Để đạt mục tiêu của đề tài tốt nghiệp, người thực hiện cần nghiên cứu các nội dung sau:
− Tìm hiểu ngành chế biến cà phê ở Việt Nam
− Tìm hiểu về thành phần, tính chất của nước thải chế biến cà phê
− Tổng quan về Cơng ty Minh An và quy trình chế biến cà phê, từ đĩ nhận biết thành phần và tính chất của nước thải chế biến cà phê.
− Tổng quan về các cơng nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê đang được áp dụng.
− Tính tốn các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải chế biến cà phê của Cơng ty.
− Khái tốn chi phí đầu tư và vận hành hệ thống xử lý nước thải chế biến cà phê của Cơng ty.
1.4. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài được thực hiện tại Cơng ty Minh An trong thời gian hơn 3 tháng, bắt đầu từ ngày 30/05/2011 đến ngày 06/09/2011.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ VÀ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CỦA CƠNG TY MINH AN
2.1 Tổng quan về ngành chế biến cà phê Việt Nam
2.1.1 Sơ lược về ngành cà phê
Cây cà phê là một trong những cây cơng nghiệp quan trọng ở vùng nhiệt đới nĩi chung, ở vùng Tây Nguyên Việt Nam nĩi riêng. Cà phê cĩ tính thích nghi rộng, chịu được hạn. So với một số cây cơng nghiệp khác cà phê là cây dễ trồng, tuổi thọ cao, ít mắc các bệnh nguy hiểm, cho năng xuất cao,
thu nhập khá. Vì thế, diện tích trồng cà phê ở nước ta trong những năm gần đây tăng lên đáng kể. Niên vụ 2000/2001 là 410.000ha, niên vụ 2009/2010 là 500.000ha.
Cà phê là thức uống thơng dụng nhất thế giới, chỉ sau nước uống thơng thường. Hằng ngày trên thế giới cĩ khoảng 2 tỷ người uống cà phê. Trong hạt cà phê cĩ chứa nhiều hợp chất khác nhau như: Cafein (1,1 – 4,5% chất khơ), đường Saccaro (5,3 – 7,95% chất khơ), đường khử (0,3 – 0,44% chất khơ), Protein hịa tan (5,15 – 5,23% chất tan),…Các Vitamin nhĩm B, PP là những chất rất cần thiết cho cơ thể con người.
Hợp chất đặc trưng và quan trọng nhất trong cà phê là Cafein. Cĩ tác dụng kích thích thần kinh và tăng cường hoạt động của tế bào não, thúc đẩy hoạt động tuần hồn, bài tiết tăng cường trao đổi của cơ bắp. Do vậy khi dùng cà phê với một lượng thích hợp sẽ giúp con người trở nên minh mẫn và sảng khối hơn 1.
Ngồi sự hấp dẫn bởi màu sắc và hương vị độc đáo, một số nghiên cứu gần đây cịn cho rằng: “Người sử dụng cà phê thường xuyên thì nguy cơ mắc bệnh tiểu đường loại 2 sẽ giảm so với những người ít dùng cà phê”.
1Hiệp hội cà phê và ca cao Việt Nam
Bảng 2.1: Tổng kết các chất (theo %) cho cà phê xanh và cà phê rang của cà phê Arabica, cà phê Robusta, cà phê bột pha sẵn
Thành phần Arabica Robusta
Xanh Rang Xanh Rang
Khống chất 3 – 4,2 3,5 – 4,5 4 – 4,5 4,6 – 5 9 – 10 Caffeine 0,9 – 1,2 ∼ 1 1,6 – 2,4 ∼ 2 4,5 – 5,1 Trigonelline 1 – 1,2 0,5 - 1 0,6 – 1,75 0,3 – 0,6 ∼ Chất béo 12 – 18 14,5 –20 9 –13 11– 16 1,5 – 1,6 Tổng axit Cholorogenic 5,5 – 8 1,2 – 2,3 7 – 10 3,9 – 4,6 5,2 – 7,4 Tồng axit Aliphatic 1,5 – 2 1 – 1,5 1,5 – 2 1 – 1,15 – Oligosaccharides 6 – 8 0 – 0,35 5 – 7 0 – 3,5 0,7 – 5,2 Tổng chất xơ Polysaccharides 50 – 55 24 – 39 37 – 47 ∼ 6,5 Amino axit 2 0 2 0 0 Protein 11 – 13 13 – 15 11 – 13 13 – 15 16 – 21 Axit Humic 16 – 17 16 – 17 15
(Nguồn: Hiệp hội cà phê và ca cao Việt Nam, năm 2010)
Cà phê khơng chỉ đơn thuần là một sản phẩm nơng nghiệp thuần túy, nĩ thực sự trở thành ngành kinh tế đĩng vai trị ngày càng quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Trên thế giới đã cơng nhận và sử dụng rộng rãi thuật ngữ “Coffee Industrial” – ngành cơng nghiệp cà phê với tổng giá trị giao dịch tồn cầu là khoảng 100 tỷ USD (chỉ sau dầu hỏa). Ngành cà phê khơng chỉ là một sản phẩm chế biến
mà đĩ cịn cĩ các yếu tố tài chính, thương mại, đầu tư, văn hĩa, du lịch sinh thái, du lịch cà phê,… Cà phê chính là mặt hàng được đầu tư nhiều nhất thế giới.
Việt Nam là nước đứng thứ 2 trên thế giới về sản lượng cà phê xuất khẩu nhờ vị trí địa lý thuận lợi, tài nguyên thiên nhiên (nước, rừng, khơng gian), khí hậu nhiệt đới giĩ mùa, thổ nhưỡng, sinh thái mơi trường và con người với vốn văn hĩa bản địa. Đã xuất hiện những doanh nghiệp lớn cĩ bước phát triển cĩ thể gọi là thần kỳ,
Bảng 2.2: Danh sách quốc gia xuất khẩu cà phê
Sản lượng cà phê (nghìn bao) Tổ Chức Cà Phê Thế Giới (ICO)
Quốc gia Niên vụ 2007 2008 2009 2010
Brasil (R/A)T4-T3 48.480 28.820 39.273 32.944
Việt Nam (R/A)T10-19 11.555 15.230 13.844 11.000
Colombia (A)T.10-T.9 11.889 11.197 11.405 11.550 Indonesia (R/A)T4-T3 6.783 6.571 7.386 6.750 Ấn Độ (A/R)T.10-T.9 4.683 4.4.95 3.844 4.630 Mexico (A)T.10-T.9 4.000 4.550 3.407 4.200 Ethiopia (A)T.10-T.9 3.693 3.874 5.000 4.500 Guatemala (A/R)T.10-T.9 4.070 3.610 3.678 3.675 Peru (A)T.4-T.3 2.900 2.616 3.355 2.750 Uganda (R/A)T.10-T.9 2.900 2.510 2.750 2.750 Honduras (A)T.10-T.9 2.497 2.968 2.575 2.990
Cơte d’Ivoire (A)T.10-T.9 3.145 2.689 1.750 2.500
Costa Rica (A)T.10-T.9 1.938 1.802 1.775 2.157
El Salvador (A)T.10-T.9 1.438 1.457 1.447 1.372 Ecuador 732 767 938 720 Venezuela (A)T.10-T.9 869 786 701 820 Philippines (R/A)T.7-T.6 721 433 373 500 Tổng sản lượng 121.808 103.801 112.552 106.851
(Nguồn: Tổng cục thống kê, tháng 7 năm 2011)
• A (Arabica): Cà Phê chè
• R (Robusta): Cà phê vối
• T: Tháng
• A/R: Nước xuất khẩu cả hai loại cà phê, nhưng sản lượng cà phê Arabica là chủ yếu
• R/A: Nước xuất khẩu cả hai loại cà phê, nhưng sản lượng Robusta là chủ yếu
• 1 bao = 60kg
Cà phê là tên một chi thực vật thiên bảo, họ này gồm 500 chi khác nhau, với trên 6.000 loại cây nhiệt đới. Chi cà phê bao gồm nhiều loại cây lâu năm khác nhau, hai loại cà phê cĩ ý nghĩa kinh tế, loại thứ nhất cĩ tên thơng thường trong tiếng việt là cây cà phê chè (tên khoa học là Coffee Arabica), đại diện cho khoảng 61% các sản phẩm cà phê trên thế giới, loại thứ 2 là cà phê vối (tên khoa học là Robusta) chiếm khoảng 39% các sản phẩm cà phê. Ngồi ra cịn cĩ Coffee Liberica và Coffee Excelsa (ở Việt Nam gọi là cà phê mít) với sản lượng khơng đáng kể.
2.1.2 Hiện trạng ngành cà phê
Năm 2011cả nước cĩ khoảng 539.959 ha cà phê hầu hết phát triển, sinh trưởng tốt, năng xuất cao, tổng sản lượng đạt tới 80 vạn tấn. Những con số vượt xa tất cả mọi suy nghĩ, mọi mục tiêu chiến lược của ngành.
Tuy nhiên, sự phát triển này vẫn cịn chứa đựng những yếu tố yếu kém: chủ yếu là xuất cà phê nhân, cà phê chế biến và thương hiệu cịn thấp. Tỷ lệ tiêu dùng cà phê trong nước vẫn cịn ở rất thấp (0,5 kg/người/năm, so với các nước trồng cà phê khác cĩ mức trung bình là 3kg/người/năm), khơng đủ để tạo ra sự tự chủ của sản
Quốc gia Số lượng Đơn vị tính
Việt Nam 0,5 Kg/người/năm
Bắc Âu 10 Kg/người/năm
Tây Âu 5 - 6 Kg/người/năm
(Nguồn: Theo Hiệp hội cà phê và ca cao Việt Nam, năm 2010)
Bên cạnh các cơ sở chế biến với thiết bị mới, chất lượng sản phẩm khá, được xây dựng trong vịng gần 10 năm lại đây đảm bảo chế biến được khoảng 1 triệu tấn/năm với 500 nghìn ha diện tích cịn cĩ nhiều cơ sở tái sản xuất thủ cơng. Các cơ sở này trang bị nhiều máy lẻ, chế biến cà phê thu mua của dân đã qua sơ chế khơng đảm bảo tiêu chuẩn xuất khẩu. Cà phê của dân thu hái về chủ yếu xử lý phân tán ở từng hộ nơng dân qua con đường phơi khơ trên sân cỏ, sân cát hoặc nền xi măng. Nhiều nơi sử dụng các máy say xát nhỏ để xay cà phê nhân bán cho những hộ thu mua cà phê.
Tình hình chế biến như vậy dẫn đến kết quả là chất lượng cà phê khơng đều. Cà phê của các Cơng ty, nơng trường sản xuất ra thường cĩ chất lượng tốt, mặt hàng đẹp như ở Đăklăk cĩ cà phê của các cơng ty Thắng Lợi, Phước An và cơng ty Việt Đức, Buơn hồ, …được khách hàng đánh giá cao.
Trong vịng 20 năm lại đây cà phê đã tăng sản lượng lên gấp trăm lần, nguyên nhân dẫn đến những thành tựu đĩ trước hết là nhờ chính sách của nhà nước phù hợp với nơng dân là làm giàu trên mảnh đất của mình dựa vào sự cần cù lao động của bản thân, từng hộ gia đình. Về nguyên nhân khách quan phải nĩi rằng đĩ là do giá thành cà phê trên thế giới những năm gần đây diễn biến cĩ lợi cho ngành sản xuất, cà phê làm ra bán được giá thành cao và thu nhập của người nơng dân cũng tăng lến đáng kể.
Bảng 2.4: Tình hình xuất khẩu cà phê Việt Nam niện vụ 2003/04 đến 2009/10
2003/04 212.038 2.633,0 2004/05 221.496 1.815,0 2005/06 336.242 1.198,0 2006/07 395.418 1.152,0 2007/08 404.206 1.373,0 2008/09 653.678 823,0 2009/10 874.676 436,6
(Nguồn:Tổng cục thống kê, tháng 3 năm 2011)
2.2 Tổng quan về cơng nghệ chế biến cà phê của Cơng ty Minh An
2.2.1 Thơng tin chung về Cơng ty Minh An
− Cơng ty TNHH TM DV NN Minh An được đặt tại khu đất 01 Xuân Sơn – Đức Minh – Đăk Nơng.
− Diện tích tồn Cơng ty 7.200 m2
− Tồn Cơng ty cĩ khoảng 20 nhân viên.
− Giờ làm việc của Cơng ty chia làm 2 ca
+ Từ 17h – 6h sáng: phân loại quả, rửa, xay vỏ.
+ Từ 6h – 17h : ngâm enzyme và đánh nhớt
− Ngành nghề kinh doanh: Chế biến nhân cà phê
2.2.2 Những thuận lợi cho việc kinh doanh của Cơng ty Minh An
Cơng ty Minh An đặt nhà máy tại huyện DakMil - Dak Nơng. Đây là một Tỉnh miền núi thuộc khu vực Miền trung Tây Nguyên. Khí hậu được chia thành hai mùa rõ rệt, mùa khơ từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa từ giữa tháng 4 đến tháng 11, là một vùng đất đỏ Bazan rất màu mỡ, rất phù hợp cho việc phát triển các
và các loại cây nơng sản khác lớn nhất nhì trong Tỉnh, là một vùng thâm canh phát triển cây cà phê theo quy hoạch phát triển của tỉnh Đăk Nơng. Mặc khác, huyện Dakmil ở một vị trí trung tâm của vùng nguyên liệu cà phê nơng sản, trên trục đường QL 14, nối liền với huyện Đăk Sơng (trước đây thuộc huyện Dakmil mới chia tách bốn năm nay) thuận lợi cho việc giao thơng giữa các vùng trong và ngồi Tỉnh, với lượng Cà phê nhân hàng năm trên 60.000 tấn. Đây là điều kiện thuận lợi để xây dựng các cơ sở chế biến và kinh doanh cà phê, nơng sản xuất khẩu và cung ứng vật tư, kỹ thuật nơng nghiệp rất hiệu quả.
Ngồi ra, cơng ty đã cĩ nhiều kinh nghiệm và năng lực trong lĩnh vực chế biến và kinh doanh cà phê nơng sản, nơng sản xuất khẩu.
2.2.3 Sơ lược về sản phẩm của Cơng ty Minh An
Cơng ty Minh An chế biến sản phẩm chủ yếu là cà phê nhân phục vụ cho xuất khẩu. Tại nhà máy, cà phê được phân ra thành nhiều loại để phân phối cho nhiều thị trường khác nhau:
− Nhân cà phê loại 1 được xuất khẩu, cà phê này cĩ giá trị kinh tế cao và được chế biến chủ yếu.
− Nhân cà phê loại 2 và vỡ vụn được tiêu thụ trong nước, phân phối cho các nhà máy chế biến cà phê bột hay cà phê hịa tan.
Nhà máy chế biến bằng cả 2 phương pháp (khơ và ướt), hoạt động sản xuất của nhà máy trung bình 1 vụ là 2 tháng, mỗi tháng trung bình 30 ngày. Năng xuất của nhà máy khoảng 30 tấn thành phẩm/ ngày.
Với phương pháp ướt, nhà máy cĩ thể chế biến 135 tấn cà phê tươi/ ngày. Trung bình nếu cà phê chín đều, hạt tốt thì cĩ thể thu được 1,11 tấn nhân từ 5 tấn hạt tươi. Nếu cà phê chất lượng khơng cao thì thu được 1 tấn nhân từ 6 tấn hạt tươi.
Tuy nhiên, kinh phí và nguồn tiêu thụ của Cơng ty cĩ nhiều hạn chế, nên giai đoạn đầu Cơng ty chỉ đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải giai đoạn I với cơng suất 200m3/ngày.đêm.
Quy trình chế biến cà phê tại cơng ty TNHH TM DV NN Minh An
Quy trình chế biến nhân cà phê từ hạt khơ
Hạt cà phê khơ Máy xay đập dập
Sân phơi, máy sấy
Máy bĩc vỏ Khí thải Bụi, ồn Bụi Bụi, ồn Vỏ khơ
Nguyên liệu: Cà phê chưa đủ cơng nghệ cho chế biến tươi được chuyển qua chế biến khơ bằng phương pháp phơi khơ rồi đưa vào xát.
Cà phê sau khi đã qua chế biến tươi đã phơi khơ chuyển về xát, cà phê thu mua ngồi thị trường chế biến bằng phương pháp xát khơ. Lượng tạp chất trong cà phê nguyên liệu trung bình 2% gồm các tạp chất như cành là, đất, đá và các vật khác,…
Từ nguyên liệu này cĩ thể đưa vào lị sấy hoặc phơi thủ cơng hoặc khơng qua cơng đoạn sấy tùy vào tình hình thời tiết, độ ẩm nguyên liệu và nhu cầu sản xuất.
− Lị sấy: Nguyên liệu chưa đạt độ ẩm được đưa vào lị sấy làm khơ. Như đã nĩi ở trên lị sấy ít hoạt động vì chỉ sử dụng khi cần thiết và bắc buộc vào những ngày mưa kéo dài.
− Hệ thống sấy 25 tấn cà phê ướt/mẻ và hệ thống khay sấy cấp nhiệt bằng gạch. Mỗi mẻ sấy cần từ 10 – 12h cho cà phê vỏ tươi tách quả khơ. Nếu lị đã nĩng chỉ cần 3h cho một mẻ sấy cà phê tái chế. Hoạt động theo kiểu tự vận hành, khép kín và cĩ quạt hút giĩ để hút bụi và khí thải về lắng ở Xyclon.
− Máy xử lý khơ: Cà phê nhân đã được làm khơ vào máy xử lý thơ để tách các tạp chất rắn đất đá, sắt, thép,… Cơng đoạn này sinh ra nhiều bụi và chất thải rắn, ở bộ phận này phải cĩ thiết bị hút lắng qua Xyclon.
− Máy sàn cà bi: Trong nguyên liệu cà phê nhân mua về cần phải loại qua các loại quả cĩ một nhân để đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.
− Máy tách tạp chất: nguyên liệu đã được sàn loại bỏ cà bi đưa vào máy tách tạp chất. Máy sàn phân loại: Cà phê nhân đã được làm khơ, sạch đưa qua máy sàn phân loại để tách ra từng loại hạt theo kích cỡ quy định của tiêu chuẩn xuất khẩu. Trong cơng đoạn này cĩ các hạt bị vỡ trong quá trình đi qua các cơng đoạn trước.
− Cơng đoạn đánh bĩng: Trong dây chuyền này, nếu khách hàng cĩ nhu cầu thì nhân cà phê sẽ được qua hệ thống máy đánh bĩng để tạo độ bĩng cần thiết.
− Nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, cà phê được phân loại hạt. Hạt cĩ chất lượng tốt được xuất khẩu, hạt cĩ chất lượng khơng tốt được phân phối trong nước.
Quy trình chế biến cà phê hạt tươi
Hạt cà phê tươi sau khi thu hoạch được cơng ty thu mua và vận chuyển về nhà máy. Tại đây, cà phê được chuyển đến bãi tập trung để chuẩn bị cho cơng đoạn chế biến.
Nguyên liệu đầu vào (cà phê tươi) Nguyên liệu đầu vào
(cà phê tươi) Sàn lọc nguyên liệu Sàn lọc nguyên liệu Rửa thơ Rửa thơ Xay vỏ Xay vỏ Đánh nhớt Đánh nhớt Đất, cành, lá Đất, cành, lá Nước cấp
Nước cấp Nước thải Nước thải
Nước thải + vỏ Nước thải + vỏ Hạt xanh Hạt xanh Nước thải Nước thải Enzym Pectinaza Enzym Pectinaza Rửa Rửa Sấy khơ Sấy khơ Nước cấp Nước cấp Nhiệt Nhiệt Phân loại hạt Phân loại hạt Hạt thành phẩm (cà phê nhân) Hạt thành phẩm (cà phê nhân) Khí thải Khí thải Sấy khơ Sấy khơ Xay vỏ Xay vỏ Vỏ khơ Vỏ khơ Đánh bĩng Đánh bĩng
Đầu tiên, cà phê được cho qua sàn lọc nguyên liệu: cành, lá, đất, … cịn sĩt lại trong quá trình thu hoạch được loại bỏ. Sau khi sàn lọc nguyên liệu, hạt