Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và cà phê rang xay với năng suất 120 tấn nguyên liệu cà phê quả tươi ngày ( full bản vẽ )

126 1.7K 19
Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và cà phê rang xay với năng suất  120 tấn nguyên liệu cà phê quả tươi  ngày ( full bản vẽ )

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Nước ta có điều kiện địa lý, khí hậu thích hợp cho việc trồng cà phê. Hiện nay cà phê được trồng nhiều ở Đắc Lắc, Kon Tum, Quảng Trị, Sơn La và Nghệ An và trở thành một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu lớn. Tuy nhiên cà phê nước ta phát triển nhanh về diện tích nhưng chưa quan tâm khâu chế biến nên dẫn tới hậu quả là chất lượng về hương vị tuy đạt nhưng giá thành thấp so với các nước trong khu vực vì khâu chế biến không được coi trọng. Nâng cao năng lực chế biến để vừa tăng được chất lượng, lại vừa tăng giá thành xuất khẩu là một việc làm cần thiết và cấp bách hiện nay. Do vậy cần thiết phải xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhân áp dụng công nghệ chế biến, bảo quản hiện đại và chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường nhằm sản xuất ra cà phê có chất lượng cao, có thể xuất khẩu sang các thị trường khó tính như Châu Âu với giá cao và đồng thời góp phần nâng cao uy tín của thương hiệu cà phê Việt Nam trên thị trường thế giới. Xuất phát từ tình hình đó, em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và cà phê rang xay với năng suất 120 tấn nguyên liệu cà phê quả tươi ngày”.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch LỜI MỞ ĐẦU Cà phê là thức uống có tác dụng kích thích hoạt động trí óc, trợ tim, xúc tiến tuần hoàn máu do hoạt chất chính của nó là cafein chiếm 1÷2 % có tác dụng kích thích thần kinh. Ngoài ra cà phê còn có nhiều tác dụng khác như: thông tiểu, làm giảm thời gian hạ đường huyết và làm giảm nguy cơ gây tổn thương gan do các đồ uống và hiện tượng béo phì gây ra, tăng cường phản ứng nhạy của bắp thịt làm cho cơ thể khỏe và bền hơn là do cafein kích thích sự đốt cháy chất béo để sinh năng lượng, chất axit chlorogenic có trong cà phê đã giúp xử lý tốt lượng đường gluco trong máu có tác dụng chống bệnh tiểu đường… Khi mỏi mệt uống một ly cá phê sẽ hưng phấn tinh thần, uống sau khi ăn sẽ trợ giúp cho tiêu hoá, mùa hè nóng bức uống một ly cà phê lạnh cũng có tác dụng giải khát, phòng cảm nắng. Vì vậy uống cà phê trở thành thói quen, thú vui của nhiều người. Cà phê đã trở thành thức uống thịnh hành trên thế giới. Nước ta có điều kiện địa lý, khí hậu thích hợp cho việc trồng cà phê. Hiện nay cà phê được trồng nhiều ở Đắc Lắc, Kon Tum, Quảng Trị, Sơn La và Nghệ An và trở thành một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu lớn. Tuy nhiên cà phê nước ta phát triển nhanh về diện tích nhưng chưa quan tâm khâu chế biến nên dẫn tới hậu quả là chất lượng về hương vị tuy đạt nhưng giá thành thấp so với các nước trong khu vực vì khâu chế biến không được coi trọng. Nâng cao năng lực chế biến để vừa tăng được chất lượng, lại vừa tăng giá thành xuất khẩu là một việc làm cần thiết và cấp bách hiện nay. Do vậy cần thiết phải xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhân áp dụng công nghệ chế biến, bảo quản hiện đại và chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường nhằm sản xuất ra cà phê có chất lượng cao, có thể xuất khẩu sang các thị trường khó tính như Châu Âu với giá cao và đồng thời góp phần nâng cao uy tín của thương hiệu cà phê Việt Nam trên thị trường thế giới. Xuất phát từ tình hình đó, em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và cà phê rang xay với năng suất 120 tấn nguyên liệu cà phê quả tươi / ngày”. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 1 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1. Đặt vấn đề Do mặt hàng xuất khẩu cà phê nhân của chúng ta còn kém chất lượng và bị ép giá trên thị trường nên vấn đề thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân cho có hiệu quả kinh tế và có khả năng đứng vững trên thị trường là việc hết sức quan trọng. Vì thế ta cần phải cân nhắc để lựa chọn công nghệ, trang thiết bị và địa điểm xây dựng. Để xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê nhân cần chú ý các vấn đề sau: + Tính khả thi. + Vị trí xây dựng. + Địa điểm xây dựng. + Năng suất. + Đường giao thông. + Nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm. + Nguồn cung cấp năng lượng: điện, nước, nhiên liệu. + Nguồn nhân lực. + Hợp tác hóa, liên hợp hóa. + Xử lý chất thải. 1.2. Tính khả thi Đất nước ta đang trên đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá nên đời sống nhân dân ngày càng được cải thiện và nâng cao. Do đó nhu cầu thưởng thức các sản phẩm được chế biến từ cà phê cũng tăng lên. Hơn nữa, sản lượng và diện tích cà phê không ngừng tăng lên, thị trường xuất khẩu rộng lớn. Đặc biệt chúng ta còn có mặt thuận lợi là nguồn nguyên liệu rất dồi dào. Đây là những điều kiện giúp cho việc thiết kế xây dựng một nhà máy chế biến cà phê có tính khả thi. 1.3. Vị trí xây dựng Như chúng ta đã biết việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởng đóng vai trò quan trọng. Nhà máy phải đặt ở địa điểm sao cho vừa đảm bảo hoạt động tốt trong thời gian sản xuất đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ trang thiết bị của SVTH: Phạm Xuân Hoàng 2 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch phương pháp mà ta lựa chọn để chế biến. Muốn vậy nhà máy được xây dựng cần phải thoả mãn các điều kiện sau: gần nguồn nguyên liệu, gần sông hồ để tận dụng nguồn nước, gần mạng lưới điện quốc gia, các điều kiện khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió thích hợp, nguồn lao động dồi dào… Tỉnh Đắc Lắc hiện có trên 175,540 ha cà phê, với sản lượng mỗi năm đạt 400.000 tấn cà phê nhân trở lên. Đây là tỉnh có diện tích trồng cà phê lớn nhất nước ta, đồng thời có vị trí địa lý thuận lợi cho việc sản xuất cà phê, phía đông giáp Khánh Hoà, phía bắc giáp Gia Lai, phía nam giáp Lâm Đồng, tây nam giáp Bình Phước, Bình Dương, có quốc lộ 14, 26, 27 rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm. Mặt khác trên địa bàn tỉnh còn nhiều nhà máy khác như: nhà máy đường, nhà máy chế biến mủ cao su, cơ sở chế biến nông sản,… tạo thành một cụm khu công nghiệp rộng lớn. 1.4. Địa điểm xây dựng Căn cứ vào những điều kiện đã nêu trên, tôi quyết định chọn tỉnh DakLak là địa điểm xây dựng mà cụ thể là gần nông trường cà phê Cưpul huyện Krông Pắc, nằm gần quốc lộ 26, quốc lộ 14, quốc lộ 27, cách trung tâm thành phố 20km về phía Đông. Hơn nữa nhà máy đặt tại vị trí này gần các công ty cà phê Việt Đức, tháng 10 nên thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu. Các thông số về điều kiện thời tiết tại DakLak: + Nhiệt độ trung bình hằng năm: 23,30C. + Nhiệt độ mùa hè: 36,00C. + Độ ẩm mùa hè: 82%. + Độ ẩm mùa đông: 80%. + Hướng gió chính: Đông và Đông Bắc. 1.5. Nguồn nguyên liệu Đăk Lăk là một tỉnh có diện tích và sản lượng cà phê lớn nhất nước ta với nhiều huyện trồng cà phê như: MaD’rak, Krôngbông, Krông Nô, CưJut, Dakmin, ChưM’nga, Ea Sup, Krông Eana, KrôngPach,… Đó là những huyện có thể cung cấp nguồn cà phê cho nhà máy. Ngoài ra, ta có thể vận chuyển nguồn nguyên liệu cà SVTH: Phạm Xuân Hoàng 3 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch phê từ các tỉnh khác như: Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, Đồng Nai,… Do vậy việc chọn địa điểm đặt nhà tại tỉnh Đaklak là hoàn toàn hợp lý, vừa giảm được chi phí vận chuyển vừa đảm bảo chất lượng của nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất. 1.6. Đường giao thông Nhà máy nằm ở địa điểm này rất thuận tiện cho việc giao thông . + Đường bộ: nhà máy nằm sát quốc lộ 26, gần quốc lộ 14, 27 cho nên thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu và phân phối sản phẩm. + Đường thuỷ: Nhà máy cách cảng Nha Trang khoảng 200km, cho nên có thể sử dụng cảng này để phân phối sản phẩm trong và ngoài nước. + Đường sắt: Nhà máy có thể dùng ô tô vận chuyển sản phẩm về ga Nha Trang, ở đó đóng container để đưa sản phẩm đi khắp mọi nơi. 1.7. Thị trường tiêu thụ sản phẩm Mặc dù nhà máy đặt tại Tây Nguyên có nhiều đồi núi cao, đèo dốc việc đi lại có phần khó khăn nhưng lại có một vị trí đặc biệt thuận lợi là gần các đường quốc lộ. Hơn nữa cà phê được trồng ở vùng đất đỏ bazan luôn mang một hương vị đặc biệt hấp dẫn lôi cuốn mọi người, được thị trường trong nước cũng như ngoài nước ưa chuộng, giá trị xuất khẩu chiếm trên 90% kim ngạch xuất khẩu của tỉnh. 1.8. Năng suất Nhu cầu uồng cà phê của người dân ngày càng tăng. Để đáp ứng lượng cà phê tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy chế biến cà phê đảm bảo chất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa phương. Hơn nữa, có nhiều thương gia ngoài nước xem thị trường Việt Nam là điểm đầu tư lí tưởng, đặc biệt là đầu tư vào mặt hàng cà phê. Điều này dẫn đến con đường mua bán và trao đổi hàng hóa phát triển. Do đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp ướt và rang xay với năng suất 120 tấn cà phê quả tươi / ngày là một yêu cầu cần thiết. 1.9. Nguồn cung cấp năng lượng + Điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện trên mạng lưới quốc gia đường dây 500KV đã được hạ thế xuống 220/380V .Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy SVTH: Phạm Xuân Hoàng 4 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 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 sử dụng trong nhà máy bao gồm: Dầu FO, xăng dùng cho xe ô tô của nhà máy. 1.10. Nguồn nhân lực Tại Tây Nguyên lực lượng lao động tại chỗ rất dồi dào, ngoài lượng lao động tại các xã trong huyện còn có công nhân tại các huyện lân cận.Vì vậy không cần lo nơi ăn chỗ cho công nhân của nhà máy. Cán bộ quản lý, kỹ sư có thể tuyển tại các trường đại học như: Đại Học Tây Nguyên, Đại Học Bách Khoa,…và nhân tài trong cả nước. 1.11. Hợp tác hóa, liên hợp hóa Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời tạo điều kiện cho việc sử dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước…thì vấn đề hợp tác hoá giữa nhà máy sản xuất cà phê tại Đăk Lăk với các nhà máy tỉnh khác là thật sự cần thiết. 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, phế phẩm của nhà máy này là nguyên liệu cho các nhà máy khác. 1.12.Xử lý chất thải Trong các công đoạn để sản xuất cà phê ta sử dụng nguồn nước khá nhiều. Do vậy lượng nước thải ra môi trường khá lớn. Đối với nước thải dùng cho quá trình sản xuất cần được xử lý và tái sử dụng, còn nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý trước khi thải ra môi trường. Đối với chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp vi sinh, vỏ cà phê là nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, rượu vang hoặc đào hố chôn tránh gây ô nhiễm môi trường. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 5 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1. Đặc tính thực vật của cà phê Các loại cà phê đều thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, chỉ có 10 loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt. Trên thế giới hiện nay người ta thường trồng 3 loại cà phê chính sau: - Giống Arabica: gồm các giống thông thường như là: typical, caturra, moka… - Giống Robusta. - Giống Chari. Các giống này đều có thời gian thu hoạch khác nhau nên có thể bổ sung thời vụ cho việc trồng và thu hoạch các giống chính [9, tr 9]. 2.1.1. Cà phê Arabica (cà phê chè) Đây là loại cây được trồng nhiều nhất trên thế giới. Nguồn gốc của giống này là ở cao nguyên Etiôpia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi [ 9, tr 9-10]. 2.1.1.1. Đặc tính Cây cà phê Arabica cao từ 3-5m, trong điều kiện đất đai thuận lợi có thể cao đến 7m, độc thân hoặc nhiều thân, 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 10-15mm. Số lượng quả 800-1200 quả/kg, thời gian nuôi quả từ 6-7 tháng. Trong điều kiện thời tiết khí hậu ở miền Bắc, cà phê Arabica chín rộ vào tháng 12 và tháng 1. Ở Tây Nguyên cà phê chín sớm hơn 2-3 tháng so với miền Bắc, khi quả chín nếu bị mưa dễ nứt và rụng. Trong 1 quả có 2 nhân, một số ít quả có 3 nhân. Nhân có vỏ lụa màu bạc bám cứng vào nhân. Ngoài vỏ lụa là vỏ trấu cứng, ngoài cùng là vỏ thịt. Từ 5-7 kg quả sẽ thu được 1kg nhân cà phê sống. Màu hạt xám xanh, xanh lục, xanh nhạt, tùy theo cách chế biến. Lượng cafein có trong nhân khoảng 1-3% tùy theo giống. 2.1.1.2. Năng suất Loại thường: 400-500 kg cà phê nhân/1hecta, loại tốt: 600-800 kg cà phê nhân/1hecta. Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu khoảng: 14-20%. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 6 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 2.1.2. Cà phê Robusta (cà phê vối) Nguồn gốc khu vực sông Công gô miền núi vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi [ 9, tr 10]. 2.1.2.1. Đặc tính Robusta cao từ 5-7m quả hình trứng hoặc hình tròn, quả chín có màu đỏ thẫm. Vỏ quả cứng và dai hơn cà phê Arabica. Từ 5-6 kg quả sẽ thu được 1kg cà phê nhân. Quả chín từ tháng 2 đến tháng 4 ở miền Bắc, ở Tây nguyên chín sớm hơn từ tháng 12 đến tháng 2. Đặc biệt loại cà phê Robusta không ra hoa kết quả tại các mắt cũ của cành. Nhân hình hơi tròn, to ngang vỏ lụa màu ánh nâu bạc. Màu sắc của nhân xám xanh, xanh bạc vàng mỡ gà ….tùy thuộc chủng và phương pháp chế biến lượng cafein có khoảng 1,5%. 2.1.2.2. Năng suất Có năng suất lớn hơn cà phê Arabica, 500-600 kg/1ha. Tuy loại cà phê này hương thơm ít nhưng khả năng kháng sâu bệnh loại này rất tốt. 2.1.3. Cà phê Chari ( cà phê mít) Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại này được đưa vào Việt Nam 1905 [ 9, tr 10]. 2.1.3.1. Đặc tính Chari cây lớn cao 6- 15 m lá hình trứng hoặc lưỡi mác, gân lá nổi nhiều ở mặt dưới, quả hình trứng nuốm hơi lồi và to. Quả chín cùng 1 lúc với đợt hoa mới, cho nên trên cùng một đốt cành có thể có đồng thời quả chín, quả xanh, nụ hoa, hoa nở và nụ quả, đó là điều bất lợi trong thu hoạch. Quả thường chín vào tháng 5 đến tháng 7. 2.1.3.2. Năng suất - Loại thường: 500-600 kg/1ha, loại tốt: 1200-1400 kg/1ha. - Tỷ lệ thành phẩm / nguyên liệu: 10-15%. Hoa của 3 loại cà phê mô tả trên đều nở cả chùm, màu trắng và hương thơm ngát. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 7 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 2.2. Thành phần hoá học của quả cà phê 2.2.1. Cấu tạo và giải phẩu quả cà phê Hình 2.1. Nhân cà phê Quả cà phê gồm có những phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và nhân. Là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít [ 9, tr 11-12]. 2.2.1.1. Lớp vỏ thịt Nằm dưới lớp vỏ mỏng hay còn gọi là trung bì, vỏ thịt cà phê chè mềm chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn. Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn. 2.2.1.2. Lớp vỏ trấu Hạt cà phê sau khi loại bỏ các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc, vì bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ mềm gọi là vỏ trấu tức là nội bì. Vỏ trấu cà phê chè mỏng hơn và dễ đập hơn là vỏ trấu cà phê vối và cà phê mít. 2.2.1.3. Lớp vỏ lụa Bao bọc quanh nhân cà phê còn một lớp vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa. Chúng có màu sắc 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. 2.2.1.4. Nhân cà phê Đây là lớp trong cùng của quả cà phê, 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. Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê [phụ lục 1]. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 8 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 2.2.2. Thành phần hóa học của các phần cấu tạo quả cà phê 2.2.2.1. Thành phần hóa học của vỏ quả Vỏ quả cà phê khi chín có màu đỏ, chứa chất antoxian và vết của ancaloit, tanin, cafein và các loại men. Trong vỏ quả có khoảng 21,5-30% chất khô. Thành phần hoá học của vỏ quả [phụ lục 2]. 2.2.2.2. Thành phần hóa học của lớp nhớt Lớp nhớt nằm phía dưới lớp vỏ quả, nó gồm những tế bào mềm, không có cafein, tanin, có nhiều đường và pectin. Thành phần hóa học của lớp vở nhớt [phụ lục 3]. Độ PH của lớp lớp nhớt tùy theo độ chín của quả thường từ: 5,6÷5,7 đôi lúc lên tới 6,4. Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectinaza phân giải pectin trong quá trình lên men [9,tr 13-15]. 2.2.2.3. Thành phần hóa học của vỏ trấu Gồm có xenlulo là chủ yếu, trong vỏ trấu có một ít cafein, khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô. Thành phần hóa học của vỏ trấu [phụ lục 4]. Trong vỏ trấu có khoảng 0,4% cafein từ nhân khuyếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô. Vỏ trấu dễ cháy dùng làm chất đốt, có thể đóng thành bánh không cần chất dính bằng các loại máy ép than, ép mùn cưa. 2.2.2.4. Thành phần hóa học của nhân Thành phần hóa học của vỏ nhân [phụ lục 5]. Cà phê nhân nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, chất khoáng, lipit, protit, gluxit. Ngoài ra, còn có những chất mà ta thường gặp trong thực vật là những axit hữu cơ chủ yếu là axit clorogenic và các chất ancaloit. Trên thế giới cũng như trong nước ta đã có nhiều nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của nhân cà phê. Ngoài ra, trong nhân cà phê còn có một lượng đáng kể vitamin, các chất bay hơi và cấu tử của mùi thơm. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 9 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Từ cà phê nhân ta sẽ chế biến tạo nên các sản phẩm khác: cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê hòa tan,… hoặc các sản phẩm phối chế: cà phê sữa, sôcôla,… tạo nên sự phong phú đa dạng cho sản phẩm. Như vậy, cà phê nhân đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy sản xuất cà phê rang, cà phê rang xay, cà phê bột hoà tan vì nó là nguyên liệu chính của các nhà máy này. Hiện nay, trên thế giới cũng như trong nước có rất nhiều nhà máy sản xuất cà phê rang, cà phê rang xay nên nhu cầu về cà phê nhân là rất lớn. Muốn đánh giá tác dụng các thành phần hóa học của nhân cà phê đến phẩm chất nước pha cà phê cần phải biết những biến đổi của các thành phần ấy trong quá trình chế biến, đặc biệt là trong quá trình rang. Hiện nay, người ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi thơm đặc biệt của cà phê. Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B như: B 1, B2, B6, …và các loại axit hữu cơ là tiền các loại vitamin [9,tr 14-16]. 2.3. Tổng quan về sản phẩm + Cà phê quả tươi (Cherry coffee): là quả cà phê còn tươi thuộc chi Coffea sau khi thu hoạch và trước khi làm khô. + Cà phê quả khô (Husk coffee): là cà phê quả tươi sau khi được làm khô bằng phương pháp phơi khô hoặc sấy. + Cà phê thóc khô: là dạng cà phê nhân mà còn bọc một lớp vỏ trấu. + Cà phê nhân: là dạng cà phê sau khi đã bóc hết các lớp vỏ bên ngoài. + Cà phê vùng gió mùa: là cà phê nhân thu được từ cà phê không rửa, ở vùng nhiệt đới gió mùa, nên dễ bị hút ẩm làm cho nhân nở ra và màu của nhân chuyển thành màu vàng hoặc màu sáng. + Cà phê đánh bóng: là cà phê nhân được chế biến ướt được bóc vỏ lụa bằng tác động cơ học làm mặt cà phê bóng và đẹp hơn. + Cà phê rang: là sản phẩm thu được sau khi rang cà phê nhân. + Cà phê bột: sản phẩm thu được sau khi nghiền cà phê rang. + Cà phê chiết: sản phẩm thu được bằng cách dùng nước để chiết các chất hoà tan trong cà phê rang. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 10 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Cà phê hoà tan: sản phẩm khô, có thể hoà tan trong nước được lấy từ cà phê rang bằng phương pháp lý học sử dụng nước để chiết tách. + Cà phê hoà tan dạng bột: sản phẩm thu được qua quá trình cà phê chiết được phun trong không khí nóng sau đó cho bay hơi nước để hình thành bột cà phê khô. + Cà phê hoà tan dạng cốm: sản thu được bằng cách kết hợp cà phê hoà tan dạng bột với nhau thành những hạt to. + Cà phê hoà tan làm khô ở nhiệt độ thấp: cà phê hoà tan thu được sau quá trình làm đông lạnh dung dịch cà phê và trạng thái băng được loại bỏ bằng phương pháp sấy thăng hoa. + Cà phê khử cafein: là cà phê thu được sau khi chiết cafein. 2.4. Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4193:2001 Cà phê nhân – Yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn mới nhất, do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành. 2.4.1. Phân loại chất lượng Cà phê nhân được phân thành 6 hạng theo số lỗi và kích thước hạt, ở đó một hạng cà phê có kích thước hạt nhất định sẽ được phép chứa tối đa bao nhiêu lỗi (theo cách đếm và theo cách tính trọng lượng). Nó còn dựa vào tỉ lệ lẫn cà phê khác loài tuỳ theo từng hạng chất lượng. Các hạng cà phê gồm: hạng đặc biệt, hạng 1, hạng 2, hạng 3, hạng 4, hạng 5. 2.4.2. Màu sắc Màu tự nhiên của mỗi loại cà phê nhân sống. 2.4.3. Mùi Mùi tự nhiên của cà phê nhân sống, không có mùi lạ khác. 2.4.4. Độ ẩm Độ ẩm của cà phê khi giao nhận trong lãnh thổ Việt Nam tối đa là 13 % theo TCVN 6536: 1999 (ISO 1447). 2.4.5. Loại lỗi và trị số lỗi của mỗi loại [phụ lục 6]. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 11 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 2.4.6. Số lỗi cho phép và tỷ lệ khối lượng trên sàng Tổng số lỗi tối đa cho phép trong 300gram mẫu cà phê nhân và tỉ lệ phần trăm lượng tối thiểu của cà phê nhân trên sàng lỗ tròn được quy định trong bảng 2.8. Tiêu chuẩn chất lượng cà phê Việt Nam TCVN 4193-2001 [phụ lục 7]. 2.5. Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê 2.5.1. Ảnh hưởng của loại đất trồng cà phê Ảnh hưởng rất lớn đến mùi vị và màu sắc của cà phê. Nếu cà phê trồng trên đất bazan thì cây tốt, khỏe, sản lượng cao, phẩm chất cà phê tốt còn có một hương vị đậm đà, mùi vị thơm ngon hơn các loại cà phê trồng trên các loại đất khác. 2.5.2. Ảnh hưởng của chế độ chăm sóc kỹ thuật Chế độ chăm sóc kỹ thuật trong thời gian trồng cà phê rất quan trọng, người trồng cà phê quyết định chất lượng cà phê. Các biện pháp chăm sóc kỹ thuật gồm có: - Tủ gốc cây cà phê - Đánh nhánh tạo hình cây. - Phân bón đúng kỳ và đúng số lượng cần thiết. - Số lượng và cây bóng mát cần thiết cho từng loại cà phê. - Phòng trừ sâu bệnh hại cà phê. 2.5.3. Ảnh hưởng của độ cao Độ cao cũng ảnh hưởng đến chất lượng của cà phê. Cà phê trồng ở trên cao thì có hương vị đặc biệt và xếp hạng cao hơn cà phê trồng ở vị trí thấp. 2.5.4. Ảnh hưởng của giống Giống cà phê có một ý nghĩa quyết định đến chất lượng cà phê. Chính chất lượng vốn có của sản phẩm chứa đựng trong giống. Sự khác nhau về chất lượng giữa các loại cà phê chè, vối, mít cũng do giống quyết định. Nước pha cà phê chè có hương vị thơm, dịu, nước pha cà phê vối ít thơm và hơi đắng chát nhưng đậm đà. Ngay trong một loại thì các giống khác nhau thì cũng khác nhau. 2.5.5. Ảnh hưởng của sâu bệnh Sâu bệnh tấn công cũng sẽ làm cho hạt cà phê bị hư hại. Mọt đục quả cà phê tạo ra các hạt thủng, có rãnh. Ngoài mọt đục quả ra thì các loại sâu khác cũng gây SVTH: Phạm Xuân Hoàng 12 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch hại đến cà phê. Chúng đục rỗng những quả cà phê khô. Khi thời tiết nóng ẩm là lúc chúng làm tổ trong nhân cà phê. 2.5.6. Ảnh hưởng của việc thu hái Cà phê dù được chế biến theo phương pháp nào đều phải được thu hái khi quả chín đều mới có sản phẩm chất lượng cao. Các hạt cà phê xanh non có tỉ trọng hạt thấp, nước pha uống có vị ngái, không thơm, kém hấp dẫn. Quả cà phê quá chín gây khó khăn trong quá trình xát đồng thời làm cho nước uống có mùi vỏ quả không hấp dẫn, nước uống có chất lượng không cao. 2.5.7. Ảnh hưởng của quá trình bảo quản, vận chuyển Trong quá trình bảo quản, độ ẩm và nhiệt độ trong kho, đặc biệt là độ ẩm của hạt cà phê đưa vào bảo quản có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cà phê. Độ ẩm của hạt cà phê bảo quản phải dưới 13%. Độ ẩm của môi trường trong kho bảo quản quá cao hoặc quá thấp có thể làm cho chất lượng cà phê trong kho bảo quản bị giảm rõ rệt chủ yếu được biểu hiện ở sự biến đổi màu của hạt cà phê, chất lượng nước uống. Với khâu vận chuyển ta quan tâm đến tình trạng vệ sinh của phương tiện vận chuyển, ví dụ không dùng xe chở gia súc để vận chuyển cà phê, không dùng xe tải chở phân hóa học để vận chuyển cà phê. 2.5.8. Ảnh hưởng của quá trình chế biến Quá trình chế biến là quá trình chuyển cà phê tươi thành cà phê nhân sau khi loại bỏ toàn bộ vỏ quả, làm sạch nhớt, loại vỏ thóc và làm giảm hàm lượng nước trong nhân cà phê xuống còn khoảng 13%. Cà phê được chế biến theo phương pháp khô có thể tận dụng năng lượng mặt trời để phơi. Sân phơi phải sạch, được lát gạch hoặc được xây bằng xi măng. Cà phê phơi quá dày, không cào đảo cũng dễ bị nấm mốc xâm nhiễm, khi phơi trên sàn đất thì khó tránh khỏi cà phê bị nhiễm mùi đất và bị nhiễm các loại vi sinh vật khác ảnh hưởng đến chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm của cà phê. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 13 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1. Chọn phương pháp chế biến cà phê Hiện nay trong sản xuất cà phê nhân có hai phương pháp: + phương pháp chế biến ướt + Phương pháp chế biến khô Cà phê nguyên liệu 3.1.1. Phương pháp chế biến khô Cà phê sau khi thu hoạch được phơi, Thuđem nhận,đibảo quảnsấy đến một mực độ nhất định rồi dùng máy xát khô để loại bỏ các lớp vỏ bao bọc nhân Làm sạch, phân loại - Ưu điểm: Giá thành thấp, ít tác động đối với môi trường. - Nhược điểm: Chất lượng cà phê thấp, bị phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên. 3.1.2. Phương pháp chế biến ướt Gồm hai giai đoạn chính. Xát tươi Ngâm ủ + Giai đoạn xát tươi và ngâm ủ loại bỏ các lớp vỏ thịt và các chất nhờn bên Rửađịnh. ngoài và phơi sấy khô dần đến mức độ quy + Giai đoạn xay xát, loại bỏ các lớp vỏ trấu và một phần vỏ lụa, tạo thành cà phê nhân. Phơi sấy sơ bộ - Ưu điểm: chất lượng cà phê tốt, phụ thức thuộc vào các điều kiện tự nhiên Sấyítchính - Nhược điểm: Giá thành cao, tác động đến môi trường. phê thóc khô Mỗi phương pháp chế biến sẽCà làm tăng những hương vị khác nhau của cà phê. Nhìn chung cà phê chế biến bằng phương pháp ướt và tách vỏ bằng máy sẽ cho loại Tách tạp chất cà phê có vị đậm ngọt, thuần khiết và tươi mát. Do vậy ở đây ta chọn phương phápXát chế biến cà phê là theo phương pháp ướt. khô Đánh bóng 3.2. Dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt 3.2.1. Dây chuyền sản xuất Phân loại theo kích thước Phân loại theo khối lượng Phân loại theo màu sắc SVTH: Phạm Xuân Hoàng 14 Phối trộn, cân, đóng bao Bảo quản cà phê nhân Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 3.2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.2.2.1. Cà phê nguyên liệu Nguyên liệu là các loại cà phê quả đã được thu hoạch, loại cà phê chính được trồng ở nước ta là Robusta chiếm khoảng 97%. 3.2.2.2. Thu nhận, vận chuyển và bảo quản nguyên liệu a. Thu hoạch nguyên liệu Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước vấn đề thu hoạch cà phê chủ yếu là hái bằng tay. Năng suất thu hái phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đầu vụ, giữa vụ, cuối vụ, cà phê non, cà phê già…mức độ điêu luyện của người thu hái, phương tiện trang bị cho việc thu hoạch …sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất hái. Để đảm bảo phẩm chất tốt, đồng thời tránh lãng phí vì rơi rụng, hư hỏng việc thu hái cần đạt các yêu cầu sau: SVTH: Phạm Xuân Hoàng 15 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Cần thu hái đúng lúc, kịp thời, đúng tầm chín. + Không thu hái những quả cà phê còn xanh, còn non chưa đầy đủ chất lượng. + Phải hái từng quả, không hái từng chùm làm ảnh hưởng đến cây và năng suất mùa sau. + Khi thu hái phải bảo vệ các nụ hoa. + Cần phân chia khu vực thu hái phù hợp với mùa chín cà phê. + Cần giữ vệ sinh trong quá trình thu hái không được lẫn các tạp chất như: đất, cát, cành, lá…vào trong nguyên liệu. + Sau khi thu hái xong phải vận chuyển ngay về nơi chế biến không để ủ đống quá lâu làm cho cà phê nẫu, bốc nóng [9, tr 19-20]. b. Vận chuyển và bảo quản nguyên liệu Sau khi thu hái xong cần nên vận chuyển ngay về nơi chế biến không nên ủ đống quá lâu làm cho cà phê dễ bị hư hỏng. Ta có thể vận chuyển bằng mọi phương tiện như xe bò, xe ô tô…Trong khi vận chuyển tránh làm cho quả cà phê bị dập nát, tránh bị lẫn tạp chất. Nguyên liệu sau thu hái nên chế biến càng nhanh càng tốt, nếu chưa chế biến thì không được chất thành đống mà phải được bảo quản ở nơi thoáng mát, có mái che và trải thành lớp dày khoảng 30-40 cm trên nền sạch, khô, 2-3 giờ ta tiến hành đảo trộn một lần. Thời gian bảo quản càng ngắn càng tốt thường kéo dài không quá 36 giờ [9, tr 19-20]. 3.2.2.3 Làm sạch và phân loại a. Mục đích Cà phê hái về thường có lẫn đất đá, rác cành, quả khô, quả to nhỏ khác nhau… cho nên trước khi đưa vào máy xát tươi, nguyên liệu cần phải được làm sạch và phân loại để tạo điều kiện tốt cho việc tăng năng suất máy và độ bền của thiết bị, đảm bảo chất lượng sản phẩm. b. Cơ sở của các phương pháp làm sạch và phân loại . Làm sạch và phân loại nguyên liệu chủ yếu là dựa vào sự khác nhau về tính chất vật lý, trạng thái của nguyên liệu và tạp chất. Đặc biệt chú ý tới các tạp chất SVTH: Phạm Xuân Hoàng 16 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch khó làm sạch để loại chúng ra, đồng thời phải áp dụng các phương pháp kinh tế nhất, có hiệu quả nhất. Hiện nay người ta thường dùng hai phương pháp làm sạch và phân loại nguyên liệu là: sàn chấn động và bể Xi phông Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng. Trong đồ án này tôi chọn phương pháp làm sạch bằng bể Xi phông. Nguyên tắc của bể xi phông: dựa vào sự khác nhau về tỷ trọng của quả cà phê và tạp chất so với tỷ trọng của nước để phân loại và kết hợp làm sạch nguyên liệu. Tác dụng: + Phân loại các tạp chất nặng làm cho nguyên liệu được thuần khiết hơn, tránh hư hỏng máy móc thiết bị + Tách tạp chất nhẹ, dảm bảo phẩm chất của sản phẩm. + Làm mềm và rửa quả tạo điều kiện tốt cho quá trình bóc vỏ quả tươi + Lợi dụng sức nước để đẩy khối cà phê vào máy xát tươi một cách điều hòa. + Phân loại nguyên liệu theo trọng lượng. + Ngoài ra bể xi phông còn có tác dụng chứa nguyên liệu trước khi chưa chế biến kịp trong thời gian ngắn. Chú ý không được ngâm trong thời gian dài sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm. 3.2.2.4. Xát cà phê quả tươi a. Mục đích Thành phần chính của lớp vỏ là nước, gluxit, protein. Vỏ quả gây khó khăn trong việc chế biến như: Gây thối rữa, kéo dài thời gian phơi sấy. Vì vậy phải loại bỏ lớp vỏ quả. b. Phương pháp bóc vỏ quả Ta dùng phương pháp cơ học để bóc vỏ quả. ở đây ta sử dụng máy xát vỏ c. Yêu cầu của quá trình xát Cà phê sau khi xát tươi phải giữ được nguyên hạt, tỷ lệ hạt bị giập hoặc bị xé rách vỏ trấu, vỏ quả và cà phê quả nguyên còn lẫn trong cà phê thóc ướt với tỷ lệ càng ít càng tốt. 3.2.2.5. Ngâm ủ ( Lên men ) SVTH: Phạm Xuân Hoàng 17 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch a. Mục đích Sau khi tách lớp vỏ quả, quả cà phê còn dính lớp vỏ thịt. Thành phần của lớp vỏ này chủ yếu là pectin, đây là thành phần không có lợi cho quá trình sản xuất nên cần phải loại bỏ. b. Phương pháp Cà phê đi ra từ máy xát tươi ta dùng bơm cao áp chuyển lên xi lô để tiến hành lên men trong bể xi lô từ 6-10h. Quá trình lên men có sự giúp đỡ của nấm men và các vi sinh vật. Nhớt và các chất không hoà tan khác sẽ là cơ chất lên men để thúc đẩy quá trình mọc mầm sơ bộ làm chất lượng cà phê được nâng cao. Quá trình lên men kết thúc khi ta tiến hành rửa hạt cà phê để tách rượu, axit lactic, propionic, butyric…Thời gian lên men phải thích hợp, đúng thời điểm. Những hạt cà phê không đạt đủ độ lên men sẽ được loại bỏ vì chất lượng không cao và hình dạng màu sắc bên ngoài của nó. 3.2.2.6. Rửa Đánh và rửa nhớt nhằm mục đích loại bỏ những tạp chất nhớt, vỏ trấu còn dính vào cà phê thóc sau khi xát tươi. Khâu đánh và rửa nhớt đóng một vai trò quan trọng vì tạp chất nhớt bám vào cà phê thóc thì không những ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị chất lượng của cà phê thành phẩm mà còn kéo dài thời gian sấy. Ở đây ta tiến hành rửa đồng thời trong xi lô lên men. 3.2.2.7. Phơi sấy sơ bộ a. Mục đích + Làm mất nước bám vào hạt cà phê. + Sau khi đã rửa sạch nhớt lượng nước còn trong hạt và lượng nước bám ngoài vỏ chiếm khoảng 52-60%. Nếu để nguyên hàm lượng nước như vậy đem cà phê đi sấy thường làm nhân có màu xấu, giảm phẩm chất. Vì nhiệt độ cao, lượng nước này gần sôi nên làm hạt cà phê như bị luộc chín tạo ra màu xanh thẫm tăng tốn thời gian sấy và nhiên liệu. Ngược lại đem phơi trên sân thường phải kéo dài thời gian phơi và nấm mốc lại phát triển trên sân phơi. b. Phương pháp tiến hành SVTH: Phạm Xuân Hoàng 18 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Phơi sơ bộ cà phê: Nếu điều kiện thời tiết cho phép thì phơi cà phê vẫn là kỹ thuật được ưa chuộng hơn vì nó đơn giản và ít tốn kém. Phơi cà phê là một hình thức làm khô rẻ tiền nhất so với các loại sấy khác. Phơi sơ bộ cà phê để độ ẩm xuống khoảng 40% sau đó ta tiến hành sấy khô. Nếu phơi không tốt thì nhân cà phê sẽ bị mất màu tự nhiên và trở thành những màu xấu của nhân bị lỗi như: màu đen, màu nâu,… Khi phơi phải theo dõi thường xuyên, những ngày đầu cà phê còn ướt cho phép phơi mỏng để quá trình bốc hơi nước nhanh. Trong quá trình phơi cần đảo trở luôn để tăng cường sự bốc hơi của nguyên liệu và để cho cà phê khô đều. Sân phơi nên được làm bằng xi măng sạch. Không nên phơi cà phê trên nền đất. Sân phơi yêu cầu phải có độ dốc nhất định và phải có hệ thống cống rãnh thoát nước thật tốt, cần xây nơi cao ráo, thoáng. Trên sân phải có hệ thống che đậy để tránh mưa, sương. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phơi: Nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, vận tốc không khí, loại sân phơi, chiều dày lớp nguyên liệu và số lần cào đảo trên sân. - Sấy sơ bộ: Sấy có thể chủ động trong quá trình làm khô, không phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu, thời gian sấy nhanh hơn, tốc độ thoát ẩm giữa các hạt đồng đều hơn, chất lượng của cà phê tốt hơn. Vì hạt cà phê có cấu tạo đặc biệt, tốc độ chuyển ẩm từ trong ra ngoài rất chậm nên người ta sấy hạt cà phê bằng phương pháp bán liên tục. Tiến hành sấy sơ bộ để hạ độ ẩm trong nguyên liệu từ 65-70% xuống 40% tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sấy khô, giảm được năng lượng tiêu hao trong quá trình sấy khô. Ở đây ta sử dụng thiết bị sấy tĩnh như: máy sấy tĩnh vỉ ngang ,lò sấy, hầm sấy,.. phương pháp cung cấp nhiệt là loại sấy đối lưu với tác nhân sấy khói lò. 3.2.2.8. Sấy chính thức ( sấy khô) Tiến hành sấy khô cà phê, độ ẩm trong nguyên liệu hạ từ 40% xuống còn 12% để thuận lợi cho quá trình bảo quản. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 19 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Có nhiều phương pháp sấy nhưng người ta thường dùng hiện nay là sấy đối lưu và sấy tiếp xúc. Ngoài ra còn dùng phương pháp bức xạ hoặc phương pháp bằng điện trường dòng cao tần. Tóm lại là tùy theo yêu cầu mục đích mà người ta chọn chế độ và phương pháp sấy cho thích hợp. Thông thường thì dùng phương pháp kết hợp giữa đối lưu và bức xạ. Sấy cà phê bằng nhiệt độ quá lớn hoặc quá thấp sẽ không cho kết quả tốt. Ở giai đoạn này ta sử dụng thiết bị sấy động: sấy thùng quay, sấy tháp…. Ta chọn thiết bị sấy cụ thể để sấy khô là sấy thùng quay có nhiều ưu điểm như: vật liệu được xáo trộn tiếp xúc với tác nhân sấy tốt, chất lượng sản phẩm tốt hơn, tốc độ sấy nhanh. Một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy : - Nhiệt độ không khí nóng và vận tốc không khí nóng. - Độ ẩm không khí bên ngoài. - Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu. 3.2.2.9. Tách tạp chất Cà phê thóc tươi sau khi phơi sấy thường có lẫn kim loại, các tạp chất nhẹ như bụi đất, rơm rác và các vỏ vụn cà phê… cho nên trước khi đưa vào máy xát khô, nguyên liệu phải được làm sạch. Đối với phương pháp khô ta thường dùng sàng rung để tách các tạp chất. Tùy theo công suất của nhà máy mà người ta chọn cỡ sàng cho thích hợp [9, tr 56]. 3.2.2.10. Xát khô Cà phê sau khi phơi sấy xong bên ngoài có lớp vỏ trấu chiếm 25-35% trọng lượng hạt, thành phần chủ yếu là xenlulo không góp phần tạo nên chất lượng của sản phẩm nên phải loại ra. Sau khi xát sản phẩm chính là cà phê nhân tuy nhiên trong hỗn hợp cà phê nhân còn lẫn nhiều thứ như cà phê quả còn vỏ, cà phê tấm, vỏ quả, vỏ trấu…(nếu máy không quạt sạch). Tùy theo tính chất và công dụng mà cách giải quyết của mỗi thành phẩm trong hỗn hợp sau khi xát khô không giống nhau. - Cà phê thóc đưa trở lại máy xát để tách vỏ lần nữa. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 20 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Cà phê nhân là sản phẩm chủ yếu để đưa đi đánh bóng - Trấu chứa nhiều xenlulo và chất khoáng có thể dùng làm nhiên liệu. - Cà phê vụn nát có thành phần tương tự như cà phê nhân nên có thể dùng làm sản xuất cà phê bột, cà phê hòa tan, cà phê sữa…[ 9, tr 57-61]. 3.2.2.11. Đánh bóng Cà phê nhân sau khi xát thì vẫn còn một lớp vỏ lụa mỏng màu ánh bạc, đó là lớp thứ tư của vỏ quả, lớp này chủ yếu là xenlulo, nó không giúp ích gì cho quá trình tạo chất lượng của sản phẩm mà còn làm giảm giá trị cảm quan của nhân cà phê. Vì vậy cà phê nhân sau khi xát phải đưa đi đánh bóng để làm cho lớp vỏ lụa bong ra hoặc mòn đi. Đó cũng là một chỉ tiêu không thể thiếu được của công nghiệp. Người ta thường dùng máy để đánh bóng cà phê nhân. Nguyên tắc chung là dùng ma sát giữa hạt và vỏ, giữa hạt và trục máy, giữa hạt và hạt. Yêu cầu trục máy và vỏ máy có cấu tạo cũng dẫn nhiệt tốt. Thường dùng hợp kim đồng thau. Sau khi đánh bóng, nhiệt độ của khối cà phê không được quá 55 0C và sạch bóng không được lẫn vỏ trấu quá 1.5%. Vỏ lụa phải sạch. Độ sạch vỏ lụa so với khối hạt: Arabica:90%, Robusta: 80%. Trong đó người ta quy định hạt có ½ diện tích bóc vỏ lụa trở lên coi là hạt sạch vỏ lụa [ 9, tr 61-63]. 3.2.2.12. Phân loại theo kích thước Cà phê sau khi ra khỏi máy đánh bóng thường gọi là “cà phê xô” bao gồm tất cả các loại tốt, xấu, nặng, nhẹ, vỏ trấu…cho nên người ta tiến hành phân cà phê xô thành các cỡ khác nhau theo kích thước để còn tiếp tục các quá trình sau được dễ dàng hơn. Nguyên tắc: là dựa vào sự khác nhau về kích thước của các cấu tử có trong hỗn hợp. Phân loại theo kích thước qua sàng người ta thu được 3 loại hạt cà phê có SVTH: Phạm Xuân Hoàng 21 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch kích thước khác nhau: Hạt >6,3mm, hạt >5,6mm, hạt >5mm. Ngoài ra, người ta còn phân ra được một ít cà phê tấm với số lượng không đáng kể [ 9, tr 63-67]. 3.2.2.13. Phân loại theo khối lượng a. Mục đích Sau khi phân loại theo kích thước ta được khối hạt đồng đều theo kích thước nhưng khối hạt không đồng nhất về khối lượng vì còn có những hạt lép, sâu bệnh… b. Nguyên tắc Dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của hạt ta sử dụng sức gió để phân loại chúng ra, những hạt có trọng lượng riêng nhỏ sẽ bay lên [ 9, tr 67-70]. 3.2.2.13. Phân loại theo màu sắc a. Mục đích Phân loại theo kích thước và trọng lượng chỉ loại bỏ được tạp chất, tăng độ đồng đều của hạt mà thôi. Không làm tăng giá trị cảm quan và màu sắc đồng đều của hạt vì vậy cần phân loại theo màu sắc để làm tăng chất lượng . b. 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 [ 9, tr 70-71]. 3.2.2.14. Phối trộn, cân và đóng bao 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. Khi phối trộn cần chú ý về ngoại hình, hương vị, màu sắc, và kích thước phù hợp với tiêu chuẩn quy định. Thường sử dụng máy phối trộn cơ giới. Đóng gói: việc đóng gói cũng phải đúng theo tiêu chuẩn đã quy định, TCVN 1279-72. Thường nước ta đóng gói 50kg và 70kg 1 bao. Bao bằng loại polyetilen ở trong và bao gai ở ngoài. Bao bì không được có mùi vị lạ: thơm hay thối [ 9, tr 87]. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 22 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 3.2.2.15. Bảo quản cà phê nhân Cà phê sau khi đóng gói cần nhập kho ngay để bảo quản đúng theo điều kiện quy định của quy trình. Tránh để cà phê hút ẩm hỏng chất lượng sản phẩm. Khi bảo quản cần chú ý một số điểm sau: - Độ ẩm của cà phê nhân đưa vào bảo quản từ 10-12%. - Tạp chất trong cà phê nhân còn ít càng tốt. Nguyên liệu - Kho tốt đúng quy cách của kho bảo quản. - Cần đảo vị trí bao sau 2-3 tuầnXửmột lầnsạch tránh hiện tượng nén chặt. Nếu lý, làm không đảo thì phải xếp lên giá gỗ hoặc giá sắt rồi chồng lên nhau [ 9, tr 87]. Phân loại Hạt vỡ Hạt nguyên Rang 3.3. Dây chuyền công nghệ sản xuất cà phê rang xay từ cà phê nhân 3.3.1. Dây chuyền công nghệ Làm nguội Phối trộn Nghiền Cà phê bột Sàng phân loại Hạt vừa Hạt nhỏ Hạt to SVTH: Phạm Xuân Hoàng 23 Đóng gói Phụ phẩmLớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 3.3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.3.2.1. Nguyên liệu Cà phê nhân là sản phẩm chính của nhà máy, một phần sản phẩm này được dùng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất cà phê rang xay. 3.3.2.2. Xử lý và làm sạch Cà phê nhân được đưa đi sản xuất không qua bảo quản thì không cần giai đoạn này. Trong quá trình sản xuất cà phê nhân được bảo quản thời gian thì phải xử lý và làm sạch. a. Mục đích Trong quá trình sản xuất cà phê nhân được bảo quản một thời gian lâu nên cà phê nhân dễ bị hấp phụ mùi lạ đặc biệt là mùi mốc nên phải xử lý trước khi chế biến. b. Phương pháp xử lý Có thể xử lý bằng nước hoặc bằng dung môi hữu cơ. - Xử lý bằng nước: cà phê nhân sau khi bảo quản ( chất lượng còn tốt ) ngâm cà phê trong nước 5 phút lúc này nước sẽ ngấm vào hạt hòa tan mùi mốc, sau đó vớt ra để ráo, đây là trường hợp đối với mốc nhẹ. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 24 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Xử lý bằng dung môi hữu cơ: xử lý trong trường hợp bị mốc nặng dùng rượu có nồng độ 20% thể tích. Thường thì cà phê sau khi xử lý, làm sạch được đưa lên băng chuyền nghiêng có gờ, đục lỗ lưới có đường kính 3 mm để làm ráo nguyên liệu trước khi đưa lên sàng để tách tạp chất và phân loại. 3.3.2.3. Phân loại a. Mục đích Tạo cho khối hạt có kích thước đồng đều, tạo điều kiện cho quá trình rang được thuận lợi. b. Phương pháp Thường dùng hệ thống sàng để tiến hành phân loại, dựa vào sự khác nhau về kích thước giữa các cấu tử trong hỗn hợp cà phê. Quá trình phân loại nguyên liệu ta được 2 phần: phần lọt sàng gồm các phần tử hạt gãy, vỡ , phần không lọt sàng là các hạt nguyên. Khối hạt cà phê sau khi phân loại được tách đem rang riêng. 3.3.2.4. Rang Rang cà phê là một khâu quan trọng nhất trong quá trình chế biến cà phê rang, nó quyết định đến hương vị, chất lượng, thị hiếu của người sử dụng. a. Những biến đổi hóa học trong quá trình rang - Giai đoạn 1: Khi nhiệt độ rang < 500C ở giai đoạn này xuất hiện nhiều khói trắng bốc ra chủ yếu là do hơi nước hoặc do hơi của dung môi hữu cơ, thể tích hạt không bị biến đổi, ở cuối giai đoạn này người ta thấy ngừng sinh khí, đây chính là thời điểm chuyển từ giai đoạn 1 sang giai đoạn 2. - Giai đoạn 2: khi nhiệt độ t0 = 1500C, giai đoạn này thành phần các chất trong hạt bắt đầu biến đổi, lúc này ta nghe có những tiếng nổ nhỏ trong khối cà phê rang do có quá trình tích khí trong hạt, các hợp chất thơm theo khí ra ngoài, thể tích tăng lên, xuất hiện khí màu xanh thoát ra chủ yếu là acrolein, các chất gluxit, xenlulo bị caramen hóa cho hạt màu đen mà không bóng. - Giai đoạn 3: khi nhiệt độ t0 = 2200C, thời gian giai đoạn này kéo dài 10-15 phút, quá trình sinh khí ngừng lại hoặc yếu đi, hạt chuyển sang màu đen bóng. Trong khi rang thủy phần hầu như bốc hơi hết, thể tích có thể tăng lên 25-60% nhân SVTH: Phạm Xuân Hoàng 25 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch xốp, bề mặt láng và dễ vỡ, chất dễ bay hơi bốc đi, một phần cafein bốc ra theo muội cà phê. Gluxit, xenlulo bị caramen hóa, protit phân hủy, chất béo biến đổi, một số axit bốc hơi được tạo thành cả vị đắng và mùi thơm, trọng lượng giảm 23-28% tùy theo mức độ rang. Trong quá trình rang ở giai đoạn này để tăng chất lượng sản phẩm người ta cho dầu thực vật, bơ, mỡ gà vào cuối quá trình rang để chất béo phủ lên bề mặt hạt một lớp mỏng giữ được hương thơm của hạt. Sau khi rang xong hạt đen bóng bên trong có màu cánh gián, mùi thơm nhẹ. b. Kỹ thuật rang Thường rang ở nhiệt độ 140-1800C sau đó nâng nhiệt 200-2200C thời gian 40 phút/mẻ. trong quá trình rang màu sắc biến đổi như sau: Màu nhạt - Màu quế - Nâu trung bình - Nâu hơi đậm - Nâu cánh gián - Nâu đậm - Đen thành than. Tùy theo sở thích của người uống mà rang. Nếu rang màu nhạt thì ít thơm, nước nhạt, uống sẽ hăng mùi gỗ, nếu rang cháy cà phê sẽ đắng, có mùi khét nhưng nước đậm hơn. c. Nhận xét quá trình rang Ở chừng khoảng 1000C màu xanh của hạt cà phê chuyển sang vàng, 1201300C hạt có màu nâu, 1500C hạt bắt đầu có mùi cháy, 1800C các khí cháy xuất hiện dưới hình thức các làn khói trắng xanh, có CO và CO 2 thoát ra màu vàng chuyển thành nâu, ở nhiệt độ cao hơn thì hương thơm xuất hiện nhiều hơn, ở 270 0C khối lượng hạt giảm, hạt đen sẫm, ở 3000C hạt cháy. 3.3.2.5. Làm nguội Sau khi rang các chất thơm nhạy cảm bởi nhiệt rất dễ bay hơi làm giảm phẩm chất cà rang. Do đó cần phải tiến hành làm nguội nhanh để khắc phục và hạn chế những điểm trên. Khi làm nguội đến nhiệt độ bình thường người ta tiến hành phun rượu để có được độ ẩm 12% để dễ bảo quản, tạo các phản ứng este dẫn đến cà phê rang có mùi thơm.Vì sau khi rang độ ẩm của nguyên liệu là 0,5-1% rất dễ hút các mùi vị lạ. 3.3.2.6. Phối trộn SVTH: Phạm Xuân Hoàng 26 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Cà phê chế biến đơn thuần không phối trộn sẽ không đáp ứng được phẩm chất để người uống ưa thích. Cho nên cần phối trộn theo đúng yêu cầu mong muốn về vị và hương thơm… 3.3.2.7. Nghiền cà phê rang Cà phê đã được nghiền mịn sẽ nâng cao giá trị sử dụng và dễ dàng cho việc chuẩn bị pha chế. Cà phê sau khi làm nguội và phối trộn đạt yêu cầu cho vào máy nghiền.Trong quá trình nghiền cà phê bị nóng lên do ma sát và áp lực của trục nghiền, để ngăn chặn đều này người ta có thể làm lạnh bên trong trục nghiền bằng nước lạnh. Quá trình nghiền được thực hiện trong hệ thống thiết bị kín để ngăn chặn sự xâm nhập của oxy trong không khí. Bột sau khi nghiền phải đạt các yêu cầu sau: - Bột màu nâu có lẫn vỏ bạc sáng của cà phê nhân, bột sau khi nghiền lọt qua ray φ = 1,6mm là 90%, nhưng được giữ lại trên ray φ = 0,95 mm tối thiểu là 70%. Đối với nhu cầu tiêu dùng của mỗi nước thì tiêu chuẩn này là khác nhau. 3.3.2.8. Phân loại Sau khi nghiền ta thu được 3 loại bột nghiền: bột to, bột vừa, bột nhỏ. Bột to thì được đưa trở lại máy nghiền, bột nhỏ thì làm phụ phẩm, bột vừa thì được đem đi đóng gói. Vì vậy, phải cho hỗn hợp sau khi nghiền qua sàng phân loại để tách các phần tử hạt lớn đem đi nghiền lại, nhằm đảm bảo cà phê bột có được kích thước theo yêu cầu. Sau khi phân loại cà phê được phối chế trước khi bảo quản để đảm bảo được tỷ lệ các thành phần về chất lượng, mùi vị, hương thơm cũng như giá trị cảm quan, tỷ lệ giữa bột mịn và bột thô cho phép, khâu phối chế có bổ sung chất bảo quản để kéo dài thời gian bảo quản, vận chuyển và tiêu thụ. 3.3.2.9. Bao gói, bảo quản cà phê bột Cà phê sau khi nghiền nếu để tiếp xúc với không khí và ánh sáng sẽ nhanh chóng bị mất mùi vị và hương thơm, nếu bảo quản không tốt sau 2-3 tuần xuất hiện mùi khét và vị chua làm cho cà phê giảm chất lượng. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 27 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Để khắc phục tình trạng trên người ta phải tiến hành bao gói và bảo quản cà phê theo đúng chế độ qui định, phải tổ chức thường xuyên luân chuyển dự trữ tồn kho. Mặt khác phải tìm cách đóng gói bao bì để giữ được chất thơm của nó trong một thời gian lâu, bao bì phải được chọn lọc cẩn thận có khả năng chống ẩm. Dùng bao bì có 2 lớp để đóng gói bên trong là lớp chống ẩm, bên ngoài là lớp PE. Thông thường trọng lượng của mỗi gói là: 100g, 200g, 500g… CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG NGUYÊN LIỆU 4.1. Tình hình sản xuất của nhà máy 4.1.1. Thu nhập nguyên liệu của nhà máy Ở Daklak vào tháng 8 thường mưa và nguyên liệu ít nên cho nhà máy ngừng sản xuất vào thời gian này để sửa chữa máy móc, thiết bị. Bảng 4.1. Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy Tháng 1 2 3 4 5 Arabica Robust × × × × a Chari × 4.1.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy 6 7 8 - 9 × 10 × 11 × 12 × × × - Dựa vào bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy và lượng nguyên liệu nhập vào. Ta có thể lập ra kế hoạch làm việc trong tháng, số ca làm việc trong ngày. Mỗi ngày làm việc 2 ca, một ca làm việc 8 tiếng, ngày chủ nhật, ngày lễ được nghỉ ( có 8 ngày lễ lớn trong năm) Bảng 4.2. Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm Tháng - Số ngày làm việc 1 26 SVTH: Phạm Xuân Hoàng 2 24 3 26 4 25 5 26 28 6 25 7 26 8 × 9 25 10 26 11 25 12 26 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Số ca làm việc GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 52 48 52 50 52 50 52 × 50 52 50 52 - Tổng số ngày sản xuất trong năm: 280-8=272 ngày. - Tổng số ca sản xuất trong năm: 544 ca. - Tổng số giờ sản xuất trong năm: 4352 giờ. - Năng suất của nhà máy tính trong một ngày: 120 tấn cà phê tươi/ ngày: - Năng suất của nhà máy tính trong 1giờ: 7500 kg cà phê quả tươi /giờ. 4.2. Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân Để đơn giản ta tính toán cho 1000 kg nguyên liệu cà phê quả/giờ cho loại cà phê Robusta. Bảng 4.3. Tỷ lệ hao hụt sau chế biến qua các công đoạn (%) STT Công đoạn Hao hụt (%) 1 Phân loại bằng bể xi phông 1,5 2 Xát tươi 60 3 Lên men 2 4 5 6 7 8 9 Phơi sấy sơ bộ Sấy chính thức Tách tạp chất Xát khô Đánh bóng Phân loại kích thước 0,5 1( chưa kể ẩm) 1 20 0,5 0,5 10 11 12 Phân loại tỷ trọng Phân loại theo màu sắc Phối trộn, cân đóng bao 1 1,5 0,5 4.2.1.1. Thu nhận và bảo quản - Lượng nguyên liệu : 1000 (kg/h). 4.2.1.2. Phân loại bằng bể xi phông Lượng nguyên liệu vào : 1000 (kg/h). Tỷ lệ hao hụt :1,5%. Lượng nguyên liệu hao hụt : 1000 x 0,015 = 15 (kg/h). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 29 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 4.2.1.3. Xát tươi, rửa nhớt Lượng nguyên liệu vào :1000 - 15 = 985 (kg/h). Tỷ lệ hụt : 60%. Lượng nguyên liệu hao hụt : 985 x 0,60 = 591 (kg/h). 4.2.1.4. Lên men, rửa Lượng nguyên liệu vào : 985 - 591 = 394 (kg/h). Tỷ lệ hao hụt : 2%. Lượng nguyên liệu hao hụt : 394 x 2%= 7,88 (kg/h). 4.2.1.5. Phơi sấy sơ bộ - Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy tĩnh được tính theo công thức: w1 − w2 ∆ G = G1× 100 − w2 (kg/h). +Trong đó: ΔG: Lượng ẩm tách ra trong quá trình phơi sấy (kg/h). G1: Lượng nguyên liệu trước khi phơi sấy (kg/h). + Lượng nguyên liệu vào: 394 – 7,88 = 386,12 (kg/h). Trong đó: w1; w2: Độ ẩm của nguyên liệu trước và sau phơi sấy. w1 = 55%; w2 = 40%. ΔG = 386,12 ×= 96,53 (kg/h). + Lượng nguyên liệu sau khi phơi sấy sơ bộ: G2 = G1 – ΔG = 386,12 – 96,53 = 289,59 (kg/h). - Lượng hao hụt chất khô tách ra trong quá trình phơi sấy sơ bộ là: G’2 = 289,59 × 0,005 = 1,448(kg/h). 4.2.1.6. Sấy chính thức (sấy khô) Lượng nguyên liệu vào G1=289,59 -1,448=288,142 (kg/h). Tỷ lệ hao hụt : 1%. Độ ẩm ban đầu của cà phê thóc : w1=40%. Độ ẩm sau khi làm ráo của cà phê thóc: w2=12%. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 30 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy: ∆G =288,142x =108,053 (kg). Lượng nguyên liệu còn lại sau quá trình sấy : G2= G1-∆G = 288,142 -108,053 =180,089 (kg). Lượng nguyên liệu hao hụt: G2’= 180,089 x 1%=1,801 (kg/h). 4.2.1.7. Tách tạp chất Lượng nguyên liệu vào: 180,089 -1,801 = 178,288 (kg/h). Tỷ lệ hao hụt : 0,5% Lượng nguyên liệu hao hụt : 178,288 x 0,5%= 0,891 (kg/h). 4.2.1.8. Xát khô Lượng nguyên liệu vào : 178,288 - 0,891 = 177,397 (kg/h). Tỷ lệ hao hụt : 20%. Lượng nguyên liệu hao hụt : 177,397 x20%= 35,479(kg/h). 4.2.1.9. Đánh bóng Lượng nguyên liệu vào : 177,397 – 35,479 = 141,915(kg/h). Tỷ lệ hao hụt : 0,5 %. Lượng nguyên liệu hao hụt : 141,915 x 0,5%=0,710 (kg/h). 4.2.1.10. Phân loại theo kích thước Lượng nguyên liệu vào : 141,915 -0,710 = 141,205(kg/h). Tỷ lệ hao hụt : 0,5%. Lượng nguyên liệu hao hụt : 141,205x 0,5%=0,706(kg/h). 4.2.1.11. Phân loại theo khối lượng Lượng nguyên liệu vào Tỷ lệ hao hụt : 141,205- 0,706= 140,499 (kg/h). : 1%. Lượng nguyên liệu hao hụt : 140,499 x1%=1,405 (kg/h). 4.2.1.12. Phân loại theo màu sắc Lượng nguyên liệu vào Tỷ lệ hao hụt : 140,499 -1,405 =139,094(kg/h). : 1,5%. Lượng nguyên liệu hao hụt : 139,094 x 1,5%= 2,086 (kg/h). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 31 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 4.2.1.13. Phối trộn, cân đóng bao Lượng nguyên liệu vào: 139,094 - 2,086 =137,008 (kg/h). Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Lượng nguyên liệu hao hụt: 137,008 x 0,2%= 0,274 (kg/h). Lượng thành phẩm: 137,008 - 0,274 = 136,734 (kg/h). Vậy cứ 1000 kg/h nguyên liệu cà phê quả tươi sau quá trình chế biến cho ta được 136,734 (kg/h) cà phê nhân thành phẩm. Tỷ lệ giữa nguyên liệu và sản phẩm là: A= = 7,313. Bảng 4.5. Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào qua các công đoạn chế biến STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A(% Công đoạn Quả tươi Phân loại bể xi phông Xát tươi Lên men, rửa Phơi sấy sơ bộ Sấy Tách tạp chất Xát khô Đánh bóng Phân loại kích thước Phân loại trọng lượng Phân loại màu sắc Phối trộn, cân đóng bao Thành phẩm ) 1,5 60 2 0,5 1 0,5 20 0,5 0,5 1 1,5 0,2 B (kg/h) C(kg/h) 1000 1000 985 394 386,12 288,142 178,288 177,397 141,915 141,205 140,499 139,094 137,008 7500 7500 7387,500 2955,000 2895,900 2161,065 1337,160 1330,478 1064,363 1059,038 1053,743 1043,205 1027,560 136,734 1025,505 B’(kg/h) C’(kg/h) 15 112,500 591 4,432,500 7,880 59,100 1,448 10,860 1,801 13,508 0,891 6,683 35,479 266,093 0,710 5,325 0,706 5,295 1,405 10,538 2,086 15,645 0,274 2,055 * Ghi chú: + A: Tỉ lệ hao hụt (%). + B: Lượng nguyên liệu vào tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h). + C: Lượng nguyên liệu vào tính theo năng suất nhà máy (kg/h). + B’: Lượng hao hụt tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h). + C’: Lượng nguyên liệu hao hụt tính theo năng suất nhà máy (kg/h). 4.3. Cân bằng nguyên liệu cho cà phê rang xay SVTH: Phạm Xuân Hoàng 32 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Chọn năng suất của phân xưởng sản xuất phụ cà phê rang xay là 4000(kg sản phẩm/ca). Vậy năng suất trung bình là 4000 ÷ 8 = 500 ( kg/h). Bảng4.5. Tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn STT Công đoạn Hao hụt (%) 1 Nguyên liệu cà phê nhân 2 Xử lý, phân loại, làm sạch nguyên liệu 1,5 3 Rang cà phê nhân 24 4 Làm nguội 5 Phối trộn 0,5 6 Xay cà phê 0,5 7 Phân loại bằng sàng 8 Cân, đóng gói + 3 ( kể cả ẩm) 1,5 ( cả phụ phẩm) 0,2 4.3.1. Nguyên liệu Ta sử dụng sản phẩm chính của nhà máy là cà phê nhân làm nguyên liệu để sản xuất cà phê rang xay ở phân xưởng sản xuất phụ. Để đơn giản cho việc tính toán ta tính cho 100 kg nguyên liệu/giờ. 4.3.2. Xử lý, phân loại, làm sạch nguyên liệu + Lượng nguyên liệu vào: 100 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: 1,5%. + Lượng nguyên liệu hao hụt: 100 × 0,15 = 1,5 (kg/h). 4.3.3. Rang cà phê nhân + Lượng nguyên liệu vào: 100 – 1,5 = 98,500 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: 24 %. + Lượng nguyên liệu hao hụt: 98,500 × 0,24 = 23,640 (kg/h). 4.3.4. Làm nguội cà phê rang SVTH: Phạm Xuân Hoàng 33 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Lượng nguyên liệu vào: 98,500 – 23,640 = 74,860 (kg/h). + Do khối lượng hạt được phun dịch đường có nồng độ 2% để làm nguội nên nguyên liệu tăng khối lượng lên 3%. + Lượng nguyên liệu tăng: 74,860 × 0,03 = 2,246 (kg/h). 4.3.5. Phối trộn + Lượng nguyên liệu vào: 74,860 + 2,246 = 77,106 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt : 0,5%. + Lượng nguyên liệu hao hụt: 77,106 × 0,005 = 0,386 (kg/h). 4.3.6. Xay cà phê + Lượng nguyên liệu vào: 77,106 – 0,386 = 76,720 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: 0,5%. + Lượng nguyên liệu hao hụt: 76,720 × 0,005 = 0,384 (kg/h). 4.3.7. Cà phê bột + Lượng cà phê bột thu được: 76,720– 0,384 = 76,336 (kg/h). 4.3.8. Sàng phân loại + Lượng nguyên liệu vào: 76,336 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: 1,5%. + Lượng nguyên liệu hao hụt: 76,336 × 0,015 = 1,145 (kg/h). 4.3.9. Đóng gói + Lượng nguyên liệu vào: 76,336 – 1,145 = 75,191 (kg/h). + Tỷ lệ hao hụt: 0,2%. + Lượng nguyên liệu hao hụt: 75,191 × 0,002 = 0,150 (kg/h). 4.3.10. Thành phẩm + Lượng thành phẩm thu được: 75,191 – 0,150 = 75,041(kg/h). + Tỷ lệ giữa nguyên liệu và thành phẩm là: A= 100 = 1,333 75,041 . + Vậy cứ 1,333 (kg) nguyên liệu thì sẽ cho 1 (kg) cà phê bột thành phẩm. - Từ hệ số tỷ lệ tính được ta tính ngược lại cân bằng nguyên liệu cho phân xưởng sản xuất phụ cà phê rang xay 4000 kg sản phẩm/ca. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 34 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Ta lập bảng sau: Bảng 4.6. Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào qua các công đoạn chế biến Lượng Lượng nguyên liệu S T Công đoạn T Hao hụt vào (%) tính cho 100 (kg/h). Lượng nguyên liệu vào tính theo năng suất nhà máy (kg/h). hao Lượng hụt hao hụt tính tính theo theo năng 100 suất (kg/h). nhà máy (kg/h). 1 Nguyên liệu cà phê nhân 2 Xử lý, phân loại, làm sạch 1,5 100 100 3 Rang cà phê nhân 24 98.500 656.308 tăng 3% 74.860 498.794 2.246 5.986 5 Phối trộn 0,5 77.106 513.759 0.386 1.028 6 Xay cà phê 0,5 76.720 511.187 0.384 1.022 7 Phân loại bằng sàng 1,5 76.336 508.629 1.145 3.052 8 Cân, đóng gói 0,2 75.191 500.999 0.150 0.401 75.041 500 4 Làm nguội 9 Thành phẩm SVTH: Phạm Xuân Hoàng 35 666.302 666.302 1.500 3.988 23.640 63.005 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 5 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 5.1. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết Để đơn giản cho việc tính toán nhiệt, trước tiên ta nghiên cứu quá trình sấy lý thuyết, coi thiết bị sấy là lý tưởng: -Nhiệt lượng bổ sung bằng không. -Nhiệt tổn sấy lý tưởng chỉ còn nhiệt tổn thất do tác nhân sấy mang đi. Quá trình sấy xảy ra trong một thiết bị sấy lý tưởng như vậy gọi là quá trình sấy lý thuyết. * Cơ sở của quá trình cân bằng nhiệt Sấy là một trong những công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các loại nông sản. Thực tế cho thấy nếu phơi khô hoặc sấy khô không kịp thì nhiều nông sản có thể do mất mát và biến chất khoảng 10-20%, hoặc đối với một số loại như sắn có thể lên đến 40-50%. Quá trình sấy nó ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Do đó cần phải có một chế độ sấy thích hợp để đảm bảo hạt ít bị rạn nứt, đồng thời giữ được các tính chất về hương vị, màu sắc và các phần có trong hạt. Ở đây ta sử dụng thiết bị sấy thùng quay, tác nhân sấy là không khí nóng. Quá trình nhiệt trong quá trình này chủ yếu là quá trình sấy chính thức. * Các thông số ban đầu. + Nhiệt độ không khí sấy: t1 = 750C. + Nhiệt độ nguyên liệu vào: θ1= 400C. + Nhiệt độ nguyên liệu ra: θ2 : chọn theo nhiệt độ điểm sương. + Nhiệt độ môi trường không khí trước khi qua calorife: to= 20,30C. + Độ ẩm của nguyên liệu trước khi sấy: 40%. + Độ ẩm của nguyên liệu sau khi sấy: 12%. + φ0: là độ ẩm ban đầu của không khí trước khi vào calorife: φ0 = 80%. + Áp suất khí quyển: P = 757 (mmHg) = 1,033 at. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 36 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 5.1.1. Các thông số trạng thái của không khí 5.1.1.1. Không khí trước khi vào Calorife Trạng thái của không khí trước khi vào calorife với điều kiện khí hậu ở Daklak: to = 20,30C; φ0 = 80% . [12-tr100] + Áp suất hơi bão hoà của không khí: Pbh = e (12,031- 4026,42 235 + t ) bar [6-tr30] 4026,42 Pbh = e(12,031- 235 + 20,3 ) =0,0237 bar=17,7765 (mmHg). + Hàm ẩm của không khí được xác định theo công thức: x0 = 0,622 × ϕ 0 × Pbh P − ϕ 0 × Pbh (kg/kgkkk) [3-tr 156] x0 = 0,622 × 0,8 × 17,7765 = 0,0119 757 − 0,8 × 17,7765 (kg/kgkkk). + Hàm nhiệt của không khí ẩm trước khi qua calorife: Io = to + (2493+ 1,97 × to) × xo . [3- tr156] Io = 20,3 + (2493 + 1,97 × 20,3) × 0,0119 = 50,4426 (kJ/ kg kkk). Bảng 5.1. Các thông số trạng thái của không khí Áp suất hơi bão hòa P0 Hàm ẩm Hàm nhiệt xo Io 0,0237 17,7765 0,0119 50,4426 (bar) mmHg (kg/kgkkk) (kJ/kgkkk) 5.1.1.2. Các thông số của không khí khi qua calorife trước khi vào máy sấy Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife không thay đổi, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm [3-tr166 ]. x1 = xo = 0,0119 (kg/kgkkk). + Chọn nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife là: t1= 750C 4026,42 Pbh1 = e(12,031- 235 + 75 )= 0,3839 (bar) =287,9496 (mmHg) [6-tr30]. + Độ ẩm tương đối của không khí sau khi qua calorife: SVTH: Phạm Xuân Hoàng 37 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch ϕ1 = x1 × P (0,622 + x1 ) × Pbh1 (%). ϕ1 = 0,0119 × 757 = 0,0494 (0,622 + 0,0119) × 287 ,9496 = 4,94% . + Hàm nhiệt của không khí sau khi qua calorife: I1 = t1 + (2493 + 1,97 × t1) × x1 (kJ/kgkkk). I1 = 75 + (2493 + 1,97 × 75) × 0,0119 = 106,4249(kJ/kgkkk). Bảng 5.2. Thông số của không khí qua Calorife trước khi vào máy sấy Hàm ẩm Nhiệt độ x1 t1 Áp suất hơi bão hòa của không khí p1 Độ ẩm tương đối của không khí. Hàm nhiệt φ1 I1 0,0119 75 0,3839 287,9496 4,94 106,4249 (kg/kgkkk) 0 C (bar) mmHg % (kJ/kgkkk) 5.1.1.3. Xác định nhiệt độ điểm sương a. Mục đích Khi tính toán về sấy cần phải biết nhiệt độ điểm sương ts vì đó là giới hạn làm nguội không khí ẩm. Biết được ts khi chọn nhiệt độ cuối của của quá trình sấy ta không lấy gần điểm ts để tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt vật liệu. Nhiệt độ của không khí sau khi sấy không được quá thấp, nếu không sẽ có hiện tượng đọng sương trên bề mặt vật liệu, song không được quá lớn vì làm cho sản phẩm không đạt yêu cầu và tốn nhiều năng lượng. Giả sử t2 = 33oC, để đơn giản cho quá trình sấy ta chỉ xét quá trình sấy lí thuyết. b. Phương pháp xác định nhiệt độ điểm sương q = l × (I2-I1) l × (I2-I1) = 0 mà l>0 nên suy ra : I2 = I1= 106,4249 (kJ/kgkkk) . I2 = t2+(2493 + 1,97t2)x2 [3-tr156]. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 38 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch I 2 − t2 2493 − 1,97t 2 suy ra: x2 = với: I2 = 106,4249 (kJ/kgkkk). t2 = 330C. 106,4249 − 33 x2 = 2493 − 1,97 × 33 =0,0302 (kg ẩm/kg kkk). x 2 Pbh0 Tại nhiệt độ điểm sương φ =1 nên: P2bh = 0,622 + x 2 P2bh 0,0302 × 757 = 0,622 + 0,0302 =35,0527 (mmHg) =0,0461 at. Pbh = 0,0433 at ứng với nhiệt độ t =30oC. Pbh = 0,0573 at ứng với nhiệt độ t =35oC. Để xác định ts ở Pbh2= 0,0461 ta dùng phương pháp nội suy: t 3 − t1 ( P2bh − P1bh ) P − P 3 bh 1 bh ts =t1+ =31oC . Vậy nhiệt độ tác nhân sấy ra θ2= 330C là hợp lí. Nhiệt độ nguyên liệu sau sấy: θ2 = t1 + t 2 33 + 75 = = 54 0 2 2 C. 5.1.1.4. Thông số của không khí sau sấy Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t2 = 330C 4026,42 Pbh2 = e(12,031- 235 + 33 )= 0,0501(bar) =37,5782 (mmHg) φ2 = 0,0302 × 757 (0,622 + 0,0302) × 37,5782 ⇒ [6-30]. =0,9328 φ2 = 93,28%. Bảng 5.3. Thông số của không khí sau khi sấy Nhiệt độ ra SVTH: Phạm Xuân Hoàng t2 33 39 0 C Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Áp suất hơi bão hòa p2 Hàm nhiệt Hàm ẩm Độ ẩm I2 x2 φ2 0,0501 37,5782 106,4249 0,0302 93,28 at mmHg (kJ/kgkkk) (kg/kgkkk) % 5.1.1.5. Lượng không khí khô tiêu hao riêng để bốc hơi 1 kg ẩm l= 1 x 2 − x1 (kg/kg ẩm). l= 1 = 0,0302 − 0,0119 54,6448 (kg/kg ẩm). 5.1.1.6. Tổng lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy L = l×U (kgkkk/h). Trong đó : - U : là lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy (kg/h). U = ∆G = G1 × W1 − W2 100 − W2 (kg/h). - G1: Lượng nguyên liệu trước khi vào máy sấy tính theo năng suất nhà máy. + Vì máy sấy làm việc ba ca một ngày nên: Lượng nguyên liệu vào: G1 = 2333.948 x2/3 = 1555.965(kg/h). - w1: độ ẩm ban đầu của cà phê là 40%. - w2: độ ẩm của cà phê sau sấy là 12%. 40 − 12 U = ∆G = 1555.965× 100 − 12 = 495.08 (kg/h). L = 54,6448 × 495.08 = 27053.548 (kgkkk/h). Lượng nguyên liệu sau khi sấy :G2= G1-U= 1555.965–495.08 =1060.885 (kg/h). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 40 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 5.1.2. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 5.1.2.1. Lượng nhiệt cần thiết làm bay hơi 1kg ẩm q= I1 − I o x2 − xo ( kJ/kg ẩm) [3,tr 170]. Trong đó: - Io, I1: là hàm nhiệt của không khí trước và sau khi qua calorife. - xo, x2: là hàm ẩm của không khí trước và sau khi sấy. q= 106,4249 − 50,4426 = 3059,1421 0,0302 − 0,0119 (kJ/kg ẩm). 5.1.2.2. Tổng nhiệt lượng cần thiết cho quá trình bốc ẩm Q1 = q × U = 3059,1421× 495,08 = 1.514.520,071(kJ/h) 5.2. Xây dựng quá trình sấy thực tế 5.2.1. Lượng nhiệt bổ sung thực tế Gọi ∆: là lượng nhiệt cần bổ sung thực tế. ∆=qb+t0 × Cn-(qvl+qm+qvc) Trong đó: - Nhiệt lượng riêng do nước mang vào: θ1 × Cn=40 × 4,1784=167,136(kJ/kg ẩm). -Nhiệt lượng riêng để đun nóng vật liệu: qvl= G2 × Cvl(θ2-θ1)/U ={1060,885 × 1,8632 × (54-40)}/495,08=55,896(kJ/kg ẩm). Nhiệt lượng riêng do tổn thất: qm=0,05 × q=0,05 × 3059,1421=152,9571(kJ/kg ẩm). mà qb, qvc =0 Suy ra: ∆= 167,136-55,896-152,9571=-41,7171(kJ/kg ẩm). 5.2.2. Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực tế - Nhiệt dung riêng dẫn xuất của tác nhân sấy trước quá trình sấy Cdx = Cpk + Cpax0 Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk =1 (KJ/kg.K). Cpa nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa =1,97 (KJ/kg.K) x0 =0,0119 (Kg ẩm/kg kkk). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 41 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Suy ra Cdx = 1+1,97 × 0,0119=1,0234(KJ/kg.K). - Hàm ẩm của không khí nóng sau quá trình sấy thực: ' x2 = C x0 + dx i (t − t ) 2 1 2 −∆ Với i2 = 2493+Cpa, t2 =2493+1,97 × 33=2558,01 (KJ/kg) ' ' I =C t + x i 2 pk 2 2 2 x'2 = 0,0284 (Kg ẩm/kg kkk) - Entanpy I2': I'2 =Cpkt2 +x’2i2 =1 × 33+0,0284 × 2558,01 =105,6475 (KJ/Kgkkk) - Độ ẩm tương đối của không khí sau khi sấy. x' 2 p 0 0,0284 × 757 φ'2 = (0,622 + x' 2 ) p 2 = (0,622 + 0,0284 ) × 37,5782 =0,8796=87,96%. 5.2.3. Lượng tác nhân sấy thực tế 1 1 l’= x' 2 − x0 = 0,0284 − 0,0119 =60,6061 (kg kk/kg ẩm ). L'=l'U= 60,6061 × 495,08=30.004,868 (kgkkk/h). 5.2.4. Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế 5.2.4.1. Nhiệt lượng vào - Nhiệt lượng không khí mang vào. Q'1v =L' I0 =30.004,868 × 50,4426=1.513.523,555 (kJ/h) [3, tr 166]. - Nhiệt lượng do caloriphe cung cấp. Q'cal = L'(I1-I0) =30.004,868 × (106,4249- 50,4426)= 1.679741,522 (kJ/h). - Nhiệt lượng do thóc chưa sấy mang vào. Q2v = G2×Cv1×θ1 + U1×Cn×θ1 (kJ/h). [3, tr 166]. Trong đó: +θ1: nhiệt độ của nguyên liệu trước khi vào máy sấy; θ1 = 40 0C. +Cvl: nhiệt dung riêng của cà phê Cvl= C1 = 1,8632(kJ/kg.0C). + U1: lượng ẩm bốc hơi trong quá trình sấy U1 = U =495,08 (kJ/h). + Cn = 4,1784 (kJ/kg.0C). + G2 :Lượng nguyên liệu sau khi ra khỏi máy sấy : SVTH: Phạm Xuân Hoàng 42 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + G2 = 1060,885(kg/h). Q2v = 1060,885×1,8632 ×40 + 495,08 ×4,1784×40 = 161.811,328 (kJ/h). Q'3v = Q2v = 161.811,328 (kJ/h) - Tổng nhiệt lượng vào. ∑Q'v = Q'1v +Q'cal+Q'3v =1.513.523,555 +1.679.741,522 +161.811,328 =3.355.076,405 (kJ/h). 5.2.4.2. Nhiệt lượng ra - Nhiệt lượng không khí mang ra. Q'2 = L'I'2=30.004,868 × 105,6475 =3.169.939,292 (kJ/h) [3, tr 167] - Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra. Q'vlr = G2 Cvl θ2=1.060,885 × 1,8632 × 54=106.738,61(kJ/h). - Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường. Q'm = qm U=152,9571 × 495,08 =75.726,001 (kJ/h). - Tổng nhiệt lượng ra. ∑Q'r= Q'm+Q'vlr+Q'2=75.726,001 +106.738,61+3.169.939,292 =3.352.403,903 (kJ/h) Ta tính sai số: ∆Q = Q'v −Q'r 3.355.076, 405 − 3.352.403, 903 = Q 'v 3.355.076, 405 = 0,0007964 = 0,07964 %. Vì ∆Q = 0,07964% < 5% nằm trong sai số cho phép nên chấp nhận kết quả trên. 5.3. Cân bằng nhiệt cho cà phê rang xay Ta sử dụng nhiên liệu đốt là dầu FO. Thành phần có trong dầu FO như sau: Thành phần C H O S A(ẩm) Tro Đơn vị (%) 85,2 11,5 0,5 0,5 2 0,1 5.3.1. Tính nhiệt trị của nhiên liệu 5.3.1.1. Tính nhiệt trị cao của nhiên liệu SVTH: Phạm Xuân Hoàng 43 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Qc= 33858C + 125400H -10868 (O-S) (kJ/kg) [7,tr 53] - Qc= 33858×85,2% + 125400×11,5% -10868×(0,5% - 0,5%). - Qc = 43268,016 (kJ/kg). 5.3.1.2. Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu Trong nhiên liệu lỏng ngoài thành phần của nước A chứa trong nhiên liệu còn có nước do phản ứng cháy sinh ra. Từ phản ứng cháy hydro dễ dàng thấy rằng cứ 1kg H2 cháy hết cho ta 9 kg nước. Do đó, nếu lấy nhiệt ẩn của nước ở áp suất khí trời r =2500 (kJ/kg) thì nhiệt trị thấp của nhiên liệu: Qt= Qc- 2500×(9H +A) (kJ/kg). [7,tr 53] Qt = 43268,016 - 2500×(9×11,5% +2%). Qt = 40630,516 ( kJ/kg). 5.3.2. Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L0 = 11,5C + 34,5H + 4,3(S-O) (kgkkk/kgnl) [6, tr 28] L0 = 11,5×85,2% + 34,5×11,5% + 4,3×(0,5%-0,5%) Lo= 13,766(kgkkk/kgnl). 5.3.3. Lượng không khí thực tế đốt cháy 1 kg nhiên liệu L = α×L0 (kg/kgnl) [6, tr 28]. Trong đó : α là hệ số không khí thừa, α được xác định như sau: α= Qc × η bâ + C nl × t nl - ( 9 H + A) × I a - [ 1 - ( 9 H + A + Tro ) ] × C k ÷ t k L0 × [ x0 × ( I a - I 0 ) + C k × ( t k - t 0 ) ] [12, tr 111] Trong đó: - Qc = 43268,016 (kj/kg). - A, Tro- thành phần nước và tro trong nhiên liệu. - ηbđ : Hiệu suất ban đầu η = 0,75÷0,9; Chọn ηbđ = 0,85 [6, tr 29] - tnl : Nhiệt độ nhiên liệu; tnl = 20,3 0C -Lo = 13,766 (kgkkk/kgnl). - x0 : hàm ẩm của không khí ứng với nhiệt độ t0 = 20,30C.x0 = 0,012(kg/kgkkk). - I0: Hàm nhiệt của không khí ngoài trời; I0 = 51,287(kg/kgkkk) SVTH: Phạm Xuân Hoàng 44 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Cnl: Nhiệt dung riêng của nhiên - Ck, tk: Nhiệt dung riêng và nhiệt độ của khói lò. - Ia: Nhiệt dung riêng của hơi nước ở nhiệt độ khói lò. 5.3.3.1. Nhiệt dung riêng của nhiên liệu 9 1625 + 1,886 × ( × t nl + 32) 5 C nl = t 0, 5 (d t ) (J/kg.0C) [6,tr 153]. - tnl = 20,30C t - d t : Khối lượng riêng tương đối của nhiên liệu ở 15,6 0C (so với nước ở cùng t nhiệt độ); d t = 0,925 [11, tr 329] 9 1625 + 1,886 × ( × 20,3 + 32) 5 C nl = = 1823,999 0,925 0,5 (J/kg.0C) Cnl = 1,824(kJ/kg. 0C) 5.3.3.2. Tính nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ khói lò Ia = 2500 +1,8×tk (kJ/kg) [6, tr 52] tk: nhiệt độ của khói lò; chọn tk= 2400C Ia= 2500 + 1,8×240 = 2932(kJ/kg) 5.3.3.3. Nhiệt dung riêng của khói lò Ck (kJ/kg.0C). Tra bảng 1.179 (12, tr 204) ta có: Ck = 1,03415(kJ/kg.0C). α= 43268,016.0,85 + 1,824 .20,3 - ( 9.11,5% + 2% ) .2932 - [1 - ( 9.11,5% + 2% + 0,1% ) ]1,03415.240 13,766[ 0,0122( 2932 - 51,287 ) + 1,03415( 240 - 20,3) ] α = 9,338. + Lượng không khí khô thực tế đốt cháy 1 kg nhiên liệu: L = α×L0 = 9,338×13,766 = 128,544 (kgkkk/kgnl). 5.3.4. Thành phần các khí có trong khói Thành phần của các khí có trong khói lò khô đối với nhiên liệu dầu FO: CO 2, N2, SO2, O2 và H2O. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 45 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu, khối lượng của từng phần : + GCO2 = 3,67C = 3,67 × 85,2% = 3,127 + G N 2 = 0,77 × α × L0 = 0,77 × 9,338 × 13,766 = 98,979 + GO2 = 0,23 × (α - 1) × L0 = 0,23 × (9,338 - 1) × 13,766 = 26,399 + G SO2 = 2 S = 2 × 0,5% = 0,01 (kg/kg). (kg/kg). (kg/kg). (kg/kg). G H2 O 9 H  A   L0  x0 911,5 %  2 %  9,338 x 13,766 x 0,0122 2,628 (kg/kg). 5.3.5. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị rang 5.3.5.1. Nhiệt lượng vào Gọi B (kg/mẻ) là lượng nhiên liệu dầu FO cần thiết để rang một mẻ nguyên liệu. a. Nhiệt lượng do nhiên liệu mang vào qnl = Cnl×tnl×B (kJ/mẻ) [2,tr 268]. b. Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào Ta chọn lượng nguyên liệu mang vào rang là G1v = 70 (kg/mẻ). q1v = G1v×C1×θ1 (kJ/mẻ). Trong đó : - G1v = 70 (kg/mẻ). - C1: Nhiệt dung riêng của cà phê ở t0 = 20,30C; (kJ/kg.0C). - θ1 = t0 = 20,30C : nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu. Ta có: C1 = Cvl Từ đó ta có: q1v = 70×1,864×20,3 = 2648,289(kJ/mẻ).. c. Nhiệt lượng do không khí mang vào qkk = α×L0×I0×B (kJ/mẻ). [2,tr 268]. qkk = 9,338×13,766×51,287×B = 6592,651×B (kJ/mẻ). d. Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy nhiên liệu qt = B×Qt (kJ/mẻ) [2, tr 268]. Trong đó: - Qt là nhiệt trị thấp của nhiên liêụ. Qt = 40630,516 (kJ/kgnl). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 46 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch qt = 40630,516×B (kJ/mẻ). e. Tổng nhiệt lượng vào Qv = q1v + qnl + qkk + qt Qv =2648,289 +37,027×B +6592,651×B + 40630,516×B (kJ/mẻ). =43315,832 xB (kJ/mẻ) 5.3.5.2. Nhiệt lượng ra a. Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra qsp = Gsp×Csp×tsp (kJ/mẻ). Trong đó : - Gsp = G1v - ∆w : lượng nguyên liệu sau khi sấy (kg/mẻ). - ∆w : lượng ẩm tách ra trong quá trình rang. ∆w = G1 × W1 − W2 100 − W2 [7, tr 33]. Trong đó: - W1 : độ ẩm ban đầu của nguyên liệu; W1 = 12%. - W2: độ ẩm của nguyên liệu sau khi rang; W2 = 1%. ∆w = 70 × 12 − 1 = 7,778 100 − 1 (kg/mẻ). Gsp = 70 - 7,78 = 62,222 (kg/mẻ). - Csp : nhiệt dung riêng của sản phẩm: Csp = 0,01×4,186 + (1 - 0,01)×1,547 = 1,573 (kJ/kg.0C - tsp : nhiệt độ sản phẩm ra; tsp = 220 0C. qsp = 62,222×1,573×220 = 21537,916 (kJ/mẻ). b. Nhiệt do ẩm mang ra qar = ∆w×Ih (kJ/mẻ) [2, tr 167]. Trong đó : - ∆w = 7,778 (kg/mẻ). - Ih : nhiệt lượng riêng của hơi nước ở t = 220 0C. Theo bảng 1.250 [11, tr 313], ta có: Ih = 2803 (kJ/kg). Do đó: qar = 7,778 ×2803 = 21801,111 (kJ/mẻ). c. Nhiệt do khói lò mang ra SVTH: Phạm Xuân Hoàng 47 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch q kl = (G H 2O × C H 2O + GCO2 × C CO2 + G SO2 × C SO2 + GO2 × CO2 + G N 2 × C N 2 ) × B Trong đó: G H 2O , GCO2 .....; C H 2O , C H 2O ... (kJ/mẻ). là khối lượng và nhiệt dung riêng của các chất tương ứng. Tra bảng 1.143 [11, tr 158÷161] ta có : - C H 2O = 1,001 × 4,1868 = 4,191 (kJ/kg.0C). - CCO2 = 0,202 × 4,1868 = 0,846 (kJ/kg.0C). - C SO2 = 0,15 × 4,1868 = 0,628 (kJ/kg.0C). - C O = 0,217 × 4,1868 = 0,909 (kJ/kg.0C). 2 - C N 2 = 0,248 × 4,1868 = 1,038 (kJ/kg.0C). qkl=(2,628×4,191+3,127×0,846+0,01×0,628+26,399×0,909+98.979× 1,038)×B qkl = 140,419×B (kJ/mẻ). d. Nhiệt lượng tổn thất do phản ứng cháy không hoàn toàn Ta có :qtt1 = (0,005÷0,115)×Qt×B [2, tr 269]. Chọn qtt1 = 0,09×Qt×B = 0,09×40630,516×B = 3656,746×B (kJ/mẻ). e. Nhiệt tổn thất ra môi trường +Chọn qtt2 = 0,08×qsp ; qtt2 = 0,08×21537,916 = 1723,037(kJ/mẻ). + Vậy tổng nhiệt lượng ra : Qr = qsp + qar + qkl + qtt1 + qtt2 (kJ/mẻ). Qr = 21537,961 + 21801,111 +140,419×B + 3656,746×B + 1723,037 = 45062,109 + 3797,166 x B + Theo định luật bảo toàn năng lượng thì: Qv = Qr (kJ/mẻ). ⇔ 43315,832×B = 45062,109 + 3797,166×B ⇒ B = 1,14 (kg/mẻ). Khối lượng dầu FO cần dùng trong 1 giờ : (kg/h). Khối lượng dầu FO cần dùng cho 1 ca là: 10,688×8 = 85,508 (kg/ca). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 48 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 6 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 6.1. Thiết bị sản xuất cà phê nhân 6.1.1. Hệ thống phân loại và làm sạch 6.1.1.1. Cấu tạo 1.Sàng tạp chất. 2.Máy rửa quả. 3.Máng ra cà quả nổi, cà quả chìm. 4.Ống bơm nước lên sàng tạp chất. 5.Tay van điều chỉnh áp lực. lượng nước. 6.Tay van điều chỉnh Hình 6.1. Bể xi phông ĐP-MR06 7. Motor truyền động. 6.1.1.2. Nguyên tắc hoạt động Cà phê sau khi vào sàng tạp chất được tách cành lá, dây bao và một phần đất đá được rơi xuống máng nước. Tại đây cà phê được rửa sạch rồi tiếp tục xuống sống cản đá, sống cản đá có nhiệm vụ cho cà phê quả đi qua, còn đất đá được giữ lại rơi vào phễu hứng rồi theo hệ thống ống Ventury đi ra ngoài vào thùng chứa, cà phê quả được chia làm hai loại: quả chìm và quả nổi. Quả chìm sẽ lắng xuống qua ống xi phông đến sàng hứng quả chìm, quả nổi đến sàng hứng quả nổi. Bảng 6.1. Đặc tính kỹ thuật của bể xi phông ĐP-MR06 [15] Chiều dài bể Chiều rộng bể Chiều cao bể Năng suất Công suất lắp đặt SVTH: Phạm Xuân Hoàng 5400 2400 2800 6000 3 49 mm mm mm kg/h HP Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Năng suất bể: 6000 (kg/h) + Năng suất cần thiết: 7500 (kg/h) [bảng 4.5]. + Số lượng máy: n = 7500 6000 = 1.25 Chọn n = 2 (máy) 6.1.2. Máy xát tươi Chọn máy xát quả MXQ-TQS-5 Hình 6.2. Máy xát quả MXQ-TQS-5 Nguyên tắc hoạt động Cà phê quả sau khi qua sàng tạp chất và qua máy rửa sẽ được chuyển vào máng nạp liệu của máy xát. Trên rulô xát có gắn các thanh dao, xung quanh là khung lưới, các thanh dao và khung lưới này sẽ bóc tách vỏ ra khỏi quả cà phê. Cà phê thóc và vỏ sẽ lọt qua lỗ lưới đi xuống máng đến phểu nạp liệu của máy tách vỏ, còn cà quả xanh chưa bóc sạch vỏ sẽ theo cửa xả liệu đi ra ngoài. Đặc tính kỹ thuật: + Công suất: 16 HP + Năng suất: 5 tấn quả/ giờ + Kích thước: D × R × C : 4000 x 2100 x 4000 SVTH: Phạm Xuân Hoàng 50 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Số lượng máy: n= GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 7387,500 5000 = 1,478 Chọn n = 2 (máy). 6.1.3. Xi lô ủ, lên men - Chọn tổng thời gian lên men: 8h -Thời gian làm ráo và tháo liệu sau khi lên men 1h -Năng suất nguyên liệu đi vào xilô: 2955,000 (Kg/h) [bảng 4.5]. - Lượng nguyên liệu vào xi lô trong 8h: 2955,000 × 8 = 23640 (kg). - Khối lượng riêng của cà phê sau khi xát tươi: 500 kg/m3 . - Chọn tổng số xilô lên men: n= 2. - Năng suất nguyên liệu vào mỗi xi lô là: 11820 (kg/h). + Thể tích khối cà phê nhân chứa trong mỗi xilô: 11820 = 23,64 500 Vnl = (m3). + Thể tích xilô chứa: V = Vnl ϕ (m3) Trong đó: - ϕ: hệ số chứa đầy; ϕ = 0,85. 23,64 0,85 →V= =27,812 (m3). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 51 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch H1 H2 H3 Hình 6.3. Xi lô ủ lên men + Chọn xilô hình trụ tròn, đáy hình nón,có góc tháo liệu là 600. + Chọn đường kính phần hình trụ: D = 2 (m), H3 = 0,2 (m). D−d + Chiều cao đáy nón: H2= 2 × tg60o = 2 − 0,2 × 3 2 = 1,559 (m). + Thể tích đáy nón: 1 ×π × (D3 − d 3 ) × 3 Vn = 24 Vn = 1 × π × ( 2 3 − 0,2 3 ) × 3 24 = 1,811(m3). + Thể tích phần trụ: Vtr = V – Vn = 27,812 – 1.811= 26,002(m3). 2 D Vtr =   × π × H 1 2 Mà: ( H1: chiều cao phần trụ). Vtr × → H1 = 4 π × D2 = 26,002 × 4 3,14 × 2 2 = 8,281 (m3). + Chiều cao của xilô: H = H1 + H2 + H3 = 8,281+1,559+0,2 = 10,04 (m). Bảng 6.2. Đặc tính của xilô ủ, lên men Hệ số chứa đầy Đường kính hình trụ Góc tháo liệu SVTH: Phạm Xuân Hoàng φ D α 52 0,85 2 60 % m độ Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chiều cao đáy nón Thể tích đáy nón Thể tích hình trụ Chiều cao hình trụ Chiều cao xilô chứa GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch H2 Vn Vtr H1 H 1,559 1,811 26,002 8,281 10,04 m m3 m3 m m 6.1.4. Hệ thống sấy tĩnh 6.1.4.1. Giới thiệu chung - Máy sấy tĩnh ST-02 là máy dùng để sấy sơ bộ cà phê thóc sau khi đã được đánh nhớt và làm ráo. - Máy sấy tĩnh bao gồm: + Lò đốt. + Quạt hút. + Khay sấy. Tuỳ theo tính chất và yêu cầu của quá trình sấy mà ta dùng hệ thống chuyển tải nhiệt lượng trực tiếp hay gián tiếp. Ở đây ta dùng hệ thống chuyễn tải nhiệt lượng trực tiếp. 6.1.4.2. Cấu tạo 1.Lò đốt. 2.Quạt hút không khí. 3.Khay sấy. 6.1.4.3. Đặc tính kỹ thuật - Lượng nguyên liệu vào khay: 2895,900 (kg/h). - Lượng nguyên liệu vào khay trong 2h: 2895,900 × 2 =5791,8 (kg). Hình 6.4. Hệ thống máy sấy tĩnh ST-02 [14] - Dung trọng của hạt cà phê sau lên men: ρ= 500 (kg/m 3). - Hệ số chứa đầy: φ =0,75. -Độ ẩm nguyên liệu vào: W1=55%. -Độ ẩm nguyên liệu ra: W2=40%. 55 + 40 -Độ ẩm trung bình của nguyên liệu sấy: Wtb= 2 = 47,5%. - Thể tích lượng cà phê vào khay chứa: Vcp = SVTH: Phạm Xuân Hoàng 53 5791,8 500 = 11,584 (m3). Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Vcp -Thể tích khay sấy cà phê: Vk = ϕ = - Số lượng máy: n= 5791,8 6000 11,584 0,75 = 15,445 (m3). = 0.965 → Chọn n = 1. Căn cứ vào lượng nguyên liệu cần làm ráo như trên ta chọn khay làm ráo với các đặc tính kỹ thuật như sau: - Nơi sản xuất: Công ty cổ phần cơ khí ViNa Nha Trang. - Công suất lắp đặt quạt hướng trục: 8 HP = 5965,6 W. - Năng suất: 06 tấn/mẻ - Vận tốc quạt hút hướng trục: 2200 - Kích thước tổng quát: + Lò đốt: DxRxC: 1200x1200x1000 (mm). + Quạt hút hướng trục: DxRxC: Φ1000x800 (mm). + Khay sấy: DxRxC: 8000x3500x1500(mm). 6.1.5. Thiết bị sấy trống quay Quá trình sấy thực hiện liên tục 3 ca trong ngày nên: - Năng suất vào máy sấy : G1= 2161,065 x Độ ẩm vào máy sấy: 18 24 = 1440,71(kg/h). W1=40%. Độ ẩm ra khỏi máy sấy: W2=12%. Độ ẩm trung bình của hạt: Wtb=0,5(w1+w2)=26% [6,tr 210]. Khối lượng riêng trung bình của khối hạt: ρ=500 (kg/m3) Tỷ lệ chiều dài và đường kính: L/D=3,5 : 7 [6,tr 207]. Ở đây ta chọn L/D =3,5 Vận tốc không khí đi trong thùng: v = 2-3 (m/s). Độ điền đầy: ß=0,25 [6,tr 207]. Lượng ẩm bốc hơi SVTH: Phạm Xuân Hoàng 54 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP = G1× W GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch w1 − w2 40 − 12 = 1440,71× = 458,408 100 − w2 100 − 12 (kg/h) [3,tr 65]. 6.1.5.1. Thể tích thùng sấy Chọn cường độ bốc hơi ẩm A của cà phê là: 40 458,408 40 W W A= V → V = A = [6,tr 207]. = 11,460 6.1.5.2. Thời gian sấy G1 xT V= ρxβ →T= [6,tr 208]. V ×β ×ρ G1 11,460 × 0,25 × 500 1440,710 = = 0,9943 (h) = 59,658 (phút) 6.1.5.3. Đường kính thùng L= 4 ×V π × D2 3 4 ×V 3,5 × π →D= 3 4 × 11,460 3,5 × 3,14 = = 1,610 (m) Vậy đường kính thùng chuẩn: 1,7 (m). 6.1.5.4. Chiều dài thùng L = 3,5 D Suy ra L = 3,5 × D = 3,5 ×1,7 = 5,95 (m). 6.1.5.5. Số vòng quay của thùng n= m×k × L τ × Dt × tgα [12,tr 122] Trong đó: + m, k: hệ số, phụ thuộc vào cấu tạo cánh và chiều chuyển động của khí. m=1, k=1 + L: Chiều dài + τ: Thời gian sấy + α: Góc nghiêng thùng quay: 2,50 . SVTH: Phạm Xuân Hoàng 55 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP n= GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 1 × 1 × 5,95 = 1,333 59,658 × 1,7 × 0,044 (vòng/phút) = 80,001 (vòng/h). 6.1.5.6. Công suất cần thiết để quay thùng N=0,13.10-2.Dt3.Lt.a.n.ρ (kW) [12,tr 123]. Trong đó: - n: Số vòng quay (vòng/phút). - a: Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, ở đây ta chọn loại cánh nâng nên a= 0,071 [12-123] - Dt, Lt: Đường kính và chiều dài thùng quay. - ρ: Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu ρ= 500 (kg/m3) N = 0,13.10-2 × 1,73 × 5,95 × 0,071 × 1,333 × 500 N= 1,7984 (kW) Công suất thực tế để quay thùng: N’=kN Với k: hệ số mở máy: chọn k=1,3. N’=1,3 × 1,7984 = 2,338 (kW). 6.1.5.7. Nhiệt độ sấy cho phép th =2,218 - 4,343ln(t)+ 23,5 0,37 + 0,63 × wtb th =2,218 - 4,343ln(0,9943)+ [6,tr 211]. 23,5 0,37 + 0,63 × 0,26 = 46,26680C. 6.1.5.8. Cấu tạo * Lò đốt: Lò đốt tạo nhiệt cung cấp khí nóng cho máy sấy, khí nóng qua dàn trao đổi nhiệt rồi được quạt hút đưa vào trống sấy. Ở đây ta chọn phương pháp sấy trực tiếp ngược chiều. Được dùng để cung cấp không khí nóng cho mấy sấy. Ta có thể dùng nguyên liệu than đá, dầu FO để đốt. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 56 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Nhiệt được truyền qua bộ trao đổi nhiệt trước khi quạt hút vào bộ phận trống sấy. Có dàn trao đổi nhiệt Calorife. Ứng dụng nguyên lí đối lưu để tạo nhiệt cho buồng đốt. * Quạt hút khí nóng. Đây là bộ phận đóng vai trò hút không nóng từ lò đốt để cấp nhiệt cho trống sấy trong quá trình sấy. *Trống sấy hạt. Quá trình sấy sẽ được thực hiện tại đây, không khí nóng sẽ được chuyển vào tâm trống sấy kết hợp với quá trình đảo hạt nhờ tác dụng của cánh đảo và cánh đẩy làm cho độ ẩm của cà phê giảm dần. * Bộ phận nạp liệu vào trống sấy Là bộ phận chứa cà phê chuẩn bị cho quá trình sấy mới, định lượng cà phê cần thiết truớc khi cho vào trống sấy, làm giảm tối đa thời gian cần thiết cho quá trình nạp liệu. 6.1.6. Tính và chọn Calorife Calorife là một bộ phận quan trọng trong hệ thống sấy, là thiết bị dùng để nâng nhiệt cho tác nhân sấy đến nhiệt độ cho phép, ta chọn tác nhân sấy là không khí nóng, chất tải nhiệt là khói lò đi trong ống gia nhiệt bằng đồng, không khí đi ngoài ống. Ở đây ta chọn loại Calorife khí khói. 6.1.6.1. Chọn kích thước ống truyền nhiệt dn Chọn kích thước ống truyền nhiệt sao cho: d t 4.103 .Suy ra: khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối [11,tr 378]. 1 6,81 0,9 ε = −2 lg(( ) + ) Re 3,7.d td λ Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: Với ε : độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, chọn vật liệu làm ống bằng tôn: ε tôn =0,03 (mm) 1 = λ  vậy [11,tr 381]. 6,81 0,03 × 10 −3 0, 9 ) + ) 3,7 × 0,3 -2-2lg(( 710365,0535 = 9,1223 λ = 0,012 Vậy trở lực của ống do ma sát từ quạt đẩy đến caloriphe: 0,012 × 0,3 × 1,2038 × 35,72712 0,3 × 2 ΔPms0 = = 9,2194 (N/m2) * Trở lực của ống từ caloriphe đến thùng sấy - Chiều dài của ống l1 = 0,4 (m) - Vận tốc khí trong ống: ω’1 = V’1 /F = 10789,9691/(3600 × 0,0707)= 42,3934 (m/s) Chuẩn số Raynol: Re = ω1' d td = ν1 42,3934 × 0,3 20,556 × 10 −6 = 618701,1092 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: SVTH: Phạm Xuân Hoàng 69 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 1 6,81 0,9 ε = −2 lg(( ) + ) Re 3,7.d td λ [11,tr 380]. Với ε: độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, chọn vật liệu làm ống bằng tôn. ε tôn =0,03(mm) [11-381] 1 = λ  6,81 0,03 × 10 −3 ) 0,9 + ) 618701,109 2 3 , 7 × 0 , 3 -2lg(( = 8,4222 λ = 0,0141 Vậy trở lực của ống do ma sát từ caloriphe đến thùng sấy: 0,0141× 0,4 × 1,0145 × 42,3934 2 0,3 × 2 ΔPms1= = 17,1386 (N/m2) * Trở lực của ống từ thùng sấy đến xyclon - Chiều dài của ống l2 =0,6 (m) - Vận tốc khí trong ống: ω’2 =V’2/F =9486,2406/(3600 × 0,0707)= 37,2711(m/s) Chuẩn số Raynol: Re = ω '2 .d td = ν2 37,2711 × 0,3 16,288 × 10 −6 = 686476,5472 Vì Re > 4.103 suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối. 1 6,81 0,9 ε = −2 lg(( ) + ) Re 3,7.d td λ Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: [11,tr 380]. Với ε : độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, ta chọn vật liệu làm ống bằng tôn. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 70 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 = λ  GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch ε tôn = 0,03 (mm) [11,tr 381]. 6,81 0,03 × 10 −3 ) 0,9 + ) 686476,547 2 3 , 7 × 0 , 3 -2lg(( = 8,4668  λ =0,0139 Vậy trở lực của ống do ma sát từ thùng sấy đến xyclon là: 0,0139 × 0,6 × 1,1539 × 37,7112 0,3 × 2 ΔPms2= = 22,2806 (N/m2) * Trở lực của đường ống từ xyclon đến quạt - Chiều dài của ống: l3 = 0,5 (m). - Vì trạng thái không khí ở đây giống như trạng thái khí từ thùng sấy đến xyclon nên: ω’3= ω’2=37,2711 (m/s) Chuẩn số Raynol: Re = 686476,5472 [11,tr 377]. Re > 4.103 suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối. 1 6,81 0,9 ε = −2 lg(( ) + ) Re 3,7.d td λ Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: [11,tr 380]. Với ε :độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm ống, ta chọn vật liệu làm ống bằng tôn. ε tôn =0,03 (mm) 1 = λ  [11,tr 381]. 6,81 0,03x10 −3 ) 0,9 + ) 658264,16 3 , 7 x 0 , 3 -2lg(( = 8,45 λ = 0,0139 Vậy trở lực của ống do ma sát từ xyclon đến quạt là: SVTH: Phạm Xuân Hoàng 71 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 0,0139 × 0,5 × 1,1539 × 37,27112 0,3 × 2 ΔPms3= = 18,5672(N/m2) * Trở lực ma sát trong thùng quay ∆Pmst Lt ρ .ω t2 = λ. Dt 2 [11,tr 377]. Trong đó : - ωt : vận tốc khí đi trong thùng, ωt = Vtb/F Với: Vtb= (V’1+V’2)/2 = (10789,9691+9486,2406)/2 = 10138,1049 (m3/h) F= Ft×(1- β ) = π×Dt2×(1- β ) /4 = π×1,22×(1-0,25)/4 = 0,8478 (m2)  10138,1049 ωt = 3600 × 0,8478 =3,3217 (m/s) Nhiệt độ trung bình trong thùng quay: t1 + t 2 75 + 33 = = 54 o 2 2 C Tra bảng I.255. [11-318] và áp dụng phương pháp nội suy ta tính được υ 3 =18,358 × 10 −6 , Re = ωt .Dt = ν3 ρ 3 =1,0798 (kg/m3) Chuẩn số Raynol: 3,3217 × 1,2 18,358 × 10 −6 = 217128,2275 [11,tr 37 .] Re > 4.103 suy ra khí vận chuyển trong ống ở chế độ chảy rối [11,tr 378]. 1 λ = −2 lg(( 6,81 0,9 ε ) + ) Re 3,7.Dt Do đó hệ số trở lực λ được tính theo công thức sau: [2,tr 380]. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 72 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Với ε : độ nhám tuyệt đối của vật liệu làm thùng, ta chọn vật liệu làm thùng bằng tôn. ε tôn =0,03 (mm) 1 = λ 6,81 0,03 × 10 −3 0,9 ) + ) 3,7 × 1,2 -2lg(( 217128,2275 = 8,0425   λ = 0,0155 Vậy trở lực ma sát trong thùng quay là: 0,0155 × 4,2 × 1,0798 × 3,3217 2 1,2 × 2 ΔPmst= = 0,3232 (N/m2) Vậy tổng trở lực do ma sát: ΔPms= ΔPms0 + ΔPms1 + ΔPms2 + ΔPms3 +ΔPmst =9,2194 +17,1386 +22,2806 +18,5672 +0,3232 = 67,529 (N/m2) Coi ma sát trong thùng quay như nhau từ đầu thùng đến cuối thùng. Nên ta có: ΔPmst1 = ΔPmst2 = ΔPms/2 = 67,529 /2 = 33,7645 (N/m2 ) ∆Pcb = ξ . ρ .ω 2 2 c. Trở lực cục bộ [11,tr 382]. Trong đó ξ - phụ thuộc vào chuẩn số Raynol và tỉ số Fo/F Fo - tiết diện của ống. F0=0,0707 (m2). F - tiết diện của thiết bị. * Trở lực đột thu - Trở lực đột thu từ calorife ra ống dẫn khí: ∆Pcb1 = ξ × ω2 × ρ 2 ξ : hệ số trở lực cục bộ F = L × H c = 0,82 × 1,4 = 1,148(m 2 ) F0 0,0707 = = 0,0616 F 1,148 Re =618701,1092 ≥ 3,5 × 10 SVTH: Phạm Xuân Hoàng 3 73 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Tra bảng N013 [ 11,tr 388] và áp dụng phương pháp tính nội suy, ta có: ξ = 0,4828 Thay số, ta có: ∆Pcb1 = (ζ × ω '12 ×ρ1 ) / 2 = 0,4828 × 42,3934 2 × 1,0145 = 440,1349( N / m 2 ) 2 -Trở lực đột thu từ thùng sấy sang đường ống: F= π× Dt2 = 1,1304(m 2 ) 4 F0 0,0707 = = 0,0625 Suy ra: F 1,1304 3 Re= 686476,5472 ≥ 3,5 × 10 Tra bảng N013 [ 11,tr 388] và áp dụng phương pháp tính nội suy, ta có: ξ = 0,4825 ∆Pcb 2 = (0,4825 × 1,1539 × 37,27112 ) / 2 = 386 ,7051 (N/m2) -Trở lực đột thu từ cửa ra xyclon vào ống: Diện tích ngang của xyclon: 2 2 2 F= π × d / 4 = π × 0,9 / 4 = 0,6359(m ) F0 0,0707 = = 0,1112 Suy ra: F 0,6359 3 Re= 686476,5472 ≥ 3,5 × 10 Tra bảng N013 [ 11,tr 388] và áp dụng phương pháp tính nội suy, ta có: ξ = 0,4678 ∆Pcb 3 = 0,4678 × 37,27112 × 1,1539 = 374,9236( N / m 2 ) 2 * Trở lực đột mở ρ .ω 2 ∆Pcb = ξ . 2 - Tại cửa vào calorife: SVTH: Phạm Xuân Hoàng 74 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch F0/F1=0,0616, Re >10 3 tra bảng N011 [11,tr 387] và áp dụng phương pháp nội suy, ta có: ξ = 0,883 Suy ra: ∆Pcb 4 = 0,883 × 35,72712 × 1,2038 = 678,3918( N / m 2 ) 2 -Tại cửa vào thùng sấy: F0/F1=0,0625, Re>103, tra bảng N011 [11,tr 387] và áp dụng phương pháp nội suy, ta có: ξ = 0,8813 ∆Pcb 5 = 0,8813 × 42,3934 2 × 1,0145 = 803,4194( N / m 2 ) 2 -Từ ống vào cyclon: 3 F0/F1=0,1112, Re >10 tra bảng N011 [11,tr 387] và áp dụng phương pháp nội suy, ta có: ξ = 0,791 1,1539 × 37,27112 0,791 × = 633,9559 2 ∆Pcb6 = (N/m2). d. Trở lực do khuỷu ống *Trở lực khuỷu ghép 90 o của ống dẫn tác nhân sấy từ cửa ra của caloriphe 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. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 75 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch a =2 ⇒ ξ = 0,32 [11,tr 394]. Chọn b 45 0 a 0 45 b 0,32 × 1,0145 × 42,3934 2 2 → ΔPk1 = = 291,7216 (N/m2) . * Trở lực khuỷu ghép 90o của ống dẫn tác nhân sấy từ cửa ra của xyclon đến quạt hút Tương tự: ξ = 0,32 0,32 × 1,1539 × 37,27112 2 → ΔPk2 = = 256,4676 (N/m2) e. Trở lực lớp hạt ∆Ph = a.L.ω 2 .ρ k .C1 2.g.d tđ - Chọn đường kính của hạt cà phê: d tđ = 0,005 (m) - Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thùng sấy: t tb=(t1+t2)/2=(75+33)/2=54 oC Dựa vào bảng I.255 [10,tr 318] và dùng phương pháp nội suy ta tính được ρ k = 1,0798 (kg/m3), υ54 = 18,358.10-6 (m2/s). - Tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực: ω = 3,3217(m / s ) Chuẩn số Raynol: SVTH: Phạm Xuân Hoàng 76 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Re = w0 .d td GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch = 3,3217 × 0,005 18,358.10 −6 = 904,7009 ν 55 a = 5,85 + 490 100 + Re Re - Hệ số thuỷ động: : [6,tr 213]. 490 100 + 904,7009 904,7009 a= 5,85+  a= 9,7163 - Hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt: C1 = Trong đó 1−ξ ξ2 ζ = [6,tr 213]. ρ v − ρ dx ρv [6,tr 213]. Với ρ v : khối lượng riêng của cà phê: ρ v = 500( kg/m3) : khối lượng riêng dẫn suất của khối hạt chuyển động trong thùng sấy: ρ dx = 0,25 × (G1 + G2 ) × ρ 0,75 × 2 × V 2 3 [6-213] với V= π × Dt × L / 4 = 4,7477(m ) 0,25 × (567,654 + 387 ,037) × 500 0,75 × 2 × 4,7477 = = 16757,0789 ( kg/m3)  ζ = ρ v − ρ dx 500 − 16757,0789 ρv 500 = = -32,5142 Suy ra hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt cà phê: C1 = 1− ξ 1 − ( −32,5142) 2 ξ = (−32,5142) 2 = 0,0317 Vậy trở lực qua lớp hạt là: ∆Ph = a.L.ω 2 .ρ k .C1 9,7163 × 4,2 × 3,3217 2 × 1,0798 × 0,0317 2.g .d tđ 2 × 9,81 × 0,005 = SVTH: Phạm Xuân Hoàng 77 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch = 157,1103 (N/m2) Coi trở lực qua lớp hạt từ đầu thùng đến giữa thùng, đến cuối thùng là như nhau nên ta có: ∆Phat1 = ∆Phat 2 = ∆Ph 157,1103 = 2 2 = 78,5552(N/m2) Trở lực tổng của hệ thống từ quạt đẩy đến giữa thùng sấy: ∆P1 = ∆Pđ 1 + ∆Pms 0 + ∆Pms1 + ∆Pcb 5 + ∆Pmst1 + ∆Pk 1 + ∆Phat1 + ∆Pcb 4 + ∆Pcb1 =768,2806+9,2194+17,1386+803,4194+33,7645+291,7216+ 78,5552+678,3918+440,1349 = 3120,626 (N/m2) ∆P2 = ∆Pđ 2 + ∆Pms 2 + ∆Pms3 + ∆Phat 2 + ∆Pmst 2 + ∆Pcb 2 + ∆Pk 2 + ∆Pcb 6 + ∆Pcb 3 + ∆p Trở lực tổng của hệ thống từ giữa thùng sấy đến quạt hút: =801,4614+22,2806+18,5672+78,5552+33,7645+386,7051+256,4676 +633,9559+374,9236+33,5995 = 2640, 2806(N/m2). 6.1.8.2. Chọn quạt a. Quạt đẩy Quạt đẩy đặt trước caloriphe để đẩy không khí vào calorife gia nhiệt và đẩy vào thùng sấy, ngược chiều với chiều chuyển động của vật liệu sấy. + Năng suất quạt đẩy: Qday = V'1 = 10789,9691 (m3/h). + Năng suất thực tế của quạt đẩy: Q'day = 1,03×Qday = 11113,6682 (m3/h ) = 3,0871 (m3/s). + Áp suất làm việc: ΔPday = 3120,626 (N/m2). + Áp suất làm việc thực tế: ΔP'day =1,03×ΔPday=1,03×3120,626=3214,2448 (N/m2)=327,6498(mmH2O). Với những số liệu trên của quạt đẩy ta chọn quạt ly tâm áp suất cao Ц818N011 [11,tr 494]. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 78 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Hiệu suất của quạt: η = 56,5 % = 0,565 +Nối trục của quạt với trục của động cơ bằng khớp trục: ηtr=0,98 [11,tr 463]. + Công suất trên trục động cơ: N= Q'day .∆P 'day .ρ 0 .g 1000.η q .ηtr 3,0871 × 3214,2448× 1,2038 × 9,81 1000 × 0,565 × 0,98 N= = 211,6306 (kW). + Công suất của động cơ: Ndc = k3.N [10,tr 464]. Với k3: Hệ số dự trữ, k3 = 1,2. Suy ra: Nđc =1,2×211,6306 = 253,9567 (KW). + Tốc độ quay của bánh guồng: n = 60 (m/s). + Vận tốc góc: ω = 104 (rad/s). b. Quạt hút Quạt hút đặt sau cùng của hệ thống sấy. + Năng suất quạt hút: Qhut = V'2 =9486,2406 (m3/h). + Năng suất thực tế của quạt hút: Q'hut = 1,03 × Qhut = 9770,8278 (m3/h) = 2,7141 (m3/s). + Áp suất làm việc: ΔPhut = 2640, 2806 (N/m2). + Áp suất làm việc thực tế: ΔP'hut = 1,03 × ΔPhut = 1,03 × 2640, 2806 = 2719,489 (N/m2). 2719,489 = 9,81 = 277,216(mmH2O). Với những số liệu trên của quạt hút ta chọn quạt ly tâm Ц7-40N06 [11-496 ] + Hiệu suất của quạt: η = 55,5% = 0,555 + Nối trục của quạt với trục của động cơ bằng khớp trục: ηtr = 0,98. + Công suất trên trục động cơ: N= Q' hut .∆P ' hut .ρ 0 .g 1000.η q .η tr 2,7141× 2719,489 × 1,1539 × 9,81 1000 × 0,555 × 0,98 N= = 153,6142(kW). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 79 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Công suất của động cơ: Ndc = k3.N [11,tr 464]. Với: k3: Hệ số dự trữ, k3 = 1,2 Suy ra: Nđc = 1,2 × 106,5698= 184,337 (kW). + Tốc độ quay của bánh guồng: n = 61 (m/s). + Vận tốc góc: ω = 198 (rad/s). 6.1.9. Máy tách tạp chất + Năng suất nguyên liệu vào máy: 1337,160 (kg/h) [bảng 4.5]. + Ta chọn máy MTC-8 của công ty cổ phẩn cơ giới VINA Nha Trang [17]. + Năng suất máy: 8000 (kg/h). + Số máy cần chọn: : n= 1337,160 8000 = 0,167 → Ta chọn số máy cần sử dụng là: n=1 (máy) + Công suất lắp đặt: 8.5 HP + Kích thước (DxRxC) = 2800x2200x3880 (mm) Hình 6.5. Máy tách tạp chất MTC-8 + Chi tiết của sản phẩm: - Tách được những tạp chất lớn như: đá, mảnh gỗ, dây khâu bao. - Tách riêng được vỏ trấu. - Tách được sạn, cát, mẻ. - Tách được bụi, vỏ lụa qua cyclon lắng. - Có hệ thống tự động làm sạch lưới. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 80 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 6.1.10. Máy xát khô và đánh bóng Hình 6.6. Máy xát khô và đánh bóng DEPOS 6 Ta sử dụng máy DEPOS 6 của hãng Pinhalense [16], thực hiện đồng thời 2 chức năng xát khô và đánh bóng. + Năng suất nguyên liệu vào máy: 1330,478 (kg/h) [bảng 4.5]. + Năng suất máy: 1500 (kg/h). + Số máy cần chọn: n= 1330,478 1500 =0.887. → Ta chọn số máy cần sử dụng là: n = 1 . + Kích thước (DxRxC) = 1900 x1150 x 1900 (mm). 6.1.11. Máy phân loại theo kích thước sau khi đánh bóng + Năng suất vào máy: 1059,038 (kg/h) [bảng 4.5]. + Chọn máy phân loại KT-6 của Công ty cổ phẩn cơ giới VINA Nha Trang + Năng suất máy: 5000(kg/h). + Số máy cần chọn: : n = 1059,038 5000 =0,212 → Ta chọn số máy sử dụng: n = 1 (máy). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 81 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Kích thước thiết bị (DxRxC) = 5000 x 1450 x 2350 mm + Cấu tạo: 1- Chân đế máy 2- Máng nạp liệu 3- Motor truyền động trục chính 4- Khung sàng 5- Cửa ra thành phẩm Hình 6.7. Máy phân loại theo kích thước KT-6 6.1.12. Máy phân loại theo trọng lượng Năng suất nguyên liệu vào máy: 1053,743 (kg/h) [bảng 4.5]. Ta chọn máy phân loại PL-5 Năng suất máy: 3000 (kg/h). Số máy chọn: n= 1053,743 3000 =0,351 Ta chọn số máy sử dụng là: n=1 Giới thiệu chung: PL-5 là một thiết bị cần thiết trong hệ thống chế biến cà phê có chức năng loại bỏ hạt mẻ, vỏ cùng tạp chất nhẹ ra khỏi cà phê dựa trên nguyên tắc khí động học. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 82 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Hình 6.8. Máy phân loại PL-5 Nguyên tắc hoạt động: Cà phê nhân được nạp vào cửa nạp liệu, sau đó qua hệ thống khí động nhờ quạt thổi ngược lại, kết hợp với cơ cấu rung được điều chỉnh bằng biến tần làm cho các thành phần trong nguyên liệu có khối lượng riêng khác nhau trong nguyên liệu tách riêng ra thành hai phần riêng biệt, thành phần cà phê nặng hơn thoát ra ở cửa xả liệu, thành phần còn lại nhẹ hơn gồm: vỏ trấu, hạt mẻ, tạp chất nhẹ được đẩy vòng ra ngoài qua cửa xả tạp chất. Bảng 6.3. Đặc tính kỹ thuật của máy phân loại [17] Năng suất vào máy Công suất lắp đặt Kích thước (DxRxC) 3000 kg/h 5,5 HP 2237,1 W 2800 x 1400 x 1700 (mm) 6.1.13. Máy phân loại theo màu sắc + Năng suất vào máy: 1043,205 (kg/h) [bảng 4.5]. + Ta chọn máy phân loại theo màu sắc Seri VSN3000-C3A [17]. + Năng suất máy: 3000 (kg/h). Số máy chọn: n= 1043,205 3000 =0,347 → Ta chọn n= 1 (máy). a. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động SVTH: Phạm Xuân Hoàng 83 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Cà phê hạt được cấp vào phễu nạp liệu và đi qua điểm nhận dạng với vận tốc: 4m/s, qua máng trượt hạt cà phê rơi qua vùng nhận dạng theo màu sắc bằng camera. Tại đây hệ thống nhận dạng sẽ thu nhận màu sắc của từng hạt cà phê, sau đó các tín hiệu sẽ đưa về hệ thống xử lí. Các hạt cà phê cần loại bỏ sẽ được bộ xử lý trung tâm điều khiển cho các súng thổi bằng khí nén đẩy lệch quỹ đạo rơi vào phễu chứa hạt phế liệu tại điểm thổi. b. Đặc tính kỹ thuật + Công suất: 3 (tấn/giờ). + Tiêu chuẩn đạt được: TCVN ,TC nước ngoài. + Công suất 220V - 50Hz – 2,5kW. + Khối lượng: 900 (kg). + 1 Camera + Vận tốc van thổi: 1÷1,5 (m/s). + Áp suất khí: >0.6 Mpa + Độ chính xác: >99,98% + Kích thước của máy: (DxRxC) = (1425×1518×1880) mm. Hình 6.9. Máy phân loại màu sắc VSN3000-C3A 6.1.14. Xilô chứa cà phê nhân sau khi phân loại SVTH: Phạm Xuân Hoàng 84 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Chọn 1 xilô có sức chứa cà phê nhân trong 3h sản xuất, xilô có hình trụ tròn, đáy hình nón, góc tháo liệu 60o. + Năng suất nguyên liệu vào: 1053,743 (kg/h) [bảng 4.5]. + Lượng nguyên liêu vào xi lô trong 3h: 3161,229 (kg) + Khối lượng riêng của cà phê nhân: ρ = 500 (kg/m3). + Thể tích cà phê vào xilô chứa: Vxl = 3161,229 500 = 6,322 (m3). + Hệ số chứa đầy: β = 0,85. + Thể tích xilô chứa: 6,322 0,85 V= = 7,438 (m3). + Đường kính hình trụ: D = 2 (m), H3 = 0,2 (m) + Góc tháo liệu: α = 600C. + Chiều cao đáy nón: D−d × H2 = 2 tg60o = 2 − 0,2 × 3 2 = 1,559 (m). + Thể tích đáy nón: 1 ×π × (D3 − d 3 ) × 3 Vn = 24 ( ) 1 × π × 2 3 − 0,5 3 × 3 Vn = 24 = 1,784 (m3). + Thể tích hình trụ: Vtr = V - Vn = 7,438 - 1,784 = 5,654 (m3). 2 D Vtr =   × π × H 1 2 + Mà: ( H1: chiều cao phần trụ). Vtr × Suy ra: H1 = 4 π × D2 = 5,654 × 4 3,14 × 2 2 = 1,801 (m3). + Chiều cao của xilô chứa: SVTH: Phạm Xuân Hoàng 85 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch H = H1 + H2 + H3 = 1,801 + 1,559+ 0,2 = 3,56 (m). Bảng 6.4. Thông số kỹ thuật của xi lô chứa cà phê nhân Hệ số chứa đầy Đường kính hình trụ Góc tháo liệu Chiều cao hình trụ Thể tích hình trụ Chiều cao đáy nón Thể tích đáy nón Chiều cao xilô chứa Φ D Α H1 Vtr H2 Vn H 0,85 2 60 1,801 5,654 1,559 1,784 3,56 m độ m m3 m3 m m 6.1.15. Máy phối trộn - Năng suất vào máy : 1027,560 (kg/giờ) [bảng 4.5]. - Chọn máy phối trộn MT-25 - Số lượng máy phối trộn cần: n = 1 - Đặc tính kỹ thuật: + Công suất động cơ: 4,5 (Kw) × × × × + Kích thước máy: D R C = 1500 mm 1100 mm 2910 mm + Vật liệu chế tạo: Phần tiếp xúc nguyên liệu làm bằng thép không rỉ. 6.1.16. Hệ thống cân, đóng bao tự động - Chọn hệ thống cân đóng bao định lượng CBT-S50 của CT Vi na Nha Trang. - Đặc tính kỹ thuật: +Trọng lượng cân tối đa Pmax =60 (kg). + Vạch chia: d=50g. + Sai số cân trên mỗi bao: e ≤ +(-)50:100 (gam/bao). + Năng suất N= 2000 (kg/h). + Cân có thể di động được. + Kích thước tổng quát: DxRxC = 1200x1000x3123 (mm). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 86 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 6.1.17. Thiết bị vận chuyển 6.1.17.1. Vít tải vỏ a. Giới thiệu chung Vít tải là 1 loại thiết bị vận chuyển nguyên liệu từ nơi này sang nơi khác theo phương ngang, nghiêng, đứng tuỳ theo yêu cầu vận chuyển. b. Đặc tính kĩ thuật - Kích thước vít tải: D = 550 (mm); chiều dài, chiều cao của vít tuỳ theo yêu cầu vận chuyển. - Năng suất vít tải: 5 (tấn/h). - Công suất lắp đặt: 3 (HP) [17]. 6.1.17.2. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu + Năng suất của gàu tải: i Q = 3,6. .ψ .ρ .v a [1,tr 115] Trong đó: - ρ: Dung trọng của cà phê quả tươi; ρ = 500 (kg/m3) = 0,5 (t/m3). - ψ: Hệ số chứa đầy; chọn ψ = 0,7. - v: Vận tốc của bộ phận kéo; chọn v = 1 (m/s).[1, tr 115) - I = 0,81 (lít). - a = 0,25 (m). Suy ra: Q = 3,6. 0,81 .0,7.0,6.1 = 4,082 (t / h) 0,25 . SVTH: Phạm Xuân Hoàng 87 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 1. Cửa nạp 2. Cơ cấu tăng băng tải 3. Cửa chăm sóc 4. Thân gàu tải 5. Băng gàu tải 6. Gầu múc 7. Motor truyền động 8. Bộ truyền cơ khí 9. Cửa ra 10. Cửa vệ sinh đáy gàu Hình 6.11. Gàu tải vận chuyển nguyên liệu Chọn gàu tải [1, tr 110] có các thông số kỹ thuật sau: + Dung tích gàu: i = 0,81 (lít). + Bước gàu: a = 0,25 (mm). + Chiều cao gàu: h = 132 (mm). + Chiều cao miệng gàu: h1= 66 (mm). + Góc lượn của đáy gàu: r = 35 (mm). + Góc nghiêng của thành gàu: α = 40. + Góc xúc: θ = 41030’ + Chiều rộng tấm băng: B = 350 (mm). + Gàu được chế tạo bằng thép lá có chiều dày: δ = 0,6 (mm). + Công suất của động cơ gàu tải: 500 (W). 6.1.17.3. Băng tải vấu Băng tải vấu là một thiết bị vận chuyển nguyên liệu từ nơi này đến nơi khác với góc nghiêng tối đa 300C. Ở đây ta sử dụng băng tải vấu để đưa nguyên liệu quả tươi từ sân chứa vào bể xi phông. Ta chọn băng tải vấu BTV-150 của công ty Vina Nha Trang [17] . Thông số kỹ thuật: + Bề rộng bản: 150 mm + Năng suất lớn nhất: 6 (tấn/h) SVTH: Phạm Xuân Hoàng 88 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Băng tải vấu BTV-150 Bảng 6.5. Các thiết bị vận chuyển trong dây chuyền sản xuất cà phê nhân ST T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tên thiết bị Kích thước (mm) SL Băng tải vấu vận chuyển quả tươi lên bể xi phông Gầu tải nguyên liệu lên xilô ủ lên men Gầu tải nguyên liệu từ máy sấy tĩnh lên xilô chứa Gầu tải nguyên liệu từ máy sấy trống lên xilô chứa Gầu tải nguyên liệu lên máy tách tạp chất Gầu tải nguyên liệu lên máy xát khô và đánh bóng Gầu tải nguyên liệu lên máy PLKT Gầu tải nguyên liệu lên máy PLTL Gầu tải nguyên liệu lên máy PLMS Gầu tải nguyên liệu lên silo chứa sau PLKT Gầu tải nguyên liệu lên silo chứa sau PLMS Vít tải vận chuyển vỏ B =150 B = 350; H = 8479 B = 350; H = 8479 B = 350; H = 8479 B = 350; H =3520 B = 350; H = 3185 B = 350; H = 3185 B = 350; H =3362 B = 350; H =3165 B = 350; H = 6250 B = 350; H = 6250 D= 550 2 2 1 1 1 1 1 1 1 3 3 1 Ghi chú: - PLKT: phân loại theo kích thước. - PLMS: phân loại theo màu sắc. - PLTL: phân loại theo trọng lượng. Bảng 6.6. Các thiết bị chính sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt STT Tên thiết bị chính 1 Bể xi phông 2 Máy xát tươi SVTH: Phạm Xuân Hoàng Kích thước (mm) 5400 x 2400 x 2800 4000 x 2100 x 4000 89 Số lượng 2 2 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 3 4 5 6 7 8 Xilô ủ lên men Hệ thống sấy tĩnh Thiết bị sấy trống quay Thiết bị tách tạp chất Máy xát khô và đánh bóng Máy phân loại theo kích thuớc D=2000, H= 10004 8000 x 3500 x 1500 D= 1700, L=5950 2800x2200x3880 1900 x1150 x 1900 5000 x 1450 x 2350 2 1 1 1 1 1 9 Máy phân loại theo trọng lượng 2800 x 1400 x 1700 1 10 Máy phân loại theo màu sắc 1425×1518×1880 1 11 Xilô chứa cà phê nhân sau PLKT D=2000,H = 3560 3 12 Xilô chứa cà phê nhân sau PLMS D=2000,H = 3560 3 13 Máy phối trộn 1500x1100x2910 1 14 Hệ thống đóng bao tự động 1200x1000x3123 1 6.2. Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất cà phê rang xay 6.2.1. Sàng tạp chất - Chọn sàng lắc dọc, ba lưới sàng [1, tr 142]. - Năng suất sàng: 800 (kg/h). - Năng suất cần thiết: Q = 666,302 (kg/h) [bảng 4.6]. - Lưới sàng làm bằng thép dập lỗ tròn : φ1 = 6,5 (mm). φ2 = 6 (mm). φ3 = 4 (mm). - Kích thước máy: Dài × rộng × cao = 3000mm × 1500mm × 1500mm. - Công suất động cơ điện: 4,5 (Kw). - Số máy cần chọn n= 666,302 800 = 0.833 - Số lượng sàng: n = 1 (máy). 6.2.2. Bể xử lý nguyên liệu - Thể tích bể: V = ϕ × Q × t (m3). Trong đó : SVTH: Phạm Xuân Hoàng 90 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch +ϕ: hệ số an toàn của bể; ϕ = 1,5. + Q: năng suất của bể (m3/h); Q= G ρ (m3/h). G: lượng nguyên liệu vào bể: G = 656,380 (kg/h) [bảng 4.6]. ρ: dung trọng cà phê; Q 656,380 1,313 500 ρ = 500 (kg/m3). (m3/h). t: thời gian nguyên liệu lưu lại trong bể (h); t = 1/12 (h). 1 ⇒ V = 1,5 × 1,313× 12 = 0,164 (m3). + Kích thước của bể: Dài × rộng × cao = 800mm × 600mm × 1000mm. Số lượng bể: n = 1 (bể). 6.2.3. Xilô chứa nguyên liệu trước khi rang - Khối lượng cà phê của mỗi mẻ rang là: (120 kg/mẻ). Vnl = - Thể tích nguyên liệu : 120 ρ (m3). Trong đó: - ρ: dung trọng cà phê trước khi rang; ρ = 500 (kg/m3). Vnl = 120 = 0,24 500 (m3). - Thể tích xilô chứa : V= Vnl µ (m3). Với: µ là hệ số chứa đầy; µ = 0,85. V= 0,24 = 0,282 0,85 (m3). + Chọn đường kính phần hình trụ: D = 0,5 (m), H3 = 0,1 (m). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 91 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch D−d 0,5 − 0,1 + Chiều cao đáy nón: H2= 2 × tg60o = 2 x tg 600 = 0,346 (m). ( H2 ×π × D2 + d 2 + D × d + Thể tích đáy nón:Vn = 12 ( ) ) 0,346 × 3,1416 × 0,5 2 + 0,12 + 0,5 × 0,1 12 Vn = = 0,028(m3). + Thể tích phần trụ: Vtr = V – Vn = 0,282 – 0,028 = 0.254(m3). 2 D Vtr =   × π × H 1 2 Mà: ( H1: chiều cao phần trụ). Vtr × H1 = 4 π × D2 = 0.254 × 4 3,1416 × 0,5 2 = 1.294(m3). + Chiều cao của xilô: H = H1 + H2 + H3 = 1.294+0,346+0,1 = 1,74(m). 6.2.4. Thiết bị rang - Năng suất cần thiết: Q = 656,308 (kg/h) [bảng 4.6]. - Chọn thiết bị rang ĐP - MR 200 [15]. * Giới thiệu chung Máy rang cà phê ĐP - MR 200 Là thiết bị chuyên dùng để rang cà phê nhân. Máy có thể sử dụng riêng rẻ hoặc lắp trong dây chuyền chế biến cà phê hoàn chỉnh. SVTH: Phạm Xuân Hoàng ĐP-MR 92 Hình 6.12. Thiết bị rang Lớp: 09H2B200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Thời gian rang ngắn : 25 - 35 phút/mẻ - Nhiên liệu đốt : gas, củi, than đá - Độ đồng đều của hạt cà phê sau khi rang cao - Có bảng điều khiển và đồng hồ hiển thị nhiệt độ rang - Tiết kiệm được chi phí - Có hệ thống xử lý bụi và tạp chất - Làm nguội hạt nhanh sau khi rang - Dễ vận hành và sửa chữa - Khối lượng nguyên liệu vào trong 1 mẻ rang: G = 200 (kg/h). - Tổng thời gian rang và tháo liệu: 1 2 (h). - Số thiết bị rang cần: 2. - Chọn 2 thiết bị rang chính và 1 thiết bị rang dự phòng. Tổng số thiết bị rang cần: n = 3 thiết bị. -Thể tích thiết bị cần thiết để chứa khối nguyên liệu: V= G 3 (m ) ρ . Trong đó: - G: khối lượng nguyên liệu vào trong 1 mẻ rang, G = 200 (kg/h). - ρ: dung trọng cà phê trước khi rang; ρ = 500 (kg/m3). V= 200 500 = 0,4 (m3). Trong quá trình rang thì thể tích của hạt cà phê tăng 50 ÷ 100%, vì vậy để đảm bảo quá trình đảo trộn và thoát khí tốt khi rang thì nguyên liệu vào chỉ nên chiếm khoảng 30 ÷ 40% thể tích thùng rang. VT = + Thể tích thùng rang: V × 100 0,4 × 100 = = 1,333(m 3 ). 30 30 + Đường kính thùng rang: DT = 0,7 (m). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 93 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Chiều dài thùng rang: L = 4 × 1,333 = 3,466 3,14 × (0,7) 2 (m). + Công suất động cơ: Nđc = 5 HP 6.2.5. Thiết bị làm nguội Người ta thường tiến hành làm nguội bằng cách phun nước để giảm nhiệt độ và nâng độ ẩm của cà phê sau khi rang từ 1% lên 3% (quá trình này được làm nguội trong thùng rang), nên cà phê sau khi ra khỏi máy rang chỉ được làm nguội sơ bộ bằng băng tải . + Năng suất cần thiết: Q = 498,794 (kg/h) [bảng 4.6]. + Chọn băng tải BTM-200. Hình 6.13. Thiết bị làm nguội Cấu tạo: 1. Motor và bộ truyền cơ khí. 2. Thân băng tải. 3. Băng tải 4. Cơ cấu tăng băng tải. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 94 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch -Chiều rộng tấm băng : B = 400 (mm). - Chiều dài băng tải: l = 2 (m). - Chọn n =1 (băng tải). - Công suất động cơ: 0,6 (Kw). 6.2.6. Máy phối trộn + Năng suất cần thiết: Q = 513,759 (kg/h) [bảng 4.6]. + Chọn máy trộn cà phê ĐP-MTR-60 [15]. Giới thiệu chung Máy trộn cà phê là thiết bị dùng trong hệ thống chế biến cà phê bột. Chức năng của máy này là dùng để pha trộn các loại cà phê lại với nhau theo tỷ lệ, để tạo ra hương vị cà phê như mong muốn. Cấu tạo: 1. Cửa nạp. 2. Trục chính. 3. Cửa ra thành phẩm. 4. Khung máy. 5. Motor truyền động trục chính. Hình 6.14. Thiết bị phối trộn ĐP-MTR-60 + Năng suất máy: 60kg/mẻ + Thời gian trộn: 3-5 phút/mẻ SVTH: Phạm Xuân Hoàng 95 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Công suất động cơ: 5HP + Kích thước máy: Dài × Rộng × Cao = 1500mm × 1100mm × 2910mm. + Vật liệu chế tạo: Phần tiếp xúc nguyên liệu làm bằng thép không rỉ + Chọn n =1 (máy) 6.2.7. Máy xay cà phê + Năng suất cần thiết: Q = 511,187 (kg/h) [bảng 4.6]. + Chọn máy xay cà phê MX-1000S của công ty VINA Nha Trang. Máy xay cà phê MX-1000S là một thít bị chuyên dùng để xay cà phê sau khi rang, có thể lắp nhiều máy trong hệ thống chế biến. Hình 6.15. Thiết bị xay MX-1000S Cấu tạo: 01. Phểu nạp liệu. 03. Đĩa ép . 04. Cửa xả cà phê thành phẩm. 02.Cửa nạp điều chỉnh. 05. Motor truyền động. Vật liệu chế tạo máy: phần tiếp xúc với cà phê nhân làm bằng thép không rỉ, vỏ máy làm bằng thép đen - Năng suất máy nghiền: 1000 (kg/h). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 96 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Số máy cần chọn n=511,178/1000=0,511 - Số máy nghiền: n = 1 (máy). - Công suất động cơ: 21 (Kw). - Kích thước máy: Dài × rộng × cao = 1900 x 1000 x 1700. + Thông số bột cà phê sau khi xay: - Kích thước hạt 0.2 - 0.5mm : 90% - Kích thước hạt < 0.2 - 0.1mm: 5% - Kích thước hạt > 0.5 mm : 5% 6.2.8. Máy đóng gói Bao bì để đựng cà phê bột gồm các lớp sau: - Trong cùng là lớp giấy thiếc, gói cà phê bột được hút chân không để tránh sự hư hỏng khi bảo quản. - Bên ngoài là lớp vỏ hộp giấy. Nhãn hiệu được ghi ở bên ngoài và được đăng ký bản quyền sử dụng riêng. Đồng thời phải ghi đầy đủ các thông tin cần thiết như ngày sản xuất, hạn sử dụng, có thể ghi thêm hướng dẫn sử dụng để người tiêu dùng sử dụng sản phẩm dễ dàng hơn. . + Năng suất cần thiết: Q = 500,999 (kg/h) [bảng 4.6]. + Chọn máy đóng gói tự động của công ty cơ khí Alpha. Hình 6.16. Máy đóng gói SVTH: Phạm Xuân Hoàng 97 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Năng suất của máy: 1000 (kg/h). - Công suất động cơ: 1,8 (Kw). - Kích thước máy: Dài × rộng × cao = 500mm × 500mm × 1700mm. - Số máy: n= 500,999 1000 =0,501 - Vậy ta chọn 1 máy + Khối lượng mỗi gói: 250 - 1000 (g/gói). + Số lượng sản phẩm: 20-60sp/p Bảng 6.7. Các thiết bị chính trong quá trình sản xuất cà phê rang xay STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Tên thiết bị Sàng tạp chất Bể xử lý nguyên liệu Thiết bị rang Xilô chứa nguyên liệu trước rang Máy phối trộn Băng tải làm nguội Máy xay cà phê Máy đóng gói Kích thước (mm) 3000 × 1500 × 1500 800 × 600 × 1000 DT = 700; L = 2079 D = 500; H = 1740 1500 × 1100 × 2910 B = 400; L = 2000 1900 × 1000 × 1700 500 × 500 × 1700 Số lượng 1 1 3 1 1 1 1 1 Giám đốc CHƯƠNG 7 PGĐ Kinh doanh PGĐ XÂY Kỹ thuật TỔ CHỨC HÀNH CHÍNH VÀ TÍNH DỰNG 7.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy Phòng kế toánPhòng tài vụ cungPhòng Phòng maketingPhòng kỹ thuật Phòng kế hoạchPhòng KCS tiêu hành chính SVTH: Phạm Xuân Hoàng Phân xưởng cơ điện 98 Phân xưởng sản xuất Lớp: 09H2B Phân xưởng phụ trợ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Tổ chức hành chính của nhà máy không những tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất mà còn chăm lo đời sống của cán bộ, công nhân viên trong nhà máy. 7.2. Tổ chức lao động của nhà máy 7.2.1. Chế độ làm việc Nhà máy làm việc 272 ngày/năm, nhà máy làm việc 2 ca /ngày: - Ca 1: từ 6 h  14 h. - Ca 2: từ 14 h  22 h. Bộ phận hành chính làm việc 8h/ngày. Đa số lực lượng lao động 1 ca thì làm việc theo giờ hành chính. - Sáng: từ 7h đến 11h. - Chiều: từ 13h đến 17h. 7.2.2. Nhân lực 7.2.2.1. Lao động gián tiếp Bảng 7.1. Lao động lao động gián tiếp ST T 1 2 3 Ngành nghề Giám Đốc. PGĐ Kỹ Thuật. PGĐ Kinh Doanh. SVTH: Phạm Xuân Hoàng Số người/ca 01 01 01 99 Số ca/ngày 01 01 01 Số người/ngày 01 01 01 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Phòng Hành Chính. Phòng Tổ Chức. Phòng KCS Phòng K.H, tài vụ. Y tế. Phòng cung, tiêu Phòng makerting Bảo vệ nhà máy Nhà ăn, căn tin Tài xế Tổngcộng: (Ccb) GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 04 04 04 02 02 01 01 02 02 04 01 01 01 01 01 02 01 02 02 01 04 04 04 02 02 02 01 04 04 04 34 7.2.2.2. Lao động trực tiếp * Tại công đoạn sản xuất cà phê nhân: Được trình bày theo bảng 7.2 Bảng 7.2. Lực lượng sản xuất tại dây chuyền sản xuất cà phê nhân STT Công đoạn 1 2 3 4 5 6 7 8 Vận chuyển nguyên liệu Phơi, sấy sơ bộ Sấy chính thức Tách tạp chất Xát cà phê Đánh bóng Phân loại theo kích thước Phân loại theo khối lượng Phân loại theo màu sắc Phối trộn, đóng bao Vận chuyển, bảo quản Cn1= 31 9 10 11 Tổng cộng Số CN /ca 06 04 02 01 02 01 01 02 Số ca ngày 02 02 02 02 02 02 02 02 Số CN /ngày 12 08 04 02 04 02 02 04 02 04 06 02 02 03 Cn2= 68 04 08 18 *Tại phân xưởng sản xuất cà phê rang xay: trình bày ở bảng 7.4 Bảng 7.4. Lực lượng sản xuất tại dây chuyền cà phê rang xay STT 1 2 3 Công đoạn Vận chuyển ng.liệu Xử lý, làm sạch Rang cà phê SVTH: Phạm Xuân Hoàng Số Số Số CN/ca 02 02 02 ca/ngày 02 02 02 CN/ngày 04 04 04 100 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 5 6 7 Làm nguội Phối trộn Nghiền Cân,đóng gói Tổng cộng GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 01 01 02 04 Cr1=14 02 02 02 02 02 02 04 08 Cr2=28 Như vậy: Tổng cộng lực lượng lao động gián tiếp: 34 người. + Tổng số công nhân trực tiếp tham gia sản xuất: Csx = Cn2 +Cr2= 68 +28 = 96 (người). + Số công nhân biên chế ở khâu trực tiếp sản xuất: Cbc = k × Csx= 1,04×96 =100 (người); (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. 7.2.2.3. Tổng số công nhân viên của nhà máy C = Ccb + Cbc = 34 + 100 = 134 (người). 7.2.2.4. Số công nhân (CN) đông nhất trong 1 ca - Số người đông nhất mỗi ca = Số nhân viên hành chính +Số CN sản xuất/ca - Số nhân lực và cán bộ trong các phòng ban làm trong 1 ca: Ccb = 34 - 5 = 29 (người). - Số công nhân trực tiếp sản xuất trong 1 ca: 31 + 14 = 45 người Vậy tổng số công nhân đông nhất trong 1 ca là: Cc = 29 +45 = 74(người). 7.3. Tính xây dựng 7.3.1. Cách bố trí mặt bằng * Yêu cầu chung về bố trí mặt bằng + Đảm bảo đường đi của dây chuyền công nghệ là ngắn nhất. + Đảm bảo sự hợp tác trong việc sử dụng nguyên liệu, giữa các phân xưởng và giữa các nhà máy trong khu vực khác trong toàn bộ khu công nghiệp. + Giải quyết tốt vấn đề giao thông nội bộ nhà máy và giữa nhà máy với các khu vực khác. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 101 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Chọn phương tiện vận chuyển hợp lý. - Có mối liên hệ chặt chẽ giữa các phân xưởng sản xuất với nhau, gữa khu vực sản xuất với khu vực điều khiển. + Đảm bảo phù hợp với địa hình, địa chất ở khu vực nhà máy. + Đảm bảo khoảng cách giữa các công trình theo tiêu chuẩn để đáp ứng các yêu cầu về thông gió, chiếu sáng, phòng hoả và vệ sinh công nghiệp. 7.3.2. Tính xây dựng 7.3.2.1. Phân xưởng sản xuất Dựa vào dây chuyền công nghệ, kích thước và số lượng thiết bị đã tính toán và bố trí dây chuyền sản xuất cà phê nhân, cà phê rang xay nằm trong một phân xưởng một tầng. Ta chọn chiều cao phân xưởng: 8,4(m). + 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. + Diện tích phân xưởng, bao gồm cả phân xưởng bên trong + ngoài: 18x24 + 6x22 = 564 (m2). 7.3.2.2. Sân chứa nguyên liệu ban đầu kết hợp sân phơi Sân chứa nguyên liệu được xây dựng có mái che, không có tường bao xung quanh, sân phơi thì không cần. Cà phê sau khi thu hoạch được vận chuyển về nhà máy và phơi rải đều trên mặt sân nhằm bảo quản nguyên liệu tránh những hư hỏng xảy ra khi bảo quản. + Lượng nguyên liệu cần bảo quản rãi dày 40 (cm) trên nền nhà. + Mật độ: ρx0,4 = 600 x 0,4 = 240 (kg/m2). Chọn thời gian lưu lại trên sân t = 6 (h). → Lượng nguyên liệu trên sân: 7500 x 6= 45000 (kg). + Diện tích sân cần xây dựng: S= 45000 240 = 187,5 (m2). Diện tích lối đi và cột chiếm 30% diện tích sân. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 102 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Vậy diện tích sân cần xây dựng là: Sxd = 187,5 + 187,5 x 0,3 = 243,75 (m2). Chọn kích thước sân: Dài x Rộng = 25 x 10 (m), diện tích: S = 25 x 10 = 250 (m2). 7.3.2.3. Kho bảo quản cà phê nhân - Cà phê nhân sau khi được sản xuất ra tốt nhất là đem đi tiêu thụ ngay. Tuy nhiên, khi chưa tiêu thụ ngay được thì phải được bảo quản ở trong kho, thời gian bảo quản cà phê nhân trong 15 ngày. - Nhà máy có phân xưởng phụ sản xuất cà phê rang xay, nguyên liệu của phân xưởng này là sản phẩm của phân xưởng chính, ta đã sử dụng một phần cà phê nhân để đem đi sản xuất cà phê rang xay. - Phân xưởng phụ có năng suất 500 (kg/h) tương đương với lượng nguyên liệu cà phê nhân đem đi sản xuất là 666,302 × 16 = 10660,832(kg/ngày). - Năng suất cà phê nhân là 1107,653 × 16 = 17722,448 (kg/ngày). Vậy lượng cà phê nhân mỗi ngày cần phải bảo quản là: 17722,448 - 10660,832= 7061,616 (kg) - Cà phê nhân được chứa trong các bao đay khối lượng 60 (kg/bao). Kho sản phẩm thiết kế có thể chứa được lượng cà phê nhân sản xuất trong 1 tháng. α .Q.Z . f - Diện tích kho chứa được tính theo công thức: F = q.m. (m2). Trong đó: + Q: Lượng nguyên liệu cần sử dụng trong 1 ngày (T). + Z: Số ngày dự trữ, ngày, chọn Z= 30 ngày. + f: Diện tích mỗi bao khi chứa, chọn kích thước bao: (0,8 x 0,5)= 0,4m 2 + q: Trọng lượng mỗi bao, q = 60kg = 0,06T. + m: Số bao trong một chồng, m = 10 bao. + α : Hệ số khoảng cách giữa các chồng bao, α = 1,1. Vậy: F = 1,1 × 7061,616 × 30 × 0,4 60 × 10 SVTH: Phạm Xuân Hoàng = 155,355 (m2) 103 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Diện tích cột và lối đi chiếm 30%: F’ = 155,355 x 0,3 = 46,607 (m2) Diện tích kho cần xây dựng: Fkho = 155,355 + 46,607 = 201,962 (m2) Diện tích kho chứa thực tế: F’kho Fkho = ϕ = 201,962 0,85 = 237,602 (m2). (φ: Hệ số chứa đầy của kho chứa). Chọn kích thước kho: DxRxH = 14x18x6 m. 7.3.2.4. Kho bảo quản cà phê rang xay - Bảo quản cà phê rang xay trong 15 ngày chờ tiêu thụ. Cà phê rang xay được đóng gói và xếp vào thùng (kiện), mỗi thùng có trọng lượng 10 kg. Khối lượng cà phê cần bảo quản: 8000 × 15 = 120000 (kg). - Kho bảo quản được xếp theo tiêu chuẩn 1,5 - 1,7 (t/m2). Ta chọn 1,6(t/m2). - Diện tích cần để bảo quản: S 120000 75 1600 (m2) - Tính cả cho các hành cột và lối đi lại trong kho thì diện tích kho bảo quản cần xây dựng là: S2 = 75 + 75 × 0,3 = 97,5(m2). - Chọn kích thước kho: Dài × Rộng × Cao = 10m × 10m × 6m. - Diện tích kho: S = 10 × 10 = 100 (m2). 7.3.2.5. Nhà hành chính a. Diện tích dành cho cán bộ công nhân viên - Tiêu chuẩn được tính như sau: + Cán bộ lãnh đạo 8 ÷ 12 (m 2/người). Số cán bộ lãnh đạo gồm 1 giám đốc, 2 phó giám đốc và 6 trưởng phòng. Vậy tổng số cán bộ lãnh đạo 9 người. + Các cán bộ viên chức khác chọn 4 (m2/người). Vậy diện tích cần xây dựng là: F1 = 9 x 10 + (22 – 9) x 4 = 142 (m2). b. Diện tích hội trường SVTH: Phạm Xuân Hoàng 104 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Tiêu chuẩn 0,5 (m2/người) và tính cho toàn bộ số công nhân viên của nhà máy. + Số người này đã tính trong phần hành chính C =139(người/ca). F2=139 x 0,5 = 69,5 (m2). + Vậy tổng diện tích khu nhà hành chính là: F = F1 + F2 = 142 + 69,5 = 211,5 (m2). Ta xây khu nhà hành chính hai tầng với kích thước như sau: Dài x rộng x cao = 24 x 6 x 9,6 (m). Diện tích mỗi tầng: S = 24 x 6 = 144 (m2). 7.3.2.6. Nhà xưởng cơ khí Chọn phân xưởng có kích thước xây dựng như sau: Dài x rộng x cao = 12 x 6 x 4,8 (m).S = 12 x 6 = 72 (m2) [10,tr54]. 7.3.2.7. Kho chứa bao bì Kho này sử dùng chứa bao bì để chuẩn bị cho quá trình đóng bao cà phê thóc và cà phê nhân thành phẩm. Chọn kho có kích thước như sau:Dài x rộng x cao = 6 x 6 x 4,8 (m). S = 6 x 6 = 36 (m2). 7.3.2.8. Nhà bảo vệ - Chọn kho có kích thước như sau:Dài x rộng x cao = 6 x 4 x 3,6 (m), S = 6 x 4 = 24 (m2). 7.3.2.9. Nhà ăn 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 (m2/người), và tính theo 2/3 số lượng công nhân trong ca đông nhất. 2 S = 74×2,25× 3 = 111 (m2) - Chọn kích thước nhà ăn : Dài x rộng x cao = 16 x 9 x 4,8 (m).S = 16 x 9 = 144 (m2). 7.3.2.10. Nhà để xe SVTH: Phạm Xuân Hoàng 105 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - Diện tích nhà xe tính cho 100% số người làm việc trong ca đông nhất. Diện tích được tính là 1 (xe máy/1m2). Chọn hệ số sử dụng 80%. 100 - Diện tích cần xây dựng là: S=74× 80 = 92,5 (m2). Chọn kích thước nhà xe: Dài x rộng x cao = 18 x 6 x 3,6 (m). S = 18 x 6 = 108 (m2). 7.3.2.11. Gara ô tô - 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= 120 20 = 6 (xe). + Chọn số xe n = 6 (xe). + Chọn thêm một xe con dành cho cán bộ đi công tác xa. Vậy tổng số xe trong nhà máy là 7 (xe). Mỗi xe chiếm diện tích 20 (m2), hệ số sử dụng 0,8. 7 0,8 Diện tích cần xây dựng: S=20× = 175 (m2). Chọn kích thước xây dựng: Dài x rộng x cao = 18x10x4,8 (m), S = 18 x 10 = 180 (m2). 7.3.2.12. Nhà sinh hoạt vệ sinh a. Phòng thay quần áo - Tính theo tiêu chuẩn 0,2 (m2/người). - Diện tích phòng cần xây dựng là: S1 = 74 x 0,2 = 14,8 (m2). b. Phòng tắm - Tính cho 60% số công nhân đông nhất trong ca, và 7 ÷ 10 (công nhân/1vòi). Kích thước 0,9 x 0,9. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 106 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Số vòi cần thiết :N = = 4,44. Chọn 5 vòi tắm. + Diện tích phòng tắm: S2 = 5 x 0,9 x 0,9 = 4,05 (m2). c. Khu vực rửa - Tính cho 20 (công nhân/1 chậu rửa). Số chậu cần thiết: n = 5 (chậu). d. 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), S3 = 2 x 0,9 x 1,2 = 2,16 (m2). -Vậy diện tích nhà sinh hoạt vệ sinh cần xây dựng là: S = S1 + S2 + S3 = 14,8 + 4,05 + 2,16 = 21,01 (m2). -Chọn kích thước nhà sinh hoạt vệ sinh: 6 x 6 x 3,6 (m), S = 6 x 6 = 36 (m2). 7.3.2.13. Kho nhiên liệu - Lượng dầu FO cần cho nồi hơi: B =19,030 (kg/h)(xem phần điện - nước). - Lượng dầu FO cần dùng cho quá trình rang là B2 = 10,688 (kg/h) (xem phần cân bằng nhiệt). - Lượng dầu FO cần dùng là: B = B1 + B2 = 19,030 +10,688 = 29,718 (kg/h) - Lượng nhiên liệu dự trữ được tính cho nhu cầu đốt trong 15 ngày. - Lượng dầu dự trữ là: 29,718 x 16 x 15 = 7132,32 (kg). - Thể tích riêng của dầu: v = 0,00108 (m3/kg). - Vậy thể tích dầu cần dự trữ là: V = 7132,32 x 0,00108 = 7,703 (m3). Chọn xitec để trữ dầu có kích thước: D = 1800 (mm), H = 3200 (mm). → Thể tích mỗi xitec: V=3,14. 2 D2  1,8  H 3,14 3,2 4 4 =8.139 (m3). 7,703 8,139 Số lượng xitec: n = = 0,95. Chọn n = 1. Kích thước kho nhiên liệu: Dài x rộng x cao = 6 x 4 x 4,8 (m).S = 6 x 4 = 24 (m2). 7.3.2.14. Đài nước SVTH: Phạm Xuân Hoàng 107 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch - R = 3000 (mm). - Chiều cao tổng H = 12(m). - Diện tích: S = 8 x 8 = 64 (m2). 7.3.2.15. Phòng hóa nghiệm - Thường lấy khoảng 40-100 m2 dựa vào năng suất nhà máy - Năng suất nhà máy vừa nên ta chọn 96 m2 - Kích thước: dài x rộng x cao: 12 x 8 x 4,8 7.3.2.16. Nhà đặt bơm nước Chọn kích thước: + Dài x Rộng x Cao = 8 x 6 x 3,6 (m), S = 8 x 6 = 48 (m2). 7.3.2.17. Bãi chứa bã Bã nhà máy thải ra chủ yếu là vỏ quả cà phê, vỏ lụa và lớp nhớt. Chọn diện tích bãi chứa bã: S = 12 x 9= 108 (m2). 7.3.2.18. Khu xử lý nước thải Để đảm bảo nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép phải bố trí ít nhất 2 bể xử lý nước thải. Chọn kích thước bể: Dài x Rộng = 12x 12 (m), S = 12 x 12 = 144 (m2). 7.3.2.19. 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), S = 4 x 4 = 16 (m2). 7.3.2.20. Bể nước dự trữ Ta đã tính ở phần điện - hơi - nước. Kích thước: Dài x Rộng x Cao = 6 x 6 x 6 (m), S = 6 x 6 = 36 (m2). 7.3.2.21. Phân xưởng lò hơi Kích thước: Dài x Rộng x Cao = 8 x 7 x 4,8 (m), S= 8 x 7 = 56 (m 2). TỔNG KẾT XÂY DỰNG ST T Tên công trình SVTH: Phạm Xuân Hoàng Dài (m) Rộng(m) Cao(m) 108 Diện tích(m2) Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Phân xưởng chính và phụ Sân chứa nguyên liệu Kho chứa cà phê nhân Kho cà phê rang xay Nhà hành chính (2 tầng) Nhà xưởng cơ khí Kho chứa bao bì Nhà bảo vệ Nhà ăn Nhà để xe Gara ôtô Nhà sinh hoạt vệ sinh Kho nhiên liệu Đài nước Phòng hóa nghiệm Nhà đặt bơm nước Bãi chứa bã và xử lý bã Khu xử lý nước thải TBA và máy biến áp Bể nước dự trữ Phân xưởng lò hơi Tổng cộng: (Fxd) 24/22 18/6 8,4 564 25 14 10 24 9,5 6 6 16 18 18 6 6 8 12 8 12 12 4 12 8 10 18 10 6 8 6 4 9 6 10 6 4 8 8 6 9 12 4 12 7 6 6 6 9,6 4,8 4,8 3,6 4,8 3,6 4,8 3,6 4,8 8 4,8 3,6 6 4,8 250 252 100 144 72 36 24 144 108 180 36 24 48 96 48 108 144 16 144 56 2610 + Tổng diện tích xây dựng nhà máy: Fxd = 2610 (m). + Diện tích khu đất: Fkd = Fxd K xd , (m2). Với: Kxd: Hệ số xây dựng (%). Đối với nhà máy thực phẩm thường Kxd = (35 ÷ 50) %. Chọn Kxd = 35%. 2610 0,35 Fkđ = = 7458 (m2). Chọn khu đất hình chữ nhật có kích thước như sau: Dài x rộng = 95 x 80 (m). Fkđ = 95 x 80= 7600 (m2). Ngoài ra để đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tổng mặt bằng nhà máy còn có hệ số sử dụng Ksd. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 109 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K sd = GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Fsd Fkâ ×100 (%). Trong đó: + Fkđ: diện tích bên trong hàng rào nhà máy (m2). Fsd = Fxd + Frãnh hè + Fhành lang + Fcây xanh + Fgiao thông (m2). + Fxd = 2610 (m2). + Diện tích hè rãnh: Fhr = 0,05.Fkđ = 0,05 x 7600 = 380 (m2). + Diện tích giao thông trong nhà máy: Fgt = 0,15.Fkđ = 0,15 x 7600 = 1140 (m2). + Diện tích hành lang: Fhl = 0,05.Fkđ = 0,05 x 7600 = 380 (m2). + Diện tích cây xanh: Fcx = 0,1.Fkđ = 0,1 x 7600 = 760 (m2). Vậy ta có: Fsd = 2610+ 380 + 1140+ 380 + 760 = 5270 (m2). 5270 Fsd 100% 7600 Ksd= Fkd = x100 = 69 %. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 110 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 8 TÍNH NHIÊN LIỆU, NƯỚC 8.1. Tính nhiên liệu 8.1.1. Tính nhiên liệu dùng cho lò đốt Theo phần tính và chọn thiết bị ta có: + Lượng dầu FO tiêu tốn cho lò đốt trong quá trình sấy đã tính : B s = 19,030(kg/h) + Lượng dầu dùng cho lò đốt trong 1 năm: B0 = Bx24x272 = 23,306 x 24 x 272 = 152141,568 (kg/năm). B0= 152141,568 x 1,087 = 165377,884 (lít/năm). 8.1.2. Lượng xăng dầu dùng cho các loại xe trong nhà máy Nhà máy dùng 6 xe tải để vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm. + Với định mức mỗi xe dùng 20 (lít/ngày). + Vậy lượng dầu cần dùng là: 20x6x272 = 32640 (lít/năm). Ngoài ra nhà máy sử dụng thêm một chiếc xe con để đưa đón cán bộ. + Định mức 10 (lít/ngày). + Vậy lượng xăng cần dùng: 10x272x1 = 2720(lít/năm). 8.1.3. Lượng dầu dùng cho máy phát điện dự phòng + Định mức: 40 (lít/tháng). + Lượng dầu dùng cho cả năm: 40x11 = 440 (lít/năm). Vậy tổng lượng xăng dầu cần dùng cho nhà máy trong một năm là: G’ = 165377,884 +16320 + 2790 + 440 = 184927,844 (lít/năm). 8.1.4. Lượng than cần dùng cho lò đốt sấy tĩnh + Lượng than dùng: 20 (kg/h). + Lượng than dùng cho một mẻ sấy: 40 (kg/mẻ). 8.2. Tính lượng nước cần dùng cho nhà máy 8.2.1. Nước dùng cho sản xuất Nhà máy sử dụng rất nhiều nước, nước dùng cho bể xi phông, dùng cho vệ sinh thiết bị, xử lý nguyên liệu... Tuỳ theo mục đích sản xuất khác nhau mà chất SVTH: Phạm Xuân Hoàng 111 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch lượng nước cũng khác nhau. Nhưng nói chung nước sử dụng phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Độ pH = 7 ÷ 8. + Không có mùi vị lạ. + Không có các chất độc. + Hàm lượng Fe2+, Fe3+ ≤ 5 (mg/l). + Chỉ số coli < 3. + Chuẩn số coli < 300. + Ít hợp chất hữu cơ. + Không có vi sinh vật gây bệnh. Để đảm bảo chất lượng nước, trước khi đưa vào sản xuất thì nước phải qua xử lý: Sử dụng thiết bị tách Fe2+, Fe3+, tách phèn, tách mùi vị lạ... * Lượng nước sử dụng cho bể xi phông Lượng nước vào bể xi phông: 7500(kg / h) 600(kg / m 3 ) = 37,500(m3/h). → V = 16 x 37,5 = 600 (m3/ngày). Vxp = 3.Vnl=3. * Lượng nước rửa sau lên men 2955(kg / h) 600(kg / m 3 ) = 14,775(m3/h) →V = 16 x 14,775= 236,4 (m3/ngày). Vr= 3.Vnl=3. * Lượng nước làm nguội sau rang 498,794(kg / h) 600(kg / m 3 ) Vr= 2.Vnl=2. =1,663(m3/h)→V = 16 x 1,663= 26,608 (m3/ngày). 8.2.2. Lượng nước dùng cho sinh hoạt Nước dùng cho nhà ăn: + Tiêu chuẩn sử dụng: 30 (lit/người.ngày). + Tổng số cán bộ công nhân viên của nhà máy trong ngày: 134 người. →Vna = 30 x 134 = 4020 (l/ngày) = 4,02 (m3/ngày). Nước dùng cho nhà tắm: + Tiêu chuẩn 40 (l/người/ngày). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 112 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch →Vnt = 134 x 40 = 5360 (lit/ngày) =5,36 (m3/ngày). Vậy lượng nước dùng cho sinh hoạt: Vsh = Vna + Vnt = 4,02 + 5,36 = 9,38 (m3/ngày). 8.2.3. Nước dùng để tưới cây xanh Lấy bằng 10% lượng nước sinh hoạt. Vcx = 0,1 x 9,38 = 0,938 (m3/ngày). 8.2.4. Nước sử dụng vệ sinh thiết bị Lấy bằng 10% lượng nước sinh hoạt. Vvs = 0,938 (m3/ngày). 8.2.5. Nước dùng để rửa xe Tiêu chuẩn 300 lít/ngày. Vrx = 300 x7 = 2100 (lít/ngày) = 2,1 (m3/ngày). 8.2.6. Nước dùng chữa cháy Tiêu chuẩn 2,5 l/s tính cho 3 giờ. Vcc = 2,5 x 3 x 3600 = 27000 (lít) = 27 (m3). 8.2.7. Tổng lượng nước dùng cho nhà máy trong ngày Vt = Vsx + Vsh + Vcx + Vvs + Vrx (m3/ngày). Vt = 600+ 9,38 + 0,938 + 0,938 + 2,1 = 613,356 (m3/ngày). 8.2.8. Kích thước bể nước dự trữ Chọn kích thước bể nước dự trữ cho 1 ngày sản xuất. Sử dụng 1 bể, một bể nổi một bể chìm có kích thước: Dài x rộng x cao =12 x 12 x6 (m). Thể tích chứa: Vb = 12 x 10 x 6 = 720 (m3). 8.2.9. Đài nước sử dụng cho nhà máy Đài nước làm bằng thép không rỉ, hình trụ đứng. + Lượng nước chứa trên đài: Vsd = Vt.20 % + Vcc = 613,356 x 0,2 + 27 = 149,671 (m3/ngày). Chọn kích thước đài nước: + Chọn đài nước hình trụ tròn, bán kính R = 3(m). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 113 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Chiều cao đài nước: GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 149,671 Vsd 3,14 × 9 2 π .R H= = = 5,296 (m). → Chọn H = 6 (m). Do nhà máy có phân xưởng sản xuất 1 tầng cao 8,4 (m). Nên ta chọn tổng chiều cao đài nước Hđ = 20 (m). 8.2.10. Chọn bơm dùng để bơm nước Chọn 02 bơm để bơm nước lên bể dự trữ. 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). + Số vòng quay: 1450 ÷ 2900 (vòng/phút) + Hiệu suất bơm: 0,85. + Áp suất toàn phần : 18 ÷ 85 (m). + Nhiệt độ : < 800C. + Vật liệu làm bơm: Gang. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 114 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 9 KIỂM TRA SẢN XUẤT 9.1. Mục đích - Cà phê là loại một nông sản mà chất lượng của nó chịu ảnh hưởng mọi giai đọan trong quy trình sản suất, kể từ khi trồng trọt cho đến khi chế biến và bảo quản. Do đó, muốn cho chất lượng của nó đảm bảo cần phải kiểm ra từng khâu một, phải có điều kiện tác động kỹ thuật và xử lý các sự cố trong quá trình sản xuất. - Vì vậy kiểm tra sản xuất phải đạt mục đích sau: + Phát hiện và khắc phục kịp thời những sai sót trong quá trình sản suất. + Khống chế việc thực hiện các chỉ tiêu kỹ thuật, chỉ tiêu kinh tế, để đạt sản phẩm tốt, tránh được các lãng phí trong lao động, và lãng phí do kỹ thuật gây nên. + Kiểm tra để nâng cao tinh thần trách nhiệm của cán bộ và công nhân, đánh giá chính xác ở từng khâu sản xuất. + Việc kiểm tra tốt sẽ nâng cao tinh thần trách nhiệm của cán bộ công nhân viên. Đánh giá chất lượng của từng khâu sản xuất, tránh được những hư hỏng máy móc làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. 9.2. Yêu cầu việc kiểm tra sản xuất - Kiểm tra các thông số kỹ thuật, nguyên liệu vào các công đoạn ấy. - Trong quá trình kiểm tra sản xuất yêu cầu kiểm tra bằng phương pháp nhanh và đơn giản cho kết quả ngay. - 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 sử lý ngay. 9.3. Các phương pháp kiểm tra 9.3.1. Đánh giá phẩm chất cà phê bằng phương pháp cảm quan Đánh giá phẩm chất cà phê bằng phương pháp cảm quan tức là xác định phẩm chất của hạt cà phê bằng hình thức bên ngoài và giá trị bên trong qua cảm giác của SVTH: Phạm Xuân Hoàng 115 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch người kiểm tra. Đánh giá hình thức bên ngoài gồm có: màu sắc hạt, độ căng bóng bề mặt độ đồng đều hạt. 9.3.2. Phương pháp phân tích kiểm nghiệm a. Phương pháp lấy mẫu cà phê nhân + 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 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. 9.3.3. Phương pháp phân tích lý học a. Xác định hạt hoàn toàn và hạt không hoàn toàn + Hạt hoàn toàn: là hạt có màu sắc tự nhiên, hạt phải nguyên vẹn, không bị bạc màu, xuống phẩm hoặc những hư hỏng khác. + Hạt không hoàn toàn: gồm có các loại hạt sau: hạt xuống phẩm, hạt lép, hạt vỡ, hạt bám vỏ lụa, hạt đen, hạt hỏng. + Hạt xuống phẩm: là loại hạt lúc đầu tốt nhưng do bảo quản không tốt, bị ẩm, gây nên bạc màu... + Hạt lép: bề mặt hạt nhăn nheo, màu hạt hơi bình thường, hạt xốp, nhẹ. + Cách xác định: lấy mẫu thử trải ra khay trắng, lấy cặp nhặt các hạt không hoàn toàn để riêng, cân các loại hạt không hoàn toàn. + Gọi X là phần trăm hạt không hoàn toàn X được xác định: X = a b x100,%. - a: Tổng khối lượng hạt không hoàn toàn. - b: Khối lương mẫu thử. b. Xác định khối lượng riêng của hạt cà phê SVTH: Phạm Xuân Hoàng 116 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + 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, các chất trong thành phần của hạt có khối lượng riêng khác nhau. + Cách xác định: dùng cân kỹ thuật cân 100g hạt cà phê cho vào xilanh có chia độ mm. Trong xilanh có chứa nước hoặc toluen, biết thể tích của nước hoặc toluen trước và sau khi cho hạt ta biết thể tích hạt. + Khối lượng riêng được tính: d = p/v (g/cm3). Trong đó: ∙ p: Khối lượng hạt (g). ∙ v: Thể tích hạt (cm3). c. Xác định dung trọng của hạt cà phê + Dung trọng hạt cà phê là trọng lượng 1lít hạt cà phê tính ra g hay kg. Xác định dung trọng một phần nào cho ta biết chất lượng hạt, dung trọng càng lớn biểu hiện hạt càng mẩy tỷ lệ vỏ càng thấp. + Cách xác định: Dụng cụ đo dung trọng là một ống có thể tích 1lít và một cái cân. Hạt được đổ vào phiễu chảy từ từ xuống ống thể tích dùng dao gạt miệng ống để lấy đúng một lít rồi đem cân. Trong lượng cân được là giá trị dung trọng. 9.3.4. Phương pháp phân tích hóa học a. Xác định độ ẩm hạt cà phê + Với cà phê nhân sống dùng phương pháp chia chéo lấy ra mẫu trung bình, mỗi mẫu thử 30g cà phê nhân. Dùng cối chày giã nhỏ mẫu thử, cho toàn bộ vào rây lắc đều. + Tiến hành: Lấy cốc sứ sấy thật khô đến khối lượng không đổi sau đó cho vào cốc 5 ÷ 7g mẫu và cân được khối lượng 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 G2. Độ ẩm được tính: G − G2 W= 1 × 100 G1 − G 0 SVTH: Phạm Xuân Hoàng (%). 117 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Với G0: Khối lương cốc đã sấy đến trọng lương không đổi (g). b. Xác định độ axit của hạt cà phê + Lấy khoảng 50 g hạt đem nghiền nhỏ thành bột (bột qua rây 0,8mm). Dàn mỏng bột ra trên một tấm kính bột dày khoảng 3 ÷ 4mm. Dùng một tấm kính khác ép lên trên, lấy tấm kính trên ra. Dùng muỗng cà phê xúc bột ở nhiều điểm khác nhau, lấy khoảng 5g rồi đem cân để biết dung trọng. + Bột cho vào bình cần 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 phenolftalein lắc đều rồi đem chuẩn độ bằng NaOH 0,1N. + Độ axit được xác định theo công thức: a × 100 × 1000 x= 10 × g × (100 − w) . Trong đó: ∙ a: Số mol NaOH 0,1N dùng để trung hoà. ∙ w: Độ ẩm của hạt (%). SVTH: Phạm Xuân Hoàng 118 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 10 VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 10.1. Vệ sinh công nghiệp 10.1.1. Vệ sinh nhà máy Vệ sinh trong nhà máy bao gồm các vấn đề vệ sinh cá nhân, vệ sinh máy móc, thiết bị, phân xưởng sản xuất, xử lý phế thải, thông gió, hút bụi, cung cấp nước, xử lý nước thải… Để đảm bảo vấn đề vệ sinh trong sản xuất cần có các biện pháp sau: a. 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. b. 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. Có chế độ bồi dưỡng thích đáng cho các công nhân viên trong nhà máy. Thực hiện chế độ khám sức khỏe cho công nhân theo định kỳ 6 tháng/1 lần. c. 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. 10.1.2. Xử lý chất thải Chất thải của nhà máy gồm khói bụi, vỏ quả và nước thải công nghiệp. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 119 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch + Các khí độc hại chủ yếu là khí: SO2, 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, keo nhôm… + 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. Tuy nhiên để đảm bảo vệ sinh môi trường tránh ô nhiễm có thể có thì nhà máy có xây dựng khu xử lý chất thải, xử lý bằng dung dịch kiềm nhằm trung hoà axit có trong nước thải. + Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau. Do đó cần phải trung hòa và điều chỉnh pH về vùng 6,6÷7,6. + Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit, muối axit, dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dung dịch nước thải. + Các hóa chất thường dùng trong phương pháp trung hòa: Canxi cacbonat, canxi oxit, canxi hydroxit… + Chất thải rắn (vỏ quả): Ta có thể hợp tác với các nhà máy sản xuất rượu, nhà máy sản xuất phân vi sinh để bán vỏ quả, vừa tăng hiệu quả kinh tế vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường. + Khu vực xử lý này được đặt ở cuối hướng gió. 10.2. An toàn lao động Trong nhà máy an toàn lao động là vấn đề được đặt lên hàng đầu. Nó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất, sức khoẻ và tính mạng của công nhân cũng như tình trạng máy móc, thiết bị. Do đó cần phải phổ biến rộng rãi cho cán bộ công nhân viên nhà máy hiểu biết và vận dụng một cách có hiệu quả. Cần chú ý đến an toàn lao động trong nhà máy để giảm tới mức thấp nhất những thiệt hại về người và tài sản của nhà máy bao gồm: + An toàn về người. + An toàn về máy móc trang thiết bị. + An toàn cháy nổ. + An toàn về nguyên liệu và sản phẩm. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 120 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch KẾT LUẬN Ngày nay nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển, mức sống của người dân ngày càng được nâng cao. Do đó ngành công nghiệp cần phải tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt để đáp ứng nhu cầu cho tiêu dùng và xuất khẩu. Vì vậy, việc thiết kế một nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt và rang xay, năng suất 120 tấn nguyên liệu quả tươi/ ngày sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu của thị trường, góp phần thúc đẩy nền kinh tế của đất nước ngày càng phát triển. Qua thời gian gần 3 tháng thực hiện đồ án, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Xuân Ngạch, sự giúp đỡ của bạn bè và sự nổ lực tìm tòi học hỏi của bản thân, qua sách vở cũng như tham khảo thực tế đến nay đồ án cơ bản đã hoàn thành đúng thời gian quy định. Trong quá trình thiết kế tôi đã nắm bắt được những kiến thức về công nghệ sản xuất cà phê nhân nói riêng và vấn đề xây dựng nhà máy thực phẩm nói chung, cố gắng tìm ra một phương án hợp lý và tối ưu nhất, nhưng do thời gian có hạn, cùng với sự hạn chế về chuyên môn và kinh nghiệm thực tế của bản thân nên không thể tránh khỏi sai sót. Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn để nâng cao kiến thức chuyên môn nhằm phục vụ cho công tác sau này. Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, các thầy cô trong khoa Hóa và đặc biệt thầy giáo ThS. Trần Xuân Ngạch đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án này. Đà Nẵng, ngày 21 tháng 05 năm 2014. Sinh viên thực hiện SVTH: Phạm Xuân Hoàng 121 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Phạm Xuân Hoàng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đoàn Dụ, Bùi Đức Hội, Mai Văn Lề, Nguyễn Như Thung (1983), Công Nghệ và các máy chế biến lương thực, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 2. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa (1992), Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học - Tập 1, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp. 3. Đỗ Văn Đài-Nguyễn Trọng Khuông –Trần Quang Thảo –Võ Thị Ngọc Tươi-Trần Xoa (1992), Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học tập 2, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp. 4. Đặng Minh Nhật (2006), Bài giảng kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm. 5. Trần Văn Phú (1991), Kỹ thuật sấy nông sản, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 6.Trần Văn Phú, Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục. 7. Nguyễn Quang Thọ (1968), Kỹ thuật sản xuất cà phê, NXB Trường Đại Học công nghiệp nhẹ. 8.Nguyễn Thọ (1991), Kỹ thuật và công nghệ sấy các sản phẩm thực phẩm, NXB Đà Nẵng. 9. Hoàng Minh Trung(1983), Kỹ thuật chế biến cà phê, NXB Nông nghiệp. 10.Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy thực phẩm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng. 11. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (1999), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất - Tập1, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 12.Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Xuân Toản (1999), Sổ tay quá trình và tiết bị công nghệ hoá chất - Tập2, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. 13. Sổ tay kỹ thuật nồi hơi Tập 1, NXB Khoa học và kỹ thuật - Hà Nội 1985. SVTH: Phạm Xuân Hoàng 122 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 14. http://www.mtx.vn/diendan/showthread.php?t=1940 15. http://www.docudesk.com 16. http:// www.pinhalense.com.br 17.http://www.vinanhatrang.vn PHỤ LỤC Phụ lục 1. Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê Thành phần Vỏ quả Vỏ nhớt Vỏ trấu Nhân và vỏ lụa Arabica (%) 43 ÷ 45 20 ÷ 23 6 ÷ 7,5 26 ÷ 30 Robusta (%) 41 ÷ 42 21 ÷ 22 6÷ 8 26 ÷ 29 Phụ lục2. Thành phần hóa học của vỏ quả (tính theo % trong 1gram) Thành phần hóa học Protein Chất béo Xenlulo Tro Hợp chất không có Nitơ Chất đường Tanin Pectin Cafein C.phê Arabica (%) C.phê Robusta 9,2 - 11,2 1,73 13,16 3,22 66,16 0,58 (%) 9,17 2,00 27,65 3,33 57,15 14,42 4,07 0,25 Phụ lục 3. Thành phần hóa học của lớp vỏ nhớt Thành phần hóa học Pectin Đường khử Đường không khử Xenlulo và tro Cà phê Arabica (%) 33,0 30,0 20,0 17,0 Cà phê Robusta (%) 38,7 46,8 - Phụ lục 4. Thành phần hóa học của vỏ trấu Thành phần hóa học SVTH: Phạm Xuân Hoàng Cà phê Arabica (%) 123 Cà phê Robusta (%) Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hợp chất có dầu Protein Xenlulo Hemi Xenlulo Chất tro Chất đường Pantozan GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 0,35 1,46 61,8 11,6 0,96 27,0 0,2 0,35 2,22 67,8 3,3 - Phụ lục 5. Thành phần hóa học của vỏ nhân Thành phần hóa học Nước Chất dầu Đạm Protein Cafein Clorogenic axit Trigonelline Tanin Cafetanic axit Cafeic axit Pentozan Tinh bột Dextrin Saccaro Xenlulo Hemixenlulo Lignin Tro Canxi Photphat Sắt Natri Mangan Rb,Cu, F Tính bằng g/100g 8 ÷ 12 4 ÷ 18 1,8 ÷ 2,5 9 ÷ 16 0,8 ÷ 2 2÷8 1÷3 2 8÷9 1 5 5 ÷ 23 0,85 5 ÷ 10 10 ÷ 20 20 4 2,5 ÷ 4,5 Tính bằng mg/100g 85 ÷ 100 130 ÷ 165 3 ÷ 10 4 1 ÷ 45 Vết Phụ lục 6. Các lỗi trong cà phê nhân trị số lỗi Loại lỗi Trị số lỗi 1,0 0,2 Nhân đen Nhân nâu đậm SVTH: Phạm Xuân Hoàng 124 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch Loại lỗi Trị số lỗi 1,0 0,5 1,0 1,0 0,5 0,2 0,5 0,2 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 0,5 0,2 0,05 0,2 0,1 3,0 2,0 1,0 3,0 2,0 1,0 Quả cà phê khô Nhân còn vỏ trấu Nhân bị lên men (*) Nhân bị mốc (*) Nhân nửa đen Nhân xanh non Nhân khô trên cây Nhân trắng xốp Nhân rỗng ruột (Tai) Nhân bị sâu đục 1 lỗ Nhân bị sâu đục 2 lỗ trở lên Nhân bị lốm đốm Nhân vỡ (kích thước còn từ 1/2 ÷ 3/4 nhân) Mảnh vỡ (kích thước nhỏ hơn 1/2 nhân) Mảnh vỏ quả khô lớn ( 3/4 vỏ) Mảnh vỏ quả khô trung bình (từ 1/2 ÷ 3/4 vỏ) Mảnh vỏ quả khô nhỏ ( 1/2 vỏ) Nhân còn dính tối đa 30% vỏ lụa (với nhân chế biến ướt) Vỏ trấu lớn ( 1/2 vỏ) Vỏ trấu nhỏ ( 1/2 vỏ) Mẩu cành cây to (dài 2 ÷ 4 cm) Mẩu cành cây trung bình (dài 1 ÷ 2 cm) Mẩu cành cây nhỏ (ngắn hơn 1 cm) Cục đất, đá to (trên sàng số 20) Cục đất đá trung bình (dưới sàng số 20, trên sàng số 12) Cục đất, đá nhỏ (dưới sàng số 12) Tạp chất khác (ngoài các tạp chất nêu trên) Dưới 0,5g 1,0 Từ 0,5 đến 1g 2,0 Trên 1g, cứ thêm mỗi gam tạp chất 3,0 * Ghi chú: (*) mức lỗi khống chế mỗi mẫu 300 gram không quá 5 lỗi. Phụ lục 7. Tiêu chuẩn chất lượng cà phê Việt Nam TCVN 4193-2001 Hạng chất lượng Đặc biệt 1 Tổng số lỗi tối đa cho phép trong 300g mẫu cà phê nhân Arabica Robusta 15 30 30 SVTH: Phạm Xuân Hoàng 60 Tỉ lệ phần trăm khối lượng tối thiểu của cà phê nhân trên sàng lỗ tròn * Arabica No18/No1 6 No16/No1 125 Robusta No18/No1 6 No16/No1 Tỉ lệ % 90/10 90/10 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths. Trần Xuân Ngạch 2 60 90 3 120 150 4 5 50 K.quy định 250 K.quy định SVTH: Phạm Xuân Hoàng 4 No13/No1 2 No12/No1 0 - 126 4 No13/No1 2 No12/No1 0 - 90/10 90/10 K quy định K quy định Lớp: 09H2B [...]... Ngạch Ta lập bảng sau: Bảng 4.6 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào qua các công đoạn chế biến Lượng Lượng nguyên liệu S T Công đoạn T Hao hụt vào (% ) tính cho 100 (kg/h) Lượng nguyên liệu vào tính theo năng suất nhà máy (kg/h) hao Lượng hụt hao hụt tính tính theo theo năng 100 suất (kg/h) nhà máy (kg/h) 1 Nguyên liệu cà phê nhân 2 Xử lý, phân loại, làm sạch 1,5 100 100 3 Rang cà phê nhân 24 98.500... Năng suất của nhà máy tính trong một ngày: 120 tấn cà phê tươi/ ngày: - Năng suất của nhà máy tính trong 1giờ: 7500 kg cà phê quả tươi /giờ 4.2 Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân Để đơn giản ta tính toán cho 1000 kg nguyên liệu cà phê quả/ giờ cho loại cà phê Robusta Bảng 4.3 Tỷ lệ hao hụt sau chế biến qua các công đoạn (% ) STT Công đoạn Hao hụt (% ) 1 Phân loại bằng bể xi phông 1,5 2 Xát tươi. .. nguyên liệu hao hụt tính theo năng suất nhà máy (kg/h) 4.3 Cân bằng nguyên liệu cho cà phê rang xay SVTH: Phạm Xuân Hoàng 32 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths Trần Xuân Ngạch Chọn năng suất của phân xưởng sản xuất phụ cà phê rang xay là 4000(kg sản phẩm/ca) Vậy năng suất trung bình là 4000 ÷ 8 = 500 ( kg/h) Bảng4.5 Tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn STT Công đoạn Hao hụt (% ) 1 Nguyên liệu cà phê nhân. .. nguyên liệu 1,5 3 Rang cà phê nhân 24 4 Làm nguội 5 Phối trộn 0,5 6 Xay cà phê 0,5 7 Phân loại bằng sàng 8 Cân, đóng gói + 3 ( kể cả ẩm) 1,5 ( cả phụ phẩm) 0,2 4.3.1 Nguyên liệu Ta sử dụng sản phẩm chính của nhà máy là cà phê nhân làm nguyên liệu để sản xuất cà phê rang xay ở phân xưởng sản xuất phụ Để đơn giản cho việc tính toán ta tính cho 100 kg nguyên liệu/ giờ 4.3.2 Xử lý, phân loại, làm sạch nguyên. .. phần sản phẩm này được dùng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất cà phê rang xay 3.3.2.2 Xử lý và làm sạch Cà phê nhân được đưa đi sản xuất không qua bảo quản thì không cần giai đoạn này Trong quá trình sản xuất cà phê nhân được bảo quản thời gian thì phải xử lý và làm sạch a Mục đích Trong quá trình sản xuất cà phê nhân được bảo quản một thời gian lâu nên cà phê nhân dễ bị hấp phụ mùi lạ đặc biệt... B’(kg/h) C’(kg/h) 15 112,500 591 4,432,500 7,880 59,100 1,448 10,860 1,801 13,508 0,891 6,683 35,479 266,093 0,710 5,325 0,706 5,295 1,405 10,538 2,086 15,645 0,274 2,055 * Ghi chú: + A: Tỉ lệ hao hụt (% ) + B: Lượng nguyên liệu vào tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h) + C: Lượng nguyên liệu vào tính theo năng suất nhà máy (kg/h) + B’: Lượng hao hụt tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h) + C’: Lượng nguyên. .. cho loại Tách tạp chất cà phê có vị đậm ngọt, thuần khiết và tươi mát Do vậy ở đây ta chọn phương phápXát chế biến cà phê là theo phương pháp ướt khô Đánh bóng 3.2 Dây chuyền sản xuất cà phê nhân theo phương pháp ướt 3.2.1 Dây chuyền sản xuất Phân loại theo kích thước Phân loại theo khối lượng Phân loại theo màu sắc SVTH: Phạm Xuân Hoàng 14 Phối trộn, cân, đóng bao Bảo quản cà phê nhân Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN... nguyên liệu + Lượng nguyên liệu vào: 100 (kg/h) + Tỷ lệ hao hụt: 1,5% + Lượng nguyên liệu hao hụt: 100 × 0,15 = 1,5 (kg/h) 4.3.3 Rang cà phê nhân + Lượng nguyên liệu vào: 100 – 1,5 = 98,500 (kg/h) + Tỷ lệ hao hụt: 24 % + Lượng nguyên liệu hao hụt: 98,500 × 0,24 = 23,640 (kg/h) 4.3.4 Làm nguội cà phê rang SVTH: Phạm Xuân Hoàng 33 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths Trần Xuân Ngạch + Lượng nguyên liệu vào:... nguyên liệu hao hụt: 137,008 x 0,2%= 0,274 (kg/h) Lượng thành phẩm: 137,008 - 0,274 = 136,734 (kg/h) Vậy cứ 1000 kg/h nguyên liệu cà phê quả tươi sau quá trình chế biến cho ta được 136,734 (kg/h) cà phê nhân thành phẩm Tỷ lệ giữa nguyên liệu và sản phẩm là: A= = 7,313 Bảng 4.5 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào qua các công đoạn chế biến STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A(% Công đoạn Quả tươi. .. phẩm của cà phê SVTH: Phạm Xuân Hoàng 13 Lớp: 09H2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths Trần Xuân Ngạch CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Chọn phương pháp chế biến cà phê Hiện nay trong sản xuất cà phê nhân có hai phương pháp: + phương pháp chế biến ướt + Phương pháp chế biến khô Cà phê nguyên liệu 3.1.1 Phương pháp chế biến khô Cà phê sau khi thu hoạch được phơi, Thuđem nhận,đibảo quảnsấy ... trọng nhà máy sản xuất cà phê rang, cà phê rang xay, cà phê bột hoà tan nguyên liệu nhà máy Hiện nay, giới nước có nhiều nhà máy sản xuất cà phê rang, cà phê rang xay nên nhu cầu cà phê nhân lớn Muốn... hụt (% ) + B: Lượng nguyên liệu vào tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h) + C: Lượng nguyên liệu vào tính theo suất nhà máy (kg/h) + B’: Lượng hao hụt tính theo 1000kg/h nguyên liệu (kg/h) + C’:... ngày sản xuất năm: 280-8=272 ngày - Tổng số ca sản xuất năm: 544 ca - Tổng số sản xuất năm: 4352 - Năng suất nhà máy tính ngày: 120 cà phê tươi/ ngày: - Năng suất nhà máy tính 1giờ: 7500 kg cà

Ngày đăng: 23/10/2015, 20:54

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Hình 6.12. Thiết bị rang ĐP-MR 200

  • 2.1.2.1. Đặc tính

    • 2.1.3.2. Năng suất

    • 2.2.1.2. Lớp vỏ trấu

    • 2.2.1.3. Lớp vỏ lụa

    • 2.2.1.4. Nhân cà phê

    • 2.2.2. Thành phần hóa học của các phần cấu tạo quả cà phê

      • 2.2.2.1. Thành phần hóa học của vỏ quả

      • 2.2.2.2. Thành phần hóa học của lớp nhớt

      • 4.2.1.2. Phân loại bằng bể xi phông

      • 4.2.1.3. Xát tươi, rửa nhớt

      • 4.2.1.5. Phơi sấy sơ bộ

      • - Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy tĩnh được tính theo công thức:

      • Lượng nguyên liệu vào G1=289,59 -1,448=288,142 (kg/h).

      • 4.2.1.7. Tách tạp chất

      • 4.2.1.10. Phân loại theo kích thước

      • 4.2.1.11. Phân loại theo khối lượng

      • 5.1. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết

        • * Cơ sở của quá trình cân bằng nhiệt

        • * Các thông số ban đầu.

        • 5.1.1.2. Các thông số của không khí khi qua calorife trước khi vào máy sấy

        • Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife không thay đổi, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm [3-tr166 ].

        • 5.1.1.3. Xác định nhiệt độ điểm sương

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan