên thế giới

- Brasil là nước sản xuất cà phê lớn nhất trên thế giới với sản lượng trên 1,7 triệu tấn hàng năm, chiếm 25% thị trường quốc tế Các nước xuất khẩu lớn khác là Việt Nam, Colombia, Indonesia, Côte d'Ivoire, Mexico, Ấn Độ, Guatemala, Ethiopia, Uganda, Costa Rica, Peru và El Salvador Những nước tiêu thụ cà phê lớn nhất là Hoa Kỳ, Đức, Pháp, Nhật Bản và Ý

- Việt Nam đứng đầu về sản lượng cà phê robusta nhưng không nằm trong các nước

có sản lượng cà phê arabica lớn nhất thế giới Hôm qua, Bộ Nông nghiệp Mỹ

(USDA) công bố báo cáo ước sản lượng cà phê các nước trên thế giới niên vụ 2010-2011 (bắt đầu từ tháng 10 năm trước đến tháng 9 năm sau) Theo đó, tổ chức liệt kê 10 nước có sản lượng cà phê lớn nhất trong vụ mùa này

+ 10 nước có sản lượng cà phê lớn nhất thế giới (gồm cà phê arabica và

(Đơn vị tính là bao trọng lượng 60 kg, tương đương 132 pounds)

+ 10 nước có sản lượng cà phê arabica lớn nhất thế giới

10 Costa Rica 1.575 bao

(Đơn vị tính là bao trọng lượng 60 kg, tương đương 132 pounds)

+ 10 nước có sản lượng cà phê robusta lớn nhất thế giới

1 Việt Nam 18.150 bao

7 Malaysia 1.000 bao

8 Thái Lan 900 bao

9 Cameroon 525 bao

10 Togo 525 bao

(Đơn vị tính là bao trọng lượng 60 kg, tương đương 132 pounds)

1.2.7 Vùng miền phân bố cà phê trê lãnh thổ Việt Nam

- Khi nhắc đến những vùng đất trồng cà phê ở nước ta, trước hết phải kể đến các tỉnh Tây Nguyên với các vùng trồng cà phê nổi tiếng như Cầu Đất, Núi Min, Trạm Hành (Lâm Đồng) và đặc biệt Buôn Ma Thuột (Đắk Lắk) - vựa cà phê Robusta đứng đầu thế giới

- Dải đất Tây Nguyên này hay còn gọi là Cao nguyên trung phần, may mắn được tạo hóa ban cho đất đỏ bazan trù phú (2 triệu hécta, chiếm 60% đất bazan cả nước),

có tính chất cơ lý tốt, khả năng giữ nước và hấp thu dinh dưỡng cao, kết cấu viên cục độ xốp bình quân 62-65% Bên cạnh đó, các cao nguyên này lại có độ cao khoảng 500 - 600 m so với mực nước biển cùng khí hậu mát mẻ, mưa nhiều nên rấtthích hợp với loại cà phê Robusta và một số loại cây công nghiệp khác

- Buôn Ma Thuột là vùng đất có cà phê khá sớm ở Việt Nam Trước đó, người Pháp

đã khảo sát rất kỹ lưỡng về thổ nhưỡng, khí hậu, độ cao, tầng phù sa cổ…mới chọn Buôn Ma Thuột là nơi chuyên canh cây cà phê Robusta, lấy Buôn Ma Thuột làm tâm trong vòng bán kính 10 km trồng cà phê Robusta đều cho ra thể chất tốt, như

Ea Kao, Etam, Tân Lập, Tân Hòa, Tân An, Tân Lợi, Cư Ebut, và một số huyện khác: Cư Mgar, Krong Ana Robusta vùng này là loại thích hợp nhất để tăng độ mạnh của cà phê Espresso (gốc Milano) nhưng với một tỷ lệ ít

- Vốn là một trong tám đô thị loại một trực thuộc tỉnh, lại là thành phố chiến lược, đặc biệt quan trọng về an ninh quốc phòng cấp quốc gia nên Buôn Ma Thuột được nhà nước quan tâm và đầu tư nhiều để phát triển cơ sở hạ tầng cùng nhiều mặt khác Với sản lượng cà phê Robusta đứng đầu cả nước, góp phần đưa sản lượng xuất khẩu cà phê Việt Nam lên vị trí số 1 trên thế giới, và cung cấp một sản phẩm

cà phê có chất lượng cao nhất và hương vị đặc trưng nhất nên Buôn Ma Thuột được xem là “thủ phủ cà phê”

- Tuy cùng nằm trên dải đất Tây Nguyên nhưng cà phê Cầu Đất, Núi Min, Trạm Hành của tỉnh Lâm Đồng lại có sự khác biệt hẳn Đó là hương thơm quyến rũ của

cà phê Arabica vốn được thế giới ưa chuộng Ở độ cao trên 1.500 m so với mực nước biển, có nhiều vùng đồi dốc thoai thoải cùng khí hậu mát mẻ, những vùng đất này của Lâm Đồng là nơi chốn đắc địa, lý tưởng nhất cho giống Arabica phát triển

và sản sinh ra những hạt cà phê có chất lượng vào hàng ngon nhất nhì thế giới Đặc biệt, cà phê Cầu Đất được xem như “Bà hoàng” của các loại cà phê nhờ hương thơm quyến rũ đặc biệt của nó.

- Khe Sanh (Quảng Trị) cũng là một vùng trồng nổi tiếng khác của giống cà phê Arabica và Catimor (cà phê mít), vốn có độ cao phù hợp và là vùng đồng bằng chịunhững ngọn gió Lào hun đúc thổi từ hoang mạc Trung Á làm đồng khô cỏ cháy và con người gan góc kiên trì nhất Việt Nam Bên cạnh đó, nước ta còn có vùng cà phêArabica Tây Bắc đã có lịch sử cả trăm năm, tuy cho những sản phẩm thấp hơn so với các tỉnh Tây nguyên, song cũng góp phần làm hương sắc cà phê Việt thêm phong phú và đa dạng

- Ngoài những vùng trồng cà phê tiêu biểu kể trên, Việt Nam cũng được biết đến với cà phê tại Đắk Mil của Đắk Nông, có tới 19.000 ha cà phê, chiếm tới 1/4 diện tích của huyện này và cung cấp sản lượng tới 42.930 tấn, chiếm 1/3 sản lượng cà phê so với toàn tỉnh Nếu như cà phê Đắk Hà mang tới hương vị hoan hỉ, nồng nhiệt thì cà phê Đắk Mil chua thanh lại đem đến sự trầm tư, sâu sắc

- Gia Lai thì lại được biết đến với cà phê Chư Sê, một huyện nằm cách thành phố Pleiku 40 km về phía nam, với diện tích 12.000 ha, lại mang đến hương vị cà phê sục sôi, đầy chất lửa Ngoài ra, tỉnh này còn có những vùng đất trồng cà phê khác với sản lượng và chất lượng khá tốt như Chư Pả, Ia Sao, An Khê…

1.2.8 Quy trình sản suất cà phê nhân

1.2.8.1 Giới thiệu các phương pháp sản xuất cà phê nhân

- Sản xuất cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp bao vỏ bọc quanh hạt nhân

cà phê để thu được cà phê nhân Để cà phê nhân sống có một giá trị thương phẩmcao chúng ta phải sấy khô đến mức độ nhất định (độ ẩm mà nhà chế biến yêu cầu).Rồi sau đó tiếp tục các quá trình chế biến tinh khiết hơn như chế biến cà phê rang,

cà phê bột thô, cà phê hòa tan Hoặc các sản phẩm khác có phối chế như: cà phêsữa, các loại bánh kẹo cà phê

- Trong kỹ thuật sản xuất cà phê nhân có 2 phương pháp chính :

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

 Giai đoạn xát tươi và phơi sấy loại bỏ các lớp vỏ, thịt và các chất nhờn bênngoài và phơi sấy khô đến mức độ nhất định

 Giai đoạn xay xát, loại bỏ các lớp vỏ trấu và một phần vỏ lụa, tạo thành cà phênhân

+ Phương pháp sản xuất khô: chỉ có một giai đoạn chính là sau khi phơi quả càphê đến mức độ nhất định dùng máy xát khô loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân,không cần qua giai đoạn sản 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 nhưngphương pháp này có nhiều hạn chế là phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Nó chỉphù hợp với nơi có điều kiện khí hậu nắng nhiều mưa ít, không đáp ứng đượcnhững yêu cầu về mặt chất lượng

 Phương pháp chế biến ướt phức tạp hơn, tốn nhiều thiết bị và năng lượng hơn,đồng thời đòi hỏi dây chuyền công nghệ cũng như thao tác kỹ thuật cao hơn.Nhưng phương pháp này thích hợp với mọi hoàn cảnh, mọi điều kiện khí hậu thờitiết Đồng thời rút ngắn được thời gian sản xuất, tăng năng suất của nhà máy vànâng cao chất lượng sản phẩm cà phê nhân

Hiện nay ở nước ta, các nhà máy, xí nghiệp sản xuất cà phê nhân chủ yếu sử dụngphương pháp khô (phương pháp cổ điển)

1.2.8.2 Dây chuyền sản suất cà phê nhân (phương pháp khô)

Thu nhận và bảo quản quả cà phê

Sàng phân loại và làm sạch

Xát tươi

Rửa

Làm ráo

Xát khô

Thu được cà phê nhân



Sấy

Đóng bao đưa vào bảo quản

Chương 2 : Cấu tạo của thiết bị sấy thùng quay

2.1 Thiết bị sấy thùng quay là gì ?

- 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 thu hoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt có kích thước nhỏ Trong hệ thống này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy nhanh, và độ đồng đều của sản phẩm cao Ngoài ra, thiết bị còn có thể làm việc với năng suất lớn

1 số thiết bị sấy thùng quay

2.2 Cấu tạo của hệ thống sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay

- Hệ thống sấy thùng quay gồm có :

+ Buồng đốt

+ Đĩa phân phối hạt

+ Phễu nạp vật liệu sấy

+ Gầu tải vật liệu sấy

và thải ra ngoài môi trường

- Ưu điểm : vật liệu sấy được đảo trộn đồng đều nhờ cánh xáo trộn khi thùng quay (cánh xáo trộn được dẫn động nhờ 1 đông quay)

- Nhược điểm : chỉ hiệu quả khi sấy với năng suất trung bình, còn khi sấy với năng suất lớn việc dẫn động cho thùng quay đòi hỏi tốn kém và phức tạp