Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu giờ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
*

THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN THEO
PHƯƠNG PHÁP KHÔ NĂNG SUẤT 9 TẤN NGUYÊN
LIỆU/GIỜ

Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ NHUNG

Đà Nẵng – Năm 2018


TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến cà phê nhân theo phương pháp khô năng
suất 9 tấn nguyên liệu/giờ”.
Sinh viên thực hiện: Trần Thị Nhung
Số thẻ SV: 107130114

Lớp: 13H2B

Nội dung chính của đồ án có 11 chương, bao gồm:
Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm
Chương 3: Lựa chọn và thuyết minh quy trình cơng nghệ
Chương 4: Cân bằng vật liệu
Chương 5: Cân bằng nhiệt lượng
Chương 6: Tính và chọn thiết bị
Chương 7: Tính tổ chức

Chương 8: Tính xây dựng
Chương 9: Tính nước – nhiên liệu
Chương 10: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
Chương 11: Vệ sinh cơng nghiệp và an tồn lao động.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA: HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Trần Thị Nhung
Lớp: 13H2B

Khoa: Hóa

Số thẻ sinh viên: 107130114
Ngành: Công nghệ thực phẩm

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn 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:
+ Năng suất nhà máy: 9 tấn nguyên liệu/giờ.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 11 chương:
Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm
Chương 3: Lựa chọn và thuyết minh quy trình cơng nghệ
Chương 4: Cân bằng vật liệu
Chương 5: Cân bằng nhiệt lượng
Chương 6: Tính và chọn thiết bị
Chương 7: Tính tổ chức
Chương 8: Tính xây dựng
Chương 9: Tính nước – nhiên liệu
Chương 10: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm
Chương 11: Vệ sinh cơng nghiệp và an tồn lao động.
5. Các bản vẽ, đồ thị: bao gồm 5 bản vẽ:
1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ (A0)


2. Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)
3. Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)
4. Bản vẽ đường ống khơng khí – khói lị (A0)
5. Tổng mặt bằng nhà máy (A0).
6. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Minh Nhật
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 22/01/2018
8. Ngày hoàn thành đồ án: 22/05/2018.
Đà Nẵng ngày 22 tháng 5 năm 2018
Trưởng bộ môn

Người hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy
giáo Đặng Minh Nhật, cùng với sự giúp đỡ của bạn bè, anh chị và sự nỗ lực không
ngừng nghỉ của bản thân qua sách vở cũng như tham khảo các đồ án cũ, đến nay đồ án
đã hoàn thành đúng thời gian quy định.
Trong q trình thực hiện đồ án, tơi đã nắm bắt được những kiến thức về công
nghệ sản xuất cà phê nói chung và cà phê nhân nói riêng, cũng như cách lắp đặt bố trí
máy móc, thiết bị trong phân xưởng. Tơi rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô
giáo để nâng cao hơn nữa 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
giáo trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm và đặc biệt là thầy giáo PGS.TS. Đặng
Minh Nhật đã tận tình hướng dẫn tơi hoàn thành đồ án này.

i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:
1. Những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của
giảng viên PGS.TS Đặng Minh Nhật.
2. Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng
trình, thời gian, địa điểm công bố.
3. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu hoàn
toàn trách nhiệm.
Sinh viên thực hiện

Trần Thị Nhung

ii


MỤC LỤC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................x
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... xii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ..........................................................1
1.1. Đặc điểm thiên nhiên ................................................................................................1
1.2. Vùng nguyên liệu .....................................................................................................3
1.3. Hợp tác hoá ...............................................................................................................3
1.4. Nguồn cung cấp điện ................................................................................................3
1.5. Nguồn cung cấp hơi ..................................................................................................4
1.6. Nhiên liệu .................................................................................................................4
1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước ............................................................4
1.8. Thốt nước ................................................................................................................4
1.9. Giao thơng vận tải ....................................................................................................4
1.10. Năng suất nhà máy .................................................................................................5
1.11. Nguồn nhân lực ......................................................................................................5
1.12. Thị trường tiêu thụ ..................................................................................................5
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM .............................6
2.1. Tổng quan về nguyên liệu cà phê .............................................................................6
2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây cà phê ..........................................................6

2.1.2. Phân loại................................................................................................................7
iii


2.1.3. Cấu tạo quả cà phê ..............................................................................................10
2.1.4. Thành phần hóa học ............................................................................................11
2.2. Tổng quan về sản phẩm cà phê nhân ......................................................................13
2.2.1. Khái niệm về cà phê nhân ...................................................................................13
2.2.2. Phân loại cà phê nhân .........................................................................................13
2.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà phê ....................................................14
2.3.1. Ảnh hưởng của đất trồng .....................................................................................14
2.3.2. Ảnh hưởng của chế độ chăm sóc kỹ thuật ...........................................................14
2.3.3. Ảnh hưởng của độ cao .........................................................................................14
2.3.4. Ảnh hưởng của giống ..........................................................................................14
2.3.5. Ảnh hưởng của sâu bệnh .....................................................................................14
2.3.6. Ảnh hưởng của việc thu hái .................................................................................14
2.3.7. Ảnh hưởng của quá trình bảo quản, vận chuyển.................................................14
2.3.8. Ảnh hưởng của quá trình chế biến ......................................................................15
2.4. Tiêu chuẩn kỹ thuật của cà phê nhân xuất khẩu [20] .............................................15
2.4.1. Tiêu chuẩn kỹ thuật cà phê Robusta chế biến khô (Unwashed) ..........................15
2.4.2. Tiêu chuẩn kỹ thuật cà phê Robusta chế biến ướt (Washed) ..............................16
2.4.2.1 Tiêu chuẩn cà phê nhân Robusta chế biến ướt loại 1, sàng 18 ..........................16
CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ..........18
3.1. Cơ sở lý thuyết của q trình sản xuất cà phê nhân ...............................................18
3.1.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ chung ........................................................................18
3.1.2. Các phương pháp sản xuất cà phê nhân .............................................................19
3.2. Lựa chọn phương án thiết kế ..................................................................................22
3.2.1. Làm sạch ..............................................................................................................22
3.2.2. Phân loại..............................................................................................................22
3.2.3. Sấy .......................................................................................................................22

3.3. Lựa chọn quy trình cơng nghệ ................................................................................23
iv


3.4. Thuyết minh quy trình cơng nghệ ..........................................................................25
3.4.1. Thu hái nguyên liệu .............................................................................................25
3.4.2. Vận chuyển và bảo quản sơ bộ ............................................................................25
3.4.3. Tách tạp chất .......................................................................................................26
3.4.4. Sấy sơ bộ ..............................................................................................................26
3.4.5. Sấy chính thức .....................................................................................................28
3.4.6. Xát vỏ quả và vỏ trấu...........................................................................................28
3.4.7. Bóc vỏ lụa (đánh bóng) .......................................................................................29
3.4.8. Phân loại theo kích thước ....................................................................................29
3.4.9. Phân loại theo khối lượng riêng ..........................................................................29
3.4.10. Phân loại theo màu sắc .....................................................................................30
3.4.11. Đấu trộn .............................................................................................................30
3.4.12. Cân và đóng bao ................................................................................................ 31
3.4.13. Bảo quản ............................................................................................................31
CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT LIỆU ..........................................................................32
4.1. Tình hình sản xuất của nhà máy .............................................................................32
4.1.1. Bảng thu nhận nguyên liệu của nhà máy ............................................................32
4.1.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy .............................................................................32
4.2. Tính cân bằng vật liệu ............................................................................................32
4.2.1. Thu nhận và bảo quản .........................................................................................34
4.2.2. Tách tạp chất .......................................................................................................34
4.2.3. Sấy sơ bộ ..............................................................................................................34
4.2.4. Sấy chính thức .....................................................................................................34
4.2.5. Xát vỏ quả và vỏ trấu...........................................................................................34
4.2.6. Đánh bóng cà phê nhân .......................................................................................34
4.2.7. Phân loại theo kích thước ....................................................................................35

4.2.8. Phân loại theo tỷ trọng ........................................................................................35
v


4.2.9. Phân loại theo màu sắc .......................................................................................36
4.2.10. Đấu trộn .............................................................................................................36
4.2.11. Cân và đóng bao ................................................................................................ 36
4.2.12. Cà phê nhân thành phẩm ...................................................................................37
CHƯƠNG 5 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG .................................................................40
5.1. Ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng sản phẩm ........................................40
5.2. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết ...........................................................................40
5.2.1. Xác định các thơng số của khơng khí ..................................................................41
5.2.2. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy........................................................................44
5.3. Xây dựng quá trình sấy thực tế ...............................................................................45
5.3.1. Lượng nhiệt bổ sung thực tế ................................................................................46
5.3.2. Xác định các thông số của tác nhân sấy sau khi sấy thực..................................46
5.3.3. Lượng tác nhân sấy thực tế .................................................................................47
5.3.4. Nhiệt lượng vào và ra của quá trình sấy thực tế .................................................47
CHƯƠNG 6 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ....................................................................49
6.1. Nguyên tắc chọn thiết bị và cách tính số lượng máy móc thiết bị .........................49
6.1.1. Nguyên tắc chọn thiết bị ......................................................................................49
6.1.2. Cách tính số lượng máy móc thiết bị ...................................................................49
6.2. Chọn và tính tốn máy móc, thiết bị.......................................................................50
6.2.1. Hố chứa cà phê quả .............................................................................................50
6.2.2. Sàng tạp chất .......................................................................................................50
6.2.3. Hệ thống sấy tĩnh .................................................................................................51
6.2.4. Hố chứa cà phê sau sấy tĩnh................................................................................52
6.2.5. Máy sấy thùng quay .............................................................................................53
6.2.6. Tính và chọn các thiết bị phụ ..............................................................................56
6.2.7. Máy xay xát cà phê ..............................................................................................83

6.2.8. Máy đánh bóng cà phê nhân ...............................................................................84
vi


6.2.9. Máy phân loại theo kích thước ............................................................................85
6.2.10. Máy phân loại theo tỷ trọng ..............................................................................86
6.2.11. Máy phân loại theo màu sắc ..............................................................................87
6.2.12. Máy phối trộn ....................................................................................................88
6.2.13. Máy cân và đóng bao tự động ...........................................................................89
6.2.14. Các xilo chứa .....................................................................................................90
6.2.15. Băng tải vấu .......................................................................................................95
6.2.16. Gàu tải ...............................................................................................................96
CHƯƠNG 7 TÍNH TỔ CHỨC....................................................................................100
7.1.

Sơ đồ tổ chức hệ thống của nhà máy .................................................................100

7.1.1.

Sơ đồ bộ máy quản lý .....................................................................................100

7.1.2.

Chức năng công việc ......................................................................................100

7.2.

Tổ chức lao động của nhà máy ..........................................................................101

7.2.1.

Chế độ làm việc ..............................................................................................101

7.2.2.

Nhân lực làm việc tại cơng ty ........................................................................101

CHƯƠNG 8 TÍNH XÂY DỰNG ................................................................................104
8.1.

Tính xây dựng các cơng trình ............................................................................104

8.1.1.

Phân xưởng sản xuất chính ............................................................................104

8.1.2.

Sân chứa nguyên liệu ban đầu .......................................................................104

8.1.3.

Kho bảo quản cà phê nhân ............................................................................104

8.1.4.

Phịng KCS .....................................................................................................105

8.1.5.

Nhà hành chính ..............................................................................................105

8.1.6.

Nhà xưởng cơ khí ...........................................................................................106

8.1.7.

Kho chứa bao bì .............................................................................................106

8.1.8.

Nhà bảo vệ .....................................................................................................106

8.1.9.

Nhà ăn ............................................................................................................106

8.1.10.

Nhà để xe ....................................................................................................106
vii


8.1.11.

Gara ôtô ......................................................................................................106

8.1.12.

Nhà sinh hoạt vệ sinh..................................................................................107

8.1.13.

Kho nhiên liệu .............................................................................................107

8.1.14.

Đài nước .....................................................................................................108

8.1.15.

Nhà đặt bơm nước ......................................................................................108

8.1.16.

Bãi chứa bã .................................................................................................108

8.1.17.

Trạm biến thế và máy biến áp ....................................................................108

8.1.18.

Trạm cân .....................................................................................................108

8.1.19. Khu đất mở rộng ..............................................................................................108
8.2.

Tính hệ số sử dụng ............................................................................................108

CHƯƠNG 9 TÍNH NƯỚC - NHIÊN LIỆU ................................................................111
9.1. Tính lượng nước dùng trong nhà máy ..................................................................111
9.1.1. Nước dùng cho sinh hoạt ...................................................................................111
9.1.2. Nước dùng để tưới cây ......................................................................................111
9.1.3. Nước dùng để rửa xe .........................................................................................112
9.1.4. Nước dùng để chữa cháy ...................................................................................112
9.1.5. Tổng lượng nước dùng trong nhà máy trong ngày ...........................................112
9.1.6. Lượng nước sử dụng cho 2 ngày sản xuất .........................................................112
9.1.7. Kích thước bể nước dự trữ ................................................................................112
9.2. Đài nước sử dụng trong nhà máy .........................................................................112
9.3. Chọn bơm nước ....................................................................................................113
CHƯƠNG 10KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
.....................................................................................................................................114
10.1. Mục đích .............................................................................................................114
10.2. Yêu cầu của việc kiểm tra sản xuất ....................................................................114
10.3. Kiểm tra cà phê nguyên liệu ...............................................................................114
10.3.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu ................................................................................114
10.3.2. Xác định tỷ lệ cà phê khô, quả chùm và xanh ương ........................................114
viii


10.3.3. Xác định tỷ lệ cà phê quả lép...........................................................................115
10.4. Các phương pháp kiểm tra cà phê thành phẩm ..................................................115
10.4.1. Đánh giá cà phê bằng phương pháp cảm quan ..............................................115
10.4.2. Chuẩn bị mẫu để phân tích kiểm nghiệm ........................................................116
10.5. Phân tích lý học ..................................................................................................116
10.5.1. Xác định hạt hoàn toàn và hạt khơng hồn tồn .............................................116
10.5.2. Xác định khối lượng riêng của hạt cà phê ......................................................116
10.5.3. Xác định dung trọng của hạt cà phê ................................................................117

10.5.4. Xác định tỷ lệ lẫn cà phê khác loại..................................................................117
10.6. Phân tích hố học

...........................................................................................117

10.6.1. Xác định độ ẩm của hạt cà phê .......................................................................117
10.6.2. Xác định độ axit của hạt cà phê ......................................................................117
CHƯƠNG 11 VỆ SINH CÔNG NGHIỆP VÀ AN TỒN LAO ĐỘNG ..................119
11.1. Vệ sinh cơng nghiệp ...........................................................................................119
11.1.1. Vệ sinh nhà máy...............................................................................................119
11.1.2. Xử lý chất thải..................................................................................................119
11.2. An toàn lao động ................................................................................................119
11.2.1. Các nguyên nhân gây ra tai nạn......................................................................119
11.2.2. Một vài biện pháp hạn chế tai nạn lao động ...................................................120
11.2.3. Những yêu cầu về an toàn lao động ................................................................120
11.2.4. Phòng cháy chữa cháy.....................................................................................121
KẾT LUẬN .................................................................................................................122
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................123

ix


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Bản đồ tỉnh Đăk Lăk........................................................................................2
Hình 1.2. Biểu đồ diện tích trồng cà phê của một số khu vực tại Việt Nam ...................3
Hình 2.1 Quả cà phê Arabica xanh và chín ....................................................................8
Hình 2.2. Quả cà phê Robusta .........................................................................................9
Hình 2.3. Cà phê mít ........................................................................................................9
Hình 2.4. Cấu tạo quả cà phê .........................................................................................10

Hình 3.1. Sơ đồ quy trình chung để sản xuất cà phê nhân ............................................18
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất cà phê nhân ..........................................24
Hình 3.3. Một lị sấy tĩnh có diện tích 50 mét vng, lượng sấy 10 tấn quả/mẻ ........27
Hình 3.4. Lị đốt sử dụng vỏ cà phê .............................................................................27
Hình 5.1. Sơ đồ quá trình sấy ........................................................................................40
Hình 6.1. Sàng tạp chất cà phê ......................................................................................51
Hình 6.2. Máy sấy tĩnh vỉ ngang ...................................................................................52
Hình 6.3. Các dạng cánh khuấy trong thùng sấy ...........................................................53
Hình 6.4. Cấu tạo hệ thống máy sấy thùng quay ...........................................................54
Hình 6.5. Bố trí ống trong calorife ................................................................................58
Hình 6.6. Sơ đồ ống truyền nhiệt...................................................................................60
Hình 6.7. Nhóm 6 xyclon đơn .......................................................................................66
Hình 6.8. Khuỷu ống .....................................................................................................76
Hình 6.9. Cấu tạo buồng đốt ..........................................................................................82
Hình 6.10. Máy xay xát cà phê ......................................................................................84
Hình 6.11. Máy đánh bóng ............................................................................................85
Hình 6.12. Máy phân loại theo kích thước ....................................................................86
Hình 6.13. Máy phân loại theo trọng lượng ..................................................................87
x


Hình 6.14. Máy phân loại theo màu sắc ........................................................................88
Hình 6.15. Máy trộn ngang............................................................................................89
Hình 6.16. Cân đầu ra ....................................................................................................89
Hình 6.17. Xilơ chứa .....................................................................................................91
Hình 6.18. Băng tải vấu .................................................................................................96
Hình 6.19. Gàu tải..........................................................................................................97
Hình 7.1. Sơ đồ tổ chức bộ máy quản lý nhà máy ......................................................100

xi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Tỉ lệ giữa các thành phần cấu tạo của quả cà phê (tính theo % quả tươi) ....11
[5, tr 93] .........................................................................................................................11
Bảng 2.2. Tỉ lệ các thành phần hóa học có trong vỏ quả...............................................11
Bảng 2.3 – Thành phần hóa học của vỏ thịt quả cà phê ................................................12
Bảng 2.4 – Một số thành phần hóa học cơ bản trong cà phê nhân ................................ 12
Bảng 4.1 - Bảng thu nhận nguyên liệu của nhà máy .....................................................32
Bảng 4.2 – Biểu đồ sản xuất của nhà máy .....................................................................32
Bảng 4.3 Mức hao hụt ở các cơng đoạn, tính theo % khối lượng .................................33
Bảng 4.4 Bảng tổng kết hao hụt và lượng nguyên liệu mỗi công đoạn ........................38
Bảng 5.1: Các thông số trạng thái của khơng khí. .........................................................42
Bảng 5.2. Thơng số của khơng khí qua calorife và trước khi vào máy sấy. .................43
Bảng 5.3. Thơng số của khơng khí sau khi sấy. ............................................................44
Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật của sàng tạp chất ..............................................................50
Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật của máy sấy tĩnh vỉ ngang ................................................52
Bảng 6.3 Thông số kỹ thuật của máy sấy thùng quay ...................................................56
Bảng 6.4. Bảng tổng kết các trở lực trong thiết bị sấy (đơn vị N/m2) ...........................79
Bảng 6.5 Bảng tổng kết tính và chọn các thiết bị phụ ...................................................83
Bảng 6.6 Thông số kỹ thuật của máy xay xát cà phê ....................................................83
Bảng 6.7 Thông số kỹ thuật của máy đánh bóng cà phê nhân ......................................84
Bảng 6.8 Thơng số kỹ thuật của máy đánh bóng cà phê nhân .....................................85
Bảng 6.9 Thơng số kỹ thuật của máy đánh bóng cà phê nhân ......................................86
Bảng 6.10 Thơng số kỹ thuật của máy đánh bóng cà phê nhân ....................................87
Bảng 6.11. Thông số kỹ thuật của máy đánh bóng cà phê nhân ...................................88
Bảng 6.12. Thơng số kỹ thuật của cân đầu ra PS2 – C5A.............................................89
xii

Bảng 6.13. Bảng tổng kết thông số kỹ thuật của các xilo chứa.....................................95
Bảng 6.14. Thông số kỹ thuật của băng tải vấu ............................................................96
Bảng 6.15. Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị .............................................................97
Bảng 6.16. Bảng tổng kết thiết bị vận chuyển...............................................................99
Bảng 7.1 Số nhân lực và cán bộ trong các phòng ban .................................................102
Bảng 7.2. Bảng kê khai lực lượng lao động của nhà máy phân xưởng sản xuất ........102
Bảng 7.3 Lực lượng lao động ở bộ phận phụ trợ ........................................................103
Bảng 8.1. Bảng tổng kết các cơng trình xây dựng.......................................................109

xiii


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ

MỞ ĐẦU

Cà phê là một loại cây trồng rất thích hợp với điều kiện thời tiết và thổ nhưỡng
của Việt Nam, đặc biệt là vùng Tây Nguyên và vùng Đông Nam Bộ. Đó là loại cây có
giá trị kinh tế cao nên việc xuất khẩu cà phê sẽ giúp người nông dân trồng cà phê làm
giàu trên chính mảnh đất của mình.
Cà phê nhân là cà phê chưa qua rang, thu được bằng cách phơi hoặc sấy quả cà
phê tươi đến độ ẩm nhất định, sau đó xay xát tách vỏ. 92 – 95% sản lượng cà phê nhân
Việt Nam được xuất khẩu, 5% – 8% là tỉ lệ tiêu thụ cà phê nội địa của Việt Nam.Việt
Nam xuất khẩu cà phê nhân tới hầu hết các nước trên thế giới, trong đó Mỹ và Đức là
hai quốc gia mua cà phê nhân của Việt Nam nhiều nhất.
Đối với nền kinh tế, xuất khẩu cà phê đem lại một lượng ngoại tệ lớn, góp phần
khơng nhỏ vào việc thực hiện mục tiêu của chiến lược xuất nhập khẩu nói riêng và
mục tiêu phát triển chiến lược kinh tế xã hội nói chung của đất nước, ngồi ra cịn góp
phần giúp tạo vốn đầu tư máy móc trang thiết bị cho sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện

đại hóa nền kinh tế. Mặt khác, đây là ngành sử dụng nhiều lao động nên đã tạo ra
nhiều công ăn việc làm, giúp giải quyết vấn đề thất nghiệp. Khi xác định cà phê là mặt
hàng xuất khẩu chủ lực sẽ giúp Nhà nước hoạch định các chính sách như đầu tư, quy
hoạch vùng một cách có trọng điểm, hợp lý, tiết kiệm và có hiệu quả cao trong phát
triển kinh tế. Với người sản xuất cà phê, xuất khẩu cà phê sẽ tìm được đầu ra cho sản
phẩm của mình, giúp họ tiêu thụ được sản phẩm làm ra và có thu nhập. Việc trồng cà
phê còn giúp thực hiện phủ xanh đất trống đồi trọc, bảo vệ môi trường sinh thái.
Cà phê là một loại thức uống kích thích thần kinh và có chứa những chất dinh
dưỡng thiết yếu. Trong cà phê hoạt chất chủ yếu là caffein, hàm lượng của nó trong cà
phê từ 1 – 3%. Caffein là một chất độc nếu sử dụng quá nhiều, uống nhiều cà phê sẽ
sinh ra táo bón, làm thần kinh kích thích q mức gây rối loạn sau đó có thể dẫn tới
suy nhược. Tuy nhiên, uống đúng cách sẽ giúp đốt cháy mỡ thừa, giúp giảm nguy cơ
mắc các bệnh tiểu đường tuýp I, bệnh Parkinson… Uống cà phê còn tốt cho gan, giúp
chống trầm cảm, giảm rủi ro mắc các bệnh ung thư, giúp giảm nguy cơ bị đột quỵ,
sống lâu hơn.
Ngoài dùng làm nguyên liệu chính để sản xuất cà phê rang xay và cà phê hịa
tan ra thì cà phê nhân còn cung cấp chiết xuất cà phê nhân (green coffee extract), là

SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

1


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ

nguyên liệu chính giúp giảm cân. Cà phê nhân có thể được khử caffein để tạo ra cà phê
decaf (cà phê khử caffein) và là chất phụ gia cho một số ngành chế biến thực phẩm –
dược phẩm – đồ uống… (chiết xuất lấy caffein).

Bã cà phê có thể sử dụng như một chất bón cây rất hữu hiệu do chứa hàm lượng
chất dinh dưỡng cao và là một chất khử mùi tủ lạnh, ơ tơ, thực phẩm có mùi mạnh...
Bã cà phê cịn là thức ăn u thích của nhiều lồi giun, vốn là người bạn gần gũi của
cây cối. Ngoài ra, các thợ thủ cơng cịn sử dụng thân và gốc cây cà phê già để chế tạo
ra các sản phẩm thủ công mỹ nghệ như bàn ghế, tượng mỹ thuật, gạt tàn thuốc, lọ cắm
hoa, khay bàn... Họ còn làm ra các tranh mỹ nghệ khảm từ hạt cà phê, loại tranh khảm
này vừa có tính mỹ thuật cao, vừa tỏa ra hương thơm đặc biệt của cà phê.
Tuy cà phê mang lại giá trị kinh tế cao như vậy nhưng thực tế nước ta có rất ít
nhà máy chế biến cà phê, chủ yếu là các phân xưởng sản xuất nhỏ và vừa của tư nhân
với thiết bị lạc hậu và năng suất thấp, chất lượng không cao. Chất lượng cà phê nhân
không đảm bảo vừa không đem lại lợi nhuận nhiều vừa tạo nên những sản phẩm cà
phê rang xay, hịa tan…có chất lượng khơng cao. Vì vậy, thiết kế nhà máy sản xuất cà
phê nhân là một yêu cầu cần thiết, đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong và ngoài nước
và giải quyết được vấn đề tìm đầu ra cho cây cơng nghiệp này. Từ những phân tích
trên, tơi được giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương
pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ”.

SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

2


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ

CHƯƠNG 1
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1. Đặc điểm thiên nhiên [8, tr 13]

Việc chọn địa điểm để xây dựng nhà máy đóng vai trị rất quan trọng. Vị trí của
nhà máy phải đảm bảo cho nhà máy hoạt động tốt trong thời gian sản xuất cũng như
đáp ứng các yêu cầu công nghệ trang thiết bị của phương pháp mà ta lựa chọn để chế
biến. Nhà máy được xây dựng thoả mãn các điều kiện: gần nguồn nguyên liệu, gần bến
cảng, nhà ga…thuận lợi giao thông đi lại, gần mạng lưới điện quốc gia, các điều kiện
khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió thích hợp…
Cả nước hiện có hơn 555 nghìn ha cà-phê, trong đó hơn 90% diện tích và 92%
sản lượng cà phê được trồng tại bốn tỉnh khu vực Tây Nguyên, gồm Đăk Lăk, Gia Lai,
Lâm Đồng và Đăk Nơng. Nhờ diện tích khơng ngừng tăng, những năm gần đây, sản
lượng cà phê của Việt Nam cũng tăng nhanh.
Qua tìm hiểu thực tế tại Tây Nguyên thì tỉnh Đăk Lăk là địa phương có diện
tích và sản lượng cà phê nhiều nhất với hơn 190 nghìn ha, lại có vị trí địa lí tương đối
thuận lợi cho việc xây dựng một nhà máy vì phía Đơng giáp Khánh Hịa, phía Bắc
giáp với Gia Lai, phía Nam giáp với Lâm Đồng, nên rất thuận lợi cho giao thông đi lại
với các tỉnh lân cận, do đó rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và tiêu thụ
sản phẩm. Căn cứ vào những điều kiện trên, tôi quyết định đặt nhà máy “chế biến cà
phê nhân” tại tỉnh Đăk Lăk. Nhà máy nằm gần nhà máy Bia Sài Gòn – Đăk Lăk để có
thể sử dụng chung những cơng trình cung cấp điện, nước, hơi, cơng trình giao thơng
vận tải, cơng trình phúc lợi tập thể và phục vụ.
Về địa lý, tỉnh Đăk Lăk có địa hình có hướng thấp dần từ Đơng Nam sang Tây
Bắc: nằm ở phía Tây và cuối dãy Trương Sơn, là một cao nguyên rộng lớn, địa hình
dốc thoải, khá bằng phẳng xen kẽ với các đồng bằng thấp ven các dịng sơng
chính. Khí hậu toàn tỉnh được chia thành hai tiểu vùng. Vùng phía Tây Bắc có khí
hậu nắng nóng, khơ hanh về mùa khơ, vùng phía Đơng và phía Nam có khí hậu mát
mẻ, ơn hồ, thời tiết chia làm 2 mùa khá rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa
mưa thường bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10 kèm theo gió tây nam thịnh hành, các
tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 7, 8, 9. Riêng vùng phía đông do chịu ảnh hưởng
của đông Trường Sơn nên mùa mưa kéo dài hơn tới tháng 11. Mùa khô từ tháng
SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

1


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ

11 đến tháng 4 năm sau, trong mùa này độ ẩm giảm, gió đơng bắc thổi mạnh, bốc hơi
lớn, gây khơ hạn nghiêm trọng. Lượng mưa trung bình trong nhiều năm tồn tỉnh đạt
từ 1600–1800 mm. Hướng gió chính là hướng Đơng Bắc. [11]

Hình 1.1. Bản đồ tỉnh Đăk Lăk [12]
Bảng 1.1. Diện tích trồng cà phê của các tỉnh Tây Nguyên (ha) [13]
Tỉnh

Năm 2013

Năm 2014

Mục tiêu tới năm
2020

Đăk Lăk

207152

210000

190000

Lâm Đồng

151565

153432

150000

Đăk Nông

122278

122278

115000

Gia Lai

77.627

78030

75000

Kontum

12158

13381

12500

SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

2


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khơ năng suất 9 tấn ngun liệu/giờ

Hình 1.2. Biểu đồ diện tích trồng cà phê của một số khu vực tại Việt Nam [14]
1.2. Vùng nguyên liệu [8, tr 13]
Đăk Lăk là một tỉnh có nhiều huyện trồng cà phê như: MaD’rak, Krôngbông,
Krông Nô, CưJut, Dakmin, ChưM’nga, Ea Sup, Krơng Eana, KrơngPach….Đó là
những huyện có thể cung cấp nguồn cà phê cho nhà máy. Ngồi ra, ta có thể vận
chuyển nguồn nguyên liệu cà phê từ các tỉnh khác như: Gia Lai, Lâm Đồng, Đăk
Nông, Kon Tum… Do vậy, việc chọn địa điểm đặt nhà tại tỉnh Đăk Lăk sẽ làm giảm
được chi phí vận chuyển, đảm bảo chất lượng của nguyên liệu trước khi đưa vào sản
xuất. [11]
1.3. Hợp tác hố [8, tr 13]
Nhà máy sẽ có sự hợp tác với nhà máy Bia Sài Gòn – Đăk Lăk về mặt kinh tế,
kỹ thuật để tăng cường sử dụng chung các cơng trình điện nước, hơi, cơng trình giao
thơng vận tải, tiêu thụ sản phẩm phụ của nhà máy góp phần hạ giá thành sản phẩm
rút ngắn thời gian hồn vốn.
Việc hợp tác hóa giữa nhà máy sản xuất cà phê tại Đăk Lăk 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.
1.4. Nguồn cung cấp điện [8, tr 14]
Điện dùng trong nhà máy với nhiều mục đích: cho các thiết bị hoạt động, chiếu

sáng trong sản xuất và dùng trong sinh hoạt. Nhà máy sử dụng nguồn điện trên mạng
lưới quốc gia đường dây 500 KV đã được hạ thế xuống 220/380V thông qua trạm
biến thế của khu vực và của nhà máy. Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy được
liên tục, nhà máy đã chuẩn bị một máy phát điện dự phòng khi có sự cố mất điện.

SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

3


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ

1.5. Nguồn cung cấp hơi [8, tr 14]
Hơi dùng trong nhà máy với nhiều mục đích khác nhau: gia nhiệt nước, tẩy
màu, tẩy mùi…kể cả làm nóng nước cho sinh hoạt. Do đó phải có lị hơi và nước lị
phải qua hệ thống xử lý nước của nhà máy.
1.6. Nhiên liệu [8, tr 14]
Nhiên liệu dùng để đốt nóng lị hơi là trấu và mùn cưa, ngồi ra cịn có xăng
dùng cho ôtô, dầu FO, DO được sử dụng trong nhà máy do công ty xăng dầu cung cấp.
1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước [8, tr 14]
Nguồn nước của nhà máy được lấy từ nước thành phố đưa vào bể chứa, sau đó
được qua hệ thống xử lý và đưa vào sản xuất.
Nước là một trong những nguyên liệu cần thiết của nhà máy. Nước dùng cho
nhiều mục đích khác nhau như pha lỗng hóa chất, chữa cháy, tưới cây và dùng trong
sinh hoạt. Tùy từng mục đích khác nhau mà từng loại nước phải đảm bảo các chỉ tiêu
hóa học, lý học và sinh học nhất định. nước phải qua hệ thống xử lý nước của nhà
máy.
1.8. Thoát nước [8, tr 15]

Việc thoát nước của nhà máy phải được quan tâm, nước thải của nhà máy chứa
nhiều chất hữu cơ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển gây ô nhiễm môi
trường sinh thái, ảnh hưởng đến công nhân viên nhà máy và khu dân cư chung quanh.
Nước thải của nhà máy phải tập trung lại ở xa xưởng sản xuất và xử lý trước khi đổ ra
ngồi.
Trong q trình sản xuất, các cơng đoạn sử dụng nhiều hóa chất cần phải thu hồi
chất thải, chất rửa tránh thất thốt ra ngồi nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường. Mỗi
loại chất thải cần phải có biện pháp xử lý riêng. Hệ thống thốt nước của nhà máy phải
đảm bảo thoát nước tốt, tránh ứ đọng làm ngập móng tường, móng cột ảnh hưởng đến
kết cấu xây dựng.
Nước thải ra trong quá trình sản xuất không đạt yêu cầu để thải trực tiếp ra môi
trường do vậy cần được xử lý, nước thải sinh hoạt, vệ sinh nhà máy được đưa vào hệ
thống cống rãnh trong nhà máy đến bể xử lý nước trước khi thải ra ngồi mơi trường.
Các chất thải rắn nên xử lý bằng cách đào hố để chôn tránh gây ô nhiễm cho người
dân, còn chất thải ở dạng vỏ thì sử dụng làm nhiên liệu.
1.9. Giao thơng vận tải [8, tr 15, 16]
Nhà máy ở địa điểm này rất thuận tiện cho việc giao thông.

SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

4


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ

+ Đường bộ: Nhà máy nằm sát đường quốc lộ nên thuận lợi cho việc nhập nguyên vật
liệu, bao bì, nhãn hiệu… và phân phối sản phẩm.
+ Đường thủy: Nhà máy cách cảng Nha Trang khoảng 150 km cho nên có thể sử dụng

cảng này để phân phối sản phẩm trong và ngồi nước.
+ Đường sắt: Nhà máy có thể dùng ơ tô vận chuyển sản phẩm về ga Nha Trang, ở đó
có thể đóng Container để đưa sản phẩm đi khắp mọi nơi.
1.10. Năng suất nhà máy [8, tr 16]
Nhu cầu về cà phê của người dân ngày càng tăng , vì vậy, để đáp ứng lượng cà
phê tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy chế biến cà phê có
năng suất cao, đảm bảo chất lượng, đồng thời phù hợp với sản lượng cà phê của địa
phương. Hơn nữa, Mỹ -Việt Nam ký hiệp định thương mại mở ra con đường mua bán
và trao đổi hàng hóa và đồng thời cũng là một thị trường lớn mà ta cần khai thác để
trao đổi các mặt hàng trong đó cà phê chiếm ưu thế. Do đó, việc xây dựng nhà máy sản
xuất cà phê nhân theo phương pháp khô với năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ là một yêu
cầu cần thiết phải xây dựng.
1.11. Nguồn nhân lực [8, tr 17]
Trong quá trình sản xuất, nguồn nhân lực có ý nghĩa rất quan trọng bao gồm:
lực lượng công nhân, cán bộ kỹ thuật và kỹ sư. Đội ngũ lãnh đạo và cán bộ kĩ thuật có
thể tiếp nhận từ các trường Đại học hoặc Trung học chuyên nghiệp tại Miền Trung và
Tây Ngun. Cơng nhân có thể tuyển chọn trực tiếp từ lực lượng lao động trong tỉnh.
Công nhân được chọn trong địa bàn huyện để tận dụng nguồn nhân lực địa phương do
đó giảm đầu tư nhà ở, sinh hoạt công nhân dẫn đến giảm giá thành sản phẩm.
Đối với đội ngũ lãnh đạo nhà máy, tỉnh nhà đáp ứng đầy đủ các kỹ sư, cử nhân tốt
nghiệp từ các trường đại học trong cả nước.
1.12. Thị trường tiêu thụ
Nhà máy chế biến cà phê nằm ở Tây Nguyên sẽ gần nhiều tuyến đường quốc lộ
nên việc phân phối sản phẩm tương đối thuận lợi. Hơn nữa, chất lượng các sản phẩm
cà phê ở Tây Nguyên cao nên được thị trường trong và ngoài nước ưa thích.
Qua phân tích trên, ta thấy việc lựa chọn Đăk Lăk làm địa điểm xây dựng nhà
máy chế biến cà phê nhân là rất hợp lý về mọi mặt.

SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

5


Thiết kế nhà máy sản xuất cà phê nhân theo phương pháp khô năng suất 9 tấn nguyên liệu/giờ

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1. Tổng quan về nguyên liệu cà phê
2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây cà phê [1]
• Nguồn gốc cây cà phê
Vùng Abyssinia – Ethiopia, châu Phi, được cho là nơi đầu tiên phát hiện ra cà
phê. Những người Hồi giáo ở Aden là những người đầu tiên sử dụng hạt cà phê để chế
biến thành thức uống. Đến thế kỷ thứ XIV, cà phê đã trở thành một loại thức uống
được ưa chuộng ở các nước vùng Arab theo đạo Hồi, vùng Bắc Phi, Thổ Nhĩ
Kì…Theo con đường phát triển của đạo Hồi, cà phê được du nhập vào châu Âu (đầu
tiên là Italia) sau đó phát triển sang các khu vực khác, đặc biệt là châu Mỹ và
Indonesia. Hiện nay, cà phê là một trong số các thức uống phổ biến nhất trên thế giới.
Cà phê được trồng và chế biến ở nhiều quốc gia trên thế giới, chủ yếu là những
nước gần vùng xích đạo, có khí hậu nhiệt đới như: Việt Nam, Indonesia, Malaysia, Ấn
Độ, Colombia, Brazin, Etiopia…Hàng năm, sản lượng cà phê nhân toàn cầu đạt tới 4,5
– 5 triệu tấn, phần lớn dùng để xuất khẩu sang các nước phát triển.
• Lịch sử phát triển cây cà phê ở Việt Nam
Năm 1875, lần đầu tiên cà phê được đưa vào Việt Nam, giống Arabica được
người Pháp mang từ đảo Bourton sang trồng ở phía Bắc sau đó lan ra các tỉnh miền
Trung như Quảng Trị, Bố Trạch, … Sau thu hoạch chế biến dưới thương hiệu
“Arabica du Tonkin”, cà phê được nhập khẩu về Pháp. Sau khi chiếm nước ta, thực
dân Pháp thành lập các đồn điền cà phê như Chinê, Xuân Mai, Sơn Tây… chúng canh

tác theo phương thức du canh du cư nên năng suất thấp giảm từ 400 – 500 kg/ha
những năm đầu xuống còn 100 – 150 kg/ha khi càng về sau. Để cải thiện tình hình,
Pháp du nhập vào nước ta hai giống mới là cà phê vối (C. robusta) và cà phê mít ( C.
charichia) vào năm 1908 để thay thế, các đồn điền mới lại mọc lên ở phía Bắc như ở
Hà Tĩnh (1910), Yên Mỹ (1911, Thanh Hoá), Nghĩa Đàn (1915, Nghệ An). Thời điểm
lớn nhất (1946 – 1966) đạt 13000 ha. Năm 1925, lần đầu tiên được trồng ở Tây
Ngun, sau giải phóng diện tích cà phê cả nước khoảng 20000 ha, đến năm 1980 diện
tích đạt 23000 ha, xuất khẩu trên 6000 tấn.

SVTH: Trần Thị Nhung

GVHD: PGS.TS Đặng Minh Nhật

6