1.3.4.1. Mục ựắch làm ráo nước
Sau khi ựã rửa hết nhớt lượng nước còn trong hạt và lượng nước bám ngoài vỏ chiếm khoảng 52-60%. Thực nghiệm cho thấy rằng phần nước bám xung quanh vào khoảng 8-10%. Nếu ựể nguyên lượng nước này mang cà phê ựi sấy thì có ảnh hưởng không tốt ựến màu sắc của nhân, vì khi nhiệt ựộ cao, lượng nước này sẽ gần sôi làm cho nhân gần như bị luộc dẫn ựến nhân cà phê sẽ có màu xanh thẫm, tốn nhiều thời gian sấy và tốn thêm nhiên liệu. Nếu ựể nguyên lượng nước này mang phơi thì kéo dài thời gian phơi và men mốc sẽ có ựủ thời gian phát triển ngay trên sân. Vì vậy trước khi phơi sấy cần làm giảm lượng nước bề mặt của nó.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 27
1.3.4.2. Các phương pháp làm ráo nước
để làm ráo nước, hiện nay người ta thường dùng 3 phương pháp: phương pháp ly tâm, phương pháp dùng tháp gió và phương pháp thủ công.
a) Phương pháp ly tâm
Dựa trên tắnh chất lực ly tâm lớn làm cho nước bắn ra xung quanh. Có thể dùng ly tâm gián ựoạn và ly tâm liên tục.
- Ly tâm gián ựoạn: có nhiều loại cỡ khác nhau, máy gồm một hình trụ có trục quay 1000-1200 vòng/phút (hình 1.9). Máy hoạt ựộng theo nguyên tắc quay nhanh tạo thành lực ly tâm văng nước ra ngoài lưới, cà phê ựược giữ lại trong lưới, khi cà phê ựã róc hết nước người ta dừng máy lại và tháo cà phê ra ngoài.
Hình 1.9. Sơ ựồ nguyên lý cấu tạo của máy ly tâm gián ựoạn.
- Ly tâm liên tục: máy gồm hai bộ phận chắnh bộ phận múc cà phê lên ựổ vào máy và bộ phận ly tâm róc nước (hình 1.10). Ưu ựiểm của máy này là làm việc liên tục, năng suất cao, cà phê ựược róc nước triệt ựể nhưng có nhược ựiểm là cà phê dễ bị vỡ và tróc vỏ trấu.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 28
Hình 1.10. Sơ ựồ nguyên lý cấu tạo máy ly tâm liên tục
b) Phương pháp dùng tháp gió
đó là một thùng cao, ựáy và thành ựều có lỗ. Thùng có thể cho quạt gió thổi vào ngược chiều với cà phê rơi. Kết quả là làm giảm lượng nước khoảng 5%. Phương pháp này ắt dùng và coi như là nơi dự trữ chứa cà phê cho vào lò sấy cho thuận tiện.
c) Phương pháp thủ công
Người ta rải cà phê thóc ướt lên những sàn lưới, dùng quạt gió thổi không khắ từ dưới lên trên với vận tốc 10-15m/s và thổi từ 6-9 giờ cà phê có thể róc nước khoảng 90% số nước bám quanh hạt.
Cũng có thể làm ráo nước ngay trên sân phơi bằng cách ựể róc nước tự nhiên hoặc bốc hơi từ từ.
d) Làm ráo nước bằng cách sấy sơ bộ:
Hiện nay trên thế giới ở một số nước sản xuất nhiều cà phê với quy mô hiện ựại người ta thường sấy sơ bộ bằng không khắ nóng, nhiệt ựộ không khắ nóng vào khoảng 500C bên trên có quạt hút không khắ ẩm.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 29
1.3.5. Phơi sấy cà phê thóc 1.3.5.1. Mục ựắch phơi sấy 1.3.5.1. Mục ựắch phơi sấy
Mục ựắch của quá trình phơi cũng như quá trình sấy là hạ thuỷ phần của hạt cà phê xuống 10-12% ựể bảo quản và thực hiện các quá trình tiếp theo. Phơi và sấy có ảnh hưởng rất lớn ựến màu sắc phẩm chất của cà phê nên ựòi hỏi phải ựảm bảo ựúng kỹ thuật. Mức ựộ phơi sấy phải cân ựối với môi trường xung quanh nhất là nơi bảo quản vì tất cả mọi trường hợp hút ẩm sẽ dẫn ựến sự biến ựổi trạng thái của nhân cà phê thường thì phơi sấy, bảo quản tốt nhất là ựộ ẩm của hạt ựạt ựến ựộ ẩm cân bằng. Thông thường là phơi sấy sơ bộ trước rồi mới ựem sấy khô chắnh thức sau. Quá trình phơi sấy sơ bộ là ựể loại bỏ bớt một phần nước bề mặt ựồng thời vỏ cà phê còn sót lại cũng ựược kéo ựi dễ dàng. Cà phê ựã phơi sấy sơ bộ khi ựưa vào sấy chắnh thức ựược rút ngắn thời gian và chất lượng ựảm bảo hơn
1.3.5.2. Phơi cà phê
Phơi cà phê là một hình thức làm khô rẻ tiền nhất so với các loại sấy khác và chất lượng cũng ựảm bảo nếu phơi ựúng kỹ thuật và thời tiết thụân lợi.
a) Kỹ thuật phơi
Phơi cà phê là một khâu quan trọng ựóng vai trò quyết ựịnh phần lớn về phẩm chất cà phê nhân. Nếu phơi không tốt thì nhân cà phê sẽ bị mất màu tự nhiên và trở thành những màu xấu của nhân bị lỗi như: màu ựen, nâu, bạc,.... khi phơi phải theo dõi luôn, những ngày ựầu cà phê còn ướt cho phép phơi mỏng ựể quá trình bốc hơi nước nhanh. Những ngày sau khi vỏ cà phê ựã se và hơi khô thì phải phơi dày ựể tránh nứt vỏ trấu. Trong quá trình phơi cần ựảo trở luôn ựể tăng cường sự bốc hơi nước của nguyên liệu và ựể cho cà phê khô ựều. Nắng càng to phải phơi càng dày và ựảo trở luôn.
Sân phơi yêu cầu phải có ựộ dốc nhất ựịnh thường là ựộ dốc 1-2% và phải có hệ thống cống rãnh thoát nước thật tốt và cần xây nơi cao ráo thoáng. Trên sân phơi phải có hệ thống che ựậy tránh mưa, sương.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 30
b) Các yếu tố ảnh hưởng ựến quá trình phơi
- Nhiệt ựộ không khắ. - độ ẩm của không khắ. - Vận tốc của không khắ. - Lượng sân phơi.
- Chiều dày lớp nguyên liệu và số lần ựảo trở trên sân.
1.3.5.3. Sấy cà phê
a)Những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sấy
Thời gian sấy dài hay ngắn phụ thuộc vào những yếu tố sau: - Nhiệt ựộ không khắ nóng và vận tốc không khắ nóng. - độ ẩm không khắ bên ngoài.
- độ ẩm ban ựầu của nguyên liệu.
b) Các phương pháp sấy
Có nhiều phương pháp sấy nhưng hiện nay người ta dùng nhiều là sấy ựối lưu và sấy tiếp xúc. Ngoài ra còn dùng phương pháp bức xạ hoặc phương pháp dùng tần số. Tóm lại là tuỳ theo yêu cầu mục ựắch mà người ta chọn chế ựộ và phương pháp sấy cho thắch hợp. Thông thường thì dùng phương pháp kết hợp giữa ựối lưu và bức xạ.
c) Thiết bị sấy
Trong chế biến cà phê thiết bị sấy có hai loại chắnh là sấy tĩnh và sấy ựộng. Thiết bị sấy tĩnh như: nhà sấy, lò sấy, hầm sấy Tu-nen. Thiết bị sấy ựộng như: thùng sấy có cánh ựảo, thùng quay ựứng hoặc nằm ngang, loại sấy tháp, loại băng truyền,..Ầlà những loại thiết bị sấy có năng suất cao, thao tác dễ dàng, nguyên liệu khô ựều. Sau ựây là hai loại thiết bị chắnh mà ở nước ta thường dùng:
- Thiết bị sấy tĩnh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 31 thường dùng ở nước ta là lò ựơn hoặc lò kép một tầng hoặc hai tầng (hình 1.11). Lưới sàng ựược ựặt cách nền 2,0-2,5m ựể rải nguyên liệu, phắa sau có lò ựốt ựể cấp nhịêt. Trên mái có những ống hoặc cửa thoát ẩm. Phắa dưới bầu lò cũng có nhiều cửa nhỏ ựể ựiều chỉnh nhiệt ựộ. Diện tắch sử dụng của lò kép khoảng 90m2, diện tắch sử dụng của lò ựơn khoảng 40m1.
Hình 1.11. Lò sấy cà phê
Nguyên tắc làm việc: Rải cà phê thóc ựã làm khô sơ bộ lên lưới sàn dày khoảng 6-8cm không ựược mỏng dưới 4cm nghĩa là khoảng 30-35kg/m2, khi ựốt lò các ống nhiệt sẽ nóng lên, không khắ nóng ựược hút lên theo thông gió tự nhiên chui qua lớp nguyên liệu sấy nóng và làm cho nguyên liệu bốc hơi. Hơi ẩm ựược thoát ra các cửa phắa trên, thời gian cà phê ựược sấy khô dài ngắn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: ựộ ẩm ban ựầu của nguyên liệu, kỹ thuật thao tác và ựảo trở, chiều dày lớp nguyên liệu, nhiệt ựộ và ựộ ẩm của không khắ nóng.
Kiểu lò sấy tĩnh cấu tạo ựơn giản, có tắnh chất thủ công áp dụng trong trường hợp không có máy chứ trên thực tế có nhiều nhược ựiểm như: thao tác khó khăn, nhiệt ựộ trong lò không ựều nên sấy sản phẩm cũng không ựều, nguyên liệu và sản phẩm vào và ra lò khó khăn, thời gian sấy kéo dài, tổn thất nhiều nhiệt.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 32
- Thiết bị sấy ựộng
Phổ biến và thuận lợi nhất là lò sấy thùng quay kiểu nằm ngang hoặc tháp sấy. Hiện nay nước ta vẫn dùng cả hai loại thiết bị này ựể sấy cà phê. Năng suất tuỳ theo kắch thước của máy.
Máy sấy thùng quay nằm ngang: Có nhiều kiểu máy sấy thùng quay nằm ngang. Sau ựây giới thiệu một loại lò sấy đức: Hanxa 010N1/I (hình 1.12). Bộ phận chắnh là một thùng hình trụ nằm ngang vỏ bọc một lớp tôn ựục lỗ có 16 cửa ựể ựua nguyên liệu ra vào. Giữa thùng có một trục rỗng, dọc theo trục có bốn hàng lỗ cách ựều nhau ựể gắn 82 ống toả nhiệt. Thùng chia làm 4 ngăn theo chiều dọc, trong mỗi ngăn có nhiều cánh ựảo ựể trộn cà phê khi thùng quay.
Ngoài ra có bộ phận lò ựốt, bộ truyền lực, bộ phận quạt gió ly tâm dẫn không khắ nóng và hồi lưu. Những bộ phận khác cần thiết như hệ thống ựưa cà phê vào máy sấy như: máy vận chuyển hạt, xiclon, vòi rót, phễu chứa cà phê sau khi sấy, vắt vô tậnẦ.
a) b)
Hình 1.12. Lò sấy cà phê
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 33 - Chế ựộ cung cấp nhiệt trong quá trình sấy ở lò sấy ngang: cà phê ựã ựược làm ráo sơ bộ, ựổ ựầy vào 4 ngăn nhờ hệ thống máy hút thổi hạt vào xiclon. Tuỳ theo ựộ ẩm của nguyên liệu ban ựầu mà ta có các thời gian sấy dài ngắn khác nhau.
Tuyệt ựối không ựược ựưa và phê thóc còn ướt và rửa không sạch vào sấy vì các keo pectin sẽ làm bắt các lỗ của ống truyền nhiệt và lỗ thoát ẩm, sản phẩm sấy sẽ không ựều và tổn thất nhiệt nhiều.
Dùng lò sấy quay có ưu ựiểm: năng suất lớn hơn lò sấy tĩnh, sấy ựều, sản phẩm cho chất lượng tốt, thao tác nhẹ nhàng, tốn ắt công có thể cung cấp không khắ nóng bằng các loại nhiên liệu: củi, than, dầu, trấu cà phê,... Nhược ựiểm: tốn ựộng lực, ựòi hỏi phải có kỹ thuật máy, không sấy ựược cà phê ựang ướt, rửa chưa sạch.
Máy sấy tháp ựứng: trên cùng là thùng chứa cà phê ựem sấy, cà phê ựược rơi tự do qua các bản hình nón lắp ở thân máy phắa giữa, phắa dưới là bộ phận hứng cà phê ựưa vào vị trắ gầu múc ựổ lại phắa thùng trên cùng (hình 1.12). Cà phê ựược sấy rơi nhiều lần sẽ khô. Không khắ nóng ở dưới ựi lên phắa trên. Có thể ựốt bằng dầu, than, củi...năng suất tuỳ thuộc kắch cỡ của máy, nhỏ nhất 5tấn, lớn nhất là 10-13 tấn trên một mẻ sấy.
Ưu ựiểm: Máy sấy ựều, cho thành phẩm tốt, năng suất lớn, thao tác nhẹ nhàng.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 34
Hình 1.13. Máy sấy tháp ựứng 1.4. Mục ựắch và nhiệm vụ nghiên cứu
1.4.1: Mục ựắch nghiên cứu
Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế ựộ làm việc ựể thiết kế bộ phận tách quả xanh của máy xát vỏ cà phê chè năng suất 5 tấn/h nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phắ năng lượng riêng phù hợp với ựiều kiện sản xuất ở Việt Nam.
1.4.2: Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu ựặc ựiểm và tắnh chất cơ lý của cà phê quả tươi. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình tách quả xanh.
- Nghiên cứu thực nghiệm xác ựịnh ảnh hưởng của một số thông số ựến hiệu suất tách quả xanh, năng suất máy và chi phắ năng lượng riêng.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 35
Chương 2
đỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. đối tượng nghiên cứu
Trong quá trình thu hái cà phê thường lẫn rất nhiều quả xanh, do ựó khi ựưa vào xát sẽ làm cho cà phê thóc bị tróc vỏ trấu và dập nát rất nhiều, ảnh hưởng ựến chất lượng sản phẩm.
để nâng cao chất lượng cà phê và giảm tổn thất sau thu hoạch, việc thiết kế chế tạo thiết bị phân loại quả xanh là rất cần thiết ựể phân loại ra những quả xanh trước khi ựưa vào xát. Vì vậy chúng tôi lựa chọn thiết bị phân loại quả xanh làm ựối tượng nghiên cứu.
Theo ựiều tra của Trung tâm đo lường khảo nghiệm và giám ựịnh máy nông nghiệp thì trên thế hiện nay, các máy phân loại quả xanh ựược thiết kế dựa trên nguyên lý nén ép.
Hình 2.1: Sơ ựồ nguyên lý bộ phận tách quả xanh của máy xát cà phê chè
01. Cung dẫn 02. Thanh ựỡ
03. Cung lưới máng 04. Lắp ghép gân trống
05. Lắp ghép bắch và trục 06. Thành trên
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 36
09. Vòng bi 10.Bánh ựai trống ựập
12. Máng hấng quả xanh 13. Bánh ựai vắt tải 14. Bạc cách bánh ựai 15. Bản lắp tổng vắt
16. Khung lắp vắt 17. Máng dưới ựầu trống
18. Lắp ựế ựộng cơ 19. đai truyền ựộng chắnh
20. đai truyền ựộng trục vắt
a) Nguyên lý cấu tạo
Bộ phận tách quả xanh có cấu tạo chắnh gồm:
- Một phễu cấp liệu nhằm ựưa quả cà phê tươi vào máy ựể thực hiện quá trình tách. Phễu cấp liệu là một hình thang dạng ống có góc nghiêng ựể cà phê rơi xuống ựáy phễu dưới tác dụng của trọng lực. Phễu cấp liệu ựược làm hình dạng ựa giác có lỗ hở phắa dưới ựể cho quả cà phê ựi xuống.
- Sàng phân loại: Hình trụ tròn, ựược khoan lỗ khi cà phê vào làm việc dưới tác dụng của lực ép quả cà phê. Quả cà phê chắn ựược ép sau ựó chui qua các lỗ sàng còn quả cà phê xanh do vỏ cứng không ép ựược vỏ sẽ không chui qua sàng.
- Trống quay: Cấu tạo là một hình trụ, trên ựó gắn các gân quay. Trong quá trình làm việc chuyển ựộng từ ựộng cơ . Các gân phân phối dùng ựể ép nén quả cà phê
- Gân ép, gân phân phối: là các thanh, có các rãnh ở giữa dùng ựể ép nén (phân loại) có tác dụng ựể tách quả xanh và quả chắn.
- động cơ: Cung cấp năng lượng cho máy làm việc
- Thân máy là khung ựược làm bằng các thanh thép, trên thân máy có các vị trắ ựể lắp tất cả các bộ phận của máy như sàng, mô tơ, gân...
- Cửa ra quả xanh: đây là bộ phận có tác dụng thu quả xanh loại sau khi phân phối. Cửa ra quả xanh ựược ựặt ở cuối thiết bị phần dưới thiết bị và
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ... 37 gá lắp trực tiếp vào thân máy. Hình dạng của chi tiết này có dạng máng dốc thoải ựể thuận tiện cho việc thoát quả xanh ra.
- Cửa ra hỗn hợp cả nhân và vỏ: đây là bộ phận có tác dụng thu sản phẩm sau khi tách hết quả xanh. Cửa ra hỗn hợp cả nhân và vỏ ựược ựặt ở cuối thiết bị phần dưới thiết bị và gá lắp trực tiếp vào thân máy. Hình dạng của chi tiết này có dạng máng dốc thoải ựể thuận tiện cho việc thoát