Đánh giá ảnh hưởng của thời vụ thu hoạch và chất lượng cà phê đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tươi theo phương pháp ướt
MỤC LỤC
Thời vụ thu hoạch cà phê
Thời vụ thu hoạch cà phê ở các n−ớc khác nhau do giống cà phê, điều kiện sinh tr−ởng phát triển, vùng sinh thái và điều kiện khí hậu… Nh− Brazin thu hoạch từ tháng 4 đến tháng 9, Guatemala từ tháng 8 đến tháng 3 năm sau, Kenya có hai vụ từ tháng 6 đến tháng 9 và từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Cà phê là loại sản phẩm dễ mất phẩm chất vì thế cần phải đ−ợc đ−a vào chế biến không quá 24h kể từ khi thu hái, trong thời gian chờ chế biến phải để cà phê nơi khô ráo, thoáng và không dày quá 40cm.
Chất l−ợng cà phê xuất khẩu của Việt Nam
Hiện nay có đến 80% sản l−ợng thuộc khu vực kinh tế hộ gia đình, nơi còn rất thiếu thốn về cơ sở vật chất để áp dụng quy trình công nghệ chế biến hiện đại. Ngoài ra chất l−ợng xuất khẩu cà phê Việt Nam bị ảnh h−ởng lớn do việc ch−a đ−a cà phê vào danh mục mặt hàng quản lý chất l−ợng [13].
Ph− ơng pháp thực nghiệm đo đạc và gia công thí nghiệm
Phương pháp thực nghiệm đo đạc
Lúc này hàm D đ−ợc coi nh− một hàm hồi qui nào đó, việc xác định mô hình toán, kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi qui, kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán hàm D. Sau khi xác định đ−ợc mô hình toán của hàm D, ta cũng tiến hành giải tối ưu tương tự như tìm cực trị đối với các hàm thàn phần Yj. Thay giá trị tối −u này vào các hàm thành phần Yj , ta xác định đ−ợc giá trị tối −u tổng quát của các thông số ra.
Năng suất máy đ−ợc xác định bằng khối l−ợng của cà phê sau khi đ−ợc phân loại trong một lần thí nghiệm với một khoảng thời gian thí nghiệm. Nếu trong quá trình tính toán, xử lý đo đạc số liệu, chúng tôi áp dụng các quy tắc của xác suất thống kê toán học. + Tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm để đánh giá sai số ngẫu nhiên đối với mỗi thí nghiệm và với mỗi mức biến thiên.
Nếu F > Fb thì ta không chấp nhận “Giả định không” và phương sai yếu tố là đáng kể nghĩa là ảnh hưởng của yếu tố đó tới thông số mục tiêu là đáng tin cậy. Phương sai được coi là đồng nhất, không có phương sai nào lớn vượt quá nhiều so với phương sai khác và các số liệu đo đạc đảm bảo độ tin cậy. Tất cả các số liệu thí nghiệm của đề tài này chúng tôi tiến hành gia công theo ph−ơng pháp trên.
Nội dung nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết tính toán các bộ phận của máy rửa và phân loại cà phê quả t−ơi. Nguyên lý kết cấu của loại máy rửa này so với máy LSC-10P không chắc chắn bằng và độ tin cậy kém hơn do sử dụng các truyền. - Chất l−ợng làm việc của máy rửa phân loại và bể xi phông là hoàn toàn t−ơng đ−ơng nhau.
+ Với hệ thống máy rửa và phân loại nên sử dụng thay cho bể xi phông, chỉ nên tận dụng bể xi phông nếu đã có sẵn ở cơ sở chế biến. + Máy rửa phân loại MRQ-5 do cơ khí Nha Trang thiết kế chế tạo có năng suất cao hơn các máy rửa phân loại khác, máy làm việc ổn định, cần nghiên cứu hoàn chỉnh thêm.
Tính toán một số thông số cơ bản của sàng 1. Chọn thông số tần số lắc sàng
Cơ sở lý thuyết tính toán bộ phận rửa 1. Tổn thất áp suất của dòng chảy qua lớp quả
Công suất cực đại của sàng đ−ợc xác định theo công thức:. m2 - Khối lượng của vật liệu làm sàng. Thay số ta đ−ợc công suất của sàng là:. Cơ sở lý thuyết tính toán bộ phận rửa. Tại mặt cắt 2 - 2 để làm cho khối cà phê luôn ở trạng thái “sôi”, yêu cầu vận tốc tại mặt cắt đó phải tạo được áp lực của dòng nước đẩy khối quả tốt lơ. lửng ở khoang rửa vào khoang tách quả tốt. Còn quả xanh, lép có khối l−ợng riêng nhỏ hơn sẽ đ−ợc đẩy lên trên và đi vào khoang tách quả xanh ra ngoài. Khi nước thổi qua lớp quả, ta có thể xem như nó chuyển động dọc theo khe giữa các quả. Tổn thất áp suất của dòng chảy qua lớp quả đ−ợc tính theo công thức sau:. Tính toán thùmg rửa phân loại. Tính vận tốc thăng bằng. Mặt cắt thùng rửa và bơm n−ớc. Vận tốc thăng bằng tại mặt cắt 2-2 đ−ợc tính theo công thức ). Thể tích ngăn tách đá phụ thuộc vào năng suất máy, thời gian quả cà phê chuyển động qua ngăn tách đá, tỷ khối quả cà phê và hệ số nạp đầy. Thể tích ngăn phân loại quả chắc - lép phụ thuộc vào năng suất máy, thời gian quả cà phê chuyển động qua ngăn phân loại, tỷ khối quả cà phê và hệ số nạp đầy.
Theo số liệu thực tế của một số máy rửa - phân loại cà phê hiện có, thời gian quả cà phê chuyển động qua ngăn phân loại là 8 - 12 s [16]: Giả sử chọn thời gian quả cà phê chuyển động qua ngăn phân loại là 10 s để tính toán. Thông thường để hạn chế chiều cao của máy ta chọn HB = 1 (m). Công suất đòi hỏi trên trục của bơm N cần phải lớn hơn công suất thuỷ lực để khắc phục tổn thất thuỷ lực và tổn thất do ma sát giữa các bộ phận làm việc của bơm. N đ−ợc tính theo công thức sau:. ηQ.ηC : Hiệu suất toàn phần của bơm. ηH : Hiệu suất thuỷ lực, để khắc phục tổn thất thuỷ lực. ηQ: Hiệu suất lưu lượng, để khắc phục tổn thất lưu lượng khi vào bơm ). Khi chọn động cơ để kéo bơm, cần phải chọn công suất động cơ Nđc lớn hơn công suất trên trục để đề phòng các trường hợp quá tải và bù vào tổn thất do truyền động từ động cơ tới trục bơm.
Để bơm liên tục tạo ra dòng chảy c−ỡng bức từ d−ới lên tạo cho quả cà phê chuyển động hỗn loạn tại ngăn tách tạp chất và tạo dòng chảy lướt tách quả nổi ra khỏi quả chắc, yêu cầu bắt buộc là phải tính được lưu lượng của bơm n−ớc. (4.39) Góc β1 không ảnh hưởng trực tiếp đến cột áp của bơm nhưng nếu trị số góc β1 không thích hợp thì sẽ gây va đập dòng chảy với cánh dẫn ở lối vào cánh bơm, ảnh hưởng xấu đến hiệu suất và cột áp của bơm nên thường chọn β1. Kết quả khảo nghiệm máy rửa phân loại cà phê kiểu sàng lắc LSC-10P của Pinhalense - Brazin [14] và máy rửa phân loại cà phê cùng kiểu MRQ-3, MRQ-5 của xí nghiệp cơ khí Vinacafe Nha Trang, cho thấy chi phí điện năng trung bình là 0,44 kWh/tấn quả.
Ph− ơng pháp nghiên cứu đa yếu tố
Kết quả kiểm tra độ tin cậy về mức độ ảnh hưởng của bề dày lớp nguyên liệu đến các thông số ra cho thấy các tiêu chuẩn Fisher tiêu chuẩn tính theo bảng đều lớn hơn giá trị Fisher tra bảng đ−ợc thể hiện ở bảng phía trên tính thuần nhất và thích ứng. Như vậy ảnh hưởng của bề dày lớp nguyên liệu đến các thông số ra là đáng tin cậy. Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán theo tiêu chuẩn Fisher bằng cách so sánh giá trị tính toán F theo công thức ch−ơng 2 với giá trị tr bảng Fbα,f1,f2.
Các giá trị tính toán F của các hàm Y1, Y2, đều nhỏ hơn giá trị tra bảng Fb. Mô hình thích ứng - Xác định các giá trị tối −u các hàm Y1, Y2 bằng cách lấy đạo hàm riêng. Giải hệ ph−ơng trình này ra ta đ−ợc giá trị tối −u của các yếu tố x1.
- Giải mã theo công thức ta đ−ợc giá trị thực của mỗi yếu tố xi. - Chuyển ph−ơng trình hồi quy từ dạng mã sang dạng thực bằng cách thay giá trị xi từ công thức trên vào ph−ơng trình. Giá trị hệ số hồi qui của ph−ơng trình dạng thực đ−ợc ghi trong bảng 4.7.
Kết quả nghiên cứu tối − u tổng quát
Thông qua kết quả nghiên cứu lý thuyết đề tài đã xác định đ−ợc mối quan hệ qua lại giữa tốc độ quay của cơ cấu lệch tâm, kích thước lỗ sàng và bề dày lớp quả trên sàng tới chất l−ợng khối quả thu đ−ợc sau khi phân loại. Trên cơ sở đó đã xác định đ−ợc một vài thông số cơ bản ở đầu ra của quá trình phân loại cà phê quả t−ơi theo ph−ơng pháp −ớt. Kết quả nghiên cứu đơn yếu tố đã xác định được ảnh hưởng qua lại của một vài yếu tố đến chất l−ợng sản phẩm sau phân loại và chi phí điện năng riêng phục vụ cho quá trình phân loại đặc biệt là cho bơm tạo áp làm khối quả.
Kết quả nghiênghiên cứu tối −u tổng quát đã xác định đ−ợc giá trị tối −u của một số thông số sau đây làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo máy làm sạch và phân loại cà phê.