Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm giờ và cà phê rang xay năng suất 100 kg nguyên liệu giờ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ
NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT NĂNG
SUẤT 200 KG SẢN PHẨM/GIỜ VÀ CÀ PHÊ
RANG XAY NĂNG SUẤT 100 KG NGUYÊN
LIỆU/GIỜ

Người hướng dẫn: PGS.TS. ĐẶNG MINH NHẬT
Sinh viên thực hiện: HỒ HỮU HOÀNG
Số thẻ sinh viên: 107150147
Lớp: 15H2B

Đà Nẵng, 12/2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ

NHÂN THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT NĂNG
SUẤT 200 KG SẢN PHẨM/GIỜ VÀ CÀ PHÊ
RANG XAY NĂNG SUẤT 100 KG NGUYÊN
LIỆU/GIỜ

Người hướng dẫn: PGS.TS. ĐẶNG MINH NHẬT
Sinh viên thực hiện: HỒ HỮU HOÀNG
Số thẻ sinh viên: 107150147
Lớp: 15H2B

Đà Nẵng, 12/2019


TÓM TẮT

Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt
năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang xay năng suất 100 kg nguyên
liệu/giờ”.
Sinh viên thực hiện: Hồ Hữu Hoàng
Số thẻ sinh viên: 107150147
Lớp: 15H2B
Nội dung chính của đồ án có 11 chương chính, bao gồm:
- Chương 1: Lập luận kinh tế – kỹ thuật
- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu
- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ
- Chương 4: Tính cân bằng vật chất
- Chương 5: Tính cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy kết thúc
- Chương 6: Tính toán và chọn thiết bị
- Chương 7: Tổ chức hành chính của nhà máy
- Chương 8: Tính xây dựng

- Chương 9: Tính nước- nhiên liệu
- Chương 10: Kiểm tra sản xuất – Đánh giá chất lượng sản phẩm
- Chương 11: Vệ sinh công nghiệp và an toàn lao động
Năm bản vẽ A0 bao gồm: Sơ đồ dây chuyền công nghệ, bản vẽ mặt bằng phân
xưởng sản xuất chính, bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính, bản vẽ đường
ống nước-không khí-khói lò, bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Hồ Hữu Hoàng
Lớp: 15H2B
Khoa: Hóa
1. Tên đề tài:

Số thẻ sinh viên: 107150147
Ngành: Công nghệ thực phẩm

Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg
sản phẩm/giờ và cà phê rang xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực
hiện

3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
- Mặt hàng: cà phê nhân- Năng suất: 200 kg sản phẩm cà phê nhân / giờ.
- Mặt hàng: cà phê rang xay -Năng suất: 100 kg nguyên liệu cà phê nhân / giờ.
4. Nội dung phần thuyết minh và tính toán:
- Mục lục
- Mở đầu
- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu
- Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ
- Chương 4: Tính cân bằng vật chất
- Chương 5: Tính nhiệt cho quá trình sấy
- Chương 6: Tính và chọn thiết bị
- Chương 7: Tổ chức hành chính của nhà máy
- Chương 8: Tính xây dựng
- Chương 9: Tính nước và nhiên liệu
- Chương 10: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
- Chương 11: An toàn lao động - Vệ sinh công nghiệp
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo


5. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ số 1: Sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ
- Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính

(A0)
(A0)

- Bản vẽ số 3: Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính
- Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống

(A0)
(A0)

- Bản vẽ số 5: Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy
6. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
27/08/2019

(A0)

8. Ngày hoàn thành nhiệm vụ đồ án: …/…./2019
Đà Nẵng, Ngày…. tháng… năm 2019
Trưởng Bộ môn
Công nghệ thực phẩm

PGS.TS. Đặng Minh Nhật

Người hướng dẫn

PGS.TS. Đặng Minh Nhật



LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như trong khoảng thời gian hoàn
thành đề tài tốt nghiệp, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến, hướng dẫn
nhiệt tình của thầy cô và bạn bè để tôi có thể hoàn thành chương trình học một cách
suôn sẻ cũng như hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình đúng thời hạn.

Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Đặng Minh
Nhật đã tận tình hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đồ
án tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Hóa,
trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, những người đã truyền đạt kiến thức chuyên
ngành, cũng như sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian học tập tại trường.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bố mẹ, người thân trong gia đình và
bạn bè đã tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Hội đồng bảo vệ đồ án tốt
nghiệp đã giành thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét cho đồ án của tôi.
Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Hồ Hữu Hoàng

i


CAM ĐOAN

Tôi là Hồ Hữu Hoàng, xin cam đoan đề tài này này được chính tôi thực hiện sự
hướng dẫn của thầy Đặng Minh Nhật. Nội dung được trình bày theo đúng quy định.
Các tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ ràng và từ nguồn chính xác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những lời cam đoan trên.
Đà Nẵng, ngày 08 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Hồ Hữu Hoàng

ii


MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Lời cảm ơn .......................................................................................................................................... i
Cam đoan ........................................................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................................................. iii
Danh mục hình ảnh ......................................................................................................................... viii
Danh mục bảng biểu ......................................................................................................................... ix
Lời mở đầu ........................................................................................................................................ 1
Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT .......................................................................... 3
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................................. 3
1.2. Địa điểm xây dựng .................................................................................................................... 3
1.3. Đường giao thông...................................................................................................................... 4
1.4. Vùng nguyên liệu ...................................................................................................................... 4
1.5. Nguồn cung cấp năng lượng .................................................................................................... 4
1.6. Vấn đề xử lý nước thải ............................................................................................................. 5
1.7. Nguồn nhân lực ......................................................................................................................... 5
1.8. Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ ......................................................................................... 5
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU............................................................................ 6
2.1. Giới thiệu chung về nguyên liệu .............................................................................................. 6
2.1.1. Cà phê chè (arabica) ................................................................................................................ 6
2.1.2. Cà phê vối (robusta) ................................................................................................................ 7
2.1.3. Cà phê mít (chari) .................................................................................................................... 8
2.2. Cấu tạo ....................................................................................................................................... 9
Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ................................... 11
Chọn phương pháp chế biến cà phê ............................................................................................. 11

3.1. Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt ................................ 11
3.1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ ................................................................................................. 11
3.1.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ......................................................................................... 13
3.2. Dây chuyền công nghệ chế biến cà phê rang xay ................................................................. 17
3.2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ ................................................................................................. 17
3.2.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ......................................................................................... 18
Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................................... 20
4.1. Tình hình sản xuất của nhà máy ........................................................................................... 20
4.1.1. Thu mua nguyên liệu của nhà máy ........................................................................................ 20
4.1.2. Biểu đồ sản xuất của phân xưởng .......................................................................................... 20
4.2. Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê nhân ................................................................. 21
4.2.1. Thành phẩm ........................................................................................................................... 22
4.2.2. Cân, đóng bao ........................................................................................................................ 22
4.2.3. Xylo chứa tạm ....................................................................................................................... 22
4.2.4. phối trộn................................................................................................................................. 23
4.2.5. Xilo chứa sau phân loại ......................................................................................................... 23
4.2.6. Phân loại theo màu sắc .......................................................................................................... 23
4.2.7. Phân loại theo khối lượng ...................................................................................................... 23
4.2.8. Xylo chứa tạm ....................................................................................................................... 23
4.2.9. Phân loại theo kích cỡ............................................................................................................ 23
4.2.10. Đánh bóng cà phê nhân ....................................................................................................... 25

iii


4.2.11. Xát khô .................................................................................................................................26
4.2.12. Tách tạp chất ........................................................................................................................26
4.2.13. Sấy thùng quay .....................................................................................................................26
4.2.14. Sấy tĩnh ................................................................................................................................27
4.2.15. Làm ráo ................................................................................................................................27

4.2.16. Lên men................................................................................................................................28
4.2.17. Xát tươi,rửa nhớt ..................................................................................................................28
4.2.18. Phân loại và làm sạch ...........................................................................................................28
4.2.19. Cà phê quả tươi, thu nhận, bảo quản ....................................................................................28
4.3. Cân bằng nguyên liệu cho sản xuất cà phê rang xay ...........................................................30
4.3.1. Nguyên liệu ............................................................................................................................31
4.3.2. Rang .......................................................................................................................................31
4.3.3. Làm nguội ..............................................................................................................................31
4.3.4. Phối trộn .................................................................................................................................31
4.3.6. Xay .........................................................................................................................................31
4.3.7. Phân loại .................................................................................................................................31
4.3.8. Bao gói ...................................................................................................................................31
4.3.8. Cà phê rang xay thành phẩm ..................................................................................................32
Chương 5: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO QUÁ TRÌNH SẤY KẾT THÚC ..................33
5.1. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết ..........................................................................................33
5.1.1. Xác định các thông số trạng thái của không khí ....................................................................34
5.2. Tính toán cho quá trình sấy lý thuyết ...................................................................................36
5.2.1. Lượng không khí khô tiêu hao riêng để làm bay hơi 1kg ẩm ................................................36
5.2.2. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy ...........................................................................................37
5.3. Tính toán quá trình sấy thực tế .............................................................................................37
5.3.1. Lượng nhiệt bổ sung thực tế ..................................................................................................37
5.3.2. Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực ......................................................38
5.3.4. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế ...............................................................................38
5.4. Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế ..................................................................39
5.4.1. Nhiệt lượng vào......................................................................................................................39
5.4.2. Nhiệt lượng ra. .......................................................................................................................39
5.4.3. Sai số ......................................................................................................................................40
5.4.4.Tính trị nhiệt của nhiên liệu ....................................................................................................40
5.4.5. Tính nhiệt trị cao của nhiên liệu.............................................................................................40
5.4.6. Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu ...........................................................................................40

5.4.7. Nhiệt trị trung bình của nhiên liệu .........................................................................................40
Chương 6: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ .........................................................................41
6.1. Thiết bị sấy thùng quay ..........................................................................................................41
6.1.1. Cấu tạo ...................................................................................................................................41
6.1.2. Nguyên tắc hoạt động ............................................................................................................41
6.1.3. Thiết kế hệ thống sấy thùng quay ..........................................................................................41
6.1.4. Thể tích thùng sấy ..................................................................................................................42
6.1.5. Kích thước thùng quay ...........................................................................................................42
6.1.6. Lò đốt .....................................................................................................................................42
6.2. Hệ thống sấy tĩnh.....................................................................................................................43
6.2.1. Giới thiệu chung.....................................................................................................................43
6.2.2. Cấu tạo: ..................................................................................................................................43
6.2.3. Đặc tính kỹ thuật: ...................................................................................................................44
6.3. Tính và chọn calorife ..............................................................................................................45
6.3.1. Chọn kích thước ống truyền nhiệt ..........................................................................................45

iv


6.3.2. Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình..................................................................................... 46
6.3.3. Hệ số cấp nhiệt từ thành ống ra ngoài không khí (1)........................................................... 47
6.3.4. Hệ số cấp nhiệt phía trong ống 2 ......................................................................................... 47
6.3.6. Xác định cấu tạo calorife ....................................................................................................... 48
6.4. Chọn cyclon ............................................................................................................................. 49
6.5. Tính và chọn quạt ................................................................................................................... 50
6.5.1. Trở lực của hệ thống .............................................................................................................. 52
6.5.2. Chọn quạt............................................................................................................................... 60
6.6. Hệ thống làm sạch và phân loại............................................................................................. 62
6.6.1. Cấu tạo ................................................................................................................................... 62
6.6.2. Nguyên tắc hoạt động ............................................................................................................ 62

6.7. Máy xát tươi ............................................................................................................................ 63
6.7.1. Cấu tạo ................................................................................................................................... 63
6.7.2. Nguyên tắc hoạt động. ........................................................................................................... 64
6.7.3. Chọn số lượng thiết bị ........................................................................................................... 64
6.8. Máy tách tạp chất ................................................................................................................... 64
6.9. Máy xát khô............................................................................................................................. 65
6.9.1. Cấu tạo ................................................................................................................................... 65
6.9.2. Đặc tính kỹ thuật ................................................................................................................... 65
6.10. Máy đánh bóng ..................................................................................................................... 66
6.10.1. Cấu tạo ................................................................................................................................. 66
6.10.2. Đặc tính kỹ thuật ................................................................................................................. 66
6.11. Máy phân loại theo kích thước ............................................................................................ 67
6.11.1. Đặc tính kỹ thuật ................................................................................................................. 67
6.11.2. Chọn thiết bị ........................................................................................................................ 67
6.12. Máy phân loại theo trọng lượng .......................................................................................... 68
6.12.1. Nguyên tắc hoạt động: ......................................................................................................... 68
6.12.2. Đặc tính kỹ thuật ................................................................................................................. 68
6.13. Máy phân loại theo màu sắc ............................................................................................... 68
6.13.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: ........................................................................................ 69
6.13.2. Đặc tính kỹ thuật: ................................................................................................................ 69
6.14. Máy phối trộn ....................................................................................................................... 69
6.15. Tính chọn bể lên men và xilo ............................................................................................... 71
6.15.1. Tính toán bể lên men ........................................................................................................... 71
6.15.2. Tính xilo chứa nguyên liệu sau khi lên men ........................................................................ 72
6.15.3. Tính xilo chứa nguyên liệu sau sấy tĩnh .............................................................................. 73
6.15.4. Chọn xilo chứa nguyên liệu sau khi phân loại theo kích thước........................................... 73
6.15.5. Chọn xilo chứa nguyên liệu sau khi phân loại theo màu sắc, và sau khi phối trộn. ............ 73
6.16. Các hố chứa cà phê ............................................................................................................... 74
6.16.1. Hố chứa cà phê nạp liệu ...................................................................................................... 74
6.16.2. Hố chứa cà phê sau khi sấy thùng quay............................................................................... 74

6.17. Máy đóng gói ......................................................................................................................... 74
6.18. Gàu tải ................................................................................................................................... 75
6.18.1. Giới thiệu chung .................................................................................................................. 75
6.18.2. Đặc tính kỹ thuật ................................................................................................................. 75
6.18.3. Cấu tạo ................................................................................................................................. 75
6.19. Máy rang cà phê ................................................................................................................... 76
6.20. Máy phối trộn cà phê sau rang ............................................................................................ 77
6.21. Máy xay cà phê ..................................................................................................................... 77
6.22. Máy phân loại cà phê sau khi xay ....................................................................................... 78

v


6.23. Máy đóng gói cà phê .............................................................................................................79
6.24. Băng tải cổ ngỗng ..................................................................................................................79
6.25. Băng tải may bao ...................................................................................................................80
Chương 7: TỔ CHỨC HÀNH CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ..........................................................83
7.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy. ....................................................................................83
7.2. Chức năng công việc ...............................................................................................................83
7.3. Tổ chức lao động của nhà máy. .............................................................................................84
7.3.1. Chế độ làm việc......................................................................................................................84
7.3.2. Nhân lực. ................................................................................................................................84
Chương 8: TÍNH XÂY DỰNG .....................................................................................................87
8.1. Cách bố trí mặt bằng ..............................................................................................................87
8.2. Tính xây dựng..........................................................................................................................87
8.2.1. Phân xưởng sản xuất ..............................................................................................................87
8.2.2. Sân chứa nguyên liệu ban đầu ................................................................................................87
8.2.3. Kho chứa thành phẩm ............................................................................................................88
8.2.4. Nhà hành chính ......................................................................................................................89
8.2.5. Nhà xưởng cơ khí ...................................................................................................................90

8.2.6. Kho chứa bao bì .....................................................................................................................90
8.2.7. Nhà bảo vệ .............................................................................................................................90
8.2.8. Nhà ăn ....................................................................................................................................90
8.2.9. Nhà để xe ...............................................................................................................................90
8.2.10. Gara ôtô ................................................................................................................................91
8.2.11. Nhà sinh hoạt vệ sinh ...........................................................................................................91
8.2.12. Kho nhiên liệu ......................................................................................................................92
8.2.13. Đài nước ...............................................................................................................................92
8.2.14. Phòng hóa nghiệm ................................................................................................................92
8.2.15. Nhà đặt bơm nước ................................................................................................................93
8.2.16. Bãi chứa bã...........................................................................................................................93
8.2.17. Trạm biến thế và máy biến áp ..............................................................................................93
8.2.18. Trạm cân ..............................................................................................................................93
8.2.19. Bể xử lý nước thải. ...............................................................................................................93
8.2.19. Khu đất dự trữ ......................................................................................................................95
Chương 9: TÍNH NƯỚC – NHIÊN LIỆU ...................................................................................96
9.1. Tính nhiên liệu.........................................................................................................................96
9.1.1. Tính nhiên liệu dùng cho lò đốt .............................................................................................96
9.1.2. Lượng xăng dầu dùng cho các loại xe trong nhà máy ...........................................................96
9.1.3. Lượng dầu dùng cho máy phát điện dự phòng.......................................................................96
9.1.4. Lượng than cần dùng cho lò đốt sấy tĩnh ...............................................................................96
9.2. Tính lượng nước cần dùng cho nhà máy ..............................................................................96
9.2.1. Nước dùng cho sản xuất .........................................................................................................96
9.2.2. Lượng nước dùng cho sinh hoạt.............................................................................................97
9.2.3. Nước dùng để tưới cây xanh ..................................................................................................98
9.2.4. Nước dùng để vệ sinh thiết bị ................................................................................................98
9.2.5. Nước dùng để rửa xe ..............................................................................................................98
9.2.6. Nước dùng để chữa cháy ........................................................................................................98
9.2.7. Tổng lượng nước sử dụng trong nhà máy ..............................................................................98
9.2.8. Đài nước sử dụng cho nhà máy ..............................................................................................98

9.2.9. Chọn bơm dùng để bơm nước ................................................................................................99
Chương 10: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM..........100
10.1. Mục đích...............................................................................................................................100

vi


10.2. Yêu cầu việc kiểm tra sản xuất. ......................................................................................... 100
10.3. Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê nhân ........................................................ 100
10.3.1. Phạm vi áp dụng ................................................................................................................ 101
10.3.2. Yêu cầu kỹ thuật ................................................................................................................ 101
10.3.3. Phương pháp thử................................................................................................................ 103
10.4. Tiêu chuẩn và chỉ tiêu chất lượng của cà phê rang xay( cà phê bột) ............................. 104
10.4.1. Phạm vi áp dụng ................................................................................................................ 104
10.4.2. Yêu cầu kỹ thuật ................................................................................................................ 104
10.4.3. Phương pháp thử................................................................................................................ 105
Chương 11: VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG ................................... 106
11.1 Vệ sinh công nghiệp ............................................................................................................. 106
11.1.1. Vệ sinh cá nhân ................................................................................................................. 106
11.1.2. Vệ sinh máy móc thiết bị ................................................................................................... 106
11.1.3. Vệ sinh phân xưởng, nhà máy ........................................................................................... 106
11.1.4. Xử lý chất thải ................................................................................................................... 107
11.2. An toàn lao động ................................................................................................................. 107
KẾT LUẬN .................................................................................................................................. 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................... 111

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Cây cà phê chè........................................................................................................ 6
Hình 2.2 Cà phê vối............................................................................................................... 7
Hình 2.3 Cây cà phê mít ........................................................................................................ 8
Hình 2.4 Cấu tạo giải phẩu quả cà phê .................................................................................. 9
Hình 6.1 Hệ thống máy sấy tĩnh .......................................................................................... 43
Hình 6.2 Bể xiphong MR-15 ............................................................................................... 62
Hình 6.3 Máy xát tươi MXQ-220/2 .................................................................................... 63
Hình 6.4 Máy tách tạp chất ................................................................................................. 64
Hình 6.5 Máy xát khô MX-1 ............................................................................................... 65
Hình 6.6 Máy đánh bóng ..................................................................................................... 66
Hình 6.7 Máy phân loại theo kích thước KT-4 ................................................................... 67
Hình 6.8 Máy phân loại theo lượng PL-5 ........................................................................... 68
Hình 6.9 Máy phân loại màu 6-6SXZ-64 ............................................................................ 69
Hình 6.10 Máy phối trộn YYH-1500 .................................................................................. 70
Hình 6.11 Máy đóng gói Dxd-2000kb ................................................................................ 74
Hình 6.12 Gàu tải GT-150................................................................................................... 75
Hình 6.13 Máy rang cà phê MR-30 .................................................................................... 76
Hình 6.14 Máy phối trộn cà phê sau rang M500................................................................. 77
Hình 6.15 Máy xay cà phê FS230-160 .............................................................................. 78
Hình 6.16 Máy phân loại cà phê sau khi xay KPXZS ....................................................... 78
Hình 6.17 Máy đóng gói cà phê ZEL-420G ...................................................................... 79
Hình 6.18 Băng tải cỗ ngỗng có gân ................................................................................... 80
Hình 6.19 Băng tải may bao BTS ....................................................................................... 80

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tỉ lệ giữa các thành phần cấu tạo của quả cà phê: (tính theo % quả tươi) ............ 9
Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong quả cà phê ................................................................... 9
Bảng 2.3 Thành phần của nhân cà phê ................................................................................ 10
Bảng 4.1 Bảng thu nhập nguyên liệu của nhà máy ............................................................. 20
Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất cà phê trong năm ................................................................... 20
Bảng 4.3 Bảng tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn (%) (sản xuất cà phê nhân) ..................... 21
Bảng 4.4 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào của các công đoạn chế biến.................. 29
Bảng 4.5 Bảng tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn (%) (sản xuất cà phê rang xay) ............... 30
Bảng 4.6 Tỷ lệ hao hụt và lượng nguyên liệu vào của các công đoạn chế biến.................. 32
Bảng 5.1 Các thông số trạng thái của không khí ................................................................. 34
Bảng 5.2 Thông số của không khí qua calorife trước khi vào máy sấy .............................. 35
Bảng 5.3 Thông số của không khí sau khi sấy .................................................................... 36
Bảng 5.4 Thành phần nguyên liệu trong dầu FO ................................................................ 40
Bảng 6.1 Kích thước của cyclon ......................................................................................... 50
Bảng 6.2 Bảng tổng kết ....................................................................................................... 51
Bảng 6.3 Đặc tính kỹ thuật của bể xi phông MR-1.5 .......................................................... 63
Bảng 6.4 Đặc tính kỹ thuật của máy xát quả tươi ............................................................... 63
Bảng 6.5 Đặc tính kỹ thuật của máy CPF-1 ........................................................................ 65
Bảng 6.6 Đặc tính kỹ thuật MĐBX-500. ............................................................................. 66
Bảng 6.7 Gầu tải sử dụng trong nhà máy ............................................................................ 76
Bảng 6.8 Bảng tổng kết thiết bị ........................................................................................... 81
Bảng 7.1 Lực lượng lao động gián tiếp. .............................................................................. 84
Bảng 7.2 Lực lượng lao động tại dây chuyền sản xuất cà phê nhân ................................... 85
Bảng 8.1 Tổng kết về xây dựng........................................................................................... 93
Bảng 10.1 Tỷ lệ lẫn cà phê khác loại cho phép trong các hạng cà phê. ............................ 101
Bảng 10.2 Tỷ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Robusta) ......... 101
Bảng 10.3 Tỉ lệ khối lượng hạt lỗi cho phép đối với từng hạng Cà phê (Arabica) ........... 102
Bảng 10.4 Tỷ lệ khối lượng đối với từng hạng cà phê trên sàng lỗ tròn. .......................... 102
Bảng 10.5 Tỷ lệ lỗi khống chế cho một số loại khuyết tật ................................................ 103
Bảng 10.6 Yêu cầu cảm quan ............................................................................................ 104

Bảng 10.7 Yêu cầu lý-hóa ................................................................................................. 104
ix



Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

LỜI MỞ ĐẦU

Cà phê đã được đưa vào Việt Nam hơn 100 năm và được trồng đại trà từ năm
1988. Do điều kiện khí hậu và đất đai thích hợp nên cây được phát triển trên quy mô
rộng và cho chất lượng tốt nên không kém sản phẩm của những nước sản xuất và xuất
khẩu cà phê lớn trên thế giới.
Trên thế giới cây cà phê được trồng ở các nước: Ấn Độ, Malaysia, Indonesia,
Barazin, Ethiopia...với nhiều giống cà phê khác nhau như: Cà phê Arabica (cà phê
chè), Cà phê Robuta (cà phê vối), Cà phê Excelsa (cà phê mít)...
Cà phê là một trong các loại hàng hóa có tính thương mại cao nhất trên thế giới.
Thu nhập từ cà phê là nguồn thu quan trọng ở các nước sản xuất cà phê. Ở Việt Nam,
cà phê là một mặt hàng xuất khẩu quan trọng, là một trong mười mặt hàng xuất khẩu
chủ lực của Việt Nam, đứng thứ 7 trong 10 ngành hàng xuất khẩu hàng đầu và đứng
thứ 2 trong 7 hàng nông sản xuất khẩu chủ yếu.
Việt Nam là nước có sản lượng cà phê xuất khẩu tăng nhanh và ổn định liên tục
trong suốt thập kỉ cuối của thế kỉ 20 và đã trở thành một hiện tượng đặc biệt của thị
trường cà phê thế giới. Đến năm 2000, Việt Nam trở thành nước có sản lượng cà phê
xuất khẩu đứng thứ 2 thế giới vượt qua Côlômbia. Sản lượng cà phê Việt Nam đang
chiếm 14% sản lượng cà phê của thế giới, đứng thứ 2 chỉ sau Brazil trong năm 2019
[1]. Phần lớn sản phẩm xuất khẩu của Việt Nam là Robusta (cà phê vối) và đang chiếm
gần 1/ 4 sản lượng sản xuất của loại cà phê này.
Cà phê là một loại nước uống cao cấp, nhu cầu đòi hỏi của người tiêu dùng vẫn

không ngừng tăng lên, chưa có những sản phẩm nhân tạo được chấp nhận để thay thế
cho cà phê, vì vậy việc trồng, xuất khẩu, nhập khẩu loại hàng hóa đặc biệt này vẫn có
một ý nghĩa kinh tế lớn đối với nhiều nước. Vấn đề quan trọng cần có nhận thức đầy
đủ là: sản phẩm cà phê đem ra thị trường phải đảm bảo chất lượng. Trong cơ chế thị
trường: Tiền nào – của nấy, lại càng đúng với mặt hàng cà phê.
Trong đó khâu chế biến có ảnh hưởng lớn đến phẩm chất và chất lượng của sản
phẩm cà phê bởi thế việc xây dựng một nhà máy sản xuất cà phê có quy mô lớn, sản
phẩm đạt chất lượng cao là rất cần thiết, và để chất lượng cà phê tốt hơn thì một trong
các phương pháp mà các doanh nghiệp sử dụng đó là chế biến cà phê theo phương
pháp ướt.
SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

1


Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

Xuất phát từ tình hình thực tế đó, tôi được giao nhiệm vụ " Thiết kế nhà máy chế
biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê
rang xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ ".

SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

2

Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, Việt Nam đã trở thành một trong những nước xuất khẩu cà phê hàng đầu
thế giới, cụ thể sản lượng xuất khẩu cà phê trong năm 2017-2018 của Việt Nam đứng
thứ 2 thế giới chỉ sau Brazil [2]. Tuy nhiên, do hạn chế về trình độ công nghệ kỹ thuật,
sản phẩm cà phê Việt Nam vẫn chưa có chỗ đứng vững chắc trên thị trường thế giới,
chưa tạo được thương hiệu có tính cạnh tranh cao, vì thế sản phẩm cà phê của Việt
Nam được định giá thấp và không được đánh giá cao về mặt chất lượng. Xuất phát từ
thực tế đó, việc xây dựng một nhà máy chế biến cà phê mới đáp ứng nhu cầu sản xuất
cả về mặt số lượng và chất lượng là một vấn đề cấp thiết.
1.2. Địa điểm xây dựng
Hầu hết các tỉnh Tây Nguyên đều trồng cà phê với diện tích và sản lượng khá lớn
trong số đó Gia Lai cũng không ngoại lệ, đây là một điều kiện thuận lợi để cung cấp
nguồn nguyên liệu cho cho nhà máy đồng thời giảm chi phí vận chuyển, đảm bảo được
chất lượng nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất.
Mặt khác với vị trí địa lý thuận lợi cho việc giao thương kinh tế: Phía Đông giáp
các tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Phía Nam giáp tỉnh Đăk Lak. phía Tây giáp
Campuchia. Phía Bắc giáp tỉnh Kontum tại điều kiện cho việc vận chuyển và tiêu thụ
sản phẩm.
Dựa vào những điều kiện trên Gia Lai được chọn là địa điểm phù hợp để xây
dựng nhà máy, cụ thể là khu công nghiệp Tây Pleiku, thành phố Pleyku tỉnh Gia Lai.
Khu công nghiệp Tây Pleiku nằm cách xa khu dân cư, có hệ thống xử lý nước thải
chung của khu công nghiệp nên có khá nhiều thuận lợi cho việc xử lý nước thải, tiếng
ồn...tránh ảnh hưởng đến đời sống nhân dân.
Gia Lai có khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm chia làm 2 mùa: Mùa mưa bắt

đầu từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.
Nhiệt độ trung bình khoảng 22-25 ◦C [3].
Hướng gió chính trong năm : Đông Bắc.

SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

3


Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

1.3. Đường giao thông
Nhà máy nằm ở vị trí giao thông thuận lợi:
+ Đường bộ: Giao thông với 3 trục quốc lộ: Quốc lộ 14 nối Gia Lai với các tỉnh Quảng
Nam, Đà Nẵng, Tây Nguyên với thành phố Hồ Chí Minh, Đông Nam Bộ, Đồng Bằng
sông Cửu Long, quốc lộ 19 nối tỉnh với cảng Quy Nhơn và Campuchia, quốc lộ 25 nối
Gia Lai với các tỉnh Phú Yên và Duyên Hải Miền Trung.
+ Đường thủy: Gần cảng Nha Trang nên có thể sử dụng cảng này để phân phối sản
phẩm trong và ngoài nước.
+ Đường sắt: nhà máy có thể vận chuyển đến ga Nha Trang rồi từ đó vận chuyển đi
khắp nơi bằng đường sắt.
1.4. Vùng nguyên liệu
Với nhà máy sản xuất cà phê thì nguyên liệu chủ yếu là cà phê thu mua từ các hộ
nông dân trồng cà phê, vì vậy gần nguồn nguyên liệu là yếu tố vô cùng quan trọng.
Quanh khu công nghiệp Tây Pleiku có nhiều công ty trồng cà phê trực thuộc tổng
công ty cà phê Việt Nam: Công ty cà phê Iasao I, Iasao II, 706, Chư pả...thuộc huyện
Iagrai, ngoài ra còn có các huyện Đăkđoa, Chư Sê. Tổng diện tích cà phê là 76.367ha

với sản lượng 132.800 tấn mỗi năm.
1.5. Nguồn cung cấp năng lượng
+ Điện: việc sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị và chiếu sáng điện thế sử dụng
thường là 110-220V/360V. Ðể đạt yêu cầu phải lấy điện cao thế thường là 6 KV qua
hạ thế. Nhà máy sử dụng lưới điện quốc gia đưa về khu công nghiệp, ngoài ra nhà máy
còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máy.
+ Nước: Nguồn cung cấp lấy từ nhà máy nước, trong nhà máy có xây bể nước ngầm để
phòng tránh mùa khô bị hụt nước, đảm bảo sự hoạt động của nhà máy.
+ Nhiên liệu: Nhiên liệu dùng cho nhà máy bao gồm: Dầu FO dùng cho lò hơi và xăng
dùng cho xe ô tô của nhà máy được lấy ở các cây xăng dầu lân cận.

SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

4


Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

1.6. Vấn đề xử lý nước thải
Nước thải ra trong quá trình sản xuất được xử lý, nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà
máy được đưa vào hệ thống cống rãnh trong nhà máy đến qua các lưới lọc trước khi
thải ra ngoài môi trường. Các chất thải như là vỏ trấu thì sử dụng làm nhiên liệu hoặc
bán.
1.7. 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.
1.8. Hợp tác hóa và thị trường tiêu thụ
Việc hợp tác hóa giữa các nhà máy sản xuất cà phê tại Gia lai với các nhà máy ở
các tỉnh khác sẽ thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp,
cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời qua sự hợp tác này sẽ tạo điều kiện cho việc sử
dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước…Ngoài ra, liên
hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên
liệu.
Cà phê nhân sản xuất ra một phần cung ứng cho các tỉnh trong khu vực Tây
Nguyên và trong nước, còn phần lớn xuất khẩu sang các nước như Hoa kỳ, Đức, Bỉ, Ý,
Hà Lan, Singapore, Pháp...

SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

5


Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

2.1. Giới thiệu chung về nguyên liệu
Trên thế giới, cà phê có rất nhiều loại, đây là một loại cây có khả năng thích nghi
với môi trường. Hiện nay, các nước trên thế giới cũng như ở nước ta đều trồng ba loại
cà phê là: arabica (cà phê chè), canephora (cà phê vối), excelsa (cà phê mít) [4].
2.1.1. Cà phê chè (arabica)

Hình 2.1 Cây cà phê chè
Là loại cà phê được trồng và tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới,chiếm 9/10 tổng sản
lượng cà phê. Cây cao 3 ÷ 5 m, có khi 7 ÷ 10 m, độc thân hoặc nhiều thân, vỏ mốc
trắng, gỗ vàng ngà, hoa mọc thành từng chùm gồm 5 cánh màu trắng, thời gian ra hoa
ở nước ta từ tháng 2 đến tháng 4. Quả hình trứng hay hình tròn, khi chín có màu đỏ
tươi, kích thước quả: dài 17 ÷ 18 mm, đường kính tiết diện 10 ÷ 15 mm, 500 ÷700
quả/kg.
Thời gian từ lúc có quả đến lúc chín 6 ÷ 7 tháng, thời vụ thu hoạch từ tháng 9 đến
tháng 2. Hạt có vỏ lụa màu bạc, ít bám vào nhân, kích thước: dài 5 ÷ 10 mm, rộng 4 ÷
7 mm, dày 2 ÷ 4 mm, kích thước này thay đổi theo từng loại và theo điều kiện môi
trường.
Khối lượng 500 ÷ 700 hạt/100g, hàm lượng cafein 1,3 %, hạt có màu xám xanh,
SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

6


Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

xanh lục tùy theo chủng và cách chế biến, năng suất 400 ÷ 500kg cà phê nhân/ha. Tỉ lệ
thành phẩm (cà phê nhân) so với nguyên liệu (cà phê quả tươi) là 14 ÷ 20 %. Cà phê
chè là loại cà phê được ưa chuộng nhất do hương thơm và mùi vị tốt.
2.1.2. Cà phê vối (robusta)
Cây cao từ 3 ÷ 8 m, vỏ cây mốc trắng, gỗ vàng hoặc trắng ngà, hoa màu trắng
mọc thành cụm có 5 ÷ 7 cánh, mùa hoa từ tháng 4 đến tháng 6. Quả hình tròn hoặc
hình trứng, khi chín có màu đỏ hoặc hồng, trên quả thường có đường gân dọc, vỏ quả
mỏng so với cà phê chè, thời gian từ khi có quả đến lúc chín 10 ÷ 12 tháng, thời vụ thu

hoạch từ tháng 1 đến tháng 4. Hạt hình bầu dục hay tròn, vỏ lụa trắng dễ bong, khoảng
600 ÷ 900 hạt/100g, hạt dài 5 ÷ 8 mm, hạt có màu xanh bạc, xanh lục hoặc xanh nâu
tùy theo chủng và cách chế biến, hàm lượng cafein 2 ÷ 3 %, đây là loại cà phê có nhiều
cafein nhất.

Hình 2.2 Cà phê vối
Năng suất trồng trọt 500 ÷ 600 kg cà phê nhân/ha, ít hương thơm, thường dùng để
pha trộn với cà phê chè hay để chế biến cà phê hòa tan và bánh kẹo cà phê. Loại cà
phê này giá trị thương phẩm kém nhưng lại chịu được hạn, ít kén đất và ít bị sâu bệnh.

SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

7


Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

2.1.3. Cà phê mít (chari)
Cây cao từ 6 ÷ 15 m, nếu đất tốt có thể cao đến 20m. Hoa màu trắng có 5 cánh,
quả hình trứng hơi ép ngang, quả chín có màu đỏ, to và dày. Khối lượng 500 ÷ 700
quả/kg. Hình dạng hạt cà phê mít giống như hạt cà phê chè, màu vàng xanh hay màu
vàng rạ, vỏ lụa dính sát vào nhân, khó bong, khoảng 700 ÷ 1000 hạt/100g, hàm lượng
cafein 1 ÷ 1,2 %.

Hình 2.3 Cây cà phê mít
Năng suất 500 ÷ 600 kg cà phê nhân/ha, tỉ lệ thành phẩm (cà phê nhân) so với cà
phê quả tươi khoảng 10 ÷ 15 %. Giá trị thương phẩm không cao do hạt không đều, khó

chế biến, hương vị thất thường, tuy nhiên đây là loại cà phê chịu được hạn, ít kén đất
và ít bị sâu bệnh [4].

SVTH: Hồ Hữu Hoàng

GVHD: Đặng Minh Nhật

8


Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt năng suất 200 kg sản phẩm/giờ và cà phê rang
xay năng suất 100 kg nguyên liệu/giờ

2.2. Cấu tạo

Hình 2.4 Cấu tạo giải phẩu quả cà phê
Quả cà phê đưa vào chế biến gồm có các phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt (vỏ nhớt),
lớp vỏ trấu (lớp vỏ thóc), lớp vỏ lụa và nhân.
Bảng 2.1 Tỉ lệ giữa các thành phần cấu tạo của quả cà phê: (tính theo % quả tươi)
Thành phần

Cà phê chè (arabica) %

Cà phê vối (canephora) %

Vỏ quả

43 ÷ 45

42

Lớp nhớt

20 ÷ 23

23

6÷8

6÷8

26 ÷ 30

29

Vỏ trấu
Nhân và vỏ lụa

Bảng 2.2 Thành phần hóa học trong quả cà phê
Thành phần

Vỏ
quả

SVTH: Hồ Hữu Hoàng

Cà phê chè

Cà phê vối

Protein

9-11

9

Lipit

1,7

2

Xenlulo

13

27

Tro

3

3

Hợp chất không N

36

38

Đường

-

15

GVHD: Đặng Minh Nhật

9