báo cáo tốt nghiệp kĩ thuật chế biến cà phê

báo cáo tốt nghiệp kĩ thuật chế biến cà phê

Đồ án tốt nghiệp -1- http://www.ebook.edu.vn MỞ ĐẦU Cà phê trồng chế biến nhiều quốc gia giới, chủ yếu nước gần vùng xích đạo có khí hậu nhiệt đới như: Việt Nam, Indơnêxia, Malaixia, Ấn Độ, Côlômbia, Brazin, Etiôpia v v… Hằng năm, sản lượng cà phê nhân toàn cầu đạt tới 4,5 đến triệu tấn, phần lớn dùng để xuất sang nước phát triển nơi có mức sống cao cà phê trở thành nhu yếu phẩm sống bình thường người dân Cây cà phê lần dầu tiên đưa vào Việt Nam từ năm 1897 trồng thử từ năm 1898 Giai đoạn đầu, cà phê chủ yếu trồng Ninh Bình, Quảng Bình… đến đầu kỷ 20 trồng Nghệ An số nơi Tây Nguyên Từ 1920 trở đi, cà phê có diện tích đáng kể đặc biệt Bn Ma Thuột, Đăklăk Khi bắt đầu, qui mô đồn điền từ 200-300 suất đạt từ 400-600kg/ha Cho đến nay, diện tích cà phê nước khoảng 500.000 sản lượng có lên đến 900.000 Hiện Việt Nam nước xuất cà phê đứng thứ giới Cà phê trồng nước ta có bao gồm cà phê vối (Robusta) chiếm 90% diện tích, cà phê chè (Arabica) 10% cà phê mít (Excelsa) 1% [ 12 ] Cùng với việc phát triển trồng cà phê kỹ thuật chế biến địi hỏi ngày cao Khâu chế biến có ảnh hưởng lớn đến phẩm chất cà phê tác động mạnh đến sản xuất cà phê Hiện có nhiều sở chế biến cà phê nhân sống xuất chế biến cà phê bột, cà phê hịa tan, song quy mơ cịn nhỏ, rải rác, chưa tập trung Từ phân tích cho thấy, việc xây dựng nhà máy cà phê mới, áp dụng cơng nghệ sản xuất đại, tính tốn hợp lý vùng nguyên liệu giá trị sử dụng nhà máy hiệu góp phần giải vấn đề số lượng chất lượng cà phê, đồng thời giải vấn đề việc làm cho người dân giúp giảm thiểu gánh nặng thất nghiệp, cải thiện sống Như vậy, vấn đề thiết kế nhà máy cà phê đại yêu cầu có tính khả thi cao Do đó, em giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất cà phê phương pháp ướt suất 30 cà phê tươi/ ngày 15 cà phê thóc/ ngày GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -2- http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Hiện nước ta có nhiều nhà máy sản xuất cà phê chưa đáp ứng nhu cầu nước xuất Bên cạnh đó, việc cà phê trồng nhiều nhà máy sản xuất cà phê thiếu tạo chênh lệch nguyên liệu đầu vào sản phẩm Do đó, việc xây dựng nhà máy cà phê cần thiết để góp phần giải vấn đề Quảng Trị tỉnh phát triển nước công nghiệp nông nghiệp chứng Thị xã Đông Hà vừa định thành lập Thành Phố Đơng Hà Tuy có nhiều thuận lợi vị trí địa lý tính chất vùng khí hậu nóng ẩm thích hợp cho cà phê phát triển địa bàn tỉnh có nhà máy sản xuất cà phê Khảo sát tình hình thực tế cho thấy thị trấn Khe Sanh, huyện Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị có điều kiện tự nhiên xã hội thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê: 1.1 Đặc điểm tự nhiên + Thị trấn Khe Sanh, huyện Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị phía Nam giáp với tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Đơng giáp với nước bạn Lào Thời gian gần phù hợp với điều kiện đất đai khí hậu nên cà phê phát triển tốt đem lại thu nhập cho người dân, phong trào trồng cà phê khu vực phát triển ngày diện tích trồng cà phê tăng đặt nhà máy sản xuất cà phê, địa phương đảm bảo số lượng chất lượng nguyên liệu cung cấp cho nhà máy + Huyện Hướng Hóa có mặt rộng lớn nên thích hợp để xây dựng nhà máy vừa đảm bảo diện tích vừa đảm bảo mặt kết cấu xây dựng + Hướng gió Tây Bắc – Đơng Nam + Nhiệt độ trung bình 23 0C Độ ẩm trung bình 80 – 90% 1.2 Vùng nguyên liệu + Vùng nguyên liệu rộng lớn gần với vị trí xây dựng nhà máy thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu đến nơi sản xuất đảm bảo nguồn nguyên liệu dồi cho nhà máy GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -3- http://www.ebook.edu.vn 1.3 Hợp tác hóa + Nhà máy hợp tác hóa liên hợp hóa với nhà máy lân cận nhà máy rượu Xica, nhà máy tinh bột sắn, đồng thời hợp tác hóa với nhà máy tỉnh Thừa Thiên Huế nhà máy rượu Sakê, nhà máy bánh kẹo, nhà máy sữa chua, nhà máy bia Huế Cho nên tận dụng cơng trình giao thơng xây dựng sẵn cơng trình phụ khác + Sản phẩm cà phê tiêu thụ nhanh chóng nhờ tính chất gắn bó chặt chẽ nhà máy nên giải đầu cho sản phẩm cà phê 1.4 Nguồn cung cấp điện + Mạng lưới điện quốc gia 500KV hạ xuống 220V/ 380V sở điện lực tỉnh Quãng Trị cấp Ngoài để đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục nhà máy mua sẵn máy phát điện dự phòng 1.5 Nguồn cung cấp + Nguồn chủ yếu lấy từ lò nhà máy + Hơi dùng cho thiết bị sử dụng nhiệt 1.6 Nhiên liệu + Dùng dầu FO để đốt lị + Dùng dầu bơi trơn để bơi trơn thiết bị q trình sản xuất + Xăng dùng cho xe ô tô nhà máy 1.7 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý nước + Tùy theo mục đích sử dụng mà nước phải đảm bảo tiêu hóa lý sinh học định + Nhà máy sử dụng nguồn nước lấy từ hệ thống sơng, suối địa phương Cần xử lý nước trước đưa vào sản xuất nhằm đảm bảo yêu cầu công nghệ Làm mềm nước phương pháp hóa học nhựa trao đổi ion + Nhà máy sử dụng nguồn nước phụ nhà máy nước cung cấp qua giai đoạn lắng, lọc khử trùng 1.8 Thoát nước khí thải + Do nước thải nhà máy chứa nhiều chất bẩn nên cần xử lý nước trước đưa môi trường xung quanh tránh ô nhiễm môi trường GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -4- http://www.ebook.edu.vn + Rác đem xử lý định kì + Khí thải có nhiều bụi, khói từ lị hơi, lị sấy… cần tách bụi xiclon tách bụi đến lúc đủ tiêu chuẩn thải môi trường 1.9 Giao thơng vận tải + Giao thơng vận tải đóng vai trò quan trọng nhà máy sản xuất cà phê hàng ngày phải vận chuyển khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu…về nhà máy vận chuyển sản phẩm đến nơi tiêu thụ + Vận chuyển đường bộ: nhà máy có vị trí gần đường số xung quanh khu vực có hệ thống đường liên thơn, liên xã nâng cấp tốt lợi để giảm chi phí vận chuyển, lưu thơng hoạt động dễ dàng 1.10 Năng suất nhà máy + Dựa vào vị trí địa lý thuận lợi vùng nguyên liệu khả tiêu thụ sản phẩm chọn suất nhà máy 30 cà phê tươi/ ngày 15 cà phê thóc khơ/ ngày + Khả tiêu thụ lượng cà phê nhà máy sản xuất lớn vị trí nhà máy nằm khu vực tập trung đông dân cư, tình hình kinh tế đà phát triển gần nước bạn Lào … 1.11 Cung cấp nhân công + Việc xây dựng nhà máy giải phần lao động khu vực, đỡ tiền đầu tư xây dựng khu nhà công trình phụ khác, tạo điều kiện cho tỉnh nhà phát triển + Cán kỹ thuật công nhân đào tạo từ trường Đại học, Cao đẳng, Trung cấp khu vực miền trung Đại Học Huế, Đại Học Đà Nẵng…Yêu cầu chung phải đảm bảo vận hành nhà máy ổn định giải khắc phục có cố xảy GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -5- http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ 2.1 Tổng quan nguyên liệu 2.1.1 Sơ lược lịch sử trồng cà phê giới nước + Cây cà phê chè mọc hoang dại cao nguyên Etiôpia (châu Phi) Sau đạo qn xâm lược Etiơpia đưa sang A-rập từ kỷ 13 – 14 Năm 1575 đem sang trồng Yêmen ( thuộc A-rập ) Thế kỷ 17 đưa sang Ấn Độ, năm 1658 sang Xrilanca; từ sang đảo Java ( Indonexia ) Sau vịng nửa kỷ cà phê xuất vòng quanh giới (Bắc Mỹ, Braxin) + Ở Việt Nam, cà phê chè ( Arabica ) thấy từ năm 1857 Quãng Trị Bố Trạch ( Bình Trị Thiên ) Đến năm 1870 tìm thấy số cà phê chè nhà tu Thiên Chúa Giáo Nam Ninh Năm 1888, thực dân Pháp chiếm nước ta chúng thành lập đồn điền cà phê trung du Xuân Mai, Sơn Tây làm theo phương thức du canh, suất cao năm đầu 400 – 500 kg/ Sau thấp dần 100 – 150 kg cà phê nhân/ Để cứu vãn tình hình ấy, vào năm 1905 thực dân Pháp đưa vào Việt Nam loại cà phê vối ( C Robusta ) cà phê mít ( C excelsa Chari ) thay cho cà phê chè vùng thấp, năm 1910 đồn điền cà phê lại tiệp tục mọc lên Hà Tĩnh, năm 1911 Yên Mỹ ( Thanh Hóa ), năm 1915 Nghĩa Đàn ( Nghệ An ) Đồng thời thăm dị khả thích nghi cà phê Tây Bắc Năm 1925 cà phê phát triển Tây Nguyên [ 9, Tr 5, ] 2.1.2 Đặc tính thực vật cà phê Các loại cà phê thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, có 10 loại đáng ý giá trị trồng trọt Trên giới người ta thường trồng loại cà phê sau: Giống Arabica, giống Robusta, giống Chari Các giống có thời gian thu hoạch khác nên bổ sung thời vụ cho việc trồng thu hoạch giống 2.1.2.1 Cà phê Arabica (cà phê chè) Cà phê thuộc giống Coffea arabica gồm giống thông thường như: typica, caturra, moka… Đây loại trồng nhiều giới Nguồn gốc giống cao nguyên Etiôpia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -6- http://www.ebook.edu.vn a Đặc tính Loại có loại trồng Việt Nam: Moka Catimor + Moka: mùi thơm quyến rũ, ngào ngạt, vị nhẹ, sản lượng thấp, giá nước không cao khơng xuất được, giá xuất cao – 2, lần robusta, trồng khơng đủ chi phí nên người nơng dân trồng loại cà phê + Cartimor: mùi thơm nồng nàn, có vị chua, giá xuất gấp hai lần Robusta khơng thích hợp với khí hậu vùng đất Tây Ngun trái chín mùa mưa khơng tập trung phí hái cao – Quảng Trị trồng thí nghiệm, đại trà loại có triển vọng tốt [ 13 ] Cây cà phê Arabica cao từ 3-5 m, điều kiện đất đai thuận lợi cao đến m, độc thân nhiều thân, hình trứng hình lưỡi mác, thường hình trứng có hình cầu, chín có màu đỏ tươi, số giống chín có màu vàng đường kính 10-15 mm Số lượng 800-1200 quả/kg, thời gian nuôi từ 6-7 tháng Trong điều kiện thời tiết khí hậu miền Bắc, cà phê Arabica chín rộ vào tháng 12 tháng Ở Tây Nguyên cà phê chín sớm 2-3 tháng so với miền Bắc, chín bị mưa dễ nứt rụng Trong có nhân, số có nhân Nhân có vỏ lụa màu bạc bám cứng vào nhân Ngoài vỏ lụa vỏ trấu cứng, vỏ thịt Từ 5-7 kg thu 1kg nhân cà phê sống Màu hạt xám xanh, xanh lục, xanh nhạt, tùy theo cách chế biến Lượng cafein có nhân khoảng 1-3 % tùy theo giống [ 9, Tr ] Hình 2.1: Quả cà phê Arabica GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -7- http://www.ebook.edu.vn b Năng suất Loại thường: 400-500 kg cà phê nhân/1hecta, loại tốt: 600-800 kg cà phê nhân/ 1hecta Giá trị thương phẩm cao, cà phê chè ưa chuộng thị trường giới nước Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu khoảng: 14-20% 2.1.2.2 Cà phê Robusta (cà phê vối) Cà phê thuộc giống Coffea canephora Pierr exEraenner Nguồn gốc khu vực sông Công gô miền núi vùng thấp xích đạo nhiệt đới Tây Châu Phi a Đặc tính Loại trơng thích hợp với khí hậu, thổ nhưỡng vùng Tây Nguyên Việt Nam - vùng đất bazan (Gia lai, Đắclắc) - năm đạt 9095% tổng sản lượng cà phê Việt Nam, mùi thơm nồng, khơng chua, độ cafein cao, thích hợp với vị người Việt, đậm đặc với người nước [ 13 ] Robusta cao từ 5-7 m hình trứng hình trịn, chín có màu đỏ thẫm Vỏ cứng dai cà phê Arabica Từ 5-6 kg thu 1kg cà phê nhân Quả chín từ tháng đến tháng miền Bắc, Tây nguyên chín sớm từ tháng 12 đến tháng Đặc biệt loại cà phê Robusta không hoa kết mắt cũ cành Nhân hình trịn, to ngang vỏ lụa màu ánh nâu bạc Màu sắc nhân xám xanh, xanh bạc vàng mỡ gà ….tùy thuộc chủng phương pháp chế biến lượng cafein có khoảng 1,5- 3% [ 9, Tr 10 ] Hình 2.2: Quả cà phê Robusta GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -8- http://www.ebook.edu.vn b Năng suất Năng suất lớn cà phê Arabica, 500-600 kg/1ha.Tuy loại cà phê hương thơm khả kháng sâu bệnh loại tốt 2.1.2.3 Cà phê Chari ( cà phê mít) Nguồn gốc xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại đưa vào Việt Nam 1905 a Đặc tính Khơng phổ biến vị chua – chịu hạn tốt Cơng chăm sóc đơn giản, chi phí thấp – thị trường xuất không chuộng kể nước nên người trồng loại – cà phê mít 15 – 20 tuổi, tốt thu hoạch từ 100 – 200 kg cà phê tươi nằm gần chuồng bò nơi sinh hoạt gia đình [ 13 ] Chari lớn cao 6- 15 m hình trứng lưỡi mác, gân nhiều mặt dưới, hình trứng nuốm lồi to Quả chín lúc với đợt hoa mới, đốt cành có đồng thời chín, xanh, nụ hoa, hoa nở nụ quả, điều bất lợi thu hoạch Quả thường chín vào tháng đến tháng [ 9, Tr 10 ] Hình 2.3 Quả cà phê Chari b Năng suất - Loại thường: 500-600 kg/1ha - Loại tốt: 1200-1400 kg/1ha - Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu: 10-15% GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp -9- http://www.ebook.edu.vn 2.1.3 Thành phần hoá học cà phê 2.1.3.1 Cấu tạo giải phẩu cà phê Quả cà phê gồm có phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa nhân Hình 2.4: Nhân cà phê a Lớp vỏ Là lớp vỏ ngồi, mềm, ngồi bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm cà phê vối cà phê mít b Lớp vỏ thịt (Pulpe) Nằm lớp vỏ mỏng hay cịn gọi trung bì, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát Vỏ thịt cà phê mít cứng dày c Lớp vỏ trấu (Parchment) Bao bọc bên nhân lớp vỏ cứng, nhiều chất sơ gọi lớp vỏ trấu tức nội bì Vỏ trấu cà phê chè mỏng dễ dập vỡ cà phê vối cà phê mít Hạt cà phê sau loại chất nhờn phơi khô gọi cà phê thóc d Lớp vỏ lụa ( Silverskin) Đây lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân cà phê chúng có màu sắc đặc tính khác tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc mỏng dễ bong khỏi hạt trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê e Nhân cà phê (Coffee bean) Đây lớp cà phê, phía ngồi nhân lớp tế bào cứng có tế bào nhỏ chứa chất dầu Phía có tế bào lớn mềm Một cà phê thường có 1, nhân, thơng thường nhân GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy Đồ án tốt nghiệp - 10 - http://www.ebook.edu.vn Bảng 2.1: Tỷ lệ thành phần Thành phần Arabica (%) Robusta (%) Vỏ 43 – 45 41- 42 Vỏ nhớt 20 – 23 21- 22 Vỏ trấu - 7,5 6-8 Nhân vỏ lụa 26 -30 26 - 29 2.1.3.2 Thành phần hóa học phần cấu tạo cà phê [ 9, Tr 13 ] a Thành phần hóa học vỏ Vỏ cà phê chín có màu đỏ, chứa chất antoxian vết ancaloit, tanin, cafein, loại enzim Trong vỏ có khoảng 21,5-30% chất khơ Bảng 2.2: Thành phần hóa học vỏ ( tính theo % g) Thành phần hóa học C.phê Arabica (%) C.phê Robusta (%) Protein 9,2 - 11,2 9,17 Chất béo 1,73 2,00 Xenlulo 13,16 27,65 Tro 3,22 3,33 Hợp chất khơng có Nitơ 66,16 57,15 Chất đường - - Tanin - 14,42 Pectin - 4,07 Cafein 0,58 0,25 b Thành phần hóa học lớp nhớt Lớp nhớt nằm phía lớp vỏ quả, gồm tế bào mềm, khơng có cafein, tanin, có nhiều đường pectin Bảng 2.3: Thành phần hóa học vỏ nhớt Thành phần hóa học Cà phê Arabica (%) Cà phê Robusta (%) Pectin 33,0 38,7 Đường khử 30,0 46,8 Đường không khử 20,0 - Xenlulo tro 17,0 - GVHD: TS Đặng Minh Nhật SVTH: Nguyễn Bá Vũ Duy ... theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc mỏng dễ bong khỏi hạt trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê e Nhân cà phê (Coffee... phẩu cà phê Quả cà phê gồm có phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa nhân Hình 2.4: Nhân cà phê a Lớp vỏ Là lớp vỏ ngồi, mềm, ngồi bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm cà phê vối cà phê. .. chuyển cà phê 2.1.4.8 Ảnh hưởng trình chế biến Quá trình chế biến trình chuyển cà phê tươi thành cà phê nhân sau loại bỏ toàn vỏ quả, làm nhớt, loại vỏ thóc làm giảm hàm lượng nước nhân cà phê xuống