BÁO CÁO MÁY THIẾT BỊ CHUYÊN ĐỀ CÀ PHÊ HÒA TAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO MÔN:
MÁY THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
CHUN ĐỀ:

QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ, NGUN LÝ LÀM VIỆC,
NGUYÊN LÝ KẾT CẤU CỦA CÁC MÁY TRONG
DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN CÀ PHÊ HÒA TAN
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN MIÊN
SV: Nguyễn Viết Hùng

LỜI NÓI ĐẦU

1


Cà phê là một loại thức uống có từ rất lâu đời và được ưa chuộng đến ngày
nay. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng, nhu cầu thị hiếu của con người về thực
phẩm ngày càng cao, đòi hỏi sản phẩm phải thõa mãn về chất lượng và tính
nhanh gọn - cà phê hòa tan đã ra đời. Cà phê hịa tan nhanh chóng được người
tiêu dùng ưa chuộng vì sự tiện lợi và sự đa dạng của nó. Tuy nhiên những
người khó tính vẫn cho rằng cà phê hịa tan khơng thể có hương vị thơm ngon
bằng cà phê rang xay được. Quy trình sản xuất ra sản phẩm lại rất phức tạp, với
những máy móc thiết bị hiện đại, đòi hỏi vốn đầu tư cao. Trong chuyên đề này
chúng em xin trình bày về “Quy trình cơng nghệ, nguyên lí làm việc, nguyên lí
kết cấu của các máy trong dây chuyền chế biến cà phê hòa tan”.
Những sai sót trong bài là khơng thể tránh khỏi. Nhóm chúng em rất mong
nhận được sự góp ý của thầy để kiến thức của chúng em ngày càng được hoàn
thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn.

2


MỤC LỤC
PHẦN 1: QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ HỊA TAN. NGUYÊN LIỆU VÀ
CÁC PHỤ GIA TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN...........................................5
I.

Sơ đồ quy trình chế biến cà phê hồ tan:.....................................................5
I.1. Cà phê nhân:............................................................................................6
I.2. Làm sạch và phân loại hạt:......................................................................6
I.3. Rang:.......................................................................................................6
I.4. Bột cà phê (xay)......................................................................................7
I.5. Trích ly:...................................................................................................7
I.6. Xử lí dịch chiết:.......................................................................................7
I.7. Cơ đặc:....................................................................................................7
I.8. Sấy:.......................................................................................................... 7
I.9. Phối trộn:.................................................................................................8
I.10. Đóng gói:.............................................................................................8

II.

Ngun liệu sản xuất cà phê hịa tan...........................................................8

II.1. Cà phê trích ly từ cà phê nhân.................................................................8
II.3. Đường tinh luyện.................................................................................9
II.4. Maltodex-trin.......................................................................................9
III. Phụ gia trong sản xuất cà phê......................................................................9

III.1. Những chất cải thiện về màu:..............................................................9
III.2. Những chất cải thiện về mùi:.............................................................10
III.3. Những chất cải thiện về vị của cà phê:..............................................10
III.4. Những chất cải thiện về độ sánh đặc của cà phê:...............................10
PHẦN 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY TRONG
DÂY CHUYỀN....................................................................................................12
I.

MÁY PHÂN LOẠI CÀ PHÊ....................................................................12
I.1. Phân loại theo kích thước:.........................................................................12
I.2. Phân loại theo tỉ trọng:..............................................................................13
I.2.1. Bằng nước.........................................................................................13
I.2.2. Bằng khí............................................................................................14

II.

MÁY RANG.........................................................................................15
II.1.

Mục đích................................................................................................15

II.2.

Cấu tạo..................................................................................................15

II.3.

Nguyên lí hoạt động..............................................................................16
3

II.4. Thông số kỹ thuật..................................................................................17
II.4.1. Máy rang cà phê 1 và 2 kg.................................................................17
II.4.2. Máy rang cà phê 3 kg........................................................................17
II.4.3. Máy rang cà phê 5 kg........................................................................17
II.4.4. Máy rang cà phê 10 kg......................................................................17
II.4.5. Máy rang cà phê 20 kg......................................................................17
II.4.6. Máy rang cà phê 30 kg......................................................................17
II.4.7. Máy rang cà phê 60 kg......................................................................17
II.4.8. Máy rang cà phê 120 kg....................................................................17
III.

MÁY TRÍCH LY...................................................................................19

III.1.

Mục đích:..............................................................................................19

III.2.

Cấu tạo và ngun lí hoạt động:............................................................19

III.3.

Thơng số kĩ thuật:..................................................................................20

IV.

MÁY CƠ ĐẶC DẠNG MÀNG RƠI (falling film evaporator).............21

IV.1.

Mục đích:..............................................................................................21

IV.2.

Cấu tạo:.................................................................................................21

IV.3.

Ngun lí làm việc................................................................................22

IV.4.

Thơng số kỹ thuật:.................................................................................22

V.

MÁY PHUN..........................................................................................23
V.1.

Mục đích:..............................................................................................23

V.2.

Cấu tạo chung:.......................................................................................23

V.3.

Ngun lí hoạt động:.............................................................................24

V.4.

Thơng số kĩ thuật:..................................................................................24

VI.

MÁY ĐĨNG GĨI.................................................................................26

VI.1. Mục đích của máy đóng gói:.................................................................26
VI.2. Yêu cầu kỹ thuật của máy:....................................................................26
VI.3. Nguyên lý làm việc................................................................................28
PHẦN 3: KẾT LUẬN..........................................................................................32

DANH MỤC CÁC HÌNH
4


Hình 1: Lỗ sàng.....................................................................................................12
Hình 2: Máy sàng..................................................................................................13
Hình 3: Máy phân loại bằng nước.........................................................................13
Hình 4: Máy phân loại bằng khí............................................................................14
Hình 5: Sơ đồ cấu tạo máy rang cà phê.................................................................16
Hình 6: Thiết bị trích ly và thu hồi hướng- Flash evaporator................................20
Hình 7: Cấu tạo thiết bị cơ đặc dạng màng rơi......................................................21
Hình 8: Sơ đồ hệ thống sấy phun..........................................................................24
Hình 10: Bộ phận tạo hình dạng bao.....................................................................29
Hình 11: Cặp má hàn.............................................................................................30
Hình 12: Trục con lăn ép mí..................................................................................30

5


PHẦN 1: QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ HỊA TAN.
NGUN LIỆU VÀ CÁC PHỤ GIA TRONG QUÁ TRÌNH
CHẾ BIẾN.
I.

Sơ đồ quy trình chế biến cà phê hồ tan:

6


Thuyết minh quy trình:
I.1. Cà phê nhân:
Về chế biến cà phê, chỉ có 1 nguyên tắc duy nhất là “Tách hạt ra khỏi trái chín rồi
phơi khơ, làm giảm độ ẩm trong hạt từ 65% xuống còn 12-12,5%”
Chỉ trong 1 câu nói đó nhưng thực chất quy trình chế biến cà phê lại cực kì phức
tạp và yêu cầu kĩ thuật của người chế biến, và không thể thiếu sự góp sức của
những máy móc hiện đại chuyên nghiệp cho việc chế biến mang lại những hạt cà
phê có chất lượng tốt nhất
Vì mỗi trái cà phê đều có nhiều lớp như vậy nên cần được sơ chế để tạo ra cà phê
nhân. Hiện nay có 3 phương pháp chế biến cà phê thông dụng là
 Phương pháp phơi khô tự nhiên (Dry/ Natural/ Unwashed)
 Phương pháp chế biến bán ướt (Semi-washed/ Honey/ Pulped Natural)
 Phương pháp chế biến ướt (Full-washed/ Washed/ Wet)
I.2.

Làm sạch và phân loại hạt:

Mục đích:
 Làm sạch: loại các tạp chất (lá, vỏ cà phê còn sót lại, đá, cát, kim loại trong
q trình đóng gói, vận chuyển) ra khỏi nguyên liệu cà phê nhân nhằm nâng
cao chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
 Phân loại: loại bỏ các hạt cà phê không đảm bảo về kích thước (quá nhỏ
hoặc quá to, hạt cà phê bị vỡ nát) và tỷ trọng để đảm bảo sự đồng đều của
cà phê trong quá trình rang.
I.3. Rang:
Trong quy trình sản xuất cà phê sạch, công đoạn rang cà phê quan trọng nhất và
mang tính chất quyết định đến chất lượng của cà phê thành phẩm, dưới tác dụng
của nhiệt độ các phản ứng hóa học diễn ra và tạo thành hương vị, màu sắc đặc
trưng.
 Là quá trình gia nhiệt cho cà phê nhân, dưới tác dụng của nhiệt độ, thông
qua sự biến đổi về màu sắc, cấu trúc và thành phần hoá học của hạt cà phê
để tạo nên những tính chất đặc trưng của cà phê là màu, mùi và vị.
7


 Nhiệt độ cao cịn có tác dụng giảm ẩm, ức chế hoạt động của vi sinh vật,
làm tăng thời gian bảo quản.
I.4. Bột cà phê (xay)
Mục đích:
 Giảm kích thước và phá vỡ cấu trúc vốn có của hạt cà phê rang, tạo điều
kiện thuận lợi cho quá trình trích ly.
 Tạo điều kiện cho một số khí (đặc biệt là CO 2) được sinh ra trong quá
trình rang và giữ lại bên trong hạt sẽ thốt ra ngồi, tạo điều kiện thuận lợi
cho q trình bao gói.
I.5. Trích ly:
Mục đích:
Khai thác các chất hồ tan trong bột cà phê. Đây là giai đoạn quan trọng, quyết

định chất lượng, hương vị và cả sản lượng cà phê hoà tan.
I.6.

Xử lí dịch chiết:

Mục đích:
 Làm sạch dịch chiết để giúp cho các q trình cơ đặc tiếp theo diễn ra tốt
hơn.
 Tách các chất ảnh hưởng xấu đến sản phẩm.
I.7. Cơ đặc:
Mục đích:
Nhằm nâng cao nồng độ chất khơ có trong dịch trích, giúp q trình sấy diễn ra
nhanh để hạn chế thất thốt hương.
I.8. Sấy:
Mục đích:
Q trình sấy cơ đặc nhằm tách nước để thu hồi sản phẩm dạng bột, sản phẩm cà
phê hồ tan thường có độ ẩm từ 2-5% (w/w).
8


I.9. Phối trộn:
Mục đích:
Q trình phối trộn nhằm cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm. Sản phẩm cà
phê hoà tan 3 trong 1 ta trộn nguyên liệu gồm: cà phê, bột sữa gầy, đường tinh
luyện.
I.10. Đóng gói:
Mục đích:
Để bảo quản cà phê, duy trì được chất lượng khi đến tay người tiêu dùng (ngăn
cản khơng khí, hơi nước, vi sinh vật, ...) đi vào sản phẩm, tăng giá trị cảm quan
của sản phẩm.

II. Nguyên liệu sản xuất cà phê hịa tan
II.1. Cà phê trích ly từ cà phê nhân
Cà phê được biết đến khoảng gần 300 năm, được khám phá ra từ vùng cao nguyên
Ethiopia (Cộng hòa Dân chủ Liên bang Ethiopia) sau đó lan ra tồn thế giới. Hạt
cà phê được lấy từ hạt của các loài cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae), có 40 giống
cây, ở Việt Nam có hai loại nổi tiếng là:
 Cà phê chè (Arabica): Có chất lượng cao nhất, thơm ngon nổi tiếng, hương
vị dịu, hàm lượng cafein khoảng 1,2%. Vị của Arabica hơi chua, và đây
cũng được coi là một đặc điểm khác biệt của loại cà phê này. Người ta
thường ví vị chua đó giống như khi mình ăn chanh, sẽ thấy rất chua, nhưng
lập tức thấy được vị đắng của vỏ. Cách cảm nhận vị chua của cà phê cũng
như vậy
 Cà phê vối (Robusta): Hạt nhỏ hơn Arabica và được sấy trực tiếp, chứ
không phải lên men, hàm lượng cafein khoảng 2,5%, vị đắng chiếm chủ
yếu, loại này uống đậm đà hơn. Được trồng ở độ cao dưới 600m, khí hậu
nhiệt đới, vì thế có mặt ở nhiều nước hơn (ở Việt Nam loại này chiếm hơn

9


90% ). Cà phê vối chiếm khoảng 25% tổng diện tích và sản lượng cà phê
trên thế giới, giá bán cà phê vối cũng thường thấp hơn cà phê chè.
II.2.

Bột kem không sữa

(Bột Mix ,Bột Nền, Bột Kem béo, Kem béo thực vật đều chính là nó: “NON
DAIRY CREAMER”)
 Bột kem không sữa được chế biến từ các thành phần có nguồn gốc từ thực
vật, đa dạng phong phú. Chẳng hạn như màu Beta-caroten của dầu cọ được

chiết xuất từ nhân cọ và trái cọ, chất chống oxy hóa tốt; đường thủy phân từ
khoai mì và thêm một số chất phụ gia khác.
 Sản phẩm chứa nhiều thành phần dinh dưỡng giúp cơ thể hấp thu tốt các
chất cần thiết. Là sản phẩm nền, phối trộn cho các sản phẩm khác.
 Bột kem khơng sữa có vị béo ngậy, hầu như không mùi, thường sử dụng
trong pha chế đồ uống như cà phê, ca cao, chocolate,... Khơng giống như
sữa bị có vị gây, có thể làm át đi mùi vị đồ uống chính khi pha kèm, bột
béo thực vật khơng hề làm thay đổi mùi vị của đồ uống, mà chỉ tạo thêm vị
béo ngậy hấp dẫn, ngon miệng.
II.3.

Đường tinh luyện

Là đường saccharose được tinh chế và kết tinh, được sử dụng trong thành phần
nguyên liệu của cà phê hòa tan để làm tăng vị ngọt, dịu vị đắng đặc trưng của cà
phê.
II.4.

Maltodex-trin

Maltodex-trin là tinh bột bắp biến tính bằng phương pháp acid và ứng dụng
làm chất mang trong sản xuất cà phê hòa tan
III.

Phụ gia trong sản xuất cà phê.
III.1. Những chất cải thiện về màu:
10


Trước kia, người ta thường dùng đường kính. Khi rang, do nhiệt độ cao nên đường

bị caramen hóa làm cho nước cà phê có màu nâu đen đậm hơn, có vị đắng tương
tự như vị đắng của cà phê và dư vị ngọt do đường cịn sót lại. Tuy nhiên hiện nay
người ta rất ít dùng đường mà dùng chế phẩm caramen được sản xuất với số lượng
lớn ở quy mơ cơng nghiệp. Các chế phẩm này có ký hiệu INS là 150a. 150c, 150d.
Caramen không những dùng cho cà phê mà còn được phép dùng trong nhiều thực
phẩm khác.
III.2. Những chất cải thiện về mùi:
Mùi cà phê rất đặc trưng và rất hấp dẫn vì thế việc hồn thiện hương thơm của cà
phê rất được nhà sản xuất quan tâm. Người ta thường dùng rượu etylic (C2H5OH).
Rượu được cho vào cà phê khi gần kết thúc quá trình rang sẽ tham gia phản ứng
với một số axit hữu cơ có sẵn trong cà phê để tạo ra các ester có mùi thơm dễ chịu.
Ngồi ra một số người có kinh nghiệm dùng nước mắm để cải thiện mùi thơm của
cà phê cũng rất tốt. Trong nước mắm chất lượng cao, có rất nhiều axit amin. Khi
rang cà phê ở nhiệt độ cao, những axit amin này sẽ chuyển hóa để tạo thành mùi
thơm rất đậm đà và hấp dẫn cho cà phê. Tuy nhiên, hiện nay, đa số các cơ sở rang
xay cà phê đều dùng hương cà phê tổng hợp. Nhiều nước đã sản xuất được những
chất tạo hương cho thực phẩm như: hương bị, gà, cá, tơm, cua, táo, chanh, lê,
đào… trong đó có hương cà phê. Các nhà sản xuất hương tổng hợp giữ bí mật
tuyệt đối cơng thức pha chế và chỉ cơng bố tính an toàn và cách sử dụng sản phẩm.
Các cơ quan chức năng tiến hành kiểm tra mức độ độc hại đối với sức khỏe, khi
đảm bảo an toàn, sản phẩm được công nhận và cho phép lưu hành.
III.3. Những chất cải thiện về vị của cà phê:
Để tạo ra vị đậm đà cho cà phê, người ta bổ xung một lượng muối ăn (NaCl) thích
hợp. Để tạo ra vị “đắng và ngọt” dễ chịu cho cà phê, có thể sử dụng một số chất
ngọt tổng hợp như: Acesulfam kali (INS 950), Aspartam (INS 951), Sucraloza

11


(INS 955), Sacarin (INS 954). Hàm lượng của những chất ngọt tổng hợp phải tuân

theo quy định của bộ Y tế.
III.4. Những chất cải thiện về độ sánh đặc của cà phê:
Để tạo cho tách cà phê sánh đặc theo sở thích của người tiêu dùng, người ta đã sản
xuất ra những chế phẩm tạo đặc để bổ xung vào cà phê. Chế phẩm này được sản
xuất bằng cách sử dụng một số chất phụ gia tạo đặc như: Natri Cacboxymetyl
Cenlulose (INS 466), Carrageenan (INS 407), Aga Aga (INS 406), Gôm Gua (INS
412), Gôm Arabic (INS 414), Gôm Karaya (INS 416), Gôm Gellan (INS 418),
Pectin (INS 440), Metyl Cellulose (INS 461), Metyl Ethyl Cellulose (INS 465).
Thành phần của chất tạo đặc đang bán trên thị trường thường bao gồm khá nhiều
cấu tử tùy thuộc vào bí quyết của nhà sản xuất. Chế phẩm tạo đặc cho cà phê được
các cơ quan có thẩm quyền kiểm tra về mức độ an toàn thực phẩm và cho phép lưu
hành.

12


PHẦN 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC MÁY
TRONG DÂY CHUYỀN
I.

MÁY PHÂN LOẠI CÀ PHÊ
I.1.

Phân loại theo kích thước:

Thực hiện trên sàng phân loại, thường sử dụng sàng phẳng có 2 ÷ 3 lưới
sàng, kích thước lổ sàng tăng dần từ dưới lên. Yêu cầu của việc phân loại
theo kích thước là phải đảm bảo loại hết tạp chất lớn, trong tạp chất khơng
được lẫn ngun liệu.

Hình 1: Lỗ sàng

13


Hình 2: Máy sàng
I.2.

Phân loại theo tỉ trọng:

I.2.1. Bằng nước
Người ta sử dụng nước để tiến hành phân loại theo tỉ trọng, đối với cà phê chín
đúng mức có tỉ trọng φ ≈ 1, cà phê cịn xanh, non
có φ > 1, cà phê quá chín và tạp chất nhẹ có φ < 1. Chính vì thế mà người ta đưa
khối quả cà phê vào nước để phân loại, cà phê chín đúng mức sẽ lơ lững, cà phê
xanh và tạp chất nặng sẽ chìm, ngược lại cà phê chín và tạp chất nhẹ sẽ nổi. Bể xi
phơng có cấu tạo như sau:

Hình 3: Máy phân loại bằng nước
14


Thường tỉ lệ nước/nguyên liệu khoảng 3/1, trong quá trình làm việc cần phải đảm
bảo nguyên liệu chín đúng mức qua ống xiphông vào máy xát tươi thật đều đặn và
liên tục nhưng lượng nước tiêu tốn là ít nhất. Chu kỳ làm vệ sinh bể xiphông
không quá 12 giờ. Ngồi ra bể xiphơng cịn có tác dụng làm cho nguyên liệu ngấm
nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bóc vỏ quả, tuy nhiên, nếu kéo dài thời gian
ngâm thì sự phân loại sẽ trở nên kém hiệu quả.
I.2.2. Bằng khí
Dựa vào sự chuyển động khác nhau của các hạt có tỉ trọng khác nhau trong luồng

khơng khí chuyển động ngược chiều với khối hạt, mục đích của việc phân loại
theo tỉ trọng nhằm loại bỏ các hạt xấu, hạt lép kém chất lượng.
Để phân loại theo tỉ trọng, người ta thường dùng hai loại thiết bị, loại nằm ngang
và loại thẳng đứng, sau đây là sơ đồ cấu tạo của thiết bị phân loại kiểu thẳng đứng
(catador)

Hình 4: Máy phân loại bằng khí
Cần chú ý điều chỉnh tốc độ khơng khí ở ngăn I ln ln lớn hơn tốc độ khơng
khí ở ngăn II. Với loại thiết bị này, có thể thu được 3 loại sản phẩm khác nhau.

15


II.

MÁY RANG

II.1. Mục đích
Là cơng đoạn xử lí nhiệt cho cà phê tại các nhiệt độ cao, từ 190-230 oC nhằm đạt
các biến đổi mong muốn về màu sắc, hương vị, cường độ cho hạt cà phê rang.
Trong thời kì đầu của công đoạn rang, khi nhiệt độ rang lớn hơn 100 oC nhiệt
lượng dùng để bốc hơi nước có trong hạt. khi nhiệt độ đạt đến 150 oC một lượng
lớn chất khí sản sinh ra (cacrbon đioxit, carbon monoxit, hơi nước…). Hạt cà phê
trở nên giòn, trương nở từ 40-100% thể tích và để xay xát thành bột.
Trong khoảng nhiệt độ 180-200 oC hạt bắt đầu rạng nứt và có mùi hương cà phê
được tạo ra. Thơng thường cà phê rang ở nhiệt độ 180-240 oC trong vòng 15-20
phút.
Nhiệt độ rang
Khoảng 100 oC
120-130 oC

150-180 oC
>180 oC
Khoảng 230 oC
Khoảng 300 oC

Biến đổi về màu sắc
Màu xanh sang vàng
Màu vàng sang màu hạt dẻ
Màu hạt dẻ sang màu xám
Màu xám sang màu tối
Màu tối sang màu đen
Màu đen dạng hồ bóng và vỡ vụn

Tùy theo sở thích mỗi người mà rang khác nhau. Nếu rang nhạt sẽ thơm, uống sẽ
hang mùi gỗ, nếu rang cháy cà phê sẽ đắng, mùi khét nước có màu đậm hơn.
II.2.

Cấu tạo

Ở các cơ sở sản xuất nhỏ người ta tiến hành rang trong những thiết bị hình cầu
hoặc hình trụ và tháo nguyên liệu cho vào 2/5 thể tích thiết bị, trên than thiết bị có
bố trí cửa để nạp và tháo ngun liệu, có các cửa thoát ẩm. Ở các cơ sở sản xuất
lớn hơn người ta sử dụng loại thiết bị rang kiểu đứng có sơ đồ cấu tạo như sau:

16


Hình 5: Sơ đồ cấu tạo máy rang cà phê
(1) Máng chứa nguyên liệu
(2) Thùng rang và cánh đảo

(3) Thùng làm nguội
(4) Thùng chứa cà phê sau khi làm nguội
(5) Khơng khí nóng để rang cà phê
II.3.

Ngun lí hoạt động

Cà phê được chuyển vào máng nguyên liệu, ở đây quạt hút làm sạch sơ bộ vỏ và
tạp chất nhẹ còn sót lại
Nguyên liệu sẽ chảy xuống thùng rang và cánh đảo, cánh đảo có tác dụng làm gia
tăng tỉ lệ trao đổi nhiệt giữa các hạt với nhau và giữa các hạt với khí được nén, các
cánh đảo quay trên một trục nằm ngang, khí thải được thổi ra nhờ quạt gió đặt ở
đỉnh một ống đứng cố định để làm sạch
Cà phê sau khi rang đến độ chín nhất định sẽ được chuyển vào khay để làm nguội,
trong quá trình này cà phê được đảo đều trong khay cùng với lực hút mạnh của
17


quạt xung quanh lớp lưới của khay, làm cà phê nguội nhanh, đều hơn. Khói và tạp
chất theo ống dẫn quạt hút thổi vào bộ phận lắng tạp… Thời gian rang mỗi mẻ từ
10-20 phút, nguyên liệu đốt từ 1,2-1,5kg/h (6kg/mẻ).
II.4. Thông số kỹ thuật
II.4.1. Máy rang cà phê 1 và 2 kg
Công suất hoạt động của sản phẩm từ 0,5 – 2 kg cà phê mỗi mẻ, thời gian rang
khoảng 10 - 15 phút. Sản phẩm này thường có cơng suất điện khoảng 3,2 kW, có
thể sử dụng nguồn điện trong nhà (220V). Nhiệt độ rang của các máy đa số được
điều chỉnh bằng tay.
II.4.2. Máy rang cà phê 3 kg
Đây cũng là máy rang cà phê loại 5 nhỏ, có tổng cơng suất điện khoảng 0.8kW.
Thời gian cho mỗi mẻ rang khoảng 10-15 phút.

II.4.3. Máy rang cà phê 5 kg
Tổng công suất máy là 18 kg/giờ. Với thời gian rang mỗi mẻ tầm 18 đến 22 phút.
II.4.4. Máy rang cà phê 10 kg
Công suất máy cũng tăng lên từ 30kg/ giờ. Ngoài ra, chiều cao, chiều dài, chiều
rộng, cân nặng của sản phẩm cũng tăng lên nhằm đảm bảo quá trình hoạt động
rang cà phê của người sử dụng.
II.4.5. Máy rang cà phê 20 kg
Sức chứa gấp đôi loại máy rang cà phê 10kg. Không chỉ thế, công suất máy cũng
vượt trội hơn, đạt 60kg/giờ. Với cân nặng đến 550kg, chiếc máy 20kg cũng khá
cồng kềnh, được sử dụng nhiều cho các quán cà phê lớn cũng như những cơ sở
rang xay cà phê gia công nhỏ lẻ. Mỗi mẻ rang của máy sẽ mất từ 18 - 22 phút, tối
ưu được tốc độ rang cho người sử dụng.
II.4.6. Máy rang cà phê 30 kg
Đây là dạng máy rang cà phê lớn thuộc nhóm máy rang cơng nghiệp, có cơng suất
máy lên đến 90kg/ giờ. Vẫn với thời gian rang từ 20 – 25 phút, nhưng khối lượng
rang mỗi mẻ lớn giúp cho nhà sản xuất có thể tối ưu hóa được tốc độ rang hiệu
quả.
II.4.7. Máy rang cà phê 60 kg
Hiện nay, loại máy rang cà phê này tương đối phổ biến vì đáp ứng được nhu cầu
cung cấp số lượng nhiều cho các khách hàng. Sản phẩm có kích thước lớn chiều
18


cao 2700mm, chiều rộng 1400mm, chiều dài 2800mm và cân nặng là 1000kg cùng
với công suất hoạt động máy khá cao. Thời gian rang từ 25-30 phút/mẻ.
II.4.8. Máy rang cà phê 120 kg
Công suất rang: 120 Kg/mẻ - 300 kg/giờ. Cơng nghệ: Đốt nóng bằng đầu đốt GasCơng nghệ Hot-air. Điện: 9KW, 380 VAC, 3pha - 50 Hz. Thời gian rang: từ 20 –
30 phút. Thời gian làm nguội nhanh: 03 - 05 phút. Kích thước: L5200 x W4600 x
H3600mm. Trọng lượng máy: 3200kg.

19


III.

MÁY TRÍCH LY
III.1. Mục đích:

Q trình trích ly nhằm thu các chất hồ tan có trong bột cà phê. Đây là giai đoạn
quan trọng, quyết định đến chất lượng, hương vị và cả sản lượng cà phê hòa tan.
III.2. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động:
Bột cà phê sản xuất cà phê hồ tan cần có kích thước lớn và tiến hành trích ly
nhiều lần để hạn chế lượng bột mịn tan sâu vào trong nước khi trích ly.
Thiết bị trích ly gián đoạn, ngược chiều, nhiều bậc: một bộ 5-6 bình ngâm chiết.
Đây là phương pháp phổ biến nhất. Hệ thống gồm 5-6 bình nối tiếp nhau, giữa các
bình có thiết bị gia nhiệt để giữ nhiệt độ của nước theo yêu cầu.
Thiết bị trích ly gián đoạn là một tháp chứa bột cà phê được bảo ôn nhiệt độ. Nước
nóng được bơm từ đỉnh tháp, qua cột bột cà phê rang trong tháp. Tại đây xảy ra
hiện tượng trích ly các chất hịa tan. Dung dịch cà phê được thu tại đáy tháp.
Phải lần lượt thay thế bột cà phê ở các tháp sao cho dịch trích ly khi đi qua các
tháp chứa bột cà phê sẽ có lượng chất tan tăng dần. Để tránh hiện tượng bột cà phê
không được thấm ướt, người ta làm ẩm bột cà phê bằng hơi nước bão hoà trước
khi bơm nước vào trích ly. Nồng độ chất tan trong dung dịch cà phê sau trích ly có
thể đạt tới 7,5% ở cơng nghệ sản xuất Dual/Dual.
Q trình trích ly được thực hiện 2 lần:


Lần đầu các cấu tử hương được trích ly độc lập ở nhiệt độ thấp hơn 120 độ
C trong thời gian 15-20 phút.



Lần thứ hai, trích ly các hợp chất thủy phân ở cà phê. Quá trình này diễn ra
với tốc độ nước chảy gấp 2 lần tốc độ nước khi trích ly thơng thường. Nồng
độ dung dịch cà phê trích ly có thể đạt tới 20 – 22%.

20


Hình 6: Thiết bị trích ly và thu hồi hướng- Flash evaporator
III.3. Thông số kĩ thuật:

 Tỷ lệ nước và bột cà phê: 3:1.
 Nhiệt độ nước: cà phê được trích ly bằng nước nóng 100 0C. Trong suốt q
trình nhiệt độ của nước có thể lên đến 1800C.

 Áp suất vẫn được duy trì ở mức cao để nước vẫn được ở thể lỏng , khoảng
trên 10atm.

 Nồng độ dịch chiết: 15-30%.
 Dịch cà phê lấy ra bình cuối có áp suất 12-14 atm, nhiệt độ là 90-1000C.

21


IV.

MÁY CÔ ĐẶC DẠNG MÀNG RƠI (falling film evaporator)
IV.1. Mục đích:

Sau khi trích ly xong, nồng độ chất khơ hịa tan trong dung dịch trích cà phê
thường thấp. Hiện nay, nồng độ chất khơ trong dung dịch cao nhất có thể đạt
được khoảng 25-30% (w/w). Khi nồng độ chất khô trong dung dịch còn thấp
như thế, việc thực hiện quá trình sấy để thu hồi sản phẩm sẽ khơng mang lại
hiệu quả kinh tế cao. Do đó dịch trích cần phải được cô đặc đến một nồng độ
chất khô cao hơn để quá trình sấy được thực hiện dễ dàng hơn. Như vậy, mục
đích của q trình cơ đặc là nhằm nâng cao nồng độ chất khơ có trong dịch
trích nhằm tăng hiệu quả của quá trình sấy.
IV.2. Cấu tạo:

Hình 7: Cấu tạo thiết bị cô đặc dạng màng rơi
A: Cửa cung cấp

1. Đỉnh

B: Cửa thoát sản phẩm

2. Calandria (mỗi ống D=5-25cm)

C: Nước ngưng tụ

3. Thiết bị tách

D: Hơi nước bão hịa

4. Ống thơng

E: Hơi thải

5. Ống thơng

Ưu điểm của thiết bị:
22


Công suất dao động lên tới 150 tấn / giờ, u cầu khơng gian sàn tương đối
nhỏ.
Đặc biệt thích hợp cho các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ.
Đối với các chất lỏng chứa một lượng nhỏ chất khơ có nồng độ từ thấp đến
trung bình để hình thành sự gia tăng nồng độ chất khơ.
IV.3. Ngun lí làm việc
Q trình cơ đặc được diễn ra trong điều kiện chân không (Chân không được
tạo ra bằng bơm chân không trước khi khởi động thiết bị bốc hơi và được giữ
bằng cách ngưng tụ hơi nước bằng nước lạnh). Đầu tiên, nguyên liệu sẽ được
đưa vào buồng gia nhiệt sơ bộ. Sau đó, nguyên liệu đi vào calandria, có các
ống song song nhau được cố định bởi 2 vỉ ống và toàn bộ chúng được bao bọc
bởi một lớp vỏ áo. Nguyên liệu sẽ chảy màng ép sát thân bên trong các ống
hình trụ này theo hướng từ trên xuống. Hơi bão hịa được nạp vào khoảng
khơng gian bên ngồi các ống hình trụ trong buồng cơ đặc. Dịng chảy xuống,
ban đầu bởi trọng lực, được chảy ra ngoài theo cửa B. Phần hơi nước cịn lại
theo ống thơng và được tách bởi thiết bị tách 3 sản phẩm thoát ra qua cửa B hơi
thải theo cửa E ra ngoài. Thu được sản phẩm có nồng độ chất khơ tăng. Thởi
gian lưu của nguyên liệu trong thiết bị 10-30s.
IV.4. Thông số kỹ thuật:
Dịch trích sau khi lọc đưa qua thiết bị cô đặc chân không với:
Nhiệt độ nằm trong khoảng 35-80°C.
Áp suất tuyệt đối từ 40-360 mmHg.
Nồng độ chất khô đạt từ 35-55% khối lượng chất khô.

23

V.











MÁY PHUN
V.1. Mục đích:
Mục đích của q trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và
bảo quản sản phẩm được lâu hơn.
V.2. Cấu tạo chung:
Cơ cấu phun: có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dưới
dạng hạt mịn. Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các giọt
lỏng và sự phân bố của chúng trong buồng sấy. Cơ cấu phun có các dạng
sau: cơ cấu phun áp lực, cơ cấu phun bằng khí động, đầu phun ly tâm.
Buồng sấy: Là nơi hịa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) và tác nhân sấy
(không khí nóng). Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau
nhưng phổ biến nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy cơn. Kích thước
buồng sấy (chiều cao, đường kính…) được thiết kế phụ thuộc vào kích
thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của chúng, tức phụ thuộc vào
loại cơ cấu phun sương sử dụng.
Tác nhân sấy: Khơng khí nóng là tác nhân sấy thơng dụng nhất. Hơi là tác

nhân gia nhiệt phổ biến nhất. Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong
khoảng 150-2500 C. Nhiệt độ trung bình của khơng khí nóng thu được thấp
hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 100 C.
Hệ thống thu hồi sản phẩm: Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại cửa
đáy buồng sấy. Để tách sản phẩm ra khỏi khí thốt, người ta có thể sử dụng
nhiều phương pháp khác nhau: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện… Phổ
biến nhất là phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng cyclon
Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm. Ở quy
mô công nghiệp, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt. Quạt
chính được đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dịng khí thốt. Cịn
quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt khơng khí trước khi vào buồng sấy. Ưu
điểm của việc sử dụng hệ thống hai quạt là người ta có thể kiểm sốt dễ
dàng áp lực trong buồng sấy. Trong trường hợp chỉ sử dụng một quạt ly tâm
đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm, buồng sấy sẽ hoạt động dưới áp lực chân
không rất cao. Chính áp lực chân khơng này sẽ ảnh hưởng đến lượng bột
sản phẩm bị cuốn theo dịng khí thốt, do đó sẽ ảnh hưởng đến năng suất
hoạt động và hiệu quả thu hồi bột sản phẩm của cyclon.

24


Hình 8: Sơ đồ hệ thống sấy phun
1. Buồng sấy. 5. Cơ cấu phun mẫu. 2. Caloriphe. 6. Cyclon thu hồi sản phẩm từ
khí thốt ra. 3. Thùng chứa ngun liệu cần sấy. 7. Cyclon vận chuyển sản phẩm.
4. Bơm nguyên liệu. 8. Hệ thống quạt hút và màng lọc
V.3.

Nguyên lí hoạt động:

Nguyên liệu từ thùng chứa (3) được bơm (4) bơm vào buồng sấy (1)

Khi vào buồng sấy được phân bố thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cơ cấu phun, 1
lít dung dịch có thể được phun thành 1,5*1010 giọt với diện tích bề mặt đến 120m2.


Khơng khí nóng thổi qua caloriphe (2) đưa vào buồng sấy. Khơng khí nóng
và ngun liệu ở dạng mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cơ cấu phun
mẫu (5) đặt trong buồng sấy. Nước từ nguyên liệu bốc hơi sau đó thốt ra
ngồi, sản phẩm khơ được thu gom tại đáy cylon, được làm nguội và thu
hồi. Hiệu suất thu hồi sản phẩm trong thiết bị sấy phun dao động trong
khoảng 90-98%.

Một phần bụi mịn theo khơng khí qua cylon (7), sau đó qua lọc vải (8) nhằm thu
hồi các hạt bụi mịn cịn sót lại và thải ra ngồi.
Khơng khí nhờ quạt thổi qua bộ trao đổi nhệt caloriphe và nâng lên nhiệt độ cần
thiết theo yêu cầu của chế độ sấy. Khơng khí trước khi qua bộ trao đổi nhiệt được
lọc sạch bởi thiết bị lọc.
V.4.

Thông số kĩ thuật:

Tùy thuộc vào năng suất tách ẩm và sản phẩm cụ thể ta có các thơng số kỹ thuật
thích hợp. Tuy nhiên, có các thơng số chung như sau:
25