Đang tải... (xem toàn văn)
Khi nhắc tới cà phê thì người ta thường nghĩ ngay đến các xử sở cà phê như Brazil, Colombia hay Ethiopia. Nhưng trên thực tế nước sản xuất cà phê lớn thứ hai trên thế giới ngày nay là Việt Nam. Cà phê thích nghi với môi trường nhiệt đới, với các loại cà phê khác nhau nhưng phổ biến là ba loại: cà phê Arabica (cà phê chè), cà phê Robusta (cà phê vối) và cà phê Excelsa (cà phê mít). Nhưng ở Việt Nam cà phê Robusta chiếm phần lớn trong tổng sản lượng cà phê, chủ yếu được trồng nhiều ở các tỉnh Tây Nguyên: Gia Lai, Đăklăc, Đăknông, Kontum. Ở các khu vực niềm trung như Quảng Trị cà phê Arabica chiếm đến 90% tổng sản lượng cà phê của vùng. Thị trường cà phê Việt Nam có những bước chuyển biến đáng kể. Năm 1997, Việt Nam vượt qua Indonesia trở thành quốc gia xuất khẩu cà phê đứng thứ 3 thế giới. Vào năm 2000, Việt Nam vượt Colombia để giữ vị trí thứ 2 thế giới về xuất khẩu cà phê. Vị trí này được duy trì cho tới bây giờ. Do đó, có thể thấy được thị trường xuất khẩu cà phê có tiềm năng phát triển rất lớn. Hiện nay, Việt Nam có 153 doanh nghiệp tham gia xuất khẩu cà phê, trong đó chỉ có 20 công ty nước ngoài thu mua và cung cấp cho 8 nhà máy rang xay lớn của thế giới. Mỹ là thị trường xuất khẩu lớn của các doanh nghiệp xuất khẩu cà phê nhân của Việt Nam. Và Trung Quốc cũng là thị trường nhập khẩu khá tiềm năng. Cà phê Việt Nam được đánh giá là có hương vị đậm đà, thơm ngon, có chất lượng cảm quan tốt nhưng giá bán lại thấp hơn nhiều so với cà phê cùng loại của các nước trong khu vực, với những lý do đó nên Việt Nam có tiềm năng mở rộng thị trường cà phê rất lớn. Tuy nhiên, nền công nghiệp cà phê còn nhiều hạn chế làm giảm đáng kể giá trị vốn có của cà phê. Còn các cơ sở nhỏ lẻ chế biến cà phê theo phương thức thủ công, do đó để cải thiện chất lượng cà phê tăng khả năng hội nhập nền công nghiệp cà phê cần được cải tiến và sản xuất trên quy mô lớn. Với những bất cập trên tôi được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng xuất 6 tấn sản phẩm ca”.
Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, cà phê được xem như loại đồ uống giải khát. Nhiều người uống cà phê với mục đích tạo cảm giác hưng phấn. Tác dụng lớn nhất của cà phê là làm cho tinh thần tỉnh táo, phấn chấn. Bởi hạt cà phê, cafein chiếm khoảng 1÷2% có tác dụng kích thích tinh thần, tăng sức làm việc của trí óc. Ngoài ra cà phê còn có tác dụng chống bệnh tiểu đường, hạ đường huyết, bảo vệ khỏi các bệnh về gan… Khi nhắc tới cà phê thì người ta thường nghĩ ngay đến các xử sở cà phê như Brazil, Colombia hay Ethiopia. Nhưng trên thực tế nước sản xuất cà phê lớn thứ hai trên thế giới ngày nay là Việt Nam. Cà phê thích nghi với môi trường nhiệt đới, với các loại cà phê khác nhau nhưng phổ biến là ba loại: cà phê Arabica (cà phê chè), cà phê Robusta (cà phê vối) và cà phê Excelsa (cà phê mít). Nhưng ở Việt Nam cà phê Robusta chiếm phần lớn trong tổng sản lượng cà phê, chủ yếu được trồng nhiều ở các tỉnh Tây Nguyên: Gia Lai, Đăklăc, Đăknông, Kontum. Ở các khu vực niềm trung như Quảng Trị cà phê Arabica chiếm đến 90% tổng sản lượng cà phê của vùng. Thị trường cà phê Việt Nam có những bước chuyển biến đáng kể. Năm 1997, Việt Nam vượt qua Indonesia trở thành quốc gia xuất khẩu cà phê đứng thứ 3 thế giới. Vào năm 2000, Việt Nam vượt Colombia để giữ vị trí thứ 2 thế giới về xuất khẩu cà phê. Vị trí này được duy trì cho tới bây giờ. Do đó, có thể thấy được thị trường xuất khẩu cà phê có tiềm năng phát triển rất lớn. Hiện nay, Việt Nam có 153 doanh nghiệp tham gia xuất khẩu cà phê, trong đó chỉ có 20 công ty nước ngoài thu mua và cung cấp cho 8 nhà máy rang xay lớn của thế giới. Mỹ là thị trường xuất khẩu lớn của các doanh nghiệp xuất khẩu cà phê nhân của Việt Nam. Và Trung Quốc cũng là thị trường nhập khẩu khá tiềm năng. Cà phê Việt Nam được đánh giá là có hương vị đậm đà, thơm ngon, có chất lượng cảm quan tốt nhưng giá bán lại thấp hơn nhiều so với cà phê cùng loại của các nước trong khu vực, với những lý do đó nên Việt Nam có tiềm năng mở rộng thị trường cà phê rất lớn. Tuy nhiên, nền công nghiệp cà phê còn nhiều hạn chế làm giảm đáng kể giá trị vốn có của cà phê. Còn các cơ sở nhỏ lẻ chế biến cà phê theo Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật phương thức thủ công, do đó để cải thiện chất lượng cà phê tăng khả năng hội nhập nền công nghiệp cà phê cần được cải tiến và sản xuất trên quy mô lớn. Với những bất cập trên tôi được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng xuất 6 tấn sản phẩm/ ca”. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1. Đặt vấn đề Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất rất quan trọng. Địa điểm phải đáp ứng được nhu cầu nguyên liệu của nhà máy và thị trường tiêu thụ. Nhà máy cần gần nguồn nguyên liệu nhằm hạ giá thành nguyên liệu, thuận lợi cho việc vận chuyển thu mua giảm hao hụt nguyên liệu, nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ giá thành sản phẩm. Do đó, việc chọn địa điểm đặt nhà máy cần đáp ứng được các yêu cầu về: tính khả thi, vị trí xây dựng, giao thông, nguồn nhân lực, nguồn năng lượng, hợp tác hóa, thị trường tiêu thị, xử lý chất thải… 1.2. Tính khả thi Theo nguồn thông tin mới nhất thị trường cà phê đang có xu hướng tăng mạnh [17]. Đồng thời ngày càng mở rộng thị trường cà phê, đặc biệt sang các thị trường như: − Đức: Niên vụ 2011- 2012, với khối lượng nhập khẩu đạt 113.000 tấn, trị giá 231,3 triệu USD, tăng 53% về khối lượng và 53% về giá trị, Đức chính thức vượt qua Mỹ để trở thành nước nhập khẩu cà phê thô lớn nhất của Việt Nam. − Mỹ: Nếu trong niên vụ 2010- 2011, Mỹ là thị trường nhập khẩu cà phê thô lớn nhất của Việt Nam thì trong niên vụ 2011- 2012, Mỹ đã tụt xuống vị trí thứ hai trong danh sách 10 thị trường nhập khẩu hàng đầu cà phê thô Việt Nam với khối lượng đạt 95.000 tấn, trị giá 227,9 triệu USD. − Italia: Trong niên vụ 2011/2012, dù Italia là thị trường lớn thứ 3 trong top 10 thị trường nhập khẩu cà phê thô Việt Nam, nhưng giá trị xuất khẩu sang thị trường này lại không mấy sáng sủa khi chỉ đạt hơn 92 triệu USD, giảm 16% so với niên vụ trước [18]. Thị trường tiêu thụ cà phê ngày càng lớn do đó việc xây dựng một nhà máy chế biến cà phê rất có tính khả quan. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 1.3. 4 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Vị trí xây dựng Việc chọn vị trí đặt nhà máy ảnh hưởng tới sự hoạt động của nhà máy trong tương lai. Do đó, chọn được địa điểm thích hợp là rất cần thiết. Nhà máy cần gần nguồn cung cấp nguyên liệu đảm bảo trong suốt quá trình hoạt động của nhà máy, đồng thời nhà máy phải gần nơi cung cấp năng lượng và nguồn nhân công. Và nhiều các điều kiện khác nữa. Theo tìm hiểu các thông tin tôi biết được Quảng Trị là tỉnh có diện tích trồng cà phê khá lớn nằm ở miền Trung nước ta. Tổng diện tích trồng cà phê tại Quảng Trị khoảng 5000 ha tập trung chủ yếu tại huyện Hướng Hóa. Trong đó, cà phê chè trong thời kì thu hoạch khoảng 3500 ha [19]. Quảng Trị có vị trí thuận lợi để xây dựng nhà máy chế biến cà phê vì phía Bắc giáp Quảng Bình, phía Nam giáp Thừa Thiên Huế, phía Tây giáp Lào, phía Đông giáp biển Đông nên rất thuận lợi cho giao thông đi lại với các tỉnh lân cận tạo điều kiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm. Do đó, tôi chọn thị trấn Khe Sanh, Hướng Hóa, Quảng Trị là nơi đặt nhà máy sản xuất cà phê nhân. Hướng Hoá là huyện miền núi, vùng cao, biên giới nằm về phía Tây của tỉnh Quảng Trị, là một trong 10 đơn vị hành chính của tỉnh. Phía Bắc giáp tỉnh Quảng Bình, phía Nam và Tây giáp nước Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào, phía Đông giáp với huyện Do Linh, Vĩnh Linh và Đakrông, nằm trên trục đường Quốc lộ 9 nối liền với các nước trong khu vực: Lào, Thái Lan, Mianma và Khu vực Miền Trung Việt Nam. Diện tích tự nhiên toàn huyện là:1150.86km 2. Khí hậu mang những nét điển hình của khí hậu nhiệt đới - gió mùa, quanh năm nóng ẩm, nhiệt độ trung bình năm 230C, lượng mưa bình quân 2262 mm/năm, là địa bàn rộng lớn, đất đai màu mỡ với các tiểu vùng khí hậu khác nhau phù hợp cho nhiều loại cây trồng đặc biệt là cà phê. 1.4. Nguồn nguyên liệu Hiện nay, huyện Hướng Hóa có gần 5000 ha cà phê, mỗi năm cho sản lượng khoảng 40.000 – 50.000 tấn. Nguồn nguyên liệu tập trung thành các vùng chuyên Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật canh cà phê tập trung ở các xã Hướng Phùng, Tân Liên, Hướng Tân, Khe Sanh, Pa Tầng, Tân Hợp... Cà phê được trồng nhiều ở Hướng Hóa chủ yếu là cà phê chè (Arabica-ít cafein, hương thơm dịu nhẹ) chiếm gần 90% diện tích cà phê. Đây là nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho nhà máy, ngoài ra còn thu mua tại các vùng lân cận như: Quảng Bình, Nghệ An [20]. 1.5. Giao thông Đường bộ: huyện Hướng Hóa nằm trên trục Đường 9, ngoài ra cón có cửa khẩu Lao Bảo rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm với các cùng khác trong nước và với các nước trong khu vực. Đường sắt: Hướng Hóa cách ga Đông Hà khoảng 60km về phía Đông sản phẩm có thể vận chuyển bằng xe tải về ga Đông Hà sau đó sử dụng tàu hỏa để vận chuyển đến các nơi khác. 1.6. Nguồn năng lượng Điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện trên mạng lưới quốc gia đường dây 500 KV đã được hạ thế xuống 220/380 V. Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy được liên tục, nhà máy đã chuẩn bị một máy phát điện dự phòng. Nước: Nguồn nước của nhà máy được bơm từ giếng khoan sau đó được qua hệ thống xử lý và đưa vào sản xuất. Nhiên liệu: Nhiên liệu dùng cho nhà máy bao gồm: Dầu FO dùng để phục vụ cho sấy cà phê và xăng dùng cho xe ô tô của nhà máy. 1.7. Hợp tác hóa Việc hợp tác hóa giữa nhà máy với các nhà máy khác tại Hướng Hóa hoặc với các nhà máy ở các tỉnh khác sẽ thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời qua sự hợp tác này sẽ tạo điều kiện cho việc sử dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước… Ngoài ra, liên hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 1.8. 6 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Nguồn nhân lực Trong quá trình sản xuất, nguồn nhân lực có ý nghĩa rất quan trọng bao gồm: lực lượng công nhân, cán bộ kỹ thuật và kỹ sư. Đội ngũ lãnh đạo và cán bộ kĩ thuật có thể tiếp nhận từ các trường Đại học hoặc Trung học chuyên nghiệp tại Miền Trung và Tây Nguyên. Công nhân có thể tuyển chọn trực tiếp từ lực lượng lao động trong Tỉnh. 1.9. Thị trường tiêu thụ Do nhà máy nằm trên trục Đường 9 rất thuận tiện cho việc lưu thông hàng hóa. Sản phẩm của nhà máy có thể cung cấp cho các nhà máy chế biến cà phê trong tỉnh hoặc các nhà máy chế biến cà phê ở các tỉnh khác trong nước ngoài ra có thể xuất khẩu sản phẩm ra thị trường quốc tế. 1.10. Xử lý chất thải Nước thải ra trong quá trình sản xuất không đạt yêu cầu để thải trực tiếp ra môi trường do vậy cần được xử lý, nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý nước trước khi thải ra ngoài môi trường. Các chất thải rắn nên xử lý bằng cách đào hố để chôn tránh gây ô nhiễm cho người dân, còn chất thải ở dạng vỏ trấu thì sử dụng làm nhiên liệu. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 7 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1. Nguồn gốc và lịch sử cà phê Việt nam 2.1.1. Nguồn gốc [3, tr 4] Cà phê (gốc từ café trong tiếng pháp) là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê thu hoạch khi đã đạt độ chín kỹ thuật trên cây cà phê sau đó được rang xay. Cà phê được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỉ thứ 9, khi nó được khám phá ra từ vùng cao nguyên Ethiopia. Từ đó, nó lan ra Ai Cập và Yemen, và tới thế kỉ thứ 15 thì đến Armenia, Persia, Thổ Nhĩ Kỳ và phía bắc Châu Phi. Từ thế giới Hồi giáo, cà phê đến Ý, sau đó là phần còn lại của Châu Âu, Indonesia và Mĩ. Ngày nay, cà phê là một trong những thức uống thông dụng toàn cầu và được trồng tại hơn 50 quốc gia trên thế giới. 2.1.2. Giá trị mặt hàng cà phê [11, tr 6], [3, tr 5] Cà phê đóng vai trò quan trọng trong xã hội xuyên suốt lịch sử hiện đại, nhu cầu cà phê trên thế giới ngày càng tăng. Ở Mỹ, cà phê như là một thức uống giải khát, ở cộng hòa dân chủ Đức và Thụy Điển nó như một nhu yếu phẩm phổ cập trong mọi tầng lớp nhân dân. Ở Châu Phi, Yemen cà phê được dùng trong các nghi lễ tôn giáo. Hình 2.1. Cà phê Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Cà phê là một thức uống cao cấp, giá trị dinh dưỡng của nó cũng khá phong phú. Theo phân tích, cà phê chứa 10÷14% chất béo, 5÷8% protein, 1,2÷1,8% cafein, đường, muối vô cơ và nhiều vitamin. Theo một nghiên cứu được công bố vào tháng 8/2005 của nhà hóa học Mỹ Joe Vinson thuộc Đại học Scranton thì cà phê là một nguồn quan trọng cung cấp các chất chống oxi hóa (antioxidant) cho cơ thể, vai trò mà trước đây người ta chỉ thấy ở hoa quả và rau xanh. Những chất này gián tiếp làm giảm nguy cơ bị ung thư ở người. Cà phê là thức uống kích thích tinh thần phấn chấn, tỉnh táo, tăng cường sự hoạt động của các bộ máy khác trong cơ thể như trợ tim, xúc tiến sự tuần hoàn của máu, thông tiểu tiện, tăng cường phản ứng nhạy của bắp thịt làm cho cơ khỏe và bền hơn. Bên cạnh các tác dụng của cà phê, các nhà khoa học cũng cảnh báo không nên lạm dụng cà phê. Vì nếu như uống quá nhiều cà phê sẽ có ảnh hưởng xấu do cafein gây ra tình trạng lo lắng, mất ngủ. Dùng dài lâu, cafein gây táo bón và phụ nữ có thai có thể sinh con nhẹ cân, thậm chí sảy thai. Đặc biệt, những người có tiền sử bệnh tim thì uống cà phê sẽ không tốt cho sức khỏe. 2.2. Đặc tính thực vật của cà phê [8, tr 3] Trên thế giới có rất nhiều loại cà phê, đây là loại cây có khả năng thích nghi với môi trường. Nhưng phổ biến hơn cả là ba giống cây cà phê sau: − Cà phê Arabica – cà phê chè. − Cà phê Robusta – cà phê vối. − Cà phê Excelsa – cà phê mít. Chất lượng hay đẳng cấp của cà phê khác nhau tùy theo từng loại cây, từng loại hạt và điều kiện trồng khác nhau. Cà phê Robusta được đánh giá thấp hơn so với cà phê Arabica, do đó giá cả cũng rẻ hơn. Hiện nay, loại cà phê đắt và hiếm nhất là cà phê chồn của Indonesia và Việt Nam. 2.2.1. Cà phê vối (Robusta): Cà phê thuộc các giống Coffea canephora Pierr exEraenner. Nguồn gốc khu vực sông Công gô miền núi vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Là loại cây trồng rất thích hợp với khí hậu thổ nhưỡng tại vùng Tây Nguyên Việt Nam, các vùng cà phê nổi tiếng như Cầu Đất, Núi Min, Trạm Hành và đặc biệt là Buôn Mê Thuộc – vựa cà phê Robusta đứng đầu thế giới, 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. Loại cà phê này có khả năng chịu được hạn, ít kén đất và ít bị sâu bênh. Robusta cao từ 3÷8m vỏ cây mốc trắng, gỗ vàng hoặc trắng ngà, hoa màu trắng mọc thành chùm có 5÷7 cánh, mùa hoa từ tháng 4 đến tháng 6. Quả hình trứng hoặc hình tròn, quả chín có màu đỏ hoặc hồng, trên quả thường có đường gân dọc. Vỏ quả mỏng hơn cà phê Arabica. Thời gian từ khi có quả đến lúc chín 10÷12 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 1 đến tháng 4. Hạt hình bầu dục hay tròn, vỏ lụa trắng dễ bong, khoảng 600 ÷ 900 hạt/100g, hạt dài 5 ÷ 8mm, hạt có màu xanh biếc, xanh lục hoặc xanh nâu tùy theo chủng và cách chê biến, hàm lượng cafein 2 ÷ 3 %, đây là loại cà phê có nhiều cafein nhất. Hình 2.2. Cà phê Robusta Năng suất lớn hơn cà phê Arabica, 500÷600 kg nhân/1ha. Giống cà phê này hiện đang được trồng nhiều ở Gia lai, Kon Tum, Lâm Đồng. Loại cà phê này thường được dùng để chế biến cà phê hòa tan và làm bánh kẹo cà phê. 2.2.2. Cà phê chè (Arabica) Cà phê thuộc các giống Coffea arabica gồm các giống thông thường như: typica, caturra, moka…là loại cà phê được trồng và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới, Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 10 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật chiếm 9/10 tổng sản lượng cà phê. Nguồn gốc của giống này là ở cao nguyên Etiôpia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi. Cà phê chè ưa khí hậu mát mẻ, khô hanh và thường được trồng ở những vùng cao nên cần một lượng mưa 1200÷1500mm. Cây cà phê Arabica cao từ 3÷5 m, điều kiện đất đai thuận lợi có thể cao đến 7 m; độc thân hoặc nhiều thân, vỏ mốc trắng, gỗ vàng ngà, hoa mọc thành từng chùm gồm 5 cánh màu trắng, thời gian ra hoa ở nước ta từ tháng 2÷4. Lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác, quả thường hình trứng có khi hình cầu, khi quả chín có màu đỏ tươi, một số giống khi chín có màu vàng, đường kính quả 17÷18 mm. Số lượng quả 500÷700 quả/kg, thời gian nuôi quả từ 6÷7 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 9 đến tháng 2. Hạt có vỏ lụa màu bạc, ít bám vào nhân; kích thước dài 5÷10 mm, dày 2÷4 mm, kích thước này thay đổi theo từng loại và theo điều kiện môi trường. Khối lượng 500÷700 hạt/100g, hàm lượng cafein 1,3 %, hạt có màu xám xanh, xanh lục tùy theo chủng và cách chế biến. Hình 2.3. Cà phê Arabica Hình 2.4. Hoa cà phê Năng suất loại thường: 400÷500 kg cà phê nhân/1hecta, loại tốt: 600÷800 kg nhân/1ha. Giá trị thường phẩm cao, là loại cà phê được ưa chuộng ở trị trường trong nước và thế giới do có hương thơm nhẹ và mùi vị tốt. Tỉ lệ thành phẩm so với nguyên liệu là 14÷20%. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 11 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 2.2.3. Cà phê mít (excelsa) Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại này được đưa vào Việt Nam 1905. Không phổ biến lắm vì vị rất chua nhưng chịu hạn tốt, công chăm sóc đơn giản, chi phí rất thấp. Hình 2.5. Cà phê mít Cà phê mít cây cao 6÷15 m, đất tốt có thể cao đến 20m. Hoa màu trắng có 5 cánh, quả hình trứng hơi ép ngang, chín màu đỏ, to và dày, khoảng 500÷700 quả/kg. Quả chín cùng 1 lúc với đợt hoa mới, đó là điều bất lợi trong thu hoạch. Quả thường chín vào tháng 5÷7, hàm lượng caffein 1÷1,2%. Năng suất loại thường đạt 500÷600 kg/1ha, loại tốt đạt 1200÷1400 kg/1ha. Tỉ lệ cà phê nhân so với cà phê tươi 10÷15%. Là loại cà phê có giá trị thường phẩm không cao do hạt không đều, khó chế biến, hương vị thất thường. Tuy nhiên, đây là loại cà phê chịu được hạn, ít kén đất và ít bị sâu bệnh. 2.3. Cấu tạo và thành phần hóa học của cà phê [8, tr 4] 2.3.1. Cấu tạo Quả cà phê gồm có những phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân. Hình 2.6: Cấu tạo quả cà phê Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 12 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 1. Vỏ quả. 2. Lớp nhớt. 3. Vỏ trấu 4. Vỏ lụa. 5. Nhân − Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. − Lớp vỏ thịt, lớp nhớt: là lớp nằm dưới lớp vỏ mỏng hay còn gọi là trung bì, lớp vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn. Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn. − Lớp vỏ trấu: là lớp vỏ cứng và chứa nhiều chất xơ và bao bọc quanh nhân. Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn cà phê vối và cà phê mít. − Lớp vỏ lụa: đây là một lớp vỏ mỏng, mềm, nằm sát nhân, 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 lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê. − Nhân cà phê: đây là lớp trong cùng của quả, phía ngoài của nhân là lớp tế bào rất cứng có những tế bào nhỏ 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 2 nhân. Bảng 2.1. Tỷ lệ các thành phần của quả [8, tr 5] Thành phần Arabica (%) 43÷45 Vỏ quả 20÷23 Vỏ nhớt 6÷8 Vỏ trấu 26÷30 Nhân và vỏ lụa 2.3.2. Thành phần hóa học của cà phê 2.3.2.1. Robusta (%) 42 23 6÷8 29 Thành phần hóa học của vỏ quả Vỏ quả cà phê khi chín có màu đỏ, là chất antoxian trong đó có vết của ancaloit, tanin, cafein, các loại enzim. Trong vỏ quả có khoảng 21,5÷30% chất khô [11, tr 13]. Người ta phân tích trong vỏ quả có các chất sau: Bảng 2.2. Thành phần hóa học của vỏ quả (tính theo % trong 1 g) [11,tr 13] Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 13 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Thành phần hóa học Arabica (%) Protein 9,2÷11,2 Chất béo 1,73 Xenlulo 13,16 Tro 3,22 Hợp chất không có Nitơ 66,16 Chất đường Tanin Pectin Cafein 0,58 2.3.2.2. Thành phần hóa học của lớp nhớt Robusta (%) 9,17 2,00 27,65 3,33 57,15 14,42 4,07 0,25 Lớp nhớt nằm phía dưới lớp vỏ quả, nó gồm những tế bào mềm, không có cafein, tanin, có nhiều đường và pectin. Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectinaza phân giải pectin trong quá trình lên men. Độ pH của lớp nhớt tùy thuộc vào độ chín của quả thường từ 5,6÷5,7, có đôi khi 6,4 [11, tr 14]. Bảng 2.3. Thành phần hóa học của vỏ nhớt [11, 14] Thành phần hóa học Pectin Đường khử Đường không khử Xenlulo và tro 2.3.2.3. Arabica (%) 33,0 30,0 20,0 17,0 Robusta (%) 38,7 46,8 - Thành phần hóa học của vỏ trấu. Thành phần chủ yếu của lớp vỏ trấu là xenlulo và tro, thành phần tro chủ yếu là silic, canxi, magie, kali… Trong vỏ trấu có một ít cafein, khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô [8, tr 6]. Bảng 2.4. Thành phần hóa học của vỏ trấu [11,tr 14] Thành phần hóa học Hợp chất có dầu Protein Xenlulo Hemi Xenlulo Chất tro Chất đường Arabica (%) 0,35 1,46 61,8 11,6 0,96 27,0 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân Cà phê Robusta (%) 0,35 2,22 67,8 3,3 SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 14 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Pantozan 0,2 2.3.2.4. Thành phần hóa học của nhân. - Thành phần cà phê nhân được thể hiện ở bảng 2.5. Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể vitamin, các chất bay hơi và có tới hơn 70 chất thơm chính hỗn hợp chất thơm này tạo nên mùi thơm đặc biệt của cà phê. Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B (B1, B2, B6, B12) và các loại axit hữu cơ là tiền các loại vitamin. Thành phần hóa học của nhân cà phê chịu ảnh hưởng nhiều của chủng cà phê, độ chin của quả, điều kiện canh tác [2, tr 73-75]. Bảng 2.5. Thành phần hóa học của nhân cà phê [11, tr 15] Thành phần hóa học Tính bằng g/100g - Nước 8÷12 - Chất dầu 4÷18 - Đạm 1,8÷2,5 - Protein 9÷16 - Cafein 1(Arabica), 2 (Robusta) - Clorogenic axit 2÷8 - Trigonelline 1÷3 - Tanin 2 - Cafetanic axit 8÷9 - Cafeic axit 1 - Pentozan 5 - Tinh bột 5÷23 - Dextrin 0,85 - Saccaro 5÷10 -Xenlulo 10÷20 -Hemixenlulo 20 - Lignin 4 - Tro Tính bằng mg/100g 2,5÷4,5 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 15 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật - Canxi 85÷100 - Photphat 130÷165 -Sắt 3÷10 - Natri 4 - Mangan 1÷45 - Rb,Cu, F Vết CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1. Chọn phương pháp chế biến cà phê Chế biến cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp vỏ bao bọc bên ngoài: vỏ quả, vỏ nhớt, vỏ trấu và vỏ lụa để thu được nhân cà phê, có giá trị thường phẩm cao. Cà phê nhân là nguyên liệu cho các sản phẩm khác như: cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan hoặc các sản phẩm phối chế khác như: cà phê sữa, các loại bánh kẹo cà phê. Có 2 phương pháp chính chế biến cà phê: − Phương pháp chế biến ướt. − Phương pháp chế biến khô. Ngoài ra, còn phương pháp trung gian nữa là nửa khô hay nửa ướt. Phương pháp chế biến ướt: Phương pháp này sử dụng công nghệ chế biến phức tạp. Sử dụng các thiết bị và quá trình thích hợp để bóc lớp vỏ quả, khi đó nhân cà phê chỉ còn lại lớp vỏ trấu Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật và vỏ lụa gọi là cà phê thóc. Cà phê thóc phải được loại bỏ lớp nhớt bên ngoài bằng phương pháp ngâm rửa nên được gọi là cà phê thóc ướt. Cà phê thóc ướt qua phơi sấy khô đạt độ ẩm 10÷12 % được gọi là cà phê thóc sấy khô. Sau đó, cà phê thóc khô qua quá trình xát khô loại bỏ vỏ trấu và đánh bóng thu được cà phê nhân [11, tr 17], [6, tr 238]. Phương pháp này cho chất lượng sản phẩm tốt, giảm đáng kể được diện tích sân phơi. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bị phức tạp và nước thải dễ gây ô nhiễm môi trường, do đó ít được áp dụng chỉ chiếm khoảng 5% tổng lượng cà phê sản xuất ở nước ta. Phương pháp chế biến khô: Với phương pháp này thì cà phê sau khi thu hái được tiến hành làm khô đến độ ẩm đạt 12÷13%. Sau khi cà phê đạt độ ẩm yêu cầu được đưa đi xát khô nhằm loại bỏ vỏ quả, vỏ trấu và đánh bóng ta thu được cà phê nhân. Đây là phương pháp chế biến đơn giản dễ làm, ít tốn năng lượng và ít chất thải ảnh hưởng tới cuộc sống của người dân. Trong khi đó, chất lượng sản phẩm cũng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Do đó, phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở tất cả các vùng trồng cà phê [11, tr 17], [6, tr 238]. Ngoài 2 phương pháp trên, nước ta còn áp dụng phương pháp nửa ướt. Ở phương pháp này, người ta xát tươi cà phê bằng máy xát tươi kèm theo đánh sạch một phần nhớt rồi mang ra phơi, không ủ lên men và rửa sạch hoàn toàn. Phương pháp chế biến này có ưu điểm là rút ngắn thời gian phơi từ 40%÷60% so với phương pháp chế biến khô, tuy nhiên mặt hạn chế của phương pháp chế biến này là sản phẩm khó đạt chất lượng cao, dễ bị nấm mốc, tỷ lệ hạt nhân bị đen nhiều nếu gặp thời tiết không thuận lợi. 3.2. Quy trình công nghệ Với phương pháp chế biến khô thì ít tốn năng lượng, đơn giản dễ thực hiện nhưng chất lượng sản phẩm vẫn đáp ứng được yêu cầu. Mặt khác, có khả năng tạo ra sản phẩm có chất lượng cao nếu nguyên liệu đầu vào đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và trong điều kiện thời tiết thuận lợi. Trong khi đó, với phương pháp chế biến Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật ướt thì cho chất lượng sản phẩm tốt hơn nhưng công nghệ phức tạp, tốn chi phí thiết bị phức tạp và tốn chi phí năng lượng đặc biệt chất thải của phương pháp này gây hôi thối làm ô nhiễm môi trường. Do các ưu điểm của phương pháp chế biến khô nên em chọn chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô. Nguyên liệu (quả tươi) Thu hái và bảo quản Sàng tạp chất Tạp chất nhẹ và nặng Phơi sấy Xát cà phê quả khô Đánh bóng cà phê nhân Vỏ trấu Vỏ lụa Phân loại kích thước nhân Phân loại theo trọng lượng Phân loại theo màu sắc Phối trộn Cân, đóng bao, bảo quản Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân Cà phê nhân thành phẩm SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Hình 3.1. Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô 3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ 3.3.1. Nguyên liệu Nguyên liệu là các quả cà phê tươi đạt độ kỹ thuật, cà phê xanh, cà phê chùm, cà phê khô, tạp chất không quá tỉ lệ cho phép theo tiêu chuẩn đã qui định. Tiêu chuẩn cà phê quả tươi 10 TCN 95-88. Bảng 3.1. Tiêu chuẩn cà phê quả tươi [16] Cấp nguyên liệu (%) Tỷ lệ quả Tỷ lệ chùm chín tối thiểu quả xanh tối (%) đa (%) I 95 1÷4 II 90 5÷9 III 80 10÷15 IV 70 15÷20 Ngoại cấp xấu 6,3mm chiếm 70%, − Hạt >5,6mm chiếm 20%, − Hạt >5mm chiếm 10%. 3.3.8. Phân loại theo trọng lượng 3.3.8.1. Mục đích Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 25 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Loại bỏ các hạt xấu, hạt kém chất lượng. Phân riêng các loại nặng, nhẹ, tạp chất... ra khỏi khối cà phê nhân xô để việc phân loại theo màu sắc đạt năng suất cao. Sau khi phân loại theo kích thước nhưng khối hạt không đồng nhất về khối lượng vì còn những hạt lép, hạt bị sâu bệnh… 3.3.8.2. Nguyên tắc Dựa vào sự chuyển động khác nhau của các hạt có tỉ trọng khác nhau trong luồng không khí chuyển động ngược chiều với khối hạt. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân loại: − Trọng lượng riêng của hạt cà phê có ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất phân loại bằng sức gió. Nếu cùng một sản phẩm mà có trọng lượng riêng khác nhau thì hạt có trọng lượng nhỏ sẽ bay lên trước. − Trọng lượng riêng của hạt phụ thuộc vào độ ẩm của nó, thường thì tỷ trọng của hạt cà phê trung bình là từ 1,1÷1,3. − Hình dáng và kích thước của hạt cà phê của hạt có ảnh hưởng trực tiếp đến công tác phân loại theo trọng lượng. Vì vậy, trước khi đưa sản phẩm vào phân loại trọng lượng thì yêu cầu cần thiết phải phân loại bằng kích thước trước. 3.3.9. Phân loại theo màu sắc 3.3.9.1. Mục đích Các quá trình phân loại theo kích thước, trọng lượng chỉ loại bỏ tạp chất hạt xấu, tăng độ đồng đều của khối hạt nhưng chưa thể tạo cho khối hạt có độ đồng đều về màu sắc. 3.3.9.2. Nguyên tắc Thường phân loại dựa trên tiêu chuẩn nhà nước hoặc dựa trên hợp đồng buôn bán với các cơ quan hữu quan hoặc giữa các nước với nhau và cũng thoã mãn được yêu cầu của bên mua và bên sản xuất. Thực hiện: Phân loại theo màu sắc có thể tiến hành bằng thủ công hoặc bằng những thiết bị điện tử. Phân loại bằng thủ công có thể thực hiện trên các băng chuyền chạy với tốc độ chậm và dừng lại theo chu kỳ để công nhân ngồi hai bên băng chuyền tiến hành phân loại. Phương pháp này tốn khá nhiều nhân công và thời Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 26 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật gian nhưng có thể giải quyết được nhiều vấn đề mà máy móc không thể giải quyết được. 3.3.10. Phối trộn Cà phê sau khi đã được phân loại, phân cấp xong cần pha trộn với nhau để được cà phê đúng theo quy cách, cà phê thương phẩm theo tiêu chuẩn nhà nước quy định. Chỉ được pha trộn các loại cà phê tương tự màu sắc, còn cỡ hạt thì theo đúng tiêu chuẩn. Phối trộn để cho cà phê thành phẩm được đồng đều và đúng tiêu chuẩn của Nhà Nước qui định và theo yêu cầu xuất khẩu. Thường sử dụng máy phối trộn cơ giới, cà phê sau các công đoạn phân loại trên thu được 3 loại có kích thước, khối lượng và màu sắc khác nhau. Đấu trộn thành 3 loại cà phê: loại 1, loại 2 và loại 3: − Loại 1: 80% hạt > 6,3mm, 10% hạt >5,6mm và 10% hạt >5mm. − Loại 2: 10% hạt > 6,3mm, 70% hạt >5,6mm và 20% hạt >5mm. − Loại 3: 10% hạt > 6,3mm, 20% hạt >5,6mm và 70% hạt >5mm. 3.3.11.Cân, đóng bao, bảo quản 3.3.11.1. Cân đóng bao cà phê nhân Cà phê nhân thành phẩm sau khi phân cấp và kiểm tra chất lượng đạt tiêu chuẩn xong phải tiến hành cân và đóng bao ngay. Trọng lượng mỗi bao từ 50÷70 kg. Đóng bao 2 lớp: lớp polietilen bên trong và lớp bằng đay gai ở ngoài. Yêu cầu bao phải khô, sạch, không có mùi lạ. 3.3.11.2. Bảo quản cà phê nhân thành phẩm Cà phê nhân sau khi đóng bao nếu chưa xuất xưởng phải cho vào kho bảo quản. Bao xếp thành từng lô gọn gàng trong kho cách tường 0,5 m, không để sản phẩm trực tiếp trên nền kho, không để sản phẩm có mùi thơm hoặc thối cùng kho cà phê nhân. Trong quá trình bảo quản cần chú ý: − Độ ẩm hạt cà phê ≤ 13 %. − Hàm lượng tạp chất ≤ 0,5 %. − Kho bảo quản được cách ẩm, cách nhiệt tốt. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 27 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Thời gian bảo quản không quá 5 tháng. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 28 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1. Tình hình sản xuất của nhà máy 4.1.1. Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy Bảng 4.1. Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy Tháng Arabica Robust a 1 2 3 4 5 6 7 8 - x x x x x x x - 9 x 10 x 11 x 12 x Vào tháng 8 nguồn nguyên liệu ít nên nhà máy dừng sản xuất để bảo trì máy móc trong nhà máy. 4.1.2. Kế hoạch sản xuất của nhà máy − Phân xưởng sản xuất 2 ca/ 1 ngày. − Mỗi ca làm việc 8 tiếng. − Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật và dịp lễ, tết. Và dựa vào bảng thu mua nguyên liệu mà xây dựng nên bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy Bảng 4.2. Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy Tháng 1 Số ngày làm 25 việc Số ca làm 50 việc 2 3 4 5 6 7 8 20 27 24 25 26 26 40 54 48 50 52 52 9 10 11 12 Cả năm x 25 26 26 27 277 x 50 52 52 54 554 Ở đây, nhà máy sử dụng 2 loại nguyên liệu cà phê để sản xuất: cà phê Arabica và cà phê Robusta. Do đó, tiến hành tính cân bằng vật chất cho từng loại nguyên liệu khác nhau. 4.2. Tính cân bằng vật chất cho cà phê Arabica Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 29 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 4.2.1. Tính lượng nguyên liệu ban đầu − Độ ẩm ban đầu: 70% − Độ ẩm cuối: 12% − Năng suất của nhà máy: 6 tấn sản phẩm/ ca − Năng suất làm việc trong 1 giờ là: 750 kg/h. Bảng 4.3. Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn STT Công đoạn Hao hụt (%) 1 - Tách tạp chất 2 - Sấy sơ bộ 3 - Sấy kết thúc 1 4 - Xát cà phê thóc 35 5 - Đánh bóng cà phê nhân 7 - Phân loại theo kích thước: + Hạt > 6,3mm. + Hạt > 5,6mm. + Hạt > 5mm. 1 1 1 6 7 - Xilo chứa tạm 0,5 0,1 8 9 10 Phân loại theo tỉ trọng: + Loại 1 (hạt > 6,3mm). + Loại 2 (hạt > 5,6mm). + Loại 3 (hạt > 5mm). - Phân loại theo màu sắc: + Loại 1 (hạt > 6,3mm). + Loại 2 (hạt > 5,6mm). + Loại 3 (hạt > 5mm). 2 - Xilo chứa tạm Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân 2 2 2 1 1 1 0,1 SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 11 4.2.1.1. 30 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật - Phối trộn: + Loại 1. + Loại 2. + Loại 3. 0,3 0,3 0,3 12 - Xilo chứa tạm 0,1 13 - Cân, đóng bao 0,1 Cân, đóng bao Lượng nguyên liệu đưa vào cân, đóng bao : m 0 = 750 × 4.2.1.2. 100 = 750,75 (kg/h) 100 − 0,1 Xilo chứa tạm Lượng nguyên liệu chứa trong mỗi xilo là: m1 = 750,75 × 4.2.1.3. 100 = 751,5 (kg/h) 100 − 0,1 Phối trộn Lượng nguyên liệu đưa vào phối trộn: m 2 = 751,5 × 4.2.1.4. 100 = 753,76 (kg/h) 100 − 0,3 Xilo chứa tạm Lượng hạt chứa trong xilo là: m 3 = 753,76 × 100 = 754,5 (kg/h) 100 − 0,1 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 4.2.1.5. 31 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Phân loại theo màu sắc Lượng nguyên liệu đưa vào phân loại theo màu sắc là: 100 = 762,13(kg/h) 100 − 1 m 4 = 754,5 × 4.2.1.6. Phân loại theo tỉ trọng Lượng nguyên liệu đưa vào phân loại theo tỉ trọng là: m 5 = 762,12 × 4.2.1.7. 100 = 777,7(kg/h) 100 − 2 Xilo chứa tạm Lượng hạt chứa trong xilo là: m 6 = 777,7 × 4.2.1.8. 100 = 778,5 (kg/h) . 100 - 0,1 Phân loại theo kích thước Lượng nguyên liệu đưa vào phân loại theo kích thước: m 7 = 778,5 × 4.2.1.9. 100 = 786,36 (kg/h) . 100 − 1 Đánh bóng cà phê nhân Lượng nguyên liệu đưa vào đánh bóng cà phê nhân là: m 8 = 786,36 × 100 = 845,55 (kg/h) . 100 − 7 4.2.1.10. Xát cà phê Lượng nguyên liệu đưa vào xát cà phê là: m 9 = 845,55 × 100 = 1.300,85 (kg/h) . 100 − 35 4.2.1.11. Sấy kết thúc Lượng nguyên liệu đưa vào sấy kết thúc là: m10 = 1.300,85 × 100 = 1.313,99 (kg/h) . 100 − 1 Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy kết thúc là: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 32 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật w1 − w 2 40 − 12 = 1.313,99 × = 613,2 (kg/h) 100 − w 1 100 − 40 W = G1 × Lượng nguyên liệu đưa vào sấy kết thúc là: m11 = m10 + W = 1.313,99 + 613,2 = 1.927,19 (kg/h) . 4.2.1.12. Sấy sơ bộ Lượng nguyên liệu đưa vào sấy sơ bộ: m12 = 1.927,19 × 100 = 1.936,87 (kg/h) . 100 − 0,5 Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy sơ bộ là: W = G1 × w1 − w 2 70 − 40 = 1.936,87 × = 1.936,87 (kg/h) . 100 − w 1 100 − 70 Lượng nguyên liệu đưa vào sấy sơ bộ: m13 = m12 + W = 1.936,87 + 1.936,87 = 3.873,74(kg/h) . 4.2.1.13. Tách tạp chất Lượng nguyên liệu đưa vào tách tạp chất là: m14 = 3.873,74 × 100 = 3.952,795 (kg/h) . 100 − 2 4.2.2. Tính năng suất tại mỗi công đoạn 4.2.2.1. Phân loại theo kích thước Lượng nguyên liệu vào thiết bị phân loại theo kích thước là: 786,36 kg/h. Tại đây, tiến hành phân loại theo kích thước, phân thành 3 loại với 3 kích thước khác nhau: − 70% hạt loại 1 (hạt > 6,3mm) Lượng hạt loại 1 phân loại được là: m L1 = 786,36 × 70 = 550,452 (kg/h) 100 Lượng hạt còn lại sau khi phân loại xong: m L1 = 550,452 × 100 − 1 = 544,95 (kg/h) 100 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 33 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − 20% hạt loại 2 (hạt > 5,6mm) Lượng hạt loại 2 phân loại được là: m L2 = 786,36 × 20 = 157.272 (kg/h) 100 Lượng hạt còn lại sau khi phân loại xong: m L2 = 157,272 × 100 − 1 = 155,7 (kg/h) 100 − 10% hạt loại 3 (hạt > 5mm) Lượng hạt loại 3 phân loại được là: m L3 = 786,36 × 10 = 78,636 (kg/h) 100 Lượng hạt còn lại sau khi phân loại xong: m L3 = 78,636 × 4.2.2.2. 100 − 1 = 77,85 (kg/h) 100 Xilo chứa tạm Tại đây, hạt phân loại xong được chứa trong 3 xilo khác nhau − 70% hạt loại 1 (hạt > 6,3mm) Lượng hạt còn lại sau khi đi qua xilo chứa tạm: m L1 = 544,95 × 100 − 0,1 = 544,405 (kg/h) 100 − 20% hạt loại 1(hạt > 5,6mm) Lượng hạt còn lại sau khi đi qua xilo chứa tạm: m L2 = 155,7 × 100 − 0,1 = 155,54 (kg/h) 100 − 10% hạt loại 1 (hạt > 5mm) Lượng hạt còn lại sau khi đi qua xilo chứa tạm: m L3 = 77,85 × 4.2.2.3. 100 − 0,1 = 77,77 (kg/h) 100 Phân loại theo tỉ trọng − Hạt loại 1 (hạt > 6,3mm) Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 34 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo tỉ trọng: m L1 = 544,405 × 100 − 2 = 533,52 (kg/h) 100 − Hạt loại 2(hạt > 5,6mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo tỉ trọng: m L2 = 155,54 × 100 − 2 = 152,43 (kg/h) 100 − Hạt loại 3 (hạt > 5mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo tỉ trọng: m L3 = 77,77 × 4.2.2.4. 100 − 2 = 76,21 (kg/h) 100 Phân loại theo màu sắc − Hạt loại 1 (hạt > 6,3mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo màu sắc: m L1 = 533,52 × 100 − 1 = 528,185 (kg/h) 100 − Hạt loại 2 (hạt > 5,6mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo màu sắc: m L2 = 152,43 × 100 − 1 = 150,906 (kg/h) 100 − Hạt loại 3 (hạt > 5mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo màu sắc: m L3 = 76,21 × 4.2.2.5. 100 − 1 = 75,45 (kg/h) 100 Xilo chứa tạm − Hạt loại 1 (hạt > 6,3mm) Lượng hạt còn lại sau khi qua xilo chứa tạm: m L1 = 528,185 × 100 − 0,1 = 527,66 (kg/h) 100 − Hạt loại 2 (hạt > 5,6mm) Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 35 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Lượng hạt còn lại sau khi qua xilo chứa tạm: m L2 = 150,906 × 100 − 0,1 = 150,755 (kg/h) 100 − Hạt loại 3 (hạt > 5mm) Lượng hạt còn lại sau khi qua xilo chứa tạm: m L3 = 75,45 × 4.2.2.6. 100 − 0,1 = 75,37 (kg/h) 100 Phối trộn Tại đây tiến hành phối trộn tạo thành 3 loại sản phẩm để đáp ứng nhu cầu thị trường: − Loại 1: 80% hạt loại 1 + 10% hạt loại 2 + 10% hạt loại 3. Lượng sản phẩm loại 1 phối trộn được: m L1 = 527,66 × 0,8 + 150,755 × 0,1 + 75,37 × 0,1 = 444,7405 (kg/h) Lượng sản phẩm sau khi phân loại: m L1 = 444,7405 × 100 − 0,3 = 443,406 (kg/h) 100 − Loại 2: 10% hạt loại 1 + 70% hạt loại 2 + 20% hạt loại 3. Lượng sản phẩm loại 2 phối trộn được: m L2 = 527,66 × 0,1 + 150,755 × 0,7 + 75,37 × 0,2 = 173,37 (kg/h) Lượng sản phẩm sau khi phân loại: m L2 = 173,37 × 100 − 0,3 = 172,85 (kg/h) 100 − Loại 3: 10% hạt loại 1 + 20% hạt loại 2 + 70% hạt loại 3. Lượng sản phẩm loại 3 phối trộn được: m L3 = 527,66 × 0,1 + 150,755 × 0,2 + 75,37 × 0,7 = 135,676 (kg/h) Lượng sản phẩm sau khi phân loại: m L3 = 135,676 × 4.2.2.7. 100 − 0,3 = 135,27 (kg/h) 100 Xilo chứa tạm Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 36 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Loại 1, lượng sản phẩm sau khi qua xilo chứa tạm: m L1 = 443,406 × 100 − 0,1 = 442,96 (kg/h) 100 − Loại 2, lượng sản phẩm sau khi qua xilo chứa tạm: m L2 = 172,85 × 100 − 0,1 = 172,68 (kg/h) 100 − Loại 3, lượng sản phẩm sau khi qua xilo chứa tạm: m L3 = 135,27 × 4.2.2.8. 100 − 0,1 = 135,135 (kg/h) 100 Cân, đóng gói − Loại 1, lượng sản phẩm sau khi cân, đóng gói: m L1 = 442,96 × 100 − 0,1 = 442,51 (kg/h) 100 − Loại 2, lượng sản phẩm sau khi cân, đóng gói: m L2 = 172,68 × 100 − 0,1 = 172,5 (kg/h) 100 − Loại 3, lượng sản phẩm sau khi cân, đóng gói: m L3 = 135,135 × 4.3. 100 − 0,1 = 134,99 (kg/h) 100 Tính cân bằng vật chất cho cà phê Robusta 4.3.1. Tính lượng nguyên liệu ban đầu − Độ ẩm ban đầu: 70% − Độ ẩm cuối: 12% − Năng suất của nhà máy: 6 tấn sản phẩm/ ca − Năng suất làm việc trong 1 giờ là: 750 kg/h. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 37 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Bảng 4.4. Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu qua các công đoạn STT Công đoạn Hao hụt (%) 1 - Tách tạp chất 2 - Sấy sơ bộ 3 - Sấy kết thúc 1 4 - Xát cà phê thóc 32 5 - Đánh bóng cà phê nhân 8 - Phân loại theo kích thước: + Hạt >6,3mm. + Hạt >5,6mm. + Hạt >5mm. 1 1 1 6 7 - Xilo chứa tạm 0,5 0,1 8 9 10 11 Phân loại theo khối lượng: + Loại 1(hạt >6,3mm). + Loại 2 (hạt >5,6mm). + Loại 3 (hạt >5mm). - Phân loại theo màu sắc: + Loại 1(hạt >6,3mm). + Loại 2 (hạt >5,6mm). + Loại 3 (hạt >5mm). 2 - Xilo chứa tạm - Phối trộn: + Loại 1. + Loại 2. + Loại 3. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân 2 2 2 1 1 1 0,1 0,3 0,3 0,3 SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 38 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 12 - Xilo chứa tạm 0,1 13 - Cân, đóng bao 0,1 Tiến hành tiến toán tương tự như với tính cà phê Arabica. Sau khi tính toán thu được lượng cà phê đưa vào phân loại theo kích thước là: m1 = 786,36 (kg/h). 4.3.1.1. Đánh bóng cà phê nhân Lượng nguyên liệu đưa vào đánh bóng cà phê nhân là: m 2 = 786,36 × 4.3.1.2. 100 = 854,74(kg/h) . 100 − 8 Xát cà phê Lượng nguyên liệu đưa vào xát cà phê là: m 3 = 854,74 × 4.3.1.3. 100 = 1.256,97(kg/h) . 100 − 32 Sấy kết thúc Lượng nguyên liệu đưa vào sấy kết thúc là: m 4 = 1.256,97 × 100 = 1.269,667(kg/h) . 100 − 1 Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy kết thúc là: W = G1 × w1 − w 2 40 − 12 = 1.269,667 × = 592,5(kg/h) 100 − w 1 100 − 40 Lượng nguyên liệu đưa vào sấy kết thúc là: m 5 = m 4 + W = 1.269,667 + 592,5 = 1.862,167(kg/h) . 4.3.1.4. Sấy sơ bộ Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 39 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Lượng nguyên liệu đưa vào sấy sơ bộ: m 6 = 1.862,167 × 100 = 1.871,525 (kg/h) . 100 − 0,5 Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy sơ bộ là: W = G1 × w1 − w 2 70 − 40 = 1.871,525 × = 1.871,525 (kg/h) . 100 − w 1 100 − 70 Lượng nguyên liệu đưa vào sấy sơ bộ: m 7 = m 6 + W = 1.871,525 + 1.871,525 = 3.743,05(kg/h) 4.3.1.5. Tách tạp chất Lượng nguyên liệu đưa vào tách tạp chất là: m 8 = 3.743,05 × 100 = 3.819,44 (kg/h) 100 − 2 4.3.2. Tính năng suất tại mỗi công đoạn 4.3.2.1. Phân loại theo kích thước Lượng nguyên liệu vào thiết bị phân loại theo kích thước là: 786,36 kg/h. Tại đây, tiến hành phân loại theo kích thước, phân thành 3 loại với 3 kích thước khác nhau: − 70% hạt loại 1(hạt >6,3mm) Lượng hạt loại 1 phân loại được là: 70 = 550,452(kg/h) 100 m L1 = 786,36 × Lượng hạt còn lại sau khi phân loại xong: m L1 = 550,452 × 100 − 1 = 544,95(kg/h) 100 − 20% hạt loại 2 (hạt >5,6mm) Lượng hạt loại 2 phân loại được là: m L2 = 786,36 × 20 = 157.272(kg/h) 100 Lượng hạt còn lại sau khi phân loại xong: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 40 m L2 = 157,272 × GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 100 − 1 = 155,7(kg/h) 100 − 10% hạt loại 3 (hạt >5mm) Lượng hạt loại 3 phân loại được là: m L3 = 786,36 × 10 = 78,636(kg/h) 100 Lượng hạt còn lại sau khi phân loại xong: m L3 = 78,636 × 4.3.2.2. 100 − 1 = 77,85(kg/h) 100 Xilo chứa tạm Tại đây, hạt phân loại xong được chứa trong 3 xilo khác nhau − 70% hạt loại 1(hạt >6,3mm) Lượng hạt còn lại sau khi đi qua xilo chứa tạm: m L1 = 544,95 × 100 − 0,1 = 544,405(kg/h) 100 − 20% hạt loại 1(hạt >5,6mm) Lượng hạt còn lại sau khi đi qua xilo chứa tạm: m L2 = 155,7 × 100 − 0,1 = 155,54(kg/h) 100 − 10% hạt loại 1(hạt >5mm) Lượng hạt còn lại sau khi đi qua xilo chứa tạm: m L3 = 77,85 × 4.3.2.3. 100 − 0,1 = 77,77(kg/h) 100 Phân loại theo tỉ trọng − Hạt loại 1(hạt >6,3mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo tỉ trọng: m L1 = 544,405 × 100 − 2 = 533,52(kg/h) 100 − Hạt loại 2(hạt >5,6mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo tỉ trọng: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 41 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 100 − 2 = 152,43(kg/h) 100 m L2 = 155,54 × − Hạt loại 3(hạt >5mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo tỉ trọng: m L3 = 77,77 × 4.3.2.4. 100 − 2 = 76,21(kg/h) 100 Phân loại theo màu sắc − Hạt loại 1(hạt >6,3mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo màu sắc: 100 − 1 = 528,185(kg/h) 100 m L1 = 533,52 × − Hạt loại 2(hạt >5,6mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo màu sắc: m L2 = 152,43 × 100 − 1 = 150,906(kg/h) 100 − Hạt loại 3(hạt >5mm) Lượng hạt còn lại sau khi phân loại theo màu sắc: m L3 = 76,21 × 4.3.2.5. 100 − 1 = 75,45(kg/h) 100 Xilo chứa tạm − Hạt loại 1(hạt >6,3mm) Lượng hạt còn lại sau khi qua xilo chứa tạm: m L1 = 528,185 × 100 − 0,1 = 527,66(kg/h) 100 − Hạt loại 2(hạt >5,6mm) Lượng hạt còn lại sau khi qua xilo chứa tạm: m L2 = 150,906 × 100 − 0,1 = 150,755(kg/h) 100 − Hạt loại 3(hạt >5mm) Lượng hạt còn lại sau khi qua xilo chứa tạm: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 42 m L3 = 75,45 × 4.3.2.6. GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 100 − 0,1 = 75,37(kg/h) 100 Phối trộn Tại đây tiến hành phối trộn tạo thành 3 loại sản phẩm để đáp ứng nhu cầu thị trường: − Loại 1: 80% hạt loại 1 + 10% hạt loại 2 + 10% hạt loại 3. Lượng sản phẩm loại 1 phối trộn được: m L1 = 527,66 × 0,8 + 150,755 × 0,1 + 75,37 × 0,1 = 444,7405(kg/h) Lượng sản phẩm sau khi phân loại: m L1 = 444,7405 × 100 − 0,3 = 443,406(kg/h) 100 − Loại 2: 10% hạt loại 1 + 70% hạt loại 2 + 20% hạt loại 3. Lượng sản phẩm loại 2 phối trộn được: m L2 = 527,66 × 0,1 + 150,755 × 0,7 + 75,37 × 0,2 = 173,37(kg/h) Lượng sản phẩm sau khi phân loại: m L2 = 173,37 × 100 − 0,3 = 172,85(kg/h) 100 − Loại 3: 10% hạt loại 1 + 20% hạt loại 2 + 70% hạt loại 3. Lượng sản phẩm loại 3 phối trộn được: m L3 = 527,66 × 0,1 + 150,755 × 0,2 + 75,37 × 0,7 = 135,676(kg/h) Lượng sản phẩm sau khi phân loại: m L3 = 135,676 × 4.3.2.7. 100 − 0,3 = 135,27(kg/h) 100 Xilo chứa tạm − Loại 1, lượng sản phẩm sau khi qua xilo chứa tạm: m L1 = 443,406 × 100 − 0,1 = 442,96(kg/h) 100 − Loại 2, lượng sản phẩm sau khi qua xilo chứa tạm: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 43 m L2 = 172,85 × GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 100 − 0,1 = 172,68(kg/h) 100 − Loại 3, lượng sản phẩm sau khi qua xilo chứa tạm: m L3 = 135,27 × 4.3.2.8. 100 − 0,1 = 135,135(kg/h) 100 Cân, đóng gói − Loại 1, lượng sản phẩm sau khi cân, đóng gói: m L1 = 442,96 × 100 − 0,1 = 442,51(kg/h) 100 − Loại 2, lượng sản phẩm sau khi cân, đóng gói: m L2 = 172,68 × 100 − 0,1 = 172,5(kg/h) 100 − Loại 3, lượng sản phẩm sau khi cân, đóng gói: m L3 = 135,135 × 100 − 0,1 = 134,99(kg/h) 100 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 44 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Bảng 4.5. Cân bằng vật chất Stt Công đoạn Hao hụt (%) Arabica Robusta 1 2 3 4 5 6 7 Tách tạp chất Sấy sơ bộ Sấy kết thúc Xát cà phê thóc Đánh bóng cà phê nhân Phân loại theo kích thước Xilo chứa hạt Φ >6,3mm 2 0,5 1 35 7 1 2 0,5 1 32 8 1 3.952,795 3.873,74 1.927,19 1.300,85 845,55 786,36 3.819,44 3.743,05 1.862,167 1.256,97 854,74 786,36 0,1 0,1 544,95 544,95 0,1 0,1 155,7 155,7 hạt Φ >5mm Phân loại theo tỉ trọng 0,1 2 0,1 2 77,85 777,7 77,85 777,7 Phân loại theo màu sắc Xilo Loại 1 1 1 762,13 762,13 0,1 0,1 528,185 528,185 Loại 2 0,1 0,1 150,909 150,909 Loại 3 0,1 0,1 75,45 75,45 0,3 0,3 753,76 753,76 tạm 8 9 10 hạt Φ >5,6mm chứa tạm 11 12 13 14 Phối trộn Xilo Loại 1 0,1 0,1 443,406 443,406 chứa tạm Loại 2 0,1 0,1 172,85 172,85 Loại 3 Cân, đóng gói Thành phẩm 0,1 0,1 0,1 0,1 135,27 750,775 750 135,27 750,775 750 Sau khi tính cân bằng vật chất cho 2 loại cà phê Arabica và Robusta, thấy được lượng nguyê liệu đầu vào của Arabica lớn hơn nguyên liệu đầu vào của Robusta. Vậy chọn cà phê Arabica có năng suất lớn hơn để tính chọn thiết bị. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 45 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 5 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 5.1. Tính toán quá trình sấy lý thuyết 5.1.1. Các thông số ban đầu − Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 750C. − Nhiệt độ nguyên liệu vào: tvào= 400C − Nhiệt độ nguyên liệu ra: tra chọn theo độ ẩm φ2. − Nhiệt độ môi trường không khí trước khi qua calorife: to = 230C. − Độ ẩm của nguyên liệu trước khi sấy: 40%. − Độ ẩm của nguyên liệu sau khi sấy: 12%. − Độ ẩm ban đầu của không khí trước khi vào calorife : φ0 = 87%. − Áp suất khí quyển: P = 745 mmHg [15, tr 96-99]. 5.1.2. Xác định các thông số trạng thái của không khí trong quá trình sấy Trạng thái 2 Trạng thái 1 Calorife 5.1.2.1. Trạng thái 3 Máy sấy Các thông số trạng thái của không khí trước khi qua clorife Chọn không khí trước khi qua calorife có nhiệt độ thấp nhất và độ ẩm cao nhất để đảm bảo cho hệ thống caloriphe cung cấp đủ lượng nhiệt cho cả năm: t o = 230C; φ0 = 87%. − Áp suất hơi bão hòa của không khí tra theo bảng I.250 [14, tr 312]. Nhiệt độ t0 = 230C, suy ra Pbh = 0,0289 at = 21,258 mmHg. − Hàm ẩm của không khí được xác định theo công thức: x0 = 0,622 × = 0,622 × ϕ 0 × Pbh , Kg/ kgkkk P − ϕ 0 × Pbh [15, tr 105] 0,87 × 21,258 = 0,016 Kg/kgkkk 745 − 0,87 × 21,258 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 46 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Hàm nhiệt của không khí ẩm trước khi qua calorife: Io = C kkk × t 0 + (r + C ph × t 0 ) × x 0 , kJ/ kg kkk [1, tr 45]. Trong đó: + Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí khô. Ckkk = 1 Kj/kgkkk. + Cph: nhiệt dung riêng của hơi nước. Cph = 1,9 Kj/kgkkk. + r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước. r = 2500 Kj/kg. I 0 = 1× 23 + (2500 + 1,9 × 23) × 0,016 = 63,7 KJ/ kg kkk 5.1.2.2. Các thông số của không khí sau khi qua calorife trước khi vào máy sấy Sau khi qua calorife thì hàm ẩm không thay đổi: → x0 = x1 = 0,016 Kj/kgkkk. Nhiệt độ của không khí tăng lên từ t 0 lên t1. Tiến hành sấy ở nhiệt độ là 75 0C nên nhiệt độ ra khỏi calorife là: t1 = 750C. Áp suất hơi bão hòa của không khí tra theo bảng I.250 [14, tr 312]. Nhiệt độ t0 = 750C, suy ra Pbh = 0,393 at = 289,08 mmHg − Độ ẩm tương đối của không khí sau khi qua calorife: X1 = 0,622 × → φ1 = = ϕ1 × Pbh , Kg/ kgkkk P − ϕ1 × Pbh [15, tr 105]. x1 × P ,% (0,622 + x 1 ) × Pbh1 0,016 × 745 = 0,065 = 6,5 % (0,622 + 0,016) × 289,09 − Hàm nhiệt của không khí: I1 = C kkk × t 1 + (r + C ph × t 1 ) × x 0 , kJ/ kg kkk [1, tr 45]. Trong đó: + Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí khô. Ckkk = 1 Kj/kgkkk. + Cph: nhiệt dung riêng của hơi nước. Cph = 1,9 Kj/kgkkk. + r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước. r = 2500 Kj/kg. I1 = 1 × 75 + (2500 + 1,9 × 75) × 0,016 = 117,28 KJ/ kg kkk. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 5.1.2.3. 47 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Thông số của không khí sau sấy − Là quá trình sấy lý thuyết nên ta có: I1 = I2 = 117,28 Kj/kgkkk − Chọn nhiệt độ không khí sau sấy là: t2 = 340C. Áp suất hơi bão hòa của không khí tra theo bảng I.250 [14, tr 312]. Nhiệt độ t2 = 340C, suy ra Pbh2 = 0,0545 at = 40,09 mmHg − Hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy : I2 = C kkk × t 2 + (r + C ph × t 2 ) × x 2 , kJ/ kg kkk [1, tr 45]. Trong đó: + Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí khô. Ckkk = 1 Kj/kgkkk. + Cph: nhiệt dung riêng của hơi nước. Cph = 1,9 Kj/kgkkk. + r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước. r = 2500 Kj/kg. I 2 = 1 × 34 + (2500 + 1,9 × 34) × x 2 = 117,28 → x2 = 0,0325 kg/kgkkk. − Độ ẩm tương đối của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy : x2 = 0,622 × = x 2 ×P ϕ2 × P ⇒ ϕ2 = (0,622 + x 2 ) × Pbh2 P − ϕ 2 × Pbh 2 0,0325 × 745 = 0,923 (0,622 + 0,0325) × 40,09 ⇒ ϕ2 = 92,3 % 5.1.3. Tính cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 5.1.3.1. Lượng nhiệt cần thiết làm bay hơi 1 kg ẩm Lượng nhiệt cần thiết để làm bay hơi 1kg ẩm (lượng nhiệt tiêu hao riêng): q= I1 − I 0 (J/kg ẩm bay hơi) [15, tr 102]. x2 − x0 Trong đó: + I0, I1: nhiệt lượng riêng của không khí trước và sau calorife (J/kgkkk). + x0, x2: hàm ẩm của không khí trước và sau khi sấy (kg ẩm/kgkkk). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 48 q= 5.1.3.2. GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 117,28 − 63,7 = 3.247,27 (kj/kg ẩm). 0,0325 − 0,016 Tổng lượng nhiệt cần thiết cho quá trình bốc ẩm Áp dụng công thức [15, tr 102]: Q1 = L × (I1 − I 0 ) Trong đó: L= U → Q1 = U × q x2 − x0 Vậy tổng lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy là: Q1 = 204,4 × 3.247,27 = 663.741,99 (kj/h). 5.1.3.3. Lượng nhiệt cần cung cấp để đun nóng sản phẩm Áp dụng công thức [15, tr 103]: Q 2 = m 1 × C sp × (t 1b − t 0 ) Trong đó: − m1: lượng nguyên liệu ban đầu đưa vào sấy, m1 = 642,4(kg/h). − Csp: nhiệt dung riêng của sản phẩm sấy (kj/kg.0C). C sp = C ck × (100 − w 1 ) + C n × w 1 (kcal/kg.0C) [4, tr 46]. 100 Trong đó: + Cn: nhiệt dung riêng của nước, Cn= 4,186 (kj/kg.0C). + Cck: nhiệt dung riêng chất khô của cà phê, Cck=0,37(kcal/kg.0C)=1,549(kj/kg.0C) [13, tr 15]. + w1: độ ẩm nguyên liệu trước khi sấy, w1=40%. → C sp = 1,549 × (100 − 40) + 4,186 × 40 = 2,604 (kj/kg.0C). 100 − t1b: nhiệt độ đun nóng cho phép của nguyên liệu sau khi sấy, t1b = 650C. − tvào: nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu sấy, tvào= 400C. → Q 2 = 642,4 × 2,604 × (65 − 40) = 41.820,24 (kj/h). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 5.1.3.4. 49 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Nhiệt lượng của calorife cần cung cấp Vì đang tính toàn quá trình sấy lý thuyết nên ở đây bỏ qua tổn thất nhiệt Qtt=0. Vậy lượng nhiệt cần cung cấp [4, tr 46]: Qcal = Q1+Q2+Qtt = 663.741,99+ 41.820,24+ 0 = 705.562,23 (kj/h) 5.2. Tính toán quá trình sấy thực tế 5.2.1. Lượng nhiệt bổ sung thực tế Trong thực tế thì phần lớn các hệ thống sấy không dùng nhiệt lượng bổ sung. Do đó, qbs = 0 [5, tr 121]. Lượng nhiệt bổ sung thực tế là: gọi ∆ là lượng nhiệt cần bổ sung thực tế. Δ = C a × t 0 − q v − q m − q vc Trong đó: − Ca: nhiệt dung riêng của nước chứa trong vật liệu sấy, Ca = 4,187 kj/khK. − qv: nhiệt lượng riêng để đun nóng vật liệu [5, tr 121]: qv = Q v G 2 × C sp × (t b1 − t vao ) = W W Trong đó: + W: lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, W = 204,4 (kg/h). + G2: lượng nguyên liệu ra khỏi máy sấy, G2 = 438 kg/h. + Csp: nhiệt dung riêng của sản phẩm sấy, kj/kg.0C [4, tr 46]. C sp = C sp = C ck × (100 − w 1 ) + C n × w 1 100 1,549 × (100 − 40) + 4,186 × 40 = 2,604 (kj/kg.0C) 100 → lượng nhiệt để đun nóng vật liệu: qv = 438 × 2,604 × (65 − 40) = 139,5 (kj/kg ẩm) 204,4 − Lượng nhiệt do tổn thất là [4, tr 46]: qm = 0,05 x q = 0,05 x 3.247,27 = 162,36 (kj/kg ẩm) Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 50 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − qvc = 0 ⇒ Δ = 4,187 × 23 − 139,5 − 162,36 = −205,56 (kj/kg ẩm) 5.2.2. Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực 5.2.2.1. Hàm ẩm Hàm ẩm của không khí nóng sau quá trình sấy thực [15, tr 105]: x '2 = − I + Δ × x 0 + C k × t ra Δ − (2.500 + C h × t ra ) Trong đó: − Ck: nhiệt dung riêng của không khí khô, Ck=1 (kj/kg.K). − Ch: nhiệt dung riêng của hơi nước, Ch = 1,97 (kj/kg.K). ' ⇒ x2 = 5.2.2.2. − 117,28 + (−205,56 × 0,016) + 1 × 34 = 0,0312 (kg ẩm/kg kkk) − 205,56 − (2.500 + 1,97 × 34) Xác định Entanpy I’2 I’2= Ck x t2+ x’2 x i2 Trong đó: − Ck: nhiệt dung riêng của không khí khô, Ck = 1 (kj/kg.0C). − t2: nhiệt độ không khí ra, t2 = 340C. − i2: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ tra i2 =2.500+ Cnt2 = 2.500+1,97x34 = 2.566,98 (kj/kg) ' ⇒ I 2 = 1 × 34 + 0,0312 × 2.566,98 = 114,1 (kj/kgkkk). 5.2.2.3. Xác định độ ẩm tương đối ϕ’2 φ'2 = x' 2 p 0 0,0312 × 745 = = 0,89 = 89%. (0,622 + x' 2 )p bh2 (0,622 + 0,0312) × 40,09 5.2.3. Lượng tác nhân sấy thực tế l’ = 1 1 = = 65,8(kg kk/kg ẩm ) x' 2 − x 0 0,0312 − 0,016 L' = l' x U = 65,8 x 204,4 = 13.449,52 (kgkkk/h) 5.2.4. Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 5.2.4.1. 51 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Nhiệt lượng vào − Nhiệt lượng không khí mang vào. Q'1v =L' x I0 = 13.449,52 x 63,7= 856.734,424 (kJ/kg) − Nhiệt lượng do caloriphe cung cấp. Q'cal = L' x (I1-I0) = 13.449,52 x (117,28 – 63,7) = 720.625,28 (kJ/kg). − Nhiệt lượng do vật liệu chưa sấy mang vào: Q'2v = G2×Cv1×tvao + U1×Cn×tvao (kJ/h) Trong đó: + tvao: nhiệt độ của nguyên liệu trước khi vào máy sấy; tnlvao = 40 0C. + Cvl: nhiệt dung riêng của cà phê, Cvl = 2,604 (kJ/kg.0C). + U1 : lượng ẩm bốc hơi trong quá trình sấy, U = 204,4 kg/h. + G2 :Lượng nguyên liệu sau khi ra khỏi máy sấy, G2 = 438 kg/h. + Cn = 4,186 (kJ/kg.0C). Suy ra Q’2v = (438 × 2,604 × 40) +(204,4 × 4,186× 40) = 79.846,816 (kJ/h). − Tổng nhiệt lượng vào. ∑Q'v = Q'1v + Q'cal + Q'2v = 856.734,424 + 720.625,28 + 79.846,816 = 1.657.206,52 (kJ/kg). 5.2.4.2. Nhiệt lượng ra. − Nhiệt lượng không khí mang ra. Q'2 = L' x I'2= 13.449,52 x 114,1 = 1.534.590,323 (kJ/kg). − Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra. Q'vlr = G2 x Cvl x t2 = 438 x 1,654 x 34= 24.631,37 (kJ/kg). − Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường. Q'm = qm x U = 162,36 x 204,4 =33.186,38 (kJ/kg). - Tổng nhiệt lượng ra. ∑Q'r = Q'm + Q'vlr + Q'2 =33.186,38 +24.631,37+ 1.534.590,323 = 1.592.407,97 (kJ/kg). 5.2.4.3. Sai số Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp ΔQ = 52 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Q v − Q r 1.657.206,52 − 1.592.407,97 = = 0,03 = 3% . Qv 1.657.206,52 Vì ∆Q = 3 < 5% nằm trong sai số cho phép nên chấp nhận kết quả trên. 5.2.5. Nhiệt trị Sử dụng dầu FO để làm tác nhân cấp nhiệt cho calorife. Nhiệt trị của dầu FO là: 10.175 cal/g. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 53 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 6 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 6.1. Thiết bị sấy tĩnh − Quá trình sấy tĩnh được thực hiện trong 3 ca/ ngày. 3.873,74 × 2 = 2.582,5 kg/h. 3 − Năng suất của nhà máy là: − Chọn thời gian sấy mỗi mẻ là: 120 phút − Chọn máy sấy tĩnh vĩ ngang (dùng 1 quạt 2 tầng cánh). − Năng suất 8000 kg/ mẻ. n= − Số máy cần chọn là: 2.582,5 × 2 = 0,7 vậy chọn 1 máy 8000 − Đặc tính kỹ thuật của máy: + Quạt: hướng trục, 1 quạt 2 tầng cánh. + Lưu lượng gió: 8m3/s. + Sức chứa: 8÷10 tấn/ mẻ. + Trấu: 50kg/ giờ. + Kích thước: 6000x1650x120 6.2. Thiết bị sấy thùng quay 6.2.1. Thông số ban đầu Quá trình sấy thực hiện liên tục trong 3 ca/ngày. Năng suất của nhà máy là: 1.927,19 × 16 = 1.284,8 kg/h. 24 Chọn 2 thiết bị sấy thùng quay nên lượng nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị: 1.284,8 = 642,4kg/h 2 Độ ẩm nguyên liệu vào: w1 = 40%. Độ ẩm cà phê ra khỏi máy sấy: w2 = 12%. Khối lượng riêng của khối hạt: ρ = 500 kg/m3. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 54 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Theo kinh nghiệm, quan hệ giữa chiều dài L và đường kính D của thùng sấy nằm trong khoảng: L L = (3,5 ÷ 7) . Do đó, chọn = 3,5 [5, tr 112]. D D Trong hệ thống sấy thùng quay các hạt thì hệ số điền đầy có thể lấy: β = 10÷25% [15, tr 121] Ở đây, chọn hệ số điền đầy β = 25%. Lượng ẩm bốc hơi là [15, tr 102]: W = G1 × w1 − w 2 40 − 12 = 642,4 × = 204,4 (kg ẩm/h). 100 − w 2 100 − 12 6.2.2. Thể tích thùng sấy Áp dụng công thức: V = G1 × τ [5, tr 113] ρ×β Trong đó: − G1: lượng nguyên liệu vào, G1 = 642,4 (kg/h). − ρ: khối lượng riêng của khối hạt, ρ = 500(kg/m3). − β: hệ số điền đầy, β = 25% − τ : thời gian sấy hạt. Áp dụng công thức: τ= w1 − w 2 − 0,27 [5, tr 115]. 11,1× M Trong đó: M tra theo bảng 8.3. Quan hệ giữa hệ số M so với đường kính hạt. Chọn đường kính hạt trung bình là 6,3mm. M = 0,579x10-2 Suy ra: ⇒ τ= 0,4 − 0,12 − 0,27 = 4,09(h) . 11,1× 0,579 × 10 -2 Vậy thể tích thùng sấy là: V = 642,4 × 4,09 = 21,02(m 3 ) . 500 × 0,25 6.2.3. Cường độ bốc hơi Áp dụng công thức tính cường độ bay hơi ẩm [5, tr 113]: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 55 A= GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật W 204,4 = = 9,72 (kg/m3h). V 21,02 6.2.4. Đường kính thùng sấy Áp dụng công thức tính thể tích hình trụ: π × D2 V= ×L 4 L = 3,5xD ⇒V = π × D2 × 3,5 × D 4 ⇒D = 3 4V 4 × 21,02 =3 = 2(m) 3,5π 3,5 × 3,14 6.2.5. Chiều dài thùng sấy Suy ra chiều dài thùng sấy: L = 3,5 × D = 3,5 × 2 = 7(m) 6.3. Tính và chọn calorife [5, tr 218] 6.3.1. Tính ống truyền nhiệt Phần lớn các ống dùng trong calorife đều thỏa mãn kích thước ống sao cho d2 < 1,4 , do đó chọn d1 d2 < 1,4 . d1 − d1: đường kính trong của ống truyền nhiệt: d1 = 0,025 m. − d2: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt: d2 = 0,032 m. Từ đó, tính bề dày ống truyền nhiệt: δ= d 2 − d 1 0,032 − 0,025 = = 0,0035(m) 2 2 Bước gân: tg = t + Δ Trong đó: t: khoảng cách giữa hai bước gân liên tiếp, t = 0,0075 (m). ∆: bề dày của gân, ∆ = 0,0005 (m). ⇒ t g = 0,0075 + 0,0005 = 0,008(m) Chiều cao của gân: h g = Dg − d 2 2 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 56 Trong đó: Dg: đường kính ngoài của gân, Dg = 0,083 (m). ⇒ hg = 0,038 − 0,032 = 0,003(m) 2 Số gân có trong một ống truyền nhiệt: Trong đó: ⇒ n= GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật n= ht −1 tg ht: chiều dài ống truyền nhiệt, ht = 1,2 (m) 1,2 − 1 = 149(gân) 0,008 Tổng chiều dài của gân trên ống là: l g = n × Δ = 149 × 0,0005 = 0,0745(m) . Vậy chiều dài của ống không gân là: l o = h t − l g = 1,2 − 0,0745 = 1,1255(m) . Diện tích xung quanh của phần ống không gân: F1 = π × d 2 × l o = 3,14 × 0,032 × 1,1255 = 0,113(m) . Tổng diện tích mặt hình vành khăn của gân: Dg: đường kính ngoài của gân ống, Dg = 0,038 (m). F2 = 2 × n × π × (D g2 - d 22 ) 4 = 2 × 149 × 3,14 × (0,0382 - 0,0322) = 0,0983 (m 2 ) 4 Diện tích xung quanh của ống có gân: F3 = π × Dg × lg = 3,14 × 0,038 × 0,0745 =0,0089 (m2). Tổng diện tích mặt ngoài của ống: Fn = F1 +F2 +F3 = 0,113+ 0,0983+ 0,0089 = 0,22 (m2). Tổng diện tích mặt trong của ống: Ft = π × d 1 × ht = 3,14 × 0,025 × 1,2 = 0,0942 (m2). Đường kính tương đương của thiết bị [5, tr 219] : d td = 0,1072 F 0,113 × 0,032 + 0,1072 × 2 × 149 = 0,0257 2× n = F1 + F 0,113 + 0,1072 F1 × d 2 + F × Trong đó: F là diện tích các cánh: F = F2+F3 = 0,0983+0,0089 = 0,1072 (m2). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Suy ra: d td = 0,0257 (m). 6.3.2. Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình Độ chênh nhiệt độ trung bình Δttb được xác định theo công thức [5, tr 218]: Δt tb = ε ∆t Δt đ − Δt c Δt 2,3 × lg đ Δt c Trong đó: − ∆tđ = t1đ – t2đ : + t1đ : nhiệt độ đầu của khói lò, t1đ = 8000C. + t2đ : nhiệt độ đầu của không khí, t2đ = 230C. Δt đ = 800 − 23 = 777 0 C − ∆tc = t1c – t2c : + t1c : nhiệt độ cuối của khói lò, t1c = 6000C. + t2c : nhiệt độ cuối của không khí, t2c = 750C. Δt c = 600 − 75 = 525 0 C − ε∆t: hệ số hiệu chỉnh, ε∆t = f(P;R) [15, tr 5] R= T1 − T2 800 - 600 = = 3,846 t 2 − t1 75 − 23 P= t 1 − 12 75 - 23 = = 0,067 T1 − t 1 800 − 23 Tra đồ thị V.7 [15, tr 8] ⇒ε = 1 Δt tb = 1 × 777 − 525 = 643,5 0 C 777 2,3 × lg 525 6.3.3. Hệ số cấp nhiệt từ thành ống ra ngoài không khí Nhiệt độ trung bình của không khí trong calorife: ttb = t2đ - ∆ttb = 800 – 643,5 = 156,50C Tra bảng I.274 [14, tr 351] và áp dụng công thức tính nội suy, ứng với ttb= 156,50C Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 58 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật λ = 3,6264 × 10-2 (W/m.độ). Ta có: + Hệ số dẫn nhiệt: + Độ nhớt động học: ν = 29,667 × 10-6 (m2/s). + Chuẩn số Pran: Pr = 0,68348 Chọn vận tốc không khí trong calorife: w = 8 (m/s). Chuẩn số Raynon: Re = w × d td 8 × 0,0257 = = 6.930,26 [5, tr 220]. ν 29,667 × 10 −6 Lưu thể chảy ngang qua ống chùm có gân, vì vậy trong trường hợp này phương trình chuẩn số Nuyxen có dạng: d Nu = C × 2 t g −0,54 hg t g −0,14 × Re n × Pr 0,4 [10, tr 33]. Trong đó: - d: đường kính ngoài của ống, (m); d = dn= 0,032(m). - tg: bước gân: tg = 0,008 (m). - hg: chiều cao của gân: hg = 0,003 (m). - Do ống thẳng hàng nên: C = 0,116 ; n = 0,72 0,032 Nu = 0,116 × 0,008 −0,54 0,003 × 0,008 −0,14 × ( 6.930,26 ) 0,72 × ( 0,68348) 0,4 = 31,5 Hệ số cấp nhiệt α1:[5, 220]. α1 = λ × Nu 3,6264 × 10 -2 × 31,5 = = 44,45 (W/m2.0C) d td 0,0257 6.3.4. Hệ số cấp nhiệt phía trong ống Chọn vận tốc hơi nước đi trong ống ω = 4 (m/s). Hơi nước bão hoà: to = 8000C. Tra bảng I.277 [14, tr 355] ta có: • Hệ số dẫn nhiệt: λ = 9,15 × 10-2 (W/m2.độ). • Độ nhớt động học: ν = 131,8 × 10-6 (m2 /s). • Chuẩn số: Pr = 0,6. Chuẩn số Re = ω × dt 4 × 0,025 = = 758,73 < 2300 ν 131,8 × 10 −6 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 59 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Do đó lưu thể chảy xoáy trong ống nên chuẩn số Nu được xác định theo công thức: 0,4 Pr d Nu = 1,4 × Re × × Pr 0,33 × L Prt Đối với chất khí thì 0,25 [15, tr 17] Pr ≈1 Prt 0,4 0,025 × 0,6 0,33 × 10,25 = 3,57 . ⇒ Nu = 1,4 × 758,73 × 1,2 Nu × λ 3,57 × 9,15 × 10 −2 = = 13,07 (W/m2.0C) ⇒ α2 = dt 0,025 6.3.5. Hệ số truyền nhiệt K= 1 1 1 δ (W/m2.0C) + + α1 α 2 λ [10, tr 60] Trong đó: - α1 = 44,45 (W/m2.0C). - α2 = 13,07(W/m2.0C). - λ: hệ số dẫn nhiệt của đồng (W/m2.0C). Tra bảng [14, tr 125] ta có λ = 385 (W/m2.0C). - δ = 0,0035 (m). K= 1 1 1 0,0035 = 10,1 (W/m2.0C). + + 44,45 13,07 385 6.3.6. Cấu tạo calorife − Lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho calorife trong 1 giờ: Ở đây, sử dụng 2 thiết bị sấy thùng quay nên thiết kế 2 calorife. Lượng nhiệt mà calorife cung cấp cho quá trình sấy: Q 'cal 720.625,28 = = 360.312,64(kj/h) 2 2 Chọn hiệu suất trao đổi nhiệt: η = 85%. Lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho mỗi calorife trong 1 giờ: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 60 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Q 'cal 360.312,64 Q tt = = = 423.897,22(kj/h) . 0,85 0,85 − Tổng bề mặt trao đổi nhiệt [10, tr 60]: F= Trong đó: Q (m 2 ) K × Δt Q: lượng nhiệt cung cấp thực tế cho calorife, Q= 360.312,64 = 100.086,85 (W). 3,6 K: hệ số truyền nhiệt, K = 10,1 (W/m2.0C). ∆t: hệ số nhiệt giữa 2 lưu thể, ∆t =643,50C. F= Q 100.086,85 = = 15,4m 2 K × Δt 10,1× 643,5 − Số ống trong calorife n= F 15,4 = = 165 (ống). Ft 0,0942 Mỗi hàng đặt (x) 15 ống, vậy ống đặt theo chiều dọc là (y) 11 ống. − Kích thước của calorife: + Chiều rộng của calorife: B = 2 × s + x × d n + (x − 1) × σ Trong đó: • s: khoảng cách giữa ống ngoài cùng đến thành bên trong của caloriphe =0,1 (m), • σ: khoảng cách giữa 2 ống truyền nhiệt = 0,03 (m). suy ra: B = 2 × 0,1 + 15 × 0,032 + (15 − 1) × 0,03 = 1,1(m) + Chiều dài của calorife: L = ht + 2a =1,2+2x0,1=1,4(m). (a: Khoảng cách từ đầu ống đến thành trên và dưới của caloriphe). + Chiều cao của calorife: H = 2 × s + y × d n + (y − 1) × σ H = 2 × 0,1 + 11× 0,032 + (11 − 1) × 0,03 = 0,9(m) 6.3.7. Trở lực do calorife Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 61 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật ω2 × ρ ΔPc = ξ × 2 Trong đó: ξ: Hệ số trở lực, ξ = λ × L 1,2 = 3,6264 × 10 −2 × = 1,7 d td 0,0257 Thay số: ∆Pcal =1,7 × 6.4. 8 2 × 0,83587 = 45,5 (N/m2) 2 Lò đốt 6.4.1. Cấu tạo [5, tr 222] Hình 6.1. cấu tạo buồng đốt 1. Buồng đốt 7. Chớp gió 2. Vòi đốt 8. Kênh dẫn không khí 3. Quạt gió 9. Tường trong buồng đốt 4. Động cơ điện 10. Tường chắn 5. Bơm nhiên liệu 11. Tường ngoài buồng đốt. 6. Bộ điều chỉnh nhiên liệu 6.4.2. Lượng dầu cần thiết cho quá trình sấy Áp dụng công thức tính dầu cần thiết cho quá trình đốt [5, tr 222-223]: B= Q cal Qc × η Trong đó: − Qcal: nhiệt lượng cung cấp cho calorife, Qcal = 720.625,28 (kj/kg). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 62 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Qc: nhiệt trị của dầu FO, Qc = 10.175 (cal/g) = 42.600,69 (kj/kg). − η: độ tác dụng của lò đốt, η = 0,85 ⇒ B= 720.625,28 = 19,9(kg/h) 42.600,69 × 0,85 Chọn kích thước của lò đốt bằng kích thước của calorife, và chọn chiều cao bằng 0,4 m. 6.5. Tính và chọn quạt Để vận chuyển không khí được đều theo các đường dẫn trong thiết bị sấy và hút không khí sau khi sấy ta sử dụng hệ thống quạt đẩy, quạt hút, quạt đẩy được đặt trước calorife để đưa không khí ngoài môi trường qua calorife vào thùng sấy còn quạt hút đặt sau thiết bị sấy. Thiết bị sấy có các trở lực sau: ΔP = ΔP ms + ΔPcb + ΔPqđ +ΔPqh + ΔPk +ΔPh + ΔPt +ΔPđ ΔPms : Trở lực do ma sát. ΔPcb : Trở lực cục bộ. ΔPqđ : Trở lực do áp suất động ở đầu của quạt đẩy. ΔPqh : Trở lực do áp suất động ở đầu ra của quạt hút. ΔPk : Trở lực tại khuỷu. ΔPh : Trở lực do lớp hạt gây ra. ΔPt : Trở lực do thùng quay. ΔPđ : Trở lực do áp lực động lực. Theo bảng I.255 [14, tr 318]. Bằng phép nội suy: t0 = 23oC, ρ= 1,2123 kg/m3, υ = 15,531.10-6 m2/s. t1 = 75oC, ρ= 1,033 kg/m3, υ = 20,575.10-6 m2/s. t2 = 34oC, ρ= 1,175 kg/m3, υ = 16,598.10-6 m2/s. + Thể tích của không khí ẩm tính theo 1kgkkk. v= 1 [14, tr 5], L’=13.449,52 (kgkkk/h). ρ Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 63 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 1 1 v’0= = = 0,824 (m3/kgkkk) ⇒V’0 =0,824 x 13.449,25=11.082,4 (m3/h). ρ 1,2123 1 1 v’1= = = 0,968 (m3/kgkkk) ⇒V’1 =0,968 x 13.449,52 = 13.019,14 (m3/h). ρ 1.033 1 1 v’2= = = 0,851 (m3/kgkkk) ⇒V’2 =0,851 x 13.449,52 = 11.445,54 (m3/h). ρ 1,175 Bảng 6.1: Bảng tổng kết Trước khi Sau ra khỏi vào calorife caloriphe Sau khi ra khỏi buồng sấy t0(oC) ρ(kg/m3) υ(m2/s) v(m3/kgkkk) V'(m3/h) 23 75 34 1,2123 1,033 1,175 15,531.10-6 0,824 11.082,4 20,575x10-6 0,968 13.019,14 16,598.10-6 0,851 11.445,54 6.5.1. Trở lực của hệ thống 6.5.1.1. − Trở lực do áp lực động lực (ở đầu ra quạt đẩy và quạt hút): Tính áp lực động lực ở đầu ra của quạt đẩy: ΔPd1 = Với ω1 là tốc độ khí ở đầu ra của quạt đẩy: ρ 0 × ω12 [14, tr 377 ]. 2 V0' ' ω1 = . F Trong đó: F là tiết diện tự do của dòng chảy: F = π × d2 . 4 Chọn đường kính ống quạt: d = 0,4 m. 3,14 × 0,4 2 F= = 0,1256 (m2). 4 ω1 = 11.082,4 3600 × 0,1256 = 24,51 (m/s). 1,2123 × 24,512 Suy ra: ΔPđ1= = 364,41 (N/m2). 2 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 64 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Tính áp lực động lực ở đầu ra của quạt hút: ∆Pd2 =ρ2 ω22 /2 [14, tr 377 ]. Với ω2 là tốc độ khí ở đầu ra của quạt đẩy: ω2 = V’2 /F= 11.445,54 = 25,31 (m/s). 3600 × 0,1256 1,175 × 25,312 = 376,35 (N/m2). 2 L ρ × ω2 6.5.1.2. Trở lực do ma sát: ΔPms = λ × [14, tr 377 ] × d tb 2 Trong đó: Suy ra: ΔPđ2 = ω : tốc độ lưu thể (m/s), phụ thuộc vào tốc độ không khí. λ : hệ số ma sát. L : chiều dài ống (m). d tđ : đường kính tương đương của ống (m). ρ : khối lượng riêng của chất khí, (kg/m3). Chọn đường kính của ống: d tđ = 0,4 (m). Vậy tiết diện ngang của ống: F= π × d 2td = 0,1256 (m2). 4 − Trở lực do ma sát từ quạt đẩy đến caloriphe: Chiều dài của ống l1 = 0,5 (m). Vận tốc khí trong ống: ω ’1 = 22.030,64 = 48,72 (m/s). 3.600 × 0,1256 Chuẩn số Raynol [14, tr 377 ] Re = Trong đó: ν = μ ρ w × d td × ρ μ Re = ⇒ Re = w 1 × d td ν0 24,51 × 0,4 15,531× 10 −6 = 631.253,62 Re > 4.103 suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối [14, tr 378]. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 65 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: 6,81 0,9 1 ε = −2lg + 3,7 × d td λ Re ε: độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, chọn vật liệu làm ống bằng tôn. ε tôn = 0,03 (mm) [14, tr 381]. 0,9 1 6,81 0,03 × 10 −3 − 2 × lg + ⇔ λ = 0,0137 3,7 × 0,4 λ 631.253,62 Từ µ suy ra trở lực của ống do ma sát: 0,0137 × 0,5 × 1,2123 × 24,512 ΔPms1= = 6,24 (N/m2). 0,4 × 2 − Trở lực của ống từ caloriphe đến thùng sấy: + Chiều dài của ống l2 =0,5 (m). + Vận tốc khí trong ống: ω’2 = 28,79 (m/s). Chuẩn số Raynol: ' ω × d td 28,79 × 0,4 Re = 2 = = 559.708,384 [14, tr 377]. v2 20,575 × 10 −6 Re > 4.103. Suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối. Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: 6,81 0,9 1 ε = −2lg + 3,7 × d td λ Re ε: độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, chọn vật liệu làm ống bằng tôn. ε tôn = 0,03(mm) [14, tr 381]. 0,9 1 6,81 0,03 × 10 −3 − 2 × lg + ⇔ λ = 0,014 3,7 × 0,4 λ 559.708,384 Từ µ suy ra trở lực của ống do ma sát: 0,014 × 0,5 × 1,033 × 28,79 2 ΔPms2 = = 7,5 (N/m2). 0,4 × 2 − Trở lực của ống từ thùng sấy đến xyclon : Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 66 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật + Chiều dài của ống l2 =0,6 (m). + Vận tốc khí trong ống : 11.445,54 V3' ω’3 = = = 25,31 (m/s). F 3..600 × 0,1256 Chuẩn số Raynol: Re = w 3' × d td 25,31 × 0,4 = = 609.953,01 [14, tr 377 ]. ν3 16,598 × 10 −6 Re > 4.103 Suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối. Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: 6,81 0 ,9 1 ε = −2 lg + 3,7 × d td λ Re ε: độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, ta chọn vật liệu làm ống bằng tôn. ε tôn = 0,03 (mm) [14, tr 381]. 0,9 1 6,81 0,03 × 10 −3 − 2 × lg + ⇔ λ = 0,0138 3,7 × 0,4 λ 609.953,01 Từ µ suy ra trở lực của ống do ma sát: 0,0138 × 0,6 × 1,175 × 25,312 ΔPms3= = 7,8 (N/m2). 0,4 × 2 − Trở lực của đường ống từ xyclon đến quạt: + Chiều dài của ống: l3 = 0,7 (m). + Vì trạng thái không khí ở đây giống như trạng thái khí từ thùng đến xyclon nên: ω’3= ω’4= 25,31 (m/s). Chuẩn số Raynol: Re = 609.953,01 Re > 4.103, suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối [14, tr 378]. Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: 6,81 0,9 1 ε = −2lg + 3,7 × d td λ Re ε: độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, ta chọn vật liệu làm ống bằng tôn. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 67 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật ε tôn = 0,03(mm) [14, tr 381]. 0,9 1 6,81 0,03 × 10 −3 − 2 × lg + ⇔ λ = 0,0138 609.953,01 3,7 × 0,4 λ Từ µ suy ra trở lực của ống do ma sát: 0,0138 × 0,7 × 1,175 × 25,312 ΔPms4 = = 9,1 (N/m2). 0,4 × 2 − Trở lực ma sát trong thùng quay: ΔPmst = λ × ωk: vận tốc khí đi trong thùng, Với Vtb = L t ρ × w 2k × Dt 2 ωk=Vtb/2. V1' + V2' 13.019,14 + 11.445,54 = = 12.232,34(m 3 /h) . 2 2 π × D 2t × (1 − β) 3,14 × 2 2 (1 − 0,35) F = Ft × (1 − β) = = = 2,041(m 2 ) . 4 4 ωk= 12.232,34 = 1,665 (m/s). 3600 × 2,041 w 't × D t 1,665 × 2 = Chuẩn số Raynol: Re = = 162.004,4. 20,575 × 10 −6 ν3 Re > 4.103 Suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối. Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: 6,81 0,9 1 ε = −2lg + 3,7 × d td λ Re ε: độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm thùng, ta chọn vật liệu làm thùng bằng tôn. ε tôn = 0,03 (mm). 6,81 0,9 0,03 × 10 −3 1 = −2 × lg + ⇔ λ = 0,016 3,7 × 2 λ 162.004,4 Suy ra trở lực của ống do ma sát: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 68 ΔPmst= GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 0,016 × 7 × 1,033 × 1,665 2 = 0,08 (N/m2). 2× 2 Coi ma sát trong thùng quay như nhau từ đầu thùng đến cuối thùng. Pmst 0,08 = = 0,04 (N/m2 ). 2 2 Nên ta có:ΔPmst1 = ΔPmst2 = 6.5.1.3. Trở lực cục bộ ΔPcb = ξ × ρ× w2 2 ξ - phụ thuộc vào chuẩn số Raynol và tỉ số Fo/F Fo - tiết diện của ống. F0=0,1256 (m2). F - tiết diện của thiết bị. a) Trở lực do đột thu và đột mở ở caloriphe: ΔP1 = ξ × ρ× w2 2 Tiết diện của caloriphe: Fc = Lc .H = 1,4 x1,1 = 1,54 m2 Vậy tỉ số: Fo/Fc =0,1256/1,54= 0,082 − Ở đột thu: Theo bảng No13 [14, tr 388]. Ta dùng phương pháp tính nội suy: ξ =0,476 Suy ra trở lực cục bộ ở đột thu: 0,476 × 1,033 × 24,512 ΔP1t = = 147,7 (N/m2). 2 − Ở đột mở: Theo bảng No11 [14, tr 387], ta dùng phương pháp tính nội suy: ξ =0,84 Suy ra trở lực cục bộ đột mở: ΔP1m = 0,84 × 1,033 × 28,79 2 = 359,61 (N/m2) 2 Tổng trở lực cục bộ do đột thu và đột mở tại caloriphe: ΔPcb1 = 147,7 + 359,61 = 507,31 (N/m2). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 69 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật b)Trở lực đột mở và đột thu từ đường ống vào xyclon: − Đột mở: ΔPcb = ξ × Diện tích ngang của cyclon Fcy= ρ× w2 2 3,14 × 0,96 2 = 0,72(m2) 4 Vận tốc khí vào xyclon: V3' 11.445,54 = = 4,42 (m/s). ω= Fc 3.600 × 0,72 Tỉ số: F0 0,1256 = = 0,174. Ft 0,72 Tra bảng No11 [14, tr 387] và sử dụng phép nội suy ta được: ξ = 0,68 0,68 × 1,175 × 4,42 2 ΔP3m = = 7,8 (N/m2 ). 2 Suy ra − Đột thu: Đường kính ống khí ra chọn d =0,4 (m). Tỉ số: F0 0,1256 = =0,174 Ft 0,72 Tra bảng No 13 [14, tr 388], ta sử dụng phép nội suy ta được: ξ =0,455 0,455 × 1,175 × 4,42 2 suy ra : ΔP3t = = 5,2 (N/m2). 2 Tổng trở lực đột thu đột mở tại xyclon: ΔPcb2 = 7,8 + 5,2 = 13 (N/m2). c)Trở lực khuỷu ghép 900 của ống dẫn tác nhân sấy từ cửa ra của calorife đến thùng sấy: - Đối với khuỷu ống thì hệ số trở lực ξ phụ thuộc góc nghiêng và độ nhám của thành ống, trường hợp này góc nghiêng là 90o. Suy ra ξ =1,26 ΔPk1 = 1,26 × 1,033 × 24,512 = 390,96 (N/m2) 2 d)Trở lực khuỷu ghép 900 của ống dẫn tác nhân sấy từ cửa ra của xyclon đến quạt hút Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 70 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Đối với khuỷu ống thì hệ số trở lực ξ phụ thuộc góc nghiêng và độ nhám của thành ống, trường hợp này góc nghiêng là 900. Suy ra ξ =1.26 Suy ra : ΔPk2 = 6.5.1.4. 1.26 × 1.175 × 25,312 = 474,2 N/m2 2 Trở lực lớp hạt − Chọn đường kính trong của hạt cà phê: d tđ = 0,0063 (m.) − Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thùng sấy: t tb= t 1 + t 2 75 + 34 = = 54,5 0 C 2 2 Độ nhớt: ν54,5 = 18,409x10-6(m2/s) [14, tr 318]. − Tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực: V1' + V2' 13.019,14 + 11.445,54 = = 12.232,34 (m3/h). Vtb= 2 2 w0 : là vận tốc không khí đi trong thùng 2,5 (m/s) π × D 2t × (1 − β) 3,14 × 2 2 (1 − 0,35) Ftd = Fts × (1 − β) = = = 2,041(m 2 ) 4 4 Re = w 0 × d td 2,5 × 0,0063 = = 765,5 ν 75 20,575 × 10 −6 − Hệ số thủy động : a = 5,58+ 490 100 + 765,5 765,5 = 9,83 − Hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt: C1 = 1− ξ . ξ Khối lượng riêng của cà phê: ρ = 500( Kg/m3). Khối lượng riêng dẫn suất của cà phê: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp ρ dx = 71 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 0,35 × (G 1 + G 2 ) × ρ 0,35 × (642,4 + 438) × 500 = = 6.919,05(kg/m 3 ) 0,65 × 2 × Vt 0,65 × 2 × 21,02 ξ= ρ caphe − ρ d ρ caphe = 500 − 6.919,05 = −12,84 500 Hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp cà phê: C1 = 1 − ξ 1 − (−12,84) = = 0,084 ξ2 (−12,84) 2 Trở lực qua lớp hạt: ΔPhat = a × L × ω 2 × ρ TNS × C1 = 2 × g × d td 9,953 × 7 × 2,5 2 × (1,033 + 1,175) / 2 × 0,084 = 326,7 (mmH20) 2 × 9,81 × 0,0063 = 326,7 × 9,81 = 3.204,93 (N/m2) Coi trở lực qua lớp hạt từ đầu thùng đến giữa thùng, đến cuối thùng là như nhau. Nên ta có: Δhat 1 = Δhat 2 = Δhat 3.204,93 = = 1.602,5 2 2 (N/m2). Trở lực tổng của hệ thống từ quạt đẩy đến giữa thùng sấy: ΔPday = ΔPms1 + ΔPms2 + ΔPmst1 + ΔPcb1 + ΔPhat1 + ΔPd 1 + ∆Pk 1 + ΔPcal = 6,24 + 7,5 + 0,04 + 507,31 + 1.602,5 + 364,41 + 390,96 + 45,5 = 2.924,46 (N/m2). Trở lực tổng của hệ thống từ giữa thùng sấy đến quạt hút: ΔPhut = ΔPms3 + ΔPms4 + ΔPmst2 + ΔPcb2 + ΔPhat2 + ΔPd 2 + ΔPk1 + ΔPcy = 7,8 + 9,1 + 0,04 + 13 +1.602,5 + 376,35 + 474,2 + 688,66 = 3.171,65 (N/m2). 6.5.2. Chọn quạt 6.5.2.1. Quạt đẩy Quạt đẩy đặt trước caloriphe để đẩy không khí vào caloriphe gia nhiệt và đẩy vào thùng sấy, ngược chiều với chiều chuyển động của vật liệu sấy. − Năng suất quạt đẩy: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 72 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Qday = V'0 = 11.082,4 (m3/h). Năng suất thực tế của quạt đẩy: Q'day = 1, 03xQday = 11.414,87 (m3/h ) = 3,2 (m3/s). − Áp suất làm việc: ΔPday = 2.924,46 (N/m2). (Đã tính ở phần trên). Áp suất làm việc thực tế: ΔP'day = 1,03xΔPday = 1,03x 2.924,46 = 3.012,2 (N/m2) − Nối trục của quạt với trục của động cơ bằng khớp trục: η tr = 0,98 − Công suất trên trục động cơ: Q ' day × ΔP ' day × ρ 0 × g N= 1000 × η q × η tr N= 3,2 × 3.012,2 × 1,2123 × 9,81 = 130 (KW) 1000 × 0,98 × 0,9 − Công suất của động cơ: Ndc = k3x N (k3: hệ số dự trữ = 1,1.) Suy ra Nđc =1,1 x 130 = 143 (KW). Với những số liệu trên của quạt đẩy ta chọn quạt ly tâm CF.8-35 + Đường kính cánh guồng : 315- 1350mm + Tốc độ quay của bánh guồng: n =725- 2900 (m/s). + Lưu lượng: 1080-60000 m3/h + Áp suất : 1000- 7000 pa + Công suất: 0,8- 180kw + Kích thước: 1300x747x1210 6.5.2.2. (mm). Quạt hút Quạt hút đặt sau cùng của hệ thống sấy. − Năng suất quạt hút: Qhut = V'1= 13.019,14 (m3/h). Năng suất thực tế của quạt hút: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 73 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Q'hut = 1.03xQhut = 13.409,7 (m3/h) = 3,72 ( m3/s). − Áp suất làm việc: ΔPhut = 3.171,65 (N/m2) (Đã tính ở phần trên). Áp suất làm việc thực tế: ΔP'hut = 1,03xΔPhut = 1,03x 3.171,65 = 3.266,8 (N/m2). − Nối trục của quạt với trục của động cơ bằng khớp trục: η tr = 0,98 − Công suất trên trục động cơ: N= Q ' hut × ΔP ' hut × ρ 0 × g 1000 × η q × η tr N= 3,72 × 3.266,8 × 1,2123 × 9,81 = 163,86 (KW) 1000 × 0,98 × 0,9 − Công suất của động cơ. Ndc = k3xN (k3: hệ số dự trữ, k3 = 1,1). Suy ra: N đc =1,1 x 163,86 = 180,246 (KW). Với những số liệu trên của quạt đẩy ta chọn quạt ly tâm CF.8-35. + Đường kính cánh guồng : 315-1350mm + Tốc độ quay của bánh guồng: n =725- 2900 (m/s). + Lưu lượng: 1080-60000 m3/h + Áp suất : 1000- 7000 pa + Công suất: 0,8- 180kw + Kích thước: 1300x747x1210 6.6. (mm). Tính toán Xyclon Trong quá trình sấy, không khí ra khỏi thùng sấy sẽ mang theo sản phẩm sấy hoặc các bụi gây ô nhiễm không khí. Do đó, cần khử bụi trước khi đưa không khí ra môi trường bên ngoài. Dựa vào mối quan hệ giữa lưu lượng thể tích V (m3/h) và kích thước cơ bản của Xyclon. Tính lưu lượng thể tích. Áp dụng công thức: V' = L'×v Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 74 Trong đó: v = 1 ρ GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật [14, tr 5] Tại t2 = 340C suy ra ρ = 1,175 ⇒ v = 1 = 0,85 1,175 V' = 13.449,52 × 0,85 = 11.432,1(m 3 /h) . Vậy suy ra: Có 2 Xyclon cho 2 máy sấy nên năng suất của từng Xyclon là: V' = 11.432,1 = 5.716,05(m 3 /h) = 1,6(m 3 /s) . 2 Tính đường kính của Xyclon: Trong đó: D= V' 0,785 × ω p [14, tr 522]. ωp: Tốc độ quy ước, thường lấy ωp = 2,2÷2,5(m/s). Chọn ωp = 2,2m/s. ⇒ D= 1,6 = 0,96(m) 0,785 × 2,2 Đường kính D nằm trong khoảng 400÷1000 mm, nên chọn Xyclon đơn ΠΗ.24 [14, tr 523]. Kích thước cơ bảng của Xyclon được chọn theo bảng III.4 [14, tr 524]. Bảng 6.2. Kích thước của Xyclon ΠΗ.24 Kí hiệu Đường kính Xyclon, d1 Chiều cao cửa vào, a Chiều cao ống tâm có mặt bích, h1 Chiều cao phần trụ, h2 Chiều cao phần nón, h3 Chiều cao phần bên ngoài ống tâm, h4 Chiều cao chung, H Đường kính ngoài của ống ra, d1 Đường kính trong của ống tháo bụi, d2 Chiều rộng của cửa vào, b1/b Chiều dài của ống cửa vào, l Khoảng cách từ tận cùng Xyclon đến mặt bích, h5 Góc nghiêng giữa nắp và ống vào, α Hệ số trở lực, ξ Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân Kích thước (m) 0,96 1,07 2,03 2,03 1,68 0,384 4,09 0,58 0,29 1,3 0,58 0,23 240 60 SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 6.7. 75 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Máy tách tạp chất Hình 6.2. máy tách tạp chất MTC-8 [21]. Năng suất của nhà máy: 3.952,795 (kg/h). Năng suất thiết bị: 5000 (kg/h). Kích thước: 2800x2200x3880 (mm). Tách riêng được các loại tạp chất như: lá cây, đá, mảnh gỗ, dây khâu bao, vỏ trấu… Dễ vận hành, dễ thao tác. Tiết kiệm năng lượng. Số lượng máy: n= 3.952,795 = 0,79 5000 Vậy chọn 1 thiết bị 6.8. Máy xát cà phê khô Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 76 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Hình 6.3. máy xát vỏ khô MX-1 [22]. Năng suất của nhà máy: 1.300,85 (kg/h). Năng suất thiết bị: 800 (kg/h). Kích thước: 1965x940x1270 (mm). Không làm tổn thương đến hạt cà phê. Dễ thao tác, vận hành, tiết kiệm điện năng. Số lượng thiết bị: n= 1.300,85 = 1,6 800 Vậy chọn 2 thiết bị xát vỏ khô. 6.9. Máy đánh bóng cà phê nhân Hình 6.4. Máy đánh bóng cà phê CPB-4A [23]. Năng suất của nhà máy: 845,55 (kg/h). Năng suất thiết bị: 1800 (kg/h). Kích thước: 2700x1100x1880 (mm). Điện năng tiêu thụ: 75HP. Có bộ phận van đóng nhanh trong trường hợp khẩn cấp hoặc hết nguyên liệu. Cà phê thành phẩm có độ bóng cao, tỉ lệ gãy vỡ thấp. Số lượng thiết bị: n= 845,55 = 0,85 1000 Vậy chọn 1 thiết bị đánh bóng cà phê nhân. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 77 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 6.10. Máy phân loại theo kích thước Hình 6.5. Máy phân loại kích thước KT-1 [24]. Năng suất của nhà máy: 786,36 (kg/h). Năng suất thiết bị: 1000 (kg/h). Kích thước thiết bị: 3200x1200x1500 (mm). Phân loại cà phê theo nhiều cỡ hạt khác nhau, độ chính xác cao. Dễ dàng thay thế nhiều cỡ lưới, hiệu suất cao, dễ vận hành, tiết kiệm điện năng. Số lượng thiết bị: n= 786,36 = 0,7 1000 Vậy chọn 1 thiết bị phân loại theo kích thước. 6.11. Máy phân loại theo tỉ trọng Hình 6.6. Máy phân loại theo tỉ trọng Catador C-1. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 78 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 1. Cửa nạp liệu 3. Cửa xả liệu 2. Cửa xả tạp chất 4. Motor truyền động. Năng suất của nhà máy: 777,7 (kg/h). Năng suất thiết bị: 1000 (kg/h). Kích thước thiết bị: 1800x1170x2800 (mm). Nguyên tắc thiết bị phân loại theo khí động. Loại bỏ các hạt mẻ, vỏ, tạp chất nhẹ ra khỏi cà phê. Số lượng thiết bị: n= 777,7 = 0,7 1000 Vậy chọn 1 thiết bị phân loại theo tỉ trọng. 6.12. Máy phân loại theo màu sắc Hình 6.7. Máy phân loại theo màu sắc A2 [25]. Cà phê được cấp qua phễu nạp liệu đi qua điểm nhận dạng với vận tốc xác định, qua máng trượt cà phê vào vùng nhận dạng màu sắc bằng camera. Tại đây, hệ thống nhận dạng sẽ thu nhận màu sắc của từng hạt cà phê, sau đó tín hiệu đưa về hệ thống xử lí. Các hạt cà phê không đạt yêu cầu sẽ được bộ phận khí nén thổi ra ngoài phễu chứa phế liệu. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 79 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Hình 6.8. Nguyên tắc hoạt động Năng suất của nhà máy: 762,13 (kg/h). Năng suất thiết bị: 1.500 (kg/h). Điện áp: 220V/50-60Hz. Áp suất khí: 0,6÷0,8 (Mpa). Trọng lượng: 680 (kg). Kích thước: 1082x1500x1920 (mm). Số lượng thiết bị: n= 762,13 = 0,5 1.500 Vậy chọn 1 thiết bị phân loại cà phê theo màu sắc. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 80 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 6.13. Máy phối trộn Hình 6.9. Máy phối trộn YYH-1500 [26]. Năng suất của nhà máy: 753,76 (kg/h). Năng suất thiết bị: 500 (kg/mẻ). Dung tích thùng trộn: 1500 (l). Tốc độ quay: 0÷12 (r/min). Công suất mô tơ: 4 (kw). Kích thước máy: 2400x1510x1710. Thời gian phối trộn 1 mẻ là 30 phút. Số lượng thiết bị: n= 753,76 × 0,5 = 0,75 500 Vậy chọn 1 thiết bị phối trộn. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 81 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 6.14. Máy đóng bao Hình 6.10. Máy đóng gói Dxd-2000kb [27]. Năng suất của nhà máy: 750,775 (kg/h). Năng suất máy: 960 (kg/h). Quy cách đóng bao: 60kg trong bao đay. Điện năng: 3kw. Kích thước: 1600x950x2800 (mm). Số lượng thiết bị: n= 750,775 = 0,7 960 Vậy chọn 1 máy đóng gói. 6.15. Tính xilo chứa tạm Xilô có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt và có góc nghiêng α = 45 o, được làm bằng thép, chọn hệ số chứa đầy φ = 0,9. Thể tích xilô là: V = VT + VN = m ρ ×ϕ Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 82 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Trong đó: V : Thể tích xilô VN : Thể tích phần hình nón. h2 D2 d2 D d 1 VN = × π × h 1 × + + × 3 4 2 2 4 H VT : Thể tích phần hình trụ. h1 VT = V − Vn h2 = D α d Vt × 4 . π × D2 m : khối lượng nguyên liệu cần chứa, (kg) Hình 6.11. xilô chứa ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, (kg/m3) Với: d là đường kính ống tháo liệu Và: h 1 = D−d × tgα 2 6.15.1.Xilo chứa nguyên liệu sau khi sấy sơ bộ Lượng nguyên liệu chứa trong xilo là: m = 1.927,19 (kg/h). Nguyên liệu chứa trong xilo cho 3 ca làm việc của mấy sấy động, chọn thời gian lưu là 4h: m = 1.927,17 × 4 = 7.708,68(kg) Chọn 2 xilo chứa nguyên liệu cho sấy kết thúc: m = Thể tích thực của mỗi xilo là: 7.708,68 = 3.854,34(kg) 2 V= 3.854,34 = 8,57(m 3 ) . 500 × 0,9 h1 = D−d 2,5 - 0,5 × tgα = × tg 45 0 = 1(m) 2 2 Chọn: D = 2,5 (m) và d = 0,5. − Chiều cao phân đáy nón: − Thể tích đáy nón: 2,5 2 0,5 2 2,5 0,5 1 = 2,03(m) VN = × π × 1× + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 8,57 − 2,03 = 6,54(m) − Chiều cao phần thân trụ: h2 = 6,54 × 4 = 1,33(m) π × 2,5 2 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 83 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). H = 1 + 1,33 + 0,2 = 2,53(m) Vậy tổng chiều cao của xilo là: 6.15.2.Xilo chứa nguyên cà phê sau khi sấy kết thúc m = 1.300,85 × Lượng nguyên liệu chứa trong xilo là: 2 = 867,23(kg/h) 3 Nguyên liệu chứa trong xilo cho 3 ca làm việc của mấy sấy động, chọn thời gian lưu là 8h: m = 867,23 × 8 = 6.937,84(kg) Chọn 2 xilo chứa nguyên liệu cho sấy kết thúc: m = 3.468,92 = 7,71(m 3 ) . 500 × 0,9 V= Thể tích thực của mỗi xilo là: 6.937,84 = 3.468,92(kg) 2 Chọn: D = 1,7 (m) và d = 0,5. − Chiều cao phân đáy nón: h1 = D−d 1,7 - 0,5 × tgα = × tg45 0 = 0,6(m) 2 2 − Thể tích đáy nón: 1,7 2 0,5 2 1,7 0,5 1 = 1,12(m) VN = × π × 0,6 × + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 7,71 − 1,12 = 6,59(m) − Chiều cao phần thân trụ: h2 = 6,59 × 4 = 2,9(m) π × 1,7 2 − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). Vậy tổng chiều cao của xilo là: H = 0,6 + 2,9 + 0,2 = 3,7(m) 6.15.3.Xilo chứa nguyên liệu sau phân loại theo kích thước Xilo chứa hạt >6,3 mm: Lượng nguyên liệu chứa trong xilo là: m = 544,95(kg/h) Chọn thời gian lưu trong xilo là 4h: m = 544,95 × 4 = 2.179,8(kg) Thể tích thực của mỗi xilo là: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân V= 2.179,8 = 4,84(m 3 ) . 500 × 0,9 SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 84 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Chọn: D = 2 (m) và d = 0,5. − Chiều cao phân đáy nón: h1 = D−d 2 - 0,5 × tgα = × tg45 0 = 0,75(m) 2 2 − Thể tích đáy nón: 2 2 0,5 2 2 0,5 1 = 1,03(m) VN = × π × 0,75 × + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 4,84 − 1,03 = 3,81(m) h2 = − Chiều cao phần thân trụ: 3,81 × 4 = 1,2(m) π × 22 − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). H = 0,75 + 1,2 + 0,2 = 2,15(m) . Vậy tổng chiều cao của xilo là: Xilo chứa hạt >5,6 mm và hạt > 5 mm Lượng nguyên chứa trong xilo là: m = 155,7(kg/h) m = 155,7 × 4 = 622,8(kg) Chọn thời gian lưu trong xilo là 4h: V= Thể tích thực của mỗi xilo là: 622,8 = 1,384(m 3 ) . 500 × 0,9 Chọn: D = 1,5 (m) và d = 0,3. − Chiều cao phân đáy nón: h1 = D−d 1,5 - 0,3 × tgα = × tg45 0 = 0,6(m) 2 2 − Thể tích đáy nón: 1,5 2 0,32 1,5 0,3 1 = 0,44(m) VN = × π × 0,6 × + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 1,384 − 0,44 = 0,944(m) − Chiều cao phần thân trụ: h2 = 0,944 × 4 = 0,53(m) π × 1,5 2 − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). Vậy tổng chiều cao của xilo là: H = 0,6 + 0,53 + 0,2 = 1,33(m) . 6.15.4.Xilo chứa trước khi phối trộn Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 85 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Xilo chứa hạt >6,3 mm: Lượng nguyên liệu chứa trong xilo là: m = 528,185(kg/h) Chọn thời gian lưu trong xilo là 4h: m = 528,185 × 4 = 2.112,74(kg) V= Thể tích thực của mỗi xilo là: 2.112,74 = 4,7(m 3 ) . 500 × 0,9 Chọn: D = 1,4 (m) và d = 0,5. − Chiều cao phân đáy nón: h1 = D−d 1,4 - 0,5 × tgα = × tg45 0 = 0,45(m) 2 2 − Thể tích đáy nón: 1,4 2 0,5 2 1,4 0,5 1 = 0,34(m) VN = × π × 0,45 × + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 4,7 − 0,34 = 4,36(m) h2 = − Chiều cao phần thân trụ: 4,36 × 4 = 2,8(m) π × 1,4 2 − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). H = 0,45 + 2,8 + 0,2 = 3,45(m) . Vậy tổng chiều cao của xilo là: Xilo chứa hạt >5,6 mm và hạt > 5 mm Lượng nguyên chứa trong xilo là: m = 150,909(kg/h) m = 150,909 × 4 = 603,636(kg) Chọn thời gian lưu trong xilo là 4h: Thể tích thực của mỗi xilo là: V= 603,636 = 1,34(m 3 ) . 500 × 0,9 Chọn: D = 1 (m) và d = 0,3. − Chiều cao phân đáy nón: h1 = D−d 1 - 0,3 × tgα = × tg45 0 = 0,35(m) 2 2 − Thể tích đáy nón: 12 0,3 2 1 0,3 1 = 0,13(m) VN = × π × 0,35 × + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 1,34 − 0,13 = 1,21(m) Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 86 h2 = − Chiều cao phần thân trụ: GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 1,21 × 4 = 1,54(m) π × 12 − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). H = 0,35 + 1,54 + 0,2 = 2,09(m) . Vậy tổng chiều cao của xilo là: 6.15.5.Xilo chứa cà phê sau phối trộn Xilo chứa cà phê loại 1: Lượng nguyên liệu chứa trong xilo là: m = 443,406(kg/h) Chọn thời gian lưu trong xilo là 4h: m = 443,406 × 4 = 1.773,624(kg) V= Thể tích thực của mỗi xilo là: 1.773,624 = 3,94(m 3 ) . 500 × 0,9 Chọn: D = 1,4 (m) và d = 0,5. − Chiều cao phân đáy nón: h1 = D−d 1,4 - 0,5 × tgα = × tg45 0 = 0,45(m) 2 2 − Thể tích đáy nón: 1,4 2 0,5 2 1,4 0,5 1 = 0,34(m) VN = × π × 0,45 × + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 3,94 − 0,34 = 3,6(m) − Chiều cao phần thân trụ: h2 = 3,6 × 4 = 2,34(m) π × 1,4 2 − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). H = 0,45 + 2,34 + 0,2 = 3(m) . Vậy tổng chiều cao của xilo là: Xilo chứa cà phê loại 2 và loại 3: Lượng nguyên liệu chứa trong xilo là: m = 172,85(kg/h) Chọn thời gian lưu trong xilo là 4h: m = 172,85 × 4 = 691,4(kg) Thể tích thực của mỗi xilo là: V= 691,4 = 1,54(m 3 ) . 500 × 0,9 Chọn: D = 1(m) và d = 0,3. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 87 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Chiều cao phân đáy nón: h1 = D−d 1 - 0,3 × tgα = × tg45 0 = 0,35(m) 2 2 − Thể tích đáy nón: 12 0,3 2 1 0,3 1 = 0,13(m) VN = × π × 0,35 × + + × 3 4 2 2 4 − Thể tích phần thân trụ: VT = 1,54 − 0,13 = 1,41(m) h2 = − Chiều cao phần thân trụ: 1,41 × 4 = 1,8(m) π × 12 − Chọn chiều cao ống tháo liệu h3 = 0,2 (m). Vậy tổng chiều cao của xilo là: H = 0,35 + 1,8 + 0,2 = 2,35(m) . 6.16. Băng tải vấu 6.16.1.Cấu tạo 6.12. Băng tải vấu [29] 01. Phễu nạp liệu 04. Motor giảm tốc 02. Cơ cấu chỉnh cửa cấp liệu 05. Cửa xả liệu 03. Băng tải cao su 6.16.2.Nguyên lý hoạt động Cà phê được chuyển thành đống phía trước máng nạp liệu, trước khi khởi động cần đóng hoàn toàn van điều chỉnh (02), sau đó đóng điện cho motor giảm tốc hoạt động và truyền động qua bánh xích puly chủ động quay, lúc này băng tải cao Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 88 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật su được ép sát vào puly, nhờ ma sát nên băng tải cao su và puly bị động cùng quay theo puly chủ động. Trên băng tải cao su có gắn các vấu bằng cao su cũng quay theo, rồi bắt đầu mở van điều chỉnh (02) để cung cấp lượng cà phê phù hợp với máy, nhờ các vấu băng tải, mà cà phê được chuyển lên trên [29]. 6.16.3.Đặc tính kỹ thuật Năng suất máy : 1,5 tấn/ giờ. Công suất : motor giảm tốc 1/20 : 0,5 HP. Kích thước : 4000×500×1600 mm. 6.17. Gàu tải 6.17.1.Cấu tạo 1. Cửa nạp liệu. 2. Cơ cấu tăng băng tải. 3. Cửa quan sát. 4. Thân gàu tải. 5. Băng gàu tải. 6. Gàu múc. 7. Motor truyền động. 8. Bộ truyền co khí. 9. Cửa ra. 10. Cửa vệ sinh đáy gàu. Hình 6.13. Gàu tải [28] 6.17.2. Nguyên lý hoạt động Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 89 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Gàu tải hoạt động nhờ sự chuyển động quay vòng liên tục của dây băng tải, kết hợp với sự liên kết nhiều gàu múc cố định trên mặt băng, chuyển động uốn qua puly chủ động và puly bị động. Nhờ sự chuyển động này làm gàu múc mang được nguyên liệu từ của nạp liệu lên cao. Tại đây, dưới tác dụng của trọng lực và lực quán tính vật liệu được đổ từ gàu qua cửa xả liệu. 6.17.3.Thông số kỹ thuật Chọn gàu tải GT-150. Kích thước và chiều cao tùy theo yêu cầu vận chuyển. B = 400 mm Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 90 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Bảng 6.3. Bảng tổng kết thiết bị TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thiết bị Máy sấy tĩnh Sấy thùng quay Máy tách tạp chất Máy xát khô Máy đánh bóng Máy phân loại kích thước Máy phân loại theo TL Máy phân loại theo MS Máy hút bụi Máy phối trộn Cân, đóng bao Calorife Lò đốt Xilô chứa cà phê sau sấy tĩnh Xilô chứa cà phê sau sấy hết thúc Xilô chứa sau phân loại theo kích thước Xilô chứa trước phối trộn SL 1 2 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 N.suất(kg/h) 5000 800 1800 1000 1000 1500 500 (kg/mẻ) 960 - Kích thước(mm) 500x1000x180 D=2000 x L=7000 2800x2200x3880 1965x940x1270 2700x1100x1880 3200x1200x1500 1800x1170x2800 1082x1500x1920 D=960 x L=4090 2400x1510x1710 1600x950x2800 1400x1100x900 1400x1100x400 D=1700 x H=4100 2 - D=1700 x H=3700 D=1400 x H=3570 3 - D=1000 x H=2150 D=1000 x H=2150 D=1400 x H=3570 3 - D=1000 x H=2150 D=1000 x H=2150 D=1400 x H=3000 18 19 20 Xi lô chứa sau phối trộn Băng tải Gàu tải 3 3 16 - D=1000 x H=2350 1500 - D=1000 x H=2350 4000×500×1600 B = 400 Bảng 6.4. Bảng tổng kết thiết bị vận chuyển TT 1 2 3 4 Thiết bị Băng tải vận chuyển cà phê tươi vào sàng Băng tải vận chuyển cà phê tươi vào sấy tĩnh Băng tải vận chuyển cà phê sau PL tỉ trọng Gàu tải vận chuyển nguyên liệu sau sấy tĩnh Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SL 1 1 1 2 Kích thước(mm) 4000x500x1420 5900x500x1600 4000x500x1420 900x400x7400 SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 91 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 5 6 7 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu sau sấy động Gàu tải vận chuyển nguyên liệu sau xát khô Gàu tải vận chuyển nguyên liệu sau đánh bóng 8 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu sau sấy tính 9 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu sau PLKT 10 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu sau phối trộn 11 Gàu tải vận chuyển sản phẩm lên xilo đóng gói Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân 2 1 1 2 900x400x7400 900x400x3290 900x400x2000 900x400x6390 1 2 900x400x7200 900x400x5900 1 2 900x400x7280 900x400x4650 1 1 900x400x5380 900x400x3830 SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 92 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 7 TÍNH TỔ CHỨC 7.1. Sơ đồ tổ chức hệ thống của nhà máy 7.1.1. Sơ đồ bộ máy quản lý Giám đốc PGĐ kinh doanh PGĐ kỹ thuật Phòng Phòng Phòng Phòng kế toán cung hành maketing tài vụ tiêu chính PX sản xuất Phòng Phòng Phòng kỹ kế KCS thuật hoạch PX phụ trợ Cơ điện Lò hơi 7.1.2. Chức năng công việc − Giám Đốc: là người chịu trách nhiệm cao nhất đối với Nhà Nước về quản lý nhà máy, trực tiếp nắm các phòng ban theo chức năng riêng, điều hành nhà máy hoạt động có hiệu quả nhất và chất lượng cao, tìm hiểu và quan hệ hợp tác với công ty nước ngoài và trong nước. − Phó Giám Đốc Kỹ Thuật: là người tham mưu cho giám đốc trong các vấn đề sản xuất, các quy định ban hành và điều hành công ty khi giám đốc vắng mặt. Chịu trách nhiệm chung về quản lý, sản xuất trực tiếp điều hành Phòng Kỹ Thuật-KCS và các phân xưởng sản xuất. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 93 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Phó Giám Đốc Kinh Doanh: theo dõi, giám sát và phân tích tình của công ty. Lập kế hoạch và chiến lược cho công ty, tìm hiểu chính sách của chính phủ, tìm hiểu về thị trường và khách hàng để phân tích cơ hội và nguy cơ. Chịu trách nhiệm chung về vật tư, nguyên vật liệu để đáp ứng cho sản xuất, đồng thời tiêu thụ sản phẩm. Do đó Phó Giám Đốc Kinh Doanh là người trực tiếp điều hành các phòng kế hoạch, hành chính tổ chức. − Phòng kế toán tài vụ: có nhiệm vụ lập kế hoạch sản xuất cho từng tháng, từng quý và cho cả năm. Điều phối lao động cho phù hợp với từng công việc. Lập kế hoạch cung ứng nguyên vật liệu cho quá trình sản xuất, đồng thời có kế hoạch phân phối sản xuất và tiêu thụ sản phẩm. Thanh toán các khoản tiền thu mua nguyên liệu cũng như trả lương cho nhân viên. − Phòng tổ chức hành chính: phụ trách giấy tờ, công văn, nắm toàn bộ nhân sự trong các phân xưởng của nhà máy, quản lý hồ sơ, lý lịch của cán bộ công nhân viên. Thi hành đầy đủ mọi chế độ, chính sách, quyền lợi và nghĩa vụ cũng như đảm bảo đời sống cho cán bộ, công nhân viên của nhà máy. − Phòng KCS : kiểm tra, đánh giá chất lượng của nguyên liệu nhập vào cũng như sản phẩm sản xuất ra đảm bảo đạt tiêu chuẩn. − Phòng Marketing : làm nhiệm vụ tìm hiểu thị trường tiêu thụ và quảng bá cho sản phẩm nhà máy sản xuất ra. − Phòng cung tiêu : tìm hiểu, nghiên cứu nguồn nguyên liệu và thu mua để đảm bảo cho quá trình sản xuất. Đồng thời cũng đảm bảo sản phẩm tiêu thụ ra thị trường. 7.2. Tổ chức lao động của nhà máy 7.2.1. Chế độ làm việc Nhà máy làm việc 277 ngày/năm, làm việc 2 ca/ngày. − Ca 1: Từ 6h → 14h. − Ca 2: Từ 14h → 22h. Bộ phận hành chính thì làm việc 8h/ngày. Còn lực lượng lao động làm việc theo giờ hành chính. − Sáng: Từ 7h → 11h. − Chiều: Từ 13h → 17h. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 94 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 7.2.2. Nhân lực làm việc tại công ty 7.2.2.1. Lao động gián tiếp Bảng 7.1 Số nhân lực và cán bộ trong các phòng ban STT Chức vụ 1 2 3 Giám Đốc. PGĐ Kỹ Thuật. PGĐ Kinh Doanh. Phòng Hành chính 4 Số người trong ca 01 01 01 Số ca trong ngày 01 01 01 Số người trong ngày 01 01 01 04 01 04 04 03 01 03 04 09 03 01 03 03 02 01 01 01 03 03 02 03 tổ chức Phòng kỹ thuật Phòng KCS Phòng kế toán tài 5 6 7 8 9 10 7.2.2.2. vụ Phòng cung tiêu Phòng marketing Y tế. Tổng cộng:(Ccb) 31 Lao động trực tiếp Bảng 7.2. Bảng kê khai lực lượng lao động của nhà máy phân xưởng sản xuất STT Công đoạn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 VC nguyên liệu Tách tạp chất Sấy sơ bộ Sấy chính thức Xát cà phê Đánh bóng P.Loại theo kích thước P.Loại theo khối lượng P.Loại theo màu sắc Phối trộn, đóng bao Bảo quản Tổng cộng Số CN trong ca 03 01 04 02 01 01 01 01 01 04 06 Cn1 = 25 Số ca trong ngày 02 02 03 03 02 02 02 02 02 02 02 Số CN trong ngày 06 02 12 06 02 02 02 02 02 08 12 Cn2 = 56 Bảng 7.3 Lực lượng lao động ở bộ phận phụ trợ. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 95 STT Công đoạn 1 2 3 4 5 Cơ điện. Bảo vệ. Lái xe (5xe tải+1xe con) Nhà ăn, căng tin. Trạm bơm. Tổng cộng: GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Số CN Số ca trong Số CN trong trong ca 02 02 06 03 01 Cp1 = 14 ngày 03 03 01 03 03 ngày 06 06 06 09 03 Cp2 = 30 Như vậy: Tổng cộng lực lượng lao động trực tiếp: Csx = Cn2 = 56 (công nhân). − Số công nhân biến chế ở khâu trực tiếp sản xuất: Cbc = k × Csx= 1,04×56 = 59 (công nhân) (k là hệ số điều khuyết). Do nhà máy sản xuất theo thời vụ, để giảm chi phí trả lương cho công nhân. Ngoài công nhân chính thức nhà máy còn tuyển thêm một số công nhân làm theo hợp đồng ngắn hạn. khi nhà máy hoạt động vào thời vụ có lượng nguyên liệu nhiều. − Số công nhân làm việc theo hợp đồng: Chd = 59 × 30% = 18 (công nhân). − Số công nhân sản xuất trực tiếp chính xác của nhà máy: Csxc = 59 – 18 = 41 (công nhân). 7.2.2.3. Tổng số công nhân viên của nhà máy C = Ccb + Cp2 + Csx = 31 + 30 + 59 = 120 (người). 7.2.2.4. Số công nhân (CN) đông nhất trong 1 ca − Số nhân lực và cán bộ trong các phòng ban: Ccb =31 (nhân viên). − Các bộ phận phụ trợ: Cp1 = 14 (công nhân). − Phân xưởng sản xuất cà phê: Cn1 = 25 ( người). Vậy tổng số công nhân đông nhất trong 1 ca là: Cc = Ccb + Cp1 + Cn1 = 31+ 14 + 25 = 70 (người). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 96 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 8 TÍNH XÂY DỰNG 8.1. Tính xây dựng các công trình 8.1.1. Phân xưởng sản xuất chính Chọn phân xưởng sản xuất chính một tầng, khung nhà làm bằng thép. − Kết cấu bao che: phân xưởng lợp bằng tôn, tường có các cột bê tông cốt thép chịu lực, tường bao được xây bằng gạch tô vữa dày 200 mm. − Khung làm bằng vật liệu thép 2 cạnh song song. − Dựa vào dây chuyền công nghệ, kích thước và số lượng thiết bị đã tính toán và bố trí phân xưởng sản xuất cà phê nhân chiều cao phân xưởng 10200 (mm). − Diện tích phân xưởng: 48m x 24m = 1152 (m2). 8.1.2. Sân chứa nguyên liệu ban đầu Sân chứa nguyên liệu được xây dựng có mái che, không có tường bao xung quanh. Cà phê sau khi thu hoạch được vận chuyển về nhà máy đều trên mặt sân nhằm bảo quản nguyên liệu tránh những hư hỏng xảy ra khi bảo quản. Lượng nguyên liệu cần bảo quản trên dày: δ = 30÷40 (cm). − Chọn δ = 30 (cm). − Mật độ: 500 x 0,3 = 150 (kg/m2). − Chọn thời gian lưu lại trên sân t = 8h. Lượng nguyên liệu trên sân: 3.952,795 x 8 = 31.622,36 (kg). − Diện tích sân cần xây dựng : S= 31.622,36 = 210,8 (m2). 150 − Diện tích lối đi và cột chiếm 30% diện tích sân. − Vậy diện tích sân cần xây dựng là: Sxd = 210,8 + (210,8 x 0,3) = 274,04 (m2). − Kích thước sân: Dài x Rộng = 25m x 11m x 4,8m. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 97 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 8.1.3. Kho bảo quản cà phê nhân Cà phê nhân sau khi được sản xuất ra tốt nhất là đưa đi tiêu thụ ngay. Tuy nhiên, khi chưa tiêu thụ hết thì phải được bảo quản ở trong kho, thời gian bảo quản cà phê nhân trong 15 ngày. − Năng suất cà phê nhân là: 12.000 (kg/ngày). Thời gian bảo quản trong kho ta chọn 15 ngày, nên lượng cà phê nhân cần bảo quản là: Q = 12.000 x 15 = 180.000 (kg). Do đó kho bảo quản cà phê nhân cần xây dựng: − Kho bảo quản được xếp theo tiêu chuẩn 1,5÷1,7 (t/m2). Ta chọn 1,5(t/m2) [12, tr 52]. Diện tích cần thiết : S = 180.000 = 120 (m2). 1500 − Diện tích lối đi và cột chiếm 30% diện tích kho. ⇒ Vậy diện tích cần xây dựng là: S = 120 + (120 × 0,3) = 156 (m2). − Kích thước: Dài x Rộng = 12m x 13m x 6m. 8.1.4. Phòng KCS − Thường lấy khoảng 40-100 m2 dựa vào năng suất nhà máy. − Năng suất nhà máy nhỏ nên ta chọn 50 m2. − Diện tích phòng S = 10m x 5m 8.1.5. Nhà hành chính [12, tr 54] 8.1.5.1. Diện tích dành cho cán bộ công nhân viên: Tiêu chuẩn được tính như sau : − Cán bộ lãnh đạo 8÷12 (m2/người). Ta chọn 10 (m2/người). Số cán bộ lãnh đạo gồm 1 giám đốc, 2 phó giám đốc và 7 trưởng phòng. Vậy tổng số cán bộ lãnh đạo 10 người. − Các cán bộ viên chức khác chọn 4 (m2/người). − Vậy diện tích cần xây dựng là: F1 = (10 x 10) + (31 – 9) x 9 = 298 (m2). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 8.1.5.2. 98 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Diện tích hội trường: − Tiêu chuẩn 1,5 (m2/người), tính cho 2/3 số công nhân viên của nhà máy. Số người này đã tính trong phần hành chính C = 121 (người). 2 F2 = × 1,5 × 121 = 121 (m2). 3 − Vậy tổng diện tích khu nhà hành chính là : F = F1 + F2 = 298 +121 = 419 (m2). − Ta xây khu nhà hành chính hai tầng với kích thước mỗi tầng như sau : Dài x Rộng x Cao = 34m x 9m x 9m. 8.1.6. Nhà xưởng cơ khí Chọn phân xưởng có kích thước: Dài x Rộng x Cao = 12m x 6m x 4,8m. 8.1.7. Kho chứa bao bì Chọn kho có kích thước như sau: Dài x Rộng x Cao = 6m x 6m x 4,8m. 8.1.8. Nhà bảo vệ Chọn nhà bảo vệ có kích thước: Dài x Rộng x Cao = 4m x 3m x 3,6m. 8.1.9. Nhà ăn [12, tr 56] Nhà ăn là nơi phục vụ nhu cầu ăn uống cho cán bộ công nhân viên của nhà máy. Tính theo tiêu chuẩn 2,25 (m 2/người) và theo 2/3 số lượng công nhân trong ca đông nhất: S = 70 × 2,25 × 2 = 105 (m2). 3 Chọn kích thước nhà ăn: Dài x Rộng x Cao = 14m x 8m x 4,8m. 8.1.10.Nhà để xe [12, tr 56] − Diện tích nhà xe tính cho 100% số người làm việc trong ca đông nhất. Diện tích xe đạp được tính là 3 (xe/m2) và xe máy được tính là 1(xe/m 2). Ta tính 2/3 xe đạp, 1/3 xe máy. Chọn hệ số sử dụng 80%. − Diện tích cần xây dựng là : 1 2 1 100 S = 70 × + 70 × × × ≈ 48,6 (m2). 3 3 3 80 − Chọn kích thước nhà xe: Dài x Rộng x Cao = 9m x 6m x 3,6m. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 99 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 8.1.11. Gara ôtô − Chọn xe tải có công suất 5 tấn quả tươi/chuyến, mỗi ngày chở 4 chuyến. Vậy mỗi xe chở 20 tấn/ngày. Lượng nguyên liệu cần cung cấp cho nhà máy sản xuất trong một ngày. Số xe cần vận chuyển nguyên liệu cho nhà máy là: n= 71.150,31 = 4 (xe).Chọn 4 xe. 20 − Chọn thêm một xe con dành cho cán bộ đi công tác xa. Vậy tổng số xe trong nhà máy là n = 5 (xe). − Mỗi xe chiếm diện tích 20 (m2), hệ số sử dụng 0,8. − Diện tích cần xây dựng: S = 20 × 5 = 125 (m2). 0,8 − Chọn kích thước xây dựng: Dài x Rộng x Cao = 20m x 7m x 6m. 8.1.12.Nhà sinh hoạt vệ sinh 8.1.12.1. Phòng thay quần áo: − Tính theo tiêu chuẩn 0,2 (m2/người). − Diện tích phòng cần xây dựng là: S1 = 70 x 0,2 = 14 (m2). 8.1.12.2. Phòng tắm: − Tính cho 60% số công nhân đông nhất trong ca, và 7÷10 (công nhân/1vòi tắm). Kích thước 0,9 x 0,9 − Số vòi cần thiết: n = 70 × 60 = 5,25 ; Chọn n = 5 (vòi tắm). 100 × 8 − Diện tích phòng tắm : S = 5 x 0,9 x 0,9 = 4,05 (m2). 8.1.12.3. Khu vực rửa Tính cho 20 (công nhân /chậu rửa). Số chậu cần thiết n = 70/20=4 (chậu). 8.1.12.4. Phòng vệ sinh: − Số lượng nhà vệ sinh tính bằng 1/4 số nhà tắm, chọn 2 nhà vệ sinh. − Kích thước phòng vệ sinh 0,9 x 1,2 (m) S = 2 x 0,9 x 1,2 = 2,16 (m2) − Vậy diện tích nhà sinh hoạt vệ sinh cần xây dựng là : Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 100 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật S = 14 + 4,05 + 2,16 = 20,21 (m2). − Chọn kích thước nhà sinh hoạt vệ sinh: Dài x Rộng x Cao = 6m x 4m x 3,6m. 8.1.13. Kho nhiên liệu − Lượng dầu FO cần cho nồi hơi: B = 19,9 (kg/h). Lượng nhiên liệu dự trử tính cho nhu cầu đốt trong 15 ngày, lượng dầu cần dự trữ là: Q= 19,9 x 24 x 15 = 7.164 (kg). − Thể tích riêng của dầu v = 0,00105 (m3/kg). − Vậy thể tích dầu cần dự trữ là : V = 7.164 x 0,00105 = 7,52 (m 3). − Chọn xitec để trữ dầu có kích thước D = 3000 (mm), H = 4000 (mm). 2 2 Thể tích mỗi xitec: − Số lượng xitec: n = R 1,5 V = 3,14 × × H = 3,14 × × 4 = 7,1 (m3). 4 2 7,52 = 1; chọn n = 1(xitec). 7,1 − Kích thước kho nhiên liệu: Dài x Rộng x Cao = 6m x 6m x 8,4m. 8.1.14.Đài nước − Chiều cao tổng H = 11 (m). − Diện tích: S = 6m x 6m= 36 (m2). 8.1.15. Nhà đặt bơm nước Chọn kích thước: Dài x Rộng x Cao = 6m x 4m x 3,6m. 8.1.16.Bãi chứa bã − Bã nhà máy thải ra chủ yếu là vỏ quả cà phê, vỏ lụa và lớp nhớt. − Chọn diện tích chứa bã S = 12m x 7m = 84 (m2). 8.1.17. Trạm biến thế và máy biến áp − Đặt ở góc nhà máy, kề đường giao thông và đặt gần nơi tiêu thụ nhất. − Diện tích 9÷16 (m2). Ta chọn kích thước: 4m x 4m x 4m 8.1.18.Trạm cân Chọn trạm cân có kích thước: 6m x 3m Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 101 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 8.1.19.Khu đất mở rộng Khu đất mở rộng chiếm S = 65% diện tích phân xưởng sản xuất chính: S = 65% x 48 x 24 = 748,8 (m2) 8.2. Tính hệ số xây dựng − Tổng diện tích xây dựng nhà máy: Fxd = 2.547 (m2). − Diện tích khu đất: Với : Fkd = Fxd , (m2). K xd Kxd: hệ số xây dựng; %. Đối với nhà máy thực phẩm thường Kxd = 35÷50 % [12, tr 44]; chọn Kxd = 0,35 Fkd = 2.547 = 7.277 . (m2).Chọn Fkd = 8.000 (m2). 0,35 Chọn khu đất hình chữ nhật có kích thước như sau: Dài x rộng = 100m x 80m. Ngoài ra, để đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tổng mặt bằng nhà máy còn có hệ số sử dụng Ksd: K sd = Fsd x 100 (%). Fkđ Trong đó: - Fkd : diện tích bên trong hàng rào nhà máy (m2). - Fsd = Fxd + Fhr + Fhl + Fgt + Fcx (m2). − Fxd = 2.547 (m2). − Diện tích hè rãnh: Fhr = 0,05 × Fkd = 0,05 × 8.000 = 400 (m2). − Diện tích giao thông trong nhà máy:Fgt = 0,15 × Fkd = 0,15 × 8.000= 1.200m2). − Diện tích hành lang: Fhl = 0,05 × Fkd = 0,05 × 8.000 = 400 (m2). − Diện tích cây xanh: Fcx = 0,15 × Fkd = 0,15 × 8.000= 1.200 (m2). Vậy ta có: Fsd = 2.547 + 400 + 1.200 + 400 + 1.200 = 5.747(m2). K sd = 5747 x100 = 72%. 8.000 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 102 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 9 TÍNH NƯỚC NHIÊN LIỆU 9.1. Tính lượng nước dùng trong nhà máy 9.1.1. Nước dùng cho sinh hoạt − Nước đùng cho nhà ăn: Tiêu chuẩn sử dụng nước: 30 (lít/ người/ngày). Tổng số cán bộ công nhân viên của nhà máy: Vậy nước dùng cho nhà ăn là: 117 người. Vnă = 30 x 117 = 3.510(l/ngày) = 3,51(m3/ngày). − Nước dùng cho nhà tắm: Tiêu chuẩn sử dụng nước: 40 (lít/ người/ ngày). Vậy nước dùng cho nhà tắm: ⇒ Vnt = 117 x 40 = 4.680 (l/ngày) = 4,68 (m3/ngày). Vậy lượng nước dùng trong sinh hoạt là: Vsh = Vnă + Vnt = 3,51 +4,68 =8,19 (m3/ngày) 9.1.2. Nước dùng để tưới cây Lấy bằng 10% lượng nước sinh hoạt: Vtc = 0,1 x 8,19 = 0,819 (m3/ngày). 9.1.3. Nước sử dụng để vệ sinh thiết bị Lấy bằng 10% lượng nước sunh hoạt: Vvs = 0,819 (m3/ngày). 9.1.4. Nước dùng để rửa xe Tiêu chuẩn sử dụng nước 300 l/ngày. Vrx = 300 x 5 = 1500 (l/ngày) = 1,5 (m3/ngày). 9.1.5. Nước dùng để chữa cháy Tiêu chuẩn sử dụng nước 2,5 l/s tính sử dụng cho 3 giờ: Vcc = 2,5 x 3 x 3600 = 27.000 (lít) = 27 (m3). 9.1.6. Tổng lượng nước dùng trong nhà máy Vt = Vsh + Vtc + Vvs + Vrx + Vcc Vt = 8,19 + 0,819 + 0,819 +1,5 = 11,328 (m3/ ngày). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 9.2. 103 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Đài nước sử dụng trong nhà máy Đài nước bằng thép không rỉ, hình trụ đứng. Lượng nước chứa trên đài là: Vđ = 20%Vt + Vcc = 20%x11,328 + 27 = 29,3(m3/ngày) Chọn kích thước đài nước: Chọn đài nước hình trụ tròn, bán kính R = 3 (m). Chiều cao đài nước: H= Vđ 29,3 = = 1,1(m) 2 π.R 3,14 × 9 Chọn chiều cao đài nước là H = 2 m. Do nhà máy có phân xưởng sản xuất 1 tầng 8,4 (m). Nên ta chọn tổng chiều cao đài nước là: Hđ = 10 (m). 9.3. Chọn bơm nước Chọn 01 bơm để bơm nước lên đài nước. Sử dụng bơm ly tâm có các thông số kỹ thuật như [X - 444]. − Ký hiệu bơm : K. − Năng suất bơm : 8 ÷ 290 (m3/h). − Chiều cao hút : 4 ÷ 5,5 (m). − : 1450 ÷ 2900 (vòng/phút) Số vòng quay − Hiệu suất bơm : 0,85. − Áp suất toàn phần : 18 ÷ 85 (m). − Nhiệt độ : < 800C. − Vật liệu làm bơm : Gang. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 104 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 10 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 10.1. Mục đích − Phát hiện và khắc phục kịp thời sai sót trong quá trình sản xuất, hợp lý hoá sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao tuổi thọ máy móc thiết bị. − Kiểm tra để nâng cao tinh thần trách nhiệm của cán bộ và công nhân. Đánh giá chất lượng chính xác ở từng khâu sản xuất, tránh hiện tượng hư hỏng không rõ nguyên nhân. 10.2. Yêu cầu của việc kiểm tra sản xuất − Kiểm tra các thông số kỹ thuật chủ yếu trong các giai đoạn, nhất là kiểm tra nguyên liệu vào ở các công đoạn. − Dùng phương pháp nhanh và đơn giản cho kết quả ngay, để đảm được sự hoạt động liên tục của nhà máy. − Việc kiểm tra phải tiến hành thường xuyên và đều khắp các khâu chủ yếu trong các công đoạn. Khi xảy ra sự cố thì phải kịp thời xử lý ngay. 10.3. Kiểm tra cà phê nguyên liệu [30] 10.3.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu Trong một bao lấy mẫu ở 3 điểm trên, giữa và dưới. Số bao lấy theo quy định lấy mẫu ở TCVN 1276-86. Tổng lượng mẫu ít nhất là 10kg mẫu chung. Mẫu chung mang trộn đều, dàn thành lớp phẳng, chia làm 4 phần sau đó lấy 2 phần đối diện, làm nhiều lần đến khi mẫu trung bình có trên 3kg, mẫu trung bình chia làm 3 phần, mỗi phần đó là một mẫu phân tích đem đi phân tích ngay. 10.3.2. Xác định tỷ lệ cà phê khô, quả chùm và xanh ương Cân chính xác 1kg mẫu phân tích, đổ ra khay chọn cẩn thận cà phê khô, quả chùm và xanh ương gộp chung rồi đem cân tính tỷ lệ theo công thức: Y1 = m × 100 G Trong đó: m: là khối lượng quả kể trên (g). G: là khối lượng mẫu phân tích (g). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 105 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Làm 3 mẫu song song, nếu chênh lệch giữa 3 kết quả không quá 0,3% thì kết quả cuối cùng là trung bình cộng của 3 kết quả trên. 10.3.3. Xác định tỷ lệ cà phê quả lép Cân chính xác 1kg cà phê quả chín, nhặt sạch quả khô, quả chín, xanh ương, tạp chất. Đổ vào bình đong đã chưa sẵn 3 lít nước, khuấy đều rồi vớt những quả nổi trên mặt nước. Để ráo nước trong 10÷15 phút, cân tính tỷ lệ cà phê quả lép theo công thức: Y2 = n × 100 G Trong đó: n: là khối lượng cà phê quả lép (g). G: là khối lượng mẫu phân tích (g). Làm 3 mẫu song song, nếu chênh lệch giữa 3 kết quả không quá 0,5% thì kết quả cuối cùng là trung bình cộng của 3 kết quả trên. 10.3.4. Xác định tạp chất và quả xanh non Cân chính xác 1kg mẫu phân tích, đổ ra khay chọn cẩn thận các loại tạp chất, quả xanh non gộp chung rồi đem cân tính tỷ lệ theo công thức: Y3 = u × 100 G Trong đó: u: là khối lượng tạp chất (g). G: là khối lượng mẫu phân tích (g). Làm 3 mẫu song song, nếu chênh lệch giữa 3 kết quả không quá 0,5% thì kết quả cuối cùng là trung bình cộng của 3 kết quả trên. 10.4. Các phương pháp kiểm tra cà phê thành phẩm [11, tr 111-122] 10.4.1. Đánh giá cà phê bằng phương pháp cảm quan − Đánh giá hình thức bên ngoài gồm có: Màu sắc hạt, độ căng bóng bề mặt hạt, độ đồng đều của hạt. Có màu sắc tự nhiên của hạt. Đối với cà phê chè có màu xanh xám, cà phê vối có màu xám xanh, cà phê mít có màu xanh, lục vàng. Hạt phải đồng đều. − Xác định bằng thử nếm: đánh giá về chất lượng bên trong của hạt: hương vị... bằng phương pháp thử nếm. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 106 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Thử nếm là một khâu quan trọng để đánh giá chất lượng cà phê chủ yếu là hương vị của nó. Phương pháp này nhanh chóng đáp ứng nhu cầu sản xuất. 10.4.2. Chuẩn bị mẫu để phân tích kiểm nghiệm − Lấy mẫu đầu tiên: Dụng cụ lấy mẫu đầu tiên là xiên gồm hai ống rỗng lồng được vào nhau. Khi lấy mẫu phải nhẹ tay xiên ống rỗng vào giữa bao, sau khi lấy mẫu rút xiên ra khỏi bao đổ vào chỗ chứa, điểm lấy mẫu là trên, dưới, giữa theo chiều dài bao. − Lấy mẫu trung bình: Trộn kỹ mẫu đầu tiên và dùng phương pháp chia chéo gạt mẫu ra làm hai phần bằng nhau. Làm nhiều lần cho đến lúc có được hai mẫu. Mỗi mẫu thử trung bình phải có ít nhất là 650g hoặc không ít hơn 400g. 10.5. Phân tích lý học 10.5.1. Xác định hạt hoàn toàn và hạt không hoàn toàn − Hạt hoàn toàn: Là hạt có màu sắc tự nhiên của từng giống hạt, hạt phải nguyên vẹn, không bị bạc màu, xuống phẩm hoặc những hư hỏng khác. − Hạt không hoàn toàn: Hạt xuống phẩm hạt lép, hạt vỡ, hạt bám vỏ … − Hạt xuống phẩm: Hạt lúc đầu tốt nhưng do bảo quản không tốt, bị ẩm gây nên bạc màu. − Hạt lép: Bề mặt hạt nhăn nheo, màu nhạt hơn hạt bình thường, hạt xốp, nhẹ. Cách xác định: lấy mẫu thử trải ra khay trắng, lấy kẹp nhặt các hạt không hoàn toàn. Gọi X là phần trăm hạt không hoàn toàn: X= a × 100 b a: tổng khối hạt không hoàn toàn (g). b: khối lượng mẫu thử (g). 10.5.2. Xác định khối lượng riêng của hạt cà phê Khối lượng riêng đặc trưng cho độ chắc và mức độ chín của hạt. Nó phụ thuộc vào thành phần hoá học và cấu tạo của hạt. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 107 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Cách xác định: Dùng cân kỹ thuật cân 100g hạt cho vào xilanh có chia độ mm. Trong xilanh có chứa nước, biết thể tích của nước trước và sau khi cho hạt ta biết thể tích hạt. Khối lượng riêng được tính bằng công thức: d= m (g/cm3). v Trong đó: m : Khối lượng hạt (g), v : Thể tích hạt (cm2). 10.5.3. Xác định dung trọng của hạt cà phê − Dung trọng hạt cà phê là trọng lượng 1 lít hạt cà phê tính ra (g) hay (kg). − Cách xác định: Dụng cụ đo dung trọng là một ống có thể tích 1 lít và một cái cân. Hạt được đổ vào phễu chảy từ từ xuống ống thể tích 1 lít dùng dao gạt miệng ống để lấy đúng 1 lít rồi đem cân. Trọng lượng cân được là giá trị dung lượng. 10.5.4. Xác định tỷ lệ lẫn cà phê khác loại Lấy mẫu thử 300g được lấy theo phương pháp lấy mẫu trung bình. Tách riêng các hạt cà phê chè, cà phê vối, cà phê mít. Rồi tính phần trăm khối lượng của từng loại và xác định tỷ lệ lẫn cà phê khác loại. 10.6. Phân tích hoá học [11, tr 132-139] 10.6.1. Xác định độ ẩm của hạt cà phê Ta dùng phương pháp chia chéo, lấy ra mẫu trung bình. Mỗi mẫu thử khoảng 30g cà phê nhân. Dùng cối chày giã nhỏ mẫu thử, cho toàn bộ vào lọ thủy tinh đậy nắp kín lắc đều. Tiến hành: Lấy cốc sứ sấy thật khô đến khối lượng không đổi sau đó đổ vào cốc 5÷7g mẫu và cân được khối lượng là G 1. Đem sấy cốc có chứa mẫu trong tủ sấy có nhiệt độ 1050C trong 1 giờ, lấy ra để nguội trong bình tách ẩm sau đó đem cân ghi khối lượng rồi lại đem sấy, cân cho đến khi đạt khối lượng không đổi là G2. Độ ẩm được tính: W= G1 − G 2 × 100% , G1 − G 0 Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 108 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật G0: Khối lượng cốc đã sấy 10.6.2. Xác định độ axit của hạt cà phê Lấy khoảng 50g hạt đem nghiền nhỏ thành bột (bột qua rây 0.8 mm). Dàn mỏng bột ra trên một tấm kính bột dày khoảng 3÷4 mm. Dùng một tấm kính khác ép lên, lấy tấm kính trên ra. Dùng thìa xúc bột ở 10 điểm khác nhau, lấy cân chính xác 5g. Bột cho vào bình phải khô và sạch (bình dung tích 100÷150ml) rót thêm vào 50ml nước cất. Đậy nắp lại và lắc đều, để yên trong 30 phút. Thêm vào 5 giọt phenolphtalein rồi đem chuẩn độ bằng NaOH 0.1N. Độ axit được xác định theo công thức: x= a × 100 × 1000 10 × 5 × 100 − w Trong đó: - a: Số mol NaOH 0.1N dùng để trung hoà. - W: Độ ẩm của hạt (%). Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 109 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 11 VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 11.1.Vệ sinh công nghiệp 11.1.1. Vệ sinh nhà máy − Vệ sinh máy móc thiết bị Định kỳ ngừng hoạt động máy móc để vệ sinh nhưng phải đảm bảo năng suất của nhà máy. Ngoài ra cần vệ sinh thiết bị trước khi đưa mẻ mới vào.Các bộ phận sinh ra khói bụi như máy rang, máy sàng... cần đặt ở cuối hướng gió. − Vệ sinh cá nhân Mỗi công nhân phải chấp hành các quy định về vệ sinh cá nhân trong sản xuất, công nhân viên làm việc trong nhà máy phải sạch sẽ, nghiêm cấm không được hút thuốc trong giờ làm việc để tránh ảnh hưởng đến sức khoẻ của mọi người, phải mặc đồ bảo hộ lao động. Thực hiện chế độ khám sức khỏe cho công nhân theo định kỳ 6 tháng/1 lần. − Vệ sinh phân xưởng, nhà máy Các phòng thí nghiệm, nhà ăn, nhà kho, nhà sản xuất phải được lau chùi hàng ngày. Mỗi cá nhân phải có ý thức giữ gìn vệ sinh chung. Thường xuyên kiểm tra việc thực hiện vệ sinh trong và ngoài phân xưởng sản xuất. 11.1.2. Xử lý chất thải Chất thải của nhà máy gồm khói bụi, vỏ quả và nước thải công nghiệp. Các khí độc hại chủ yếu là khí: SO 2, CO2 .. cần phải có tháp hấp phụ trước khi thải khí ra ngoài. Phương pháp hấp phụ thường được dùng để loại hết các chất bẩn với hàm lượng rất nhỏ. Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen… Nước thải công nghiệp: Nước thải của nhà máy không có chất độc nên không cần xử lý trước khi cho ra cống rãnh thải ra ngoài. 11.2. An toàn lao động 11.2.1. Các nguyên nhân gây ra tai nạn − Tổ chức lao động và sự liên hệ giữa các bộ phận không chặt chẽ. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 110 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Các thiết bị bảo hộ lao động còn thiếu hoặc không đảm bảo an toàn. − Ý thức chấp hành kỷ luật của công nhân chưa cao. − Vận hành máy móc không đúng quy trình kỹ thuật. − Trình độ thao tác của công nhân còn yếu. − Các thiết bị không có hệ thống bảo vệ hoặc bảo vệ không an toàn. 11.2.2. Một vài biện pháp hạn chế tai nạn lao động − Tại các phân xưởng phải có sơ đồ quy trình vận hành của từng loại thiết bị. − Các đường ống dẫn hơi, nhiệt phải có lớp bảo ôn, van giảm áp, áp kế. − Bố trí lắp đặt các thiết bị phù hợp quy trình sản xuất, các thiết bị có động cơ như máy xát, đánh bóng, sàng, quạt...cần phải có lưới che chắn. − Kho xăng, dầu, thành phẩm phải đặt xa nguồn nhiệt. Không được hút thuốc trong các kho và phân xưởng sản xuất. − Cần có những kỷ luật nghiêm đối với những trường hợp không tuân thủ những nội quy của nhà máy. 11.2.3. Những yêu cầu về an toàn lao động − Đảm bảo ánh sáng: đảm bảo độ sáng tối thiểu trong nhà máy, đặc biệt là vào ca làm việc ban đêm. Cần tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên. − An toàn về điện: mỗi thiết bị phải có hệ thống báo động riêng khi có sự cố, có rơle tự ngắt khi quá tải. Mọi thiết bị đều phải nối đất. − An toàn về sử dụng thiết bị: Bộ phận truyền động cần phải được che chắn, giữa các thiết bị cần có khoảng cách tương đối rộng, ít nhất là 800 mm. Bên trong phân xưởng cần tương đối rộng rãi, thoáng mát, có đủ ánh sáng để công nhân dễ dàng làm việc. − Phòng chống ồn và rung: Để hạn chế và giảm đến mức thấp nhất tiếng ồn và chống rung cần: + Lắp ráp thiết bị phải cân đối, các bulông phải bắt chặt. + Cần có thiết bị cách âm tốt tại những nơi có độ ồn cao. + Khi xử lý móng phân xưởng phải tính toán kỹ lưỡng. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 111 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Chống sét: Để đảm bảo an toàn cho công nhân làm việc cũng như các thiết bị trong nhà máy cần phải có cột thu lôi tại các vị trí cao. 11.2.4. Phòng cháy chữa cháy − Đây là công tác đi đôi với an toàn lao động. Phòng chống cháy tốt sẽ đảm bảo an toàn về lao động, bảo vệ tài sản, tính mạng cho cán bộ công nhân viên nhà máy. − Vòi nước chữa cháy phải lắp đặt trực tiếp trên đài nước và được kiểm tra van khoá thường xuyên, mỗi nhà xưởng phải có vị trí nhất định chứa các dụng cụ chữa cháy . − Muốn thực hiện tốt việc này, nhà máy cần tổ chức huấn luyện thường xuyên cho đội ngũ chữa cháy của nhà máy cũng như thông báo nội quy phòng cháy chữa cháy cho tất cả các cán bộ công nhân viên chức trong nhà máy được biết. Hàng tháng có kiểm tra định kì về thể lực, phương pháp, cách chữa cháy… mỗi năm tổ chức một cuộc thi về phòng cháy chữa cháy và tổ chức chữa cháy nhân tạo với quy mô lớn. − Các sự cố có thể gây ra hoả hoạn như: Các mảnh kim loại không được loại bỏ khi vào các thiết bị gia công sẽ gây ra các tia lửa điện. Hệ thống cách điện bị hở gây chập điện... − Để đảm bảo an toàn trong sản xuất cần thực hiện tốt nội quy của nhà máy: + Thường xuyên kiểm tra các mạch điện, các hệ thống dây dẫn. + Các thiết bị tách kim loại phải được làm sạch bề mặt thường xuyên. + Các loại phế liệu, nguyên vật liệu dễ cháy phải thu dọn gọn gàng. + Các đường ống nước phục vụ cho công việc chữa cháy luôn có nước, kiểm tra định kỳ và có sự diễn tập về công tác chữa cháy. Trong nhà kho, nhà sản xuất chính có trang bị các bình chữa cháy, có hệ thống báo động khi có hỏa hoạn xảy ra Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 112 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật KẾT LUẬN Cà phê là mặt hàng xuất khẩu có tiềm năng lớn tuy nhiên vẫn còn nhiều hạn chế trong khâu sản xuất. Do đó, ngành chế biến cà phê cần được công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhằm nâng cao chất lượng và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước và thế giới. Với nhiệm vụ được giao “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp khô, năng suất 6 tấn sản phẩm/ ca”. Sau 3 tháng làm việc nghiêm túc, với sự hướng dẫn của thầy giáo và sự nổ lực của bản thân đề tài này cơ bản đã được hoàn thành đúng thời gian quy định. Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã tham khảo một số tài liệu nắm bắt rõ được quy trình chế biến cà phê nhân, đồng thời lựa chọn thiết bị sản xuất phù hợp với điều kiện kinh tế và năng xuất của nhà máy. Tuy nhiên, với thời gian có hạn, vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khi áp dụng xây dựng thực tế thì có nhiều vấn đề nảy sinh nên đồ án chắc chắn còn nhiều sai sót. Kính mong thấy cô thông cảm và chỉ dẫn để đồ án này được hoàn thiện hơn, đồng thời giúp tôi hiểu rõ hơn về ngành chế biến cà phê. Đà Nẵng, ngày …. tháng …. năm 2014 Sinh viên thực hiện Lê Thị Minh Khuyên Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 113 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT: 1. Hoàng Văn Chước (2006), Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 2. Trần Xuân Ngạch (2007), Bài giảng môn học nguyên liệu sản xuất thực phẩm, Đại học bách khoa. 3. Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2009), Kỹ thuật trồng, chăm sóc và chế biến cà phê, Cao đẳng nghề Cơ Điện – Xậy Dựng và Nông Lâm trung bộ. 4. Đặng Minh Nhật (2006), Kỹ thuật sấy, Đại học bách khoa Đà Nẵng. 5. Trần Văn Phú (2008), Kỹ thuật sấy, NXB Giáo Dục. 6. Trần Minh Tâm (1998), Các quá trình công nghệ trong chế biến nông sản thực phẩm, NXB Nông Nghiệp. 7. Nguyễn Minh Tân, Giáo trình kỹ thuật trồng cà phê, Cao đẳng công nghệ và kinh tế Bảo Lộc. 8. Nguyễn Thọ (2009), Kỹ Thuật sản xuất cà phê, NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 9. Nguyễn Thọ (2009), Kỹ Thuật sản xuất các sản phẩm nhiệt đới, NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 10. Phạm Xuân Toàn (2003), Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 11. Hoàng Minh Trang (1984), Kỹ thuật chế biến cà phê, NXB Nông nghiệp Hà Nội. 12. Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy, Đại học bách khoa Đà Nẵng. 13. Phạm Xuân Vượng, Trần Như Khuyên (2006), Giáo trình kỹ thuật sấy nông sản, Trường đại học Nông nghiệp I, Hà Nội. 14. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toàn (2006), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập I, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 15. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (2006), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập II, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 16. TCN 98 – 88. TÀI LIỆU WEB: 17. http://giacaphe.com/41612/ban-tin-thi-truong-ca-phe-ngay-4-3-2014/, 04/03/2014. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 114 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật 18. http://www.haiquanbinhduong.gov.vn/Default.aspx? p=dtnews&type=2&newsid=9729, 04/03/2014. 19. http://corporate.thaihoacoffee.com/tin-tuc/49-tran-tro-ca-phe-huonghoa.html, 04/03/2014. 20. http://corporate.thaihoacoffee.com/tin-tuc/49-tran-tro-ca-phe-huonghoa.html, 04/03/2014. 21. http://www.vinanhatrang.vn/vi-VN/thiet-bi-xat-qua-kho-va-ca-phethoc/may-phan-loai-tap-chat/297/359, 02/04/2014. 22. http://www.vinanhatrang.vn/vi-VN/thiet-bi-xat-qua-kho-va-ca-phethoc/may-xat-vo/297/360, 02/04/2014. 23. http://www.viethien.vn/blog/vi/2010/12/07/may-danh-bong-uot/, 02/04/2014. 24. http://cokhithanhcan.com.vn/san-pham/35/may-phan-loai-theo-kichthuoc.html, 02/04/2014. 25. http://hfwbgd.en.alibaba.com/product/51662841714846614/coffee_bean_color_sorter_machine.html, 02/04/2014. 26. http://www.danhba24h.com/p/1207/165359/may-tron-botmay-tron-hat-maytron-thuc-pham-duoc-pham-may-tron-hat-phan-bon-hoa-chat.html, 02/04/2014. 27. http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/dxd-2000kb-packing-machine338347525.html, 02/04/2014. 28. http://cokhidaiphat.com.vn/gau-tai_36_5_0_p.aspx, 02/04/2014. 29. http://www.vinanhatrang.vn/vi-VN/he-thong-che-bien-ca-phe-qua-tuoi/bangtai-vau/296/540, 02/04/2014. 30. http://www.spsvietnam.gov.vn/pages/ThucVat-TCVN%20ve%20Ca %20Phe.aspx, 24/04/2014. Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT [...]... được nhân cà phê, có giá trị thường phẩm cao Cà phê nhân là nguyên liệu cho các sản phẩm khác như: cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan hoặc các sản phẩm phối chế khác như: cà phê sữa, các loại bánh kẹo cà phê Có 2 phương pháp chính chế biến cà phê: − Phương pháp chế biến ướt − Phương pháp chế biến khô Ngoài ra, còn phương pháp trung gian nữa là nửa khô hay nửa ướt Phương pháp chế biến ướt: Phương. .. bao, bảo quản Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân Cà phê nhân thành phẩm SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật Hình 3.1 Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô 3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 3.3.1 Nguyên liệu Nguyên liệu là các quả cà phê tươi đạt độ kỹ thuật, cà phê xanh, cà phê chùm, cà phê khô, tạp chất không quá tỉ... cầu hạt cà phê sau khi xát khô phải giữ được nguyên hạt, lượng hạt nứt, vỡ ca ng ít ca ng tốt, do đó cần phải điều chỉnh hiệu suất xát < 100 % Bảng 3.3 Chỉ số kỹ thuật của máy xát [ 16] Tỷ lệ cà phê Loại máy Tỷ lệ vỏ còn vỡ (%) lẫn nhân (%) 5 2 1,5 1 5 5 6 2 1 sống còn nguyên (%) Máy xát Hanxa Các loại máy khác Tỷ lệ cà phê Tỷ lệ cà phê bị Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân vỡ... Yêu cầu trục máy và vỏ máy có cấu tạo cũng dẫn nhiệt tốt Thường dùng hợp kim đồng thau Dùng máy đánh bóng 1 trục hoặc 2 trục để đánh bóng cà phê, cà phê đưa vào máy đánh bóng không lẫn vỏ trấu quá 1,5% và nhiệt độ cảu khối cà phê ra khỏi máy đánh bóng không được quá 55oC Bảng 3.4 Chỉ số kỹ thuật khi đánh bóng [ 16] Loại cà phê Độ sạch vỏ lụa tính bằng % Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân Ghi chú... tốt Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 27 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật − Thời gian bảo quản không quá 5 tháng Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 28 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Tình hình sản xuất của nhà máy 4.1.1 Bảng thu mua nguyên liệu của nhà máy. .. loại Phương pháp này tốn khá nhiều nhân công và thời Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 26 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật gian nhưng có thể giải quyết được nhiều vấn đề mà máy móc không thể giải quyết được 3.3.10 Phối trộn Cà phê sau khi đã được phân loại, phân cấp xong cần pha trộn với nhau để được cà phê đúng theo quy cách, cà phê thương phẩm theo. .. của nhà máy Tháng Arabica Robust a 1 2 3 4 5 6 7 8 - x x x x x x x - 9 x 10 x 11 x 12 x Vào tháng 8 nguồn nguyên liệu ít nên nhà máy dừng sản xuất để bảo trì máy móc trong nhà máy 4.1.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy − Phân xưởng sản xuất 2 ca/ 1 ngày − Mỗi ca làm việc 8 tiếng − Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật và dịp lễ, tết Và dựa vào bảng thu mua nguyên liệu mà xây dựng nên bảng kế hoạch sản xuất. .. mua nguyên liệu mà xây dựng nên bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy Bảng 4.2 Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy Tháng 1 Số ngày làm 25 việc Số ca làm 50 việc 2 3 4 5 6 7 8 20 27 24 25 26 26 40 54 48 50 52 52 9 10 11 12 Cả năm x 25 26 26 27 277 x 50 52 52 54 554 Ở đây, nhà máy sử dụng 2 loại nguyên liệu cà phê để sản xuất: cà phê Arabica và cà phê Robusta Do đó, tiến hành tính cân bằng vật chất cho từng... Phương pháp này sử dụng công nghệ chế biến phức tạp Sử dụng các thiết bị và quá trình thích hợp để bóc lớp vỏ quả, khi đó nhân cà phê chỉ còn lại lớp vỏ trấu Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân SVTH: Lê Thị Minh Khuyên Lớp : 12H2LT Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật và vỏ lụa gọi là cà phê thóc Cà phê thóc phải được loại bỏ lớp nhớt bên ngoài bằng phương pháp ngâm rửa nên được gọi là cà phê. .. xát có thành phần tương tự như cà phê nhân nên có thể dùng sản xuất cà phê bột, cà phê hòa tan Do đó, phần này được sàng phân loại trong máy xát phân loại đưa ra ngoài theo đường tháo riêng • Trấu, cà phê lép, tấm lẫn vỏ chứa nhiều xenlulo không có giá trị thường phẩm nên cũng được loại khỏi cà phê nhân Trên đường ống tháo sản phẩm có bố trí ống thông với quạt hút, khi sản phẩm đi qua bộ phận tháo liệu ... thuật máy xát [ 16] Tỷ lệ cà phê Loại máy Tỷ lệ vỏ vỡ (%) lẫn nhân (%) 1,5 5 6 sống nguyên (%) Máy xát Hanxa Các loại máy khác Tỷ lệ cà phê Tỷ lệ cà phê bị Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân. .. cho sản phẩm khác như: cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan sản phẩm phối chế khác như: cà phê sữa, loại bánh kẹo cà phê Có phương pháp chế biến cà phê: − Phương pháp chế biến ướt − Phương. .. Nhật phương thức thủ công, để cải thiện chất lượng cà phê tăng khả hội nhập công nghiệp cà phê cần cải tiến sản xuất quy mô lớn Với bất cập giao nhiệm vụ: Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo