(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu thiết kế máy sấy cà phê đảo chiều năng suất 2 tấn mẻ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.31 MB, 79 trang )
i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được cơng bố trong bất cứ
cơng trình nào khác. Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn đã được trích dẫn cụ thể.
Thành phố Huế, ngày 21 tháng 7 năm 2017
Tác giả
Phan Duy Tuấn
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ
lực, cố gắng của bản thân, tôi luôn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn tận
tình và tạo điều kiện thuận lợi của các Thầy, Cơ giáo trong Khoa Cơ khí - Công nghệ
và Phòng sau Đại học thuộc Trường Đại học Nông lâm Huế; Ban giám hiệu Trường
Trung cấp nghề số 15 cùng gia đình, bạn bè đờng nghiệp. Tơi chân thành cảm ơn về
sự giúp đỡ tận tình và quý báu đó.
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến NGND.PGS.TS.
Phan Hòa, người Thầy hướng dẫn khoa học đã dành nhiều thời gian, cơng sức, tâm
huyết để giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn này.
Thành phố Huế, ngày 21 tháng 7 năm 2017
Tác giả
Phan Duy Tuấn
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iii
TĨM TẮT LUẬN VĂN
Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta thuộc vùng nhiệt đới có hơn 2000 giờ nắng mỗi năm nên q trình làm
khơ cà phê chủ yếu bằng phương pháp tự nhiên. Phương pháp này có ưu điểm cơ bản
là đơn giản, giá thành thấp. Tuy nhiên, phơi nắng tự nhiên cũng có những nhược điểm,
đó là: Khó đảm bảo các chỉ tiêu về chất lượng cà phê như độ nhiễm bẩn, độ ẩm cuối,
độ đồng đều và khó chủ động thời gian.
Trong những năm gần đây, điều kiện thời tiết trên địa bàn các tỉnh Tây nguyên
có nhiều thay đởi, chịu ảnh hưởng của gió bão, mưa nhiều nên ảnh hưởng đến quá
trình thu hoạch và chế biến cà phê. Vì vậy, người ta thường dùng các loại máy sấy tĩnh
để sấy cà phê. Các loại máy này đa số có năng suất chưa phù hợp với quy mô hộ nông
dân trồng cà phê ở Tây nguyên và phải đảo trộn bằng tay nên mất nhiều thời gian và
tốn nhiều lao động. Xuất phát từ tình hình đó, tơi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết
kế máy sấy cà phê đảo chiều năng suất 2 tấn/mẻ”
Mục tiêu
Nghiên cứu thiết kế máy sấy cà phê đảo chiều có hiệu quả trong q trình sản
xuất kinh doanh và có năng suất phù hợp với các hộ nông dân trồng cà phê tại các tỉnh
Tây nguyên nói chung và Gia Lai nói riêng.
Nhiệm vụ
- Khảo sát tình hình trồng và chế biến cà phê của các hộ dân tại các tỉnh Tây
nguyên mà chủ yếu là Gia Lai
- Nghiên cứu xác định tính chất cơ lý của quả cà phê
- Nghiên cứu xác định nguyên lý làm việc của máy sấy cà phê đảo chiều
- Tính tốn thiết kế mẫu máy sấy cà phê đảo chiều 2 tấn/mẻ
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Phương pháp phỏng vấn chun gia
- Phương pháp tính tốn thiết kế máy
Kết quả nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình sấy
- Nghiên cứu lựa chọn nguyên lý làm việc của máy sấy cà phê đảo chiều
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iv
- Tính tốn thiết kế máy sấy cà phê đảo chiều năng suất 2 tấn/mẻ, với các thống
số cơ bản:
-
Năng suất của máy: 2tấn/mẻ
-
Hạ độ ẩm quả cà phê từ 60% xuống 12%
-
Thể tích buống sấy: 3,23 m3
-
Thời gain sấy: 46,2 giờ
-
Cơng suất của quạt gió: 2,1 kW
-
Cơng suất động cơ điện: 2,37 kW
-
Chi phí chất đốt (củi khơ): 14 kg/h
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
v
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................ iii
MỤC LỤC .......................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... viii
DANH MỤC ẢNH, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CẢU ĐỀ TÀI ...............................................................................1
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI ..............................................................2
2.1. Mục tiêu ....................................................................................................................2
2.2. Nhiệm vụ ..................................................................................................................2
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .................................................................2
3.1. Ý nghĩa khoa học ......................................................................................................2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ............................................................................3
1.1.1. Sơ lược lịch sử việc trồng cà phê trên thế giới và ở Việt Nam. ............................3
1.1.2. Cấu tạo và tính chất hóa lý của quả cà phê. ..........................................................8
1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TRÊN THẾ GIỚI. ..............13
1.3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM .................14
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........35
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................................35
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................................35
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................35
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................35
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu .........................................................................35
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vi
2.2.2. Phương pháp phỏng vấn chuyên gia....................................................................35
2.2.3. Phương pháp tính tốn thiết kế máy ....................................................................35
CHƯƠNG 3. NỢI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..........................................36
3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY ....................................................19
3.1.1. Thơng số nhiệt vật lý của vật liệu ẩm ..................................................................19
3.1.2. Phân loại vật ẩm ..................................................................................................19
3.1.3. Các thông số trạng thái của tác nhân sấy.............................................................20
3.1.4. Truyền nhiệt và truyền ẩm trong quá trình sấy ...................................................26
3.1.5. Động học quá trình sấy ........................................................................................31
3.1.6. Xác định thời gian sấy .........................................................................................34
3.2. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY SẤY
CÀ PHÊ ĐẢO CHIỀU ..................................................................................................36
3.2.1. Phân loại các nguyên lý sấy hạt… . .....................................................................36
3.2.2. Lựa chọn nguyên lý làm việc của máy sấy cà phê đảo chiều, năng suất 2 tấn/mẻ...45
3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY CÀ PHÊ ĐẢO CHIỀU NĂNG ŚT
2 TẤN/ MẺ ....................................................................................................................47
3.3.1. Tính tốn các thơng số buồng sấy .......................................................................47
3.3.2. Tính tốn các thơng số lò đốt ..............................................................................52
3.3.3. Tính tốn thơng số quạt gió .................................................................................54
3.3.4. Thiết kế các bộ phận của máy sấy .......................................................................56
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...........................................................................................60
KẾT LUẬN ...................................................................................................................60
ĐỀ NGHỊ .......................................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 61
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
a
- Chiều rộng buồng sấy
b
- Chiều dài buồng sấy
d
- Hàm lượng ẩm của khơng khí
Ga
- Khối lượng cà phê quả tươi trước khi sấy
GH 2O
- Lượng nước bốc hơi trong quá trình sấy
Gk
- Khối lượng cà phê sau khi sấy
GQ
- Lưu lượng khói quạt
h
- Chiều cao lớp hạt
I
- Entanpy của khơng khí ẩm
P
- Áp suất khí quyển
Pbh
- Áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp khơng khí ẩm
ở điều kiện bảo hòa.
PL
- Cơng suất lò đốt
q
- Nhiệt trị nguyên liệu
t
- Nhiệt độ môi trường
Vb
- Thể tích buồng sấy
W1
- Ẩm độ tương đối của khối hạt trước khi sấy
W2
- Ẩm độ tương đối của khối hạt sau khi sấy
η
- Hiệu suất lò đốt
φ
- Độ ẩm khơng khí
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1. Diện tích trồng cà phê của Việt Nam ..............................................................7
Bảng 1.2. Tỷ lệ giữa các thành phần cấu tạo của quả cà phê ..........................................9
Bảng 1.3. Thành phần hố học của vỏ quả (% chất khơ) ..............................................10
Bảng 1.4. Thành phần hỏa học của lớp nhớt (% chất khơ) ...........................................11
Bảng 1.5. Thành phần hố học của vỏ trấu (% chất khơ)..............................................11
Bảng 1.6. Thành phần hố học của nhân cà phê ...........................................................12
Bảng 3.1. So sánh các hình thức chuyển động khác nhau của tác nhân sấy .................37
Bảng 3.2. Trạng thái khơng khí ở 3 thời điểm ..............................................................51
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ix
DANH MỤC ẢNH, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1. Cây cà phê .......................................................................................................3
Hình 1.2. Bản đồ phân bố trồng cà phê trên thế giới.......................................................4
Hình 1.3. Cà phê Robusta ................................................................................................5
Hình 1.4. Cà phê Arabica ................................................................................................6
Hình 1.5. Cán bộ kỹ thuật hướng dẫn nơng dân trồng cà phê .........................................6
Hình 1.6. Sản lượng cà phê Việt Nam qua các niên vụ ...................................................8
Hình 1.7. Quả cà phê .......................................................................................................8
Hình 1.8. Cấu tạo giải phẫu quả cà phê ...........................................................................9
Hình 1.9. Sản lượng cà phê trên thế giới .......................................................................13
Hình 1.10. Nơng dân đang thu hái cà phê .....................................................................14
Hình 1.11. Nông dân đang làm sạch sơ bộ quả cà phê ..................................................15
Hình 1.12. Máy xát vỏ cà phê quả khơ ..........................................................................16
Hình 1.13. Phơi cà phê thủ cơng trên sân xi măng ........................................................17
Hình 1.14. Máy tách vỏ cà phê và đánh sạch nhớt ........................................................18
Hình 1.15. Cách xây dựng đồ thị I – d ..........................................................................25
Hình 1.16. Sự mơ tả ảnh hưởng của trao đởi chất đến trao đởi nhiệt ............................29
Hình 1.17. Đường cong sấy. ..........................................................................................32
Hình 1.18. Đường cong tốc độ sấy ................................................................................33
Hình 1.19. Đường cong nhiệt độ sấy. ............................................................................34
Hình 3.1. Sơ đồ ngun lý hệ thống sấy bằng khói lò...................................................36
Hình 3.2. Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu ............................................................................38
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy sấy tĩnh vỉ ngang ............................................39
Hình 3.4. Máy sấy thùng quay.......................................................................................41
Hình 3.5. Máy sấy tầng sơi ............................................................................................42
Hình 3.6. Thiết bị sấy tháp KCT 20-27 .........................................................................43
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý sấy đảo chiều ......................................................................46
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý máy sấy đảo chiều năng suất 2 tấn/mẻ ............................46
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
x
Hình 3.9. Quá trình sấy biểu diễn trên đồ thị khơng khí ẩm I-d....................................48
Hình 3.10. Thành phía trước của buồng sấy..................................................................56
Hình 3.11. Thành phía sau của buồng sấy .....................................................................57
Hình 3.12. Thành bên của buồng sấy (phía thốt liệu)..................................................57
Hình 3.13. Cấu tạo vỉ sấy ..............................................................................................58
Hình 3.14. Sơ đồ cấu tạo lò đốt ....................................................................................59
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
1
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CẢU ĐỀ TÀI
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, Indơnêxia, Malaixia, Ấn
Độ, Côlômbia, Brazin, Etiôpia..v..v… Hàng năm, sản lượng cà phê nhân toàn cầu đạt
tới 4,5 đến 5 triệu tấn, phần lớn dùng để xuất khẩu sang các nước phát triển là nơi có
mức sống rất cao và cà phê trở thành nhu yếu phẩm trong cuộc sống bình thường của
mỗi người dân.
Từ năm 2000, Việt Nam là nước có trữ lượng cà phê xuất khẩu lớn thứ hai trên
thế giới. Cà phê trồng ở nước ta bao gồm cà phê vối (Robusta) chiếm 90% diện tích,
cà phê chè (Arabica) chiếm 9% và cà phê mít (Excelsa) chiếm 1%.
Tại Gia Lai, cà phê là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực.
Hiện nay, diện tích trồng cà phê chiếm hơn 93.000 ha (trong đó có 79.900 ha kinh
doanh), với sản lượng đạt hơn 209.000 tấn/năm. Chế biến cà phê sau thu hoạch là
khâu rất quan trọng trong quá trình sản xuất, có ảnh hưởng lớn đến q trình bảo
quản và tổn thất sau thu hoạch. Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ và thiết bị ch ế
biến cà phê trên thế giới đã được áp dụng từ lâu nhằm nâng cao năng suất, đảm bảo
chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.
Nước ta thuộc vùng nhiệt đới có hơn 2000 giờ nắng mỗi năm nên q trình làm
khơ cà phê chủ yếu bằng phương pháp tự nhiên. Phương pháp này có ưu điểm cơ bản
là đơn giản, giá thành thấp. Tuy nhiên, phơi nắng tự nhiên cũng có những nhược điểm,
đó là: khó đảm bảo các chỉ tiêu về chất lượng cà phê như độ nhiễm bẩn, độ ẩm cuối,
độ đồng đều và khó chủ động thời gian.
Trong những năm gần đây, điều kiện thời tiết trên địa bàn các tỉnh Tây Ngun
có nhiều thay đởi, chịu ảnh hưởng của gió bão, mưa nhiều nên ảnh hưởng đến q
trình thu hoạch và chế biến cà phê. Vì vậy người ta chủ yếu dùng các loại máy sấy tĩnh
để sấy cà phê. Các loại máy này đa số có cơng suất chưa phù hợp với quy mô hộ nông
dân trồng cà phê ở Tây Nguyên và phải đảo trộn bằng tay nên mất nhiều thời gian và
tốn nhiều lao động. Xuất phát từ tình hình đó, tơi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết
kế máy sấy cà phê đảo chiều năng suất 2 tấn/mẻ”
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
2
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
2.1. Mục tiêu
Nghiên cứu thiết kế máy sấy cà phê đảo chiều có hiệu quả trong q trình sản
xuất kinh doanh và có năng suất phù hợp với các hộ nơng dân trồng cà phê tại các tỉnh
Tây Nguyên nói chung và Gia Lai nói riêng.
2.2. Nhiệm vụ
- Khảo sát tình hình trồng và chế biến cà phê của các hộ dân tại các tỉnh Tây
nguyên mà chủ yếu là Gia Lai
- Nghiên cứu xác định tính chất cơ lý của quả cà phê
- Nghiên cứu xác định nguyên lý làm việc của máy sấy cà phê đảo chiều
- Tính tốn thiết kế mẫu máy sấy cà phê đảo chiều 2 tấn/mẻ
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
3.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu tính tốn, thiết kế thành cơng máy sấy cà phê đảo chiều là cơ sở
khoa học để tạo ra một mẫu máy mới góp phần hồn thiện cơng nghệ sản xuất và chế
biến cà phê ở Tây Nguyên.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Thiết kế máy sấy cà phê đảo chiều năng suất 2 tấn/mẻ, có năng suất phù hợp,
chất lượng làm việc tốt và hiệu quả, góp phần nâng cao thương hiệu cây cà phê Việt
Nam và cải thiện đời sống người nông dân trồng cà phê.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY CÀ PHÊ
Hình 1.1. Cây cà phê
1.1.1. Sơ lược lịch sử việc trồng cà phê trên thế giới và ở Việt Nam.
1.1.1.1. Sơ lược lịch sử việc trồng cà phê trên thế giới.
Cây cà phê được phát hiện cách đây hàng ngàn năm, chúng thường mọc dưới
tán nhiều khu rừng thưa thuộc châu Phi. Tới năm 575 sau Công nguyên mới được đưa
về trồng thuần hóa, đến ngày nay hiện có 3 lồi cà phê thương mại và được di thực
nhập nội tới nhiều nước trên thế giới đó là:
- Lồi Coffea Arabica (cà phê chè): Có nguồn gốc từ Ethiopya và hai vùng phụ
cận là cao nguyên Buma thuộc Sudan và phía Bắc Kenya. Nơi có độ cao từ 1.200 2.000m và nằm giữa 70 vĩ Bắc đến 90 vĩ Bắc. Theo Beuthaud và Charieu 1985, cà phê
chè từ Ethiopya được đưa tới Yemen sang Java năm 1690, đến Amsterdam (Hà Lan)
năm 1706; sang Trung Mỹ, Colombia năm 1724. Từ Yemen sang Brazin (Nam Mỹ)
năm 1715 và từ Java sang Papua New Ghine năm 1700 [4].
- Loài Coffea Canephora Pierre (cà phê vối) và loài Coffea Liberica Bull (cà
phê mít, dâu da) có nguồn gốc từ một số nước thuộc Tây và Trung Phi. Cà phê vối từ
Tây Phi và Madagatxca đưa sang Nam Mỹ và Amsterdam năm 1889. Sau đó từ
Amsterdam đưa sang Java năm 1900 sau đó lại từ Java đưa trở về châu Phi năm 1912.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
4
Hình 1.2. Bản đồ phân bố trồng cà phê trên thế giới
Trên thế giới hiện nay có khoảng trên 70 quốc gia trồng cà phê với diện tích
trên 10 triệu hecta và sản lượng hàng năm biến động trên dưới 6 triệu tấn. Trong đó 10
quốc gia dẫn đầu về sản lượng cà phê chiếm tới 90% thị trường trên thế giới. Diện tích
tập trung lớn nhất ở Trung và Nam Mỹ, sau đó là một số nước ở Đơng Phi như Kenia,
Cameroon, Ethyopya, Tanzania. Ở châu Á có Indonexia, Việt Nam, Philippin.
Các nước có diện tích lớn từ 1 triệu ha đến 3 triệu ha trồng cà phê gồm có:
- Brazin
3.000.000 ha
- Cotdivoa (Coté D’lvoire)
1.000.000 ha
- Indonexia
1.000.000 ha
- Colombia
1.000.000 ha
Năng suất bình qn chung tồn thế giới khoảng 800kg nhân/ha. Năng suất giữa
các vùng, châu lục, các nước chênh lệch rất lớn: 28 nước châu Phi có năng suất bình
quân đạt xấp xỉ 600kg/ha. Nhưng Costa Rica đạt năng suất 1.380kg/ha, Zaire đạt
1.600kg/ha. Brazin là nước có diện tích trồng cà phê lớn nhất nhưng năng suất chỉ đạt
trên 475kg/ha [4].
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
5
Trong khoảng 10 năm trở lại đây việc áp dụng đồng bộ các tiến bộ kỹ thuật, đặc
biệt là tiến bộ trong công nghệ giống nên năng suất của một số nước tăng cao gấp 2 lần
năng suất bình quân tồn thế giới.
Tởng sản lượng cà phê thế giới biến động trên dưới 6.000.000 tấn/năm, riêng
niên vụ 1998 – 1999 đạt tới 8.240.000 tấn (với diện tích trồng 104 triệu ha). Trong đó
sản lượng cà phê Arabica chiếm bình qn 68,17%; cà phê Robusta chiếm 31,83%.
Những năm trước đó tỷ lệ cà phê Arabica đạt gần 90% tổng sản lượng.
Tổ chức ICO căn cứ vào loại cà phê xuất khẩu mà chia ra các nước sản xuất cà
phê thành 2 nhóm: Nhóm sản xuất cà phê Arabica và nhóm sản xuất cà phê Robusta.
1.1.1.2. Sơ lược lịch sử việc trồng cà phê ở Việt Nam.
Đối với Việt Nam cà phê đang là mặt hàng nông sản đạt giá trị xuất khẩu lớn
nhất của nước ta. Ngành cà phê Việt Nam tăng trưởng đều và ở mức cao trong vòng 3
năm qua. Năm 2014, diện tích trồng cà phê là 653 ngàn ha, tăng 2,7% so với năm
2013. Sản lượng mùa vụ 2013/14 gần 30.000 ngàn bao (mỗi bao 60 kg), tương đương
1,8 triệu tấn, tăng nhẹ so với mùa vụ trước, chủ yếu là cà phê robusta. Các tỉnh trồng
nhiều cà phê là Đắk Lắk, Lâm Đồng, Đắk Nông và Gia Lai.
Hình 1.3. Cà phê Robusta
Cà phê Việt Nam đã có những sự phát triển vượt bậc cả về sản lượng cũng như
diện tích trồng. Nước ta trở thành cường quốc về cà phê, đứng thứ 2 thế giới về xuất
khẩu mặt hàng này.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
6
Hình 1.4. Cà phê Arabica
Chúng ta đang chuyển dịch mạnh mẽ từ trồng cà phê Robusta sang Arabica, chú
trọng phát triển chất lượng để cạnh tranh và nâng cao giá trị xuất khẩu. Cà phê đang
đem lại giá trị xuất khẩu lớn và nhiều ích lợi cho nơng dân Việt Nam.
Hình 1.5. Cán bộ kỹ thuật hướng dẫn nông dân trồng cà phê
Cà phê Việt Nam đa phần được xuất khẩu. Trong năm 2016 đã xuất khẩu 1,78
triệu tấn cà phê các loại (cà phê nhân, cà phê rang, cà phê xay và cà phê hòa tan) và
kim ngạch khoảng 3,34 tỷ USD, tăng 32,8% về khối lượng và tăng 24,7% về giá trị so
với năm 2015.
Công nghệ chế biến cà phê hiện nay ở nước ta đang là khâu yếu kém nhất trong
tồn bộ cơng nghệ sản xuất cà phê nhân sống nhưng lại thiếu sự chú ý từ tầm doanh
nghiệp đến các tổ chức nghiên cứu hỗ trợ khoa học và công nghệ, đặc biệt là sự quan
tâm của các tổ chức quản lý Nhà nước.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
7
Cho đến nay, ngành cà phê vẫn chưa định hình được công nghệ chế biến cần
thiết đến từng vùng và cơ sở sản xuất, cơ sở vật chất chế biến không tương xứng với
sản lượng quả tươi sản xuất hàng năm. Các doanh nghiệp và các hộ gia đình vẫn chỉ
đầu tư mạnh vào việc mở rộng diện tích sản xuất cà phê nhưng lại chưa chú ý đúng
mức đến công nghệ chế biến để rồi phải bán quả xô. Công nghệ chế biến cà phê đã
không theo kịp sự phát triển nhanh quá mức của việc mở rộng diện tích gieo trồng, hạn
chế này đã gây thiệt hại khơng nhỏ và lâu dài cho người sản xuất, đặc biệt là đối với
năng lực cạnh tranh của sản phẩm cà phê. Từ đây, phát triển công nghiệp chế biến cần
được coi là nhiệm vụ quan trọng trong tiến trình cải thiện, nâng cao chất lượng sản
phẩm để ngành cà phê Việt Nam đủ điều kiện tham gia thực hiện đầy đủ những quy
định của Khu vực mậu dịch tự do ASEAN (AFTA) trong thời gian tới. Để làm việc
này, ngoài những công việc cần thiết để nâng cao năng lực chế biến, cần sớm hình
thành một số xí nghiệp chế tạo thiết bị tiên tiến chế biến cà phê để cung ứng đủ máy
móc và thiết bị chuyên dùng cần thiết cho ngành cà phê.
Bảng 1.1. Diện tích trờng cà phê của Việt Nam
Đơn vị: ha
Năm
2013
2014
2015
Mục tiêu tới
năm 2020
Daklak
207.152
209.760
209.760
190.000
Lâm Đồng
151.565
151.565
155.365
150.000
Dak Nong
128.703
131.895
134.240
115.000
Gia Lai
77.627
83.168
81.374
75.000
Đồng Nai
20.000
20.800
20.800
20.000
Bình Phước
14.938
15.646
15.646
15.000
Kontum
12.158
12.390
13.381
12.500
Sơn La
7.071
10.650
10.650
7.000
Bà Rịa Vũng Tàu
9.000
15.000
15.000
6.000
Quảng Trị
5.050
5.050
5.050
5.000
Điện Biên
3.385
3.385
3.385
4.500
Các tỉnh khác
5.700
5.700
5.700
n/a
Tổng
642.349
665.009
670.351
600.000
Tỉnh
(Nguồn: Bộ NN&PTNT, Sở NN&PTNT các tỉnh, doanh nghiệp xuất khẩu)
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
8
Hình 1.6. Sản lượng cà phê Việt Nam qua các niên vụ
(Nguồn: USDA, vietrade.gov.vn)
1.1.2. Cấu tạo và tính chất hóa lý của quả cà phê.
1.1.2.1. Cấu tạo của quả cà phê [7].
Quả cà phê gồm có 5 phần chính: lớp vỏ quả, lớp nhớt (vỏ nhớt), lớp vỏ trấu,
lớp vỏ lụa, nhân.
Hình 1.7. Quả cà phê
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
9
- Khối lượng riêng: = 620 kg/m3
- Nhiệt dung riêng: c = 0,37 (kcal/kg0C)
- Độ ẩm ban đầu của cà phê 1 = 70%
- Độ ẩm sau khi sấy 2 = 12%
(Nguồn: Theo Ngô Mậu Năm (2008)
Hình 1.8. Cấu tạo giải phẫu quả cà phê
+ Lớp vỏ quả: Là lớp vỏ ngồi, mềm, ngồi bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm
hơn cà phê vối và cà phê mít.
+ Lớp nhớt: Lớp này bám chặt vào lớp vỏ thóc.
+ Vỏ trấu: Hạt cà phê sau khi loại bỏ các chất nhờn và phơi khơ gọi là cà phê
thóc, vì bao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ mềm gọi là vỏ trấu. Vỏ trấu cà
phê vối dày hơn và khó dập vỡ hơn vỏ trấu của cà phê chè và cà phê mít.
Bảng 1.2. Tỷ lệ giữa các thành phần cấu tạo của quả cà phê [7]
Thành phần
Cà phê chè (%)
Cà phê vối (%)
Vỏ quả
43 - 45
41 - 42
Lớp nhớt
20 - 23
21 - 22
Vỏ trấu
6 - 7.5
6-8
Nhân và vỏ lụa
26 - 30
26 - 29
+ Vỏ lụa: Bao bọc quanh nhân cà phê còn một lóp mỏng, mềm gọi là vỏ lụa,
chúng có màu sắc và đặc tính khác nhau tuỳ theo từng loại cà phê. vỏ lụa cà phê chè có
màu trắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến. Vỏ lụa cà phê
vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê .
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
10
+ Nhân: là phần ở trong cùng. Lớp tế bào phần ngồi của nhân cứng, có những
tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu. Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn.
Một quả cà phê thường có từ 1 đến 2 hoặc 3 nhân (thông thường chỉ có 2 nhân).
1.1.2.2. Thành phần hố học của quả cà phê [7].
* Thành phần hoá học của vỏ quả: Vỏ quả có màu đỏ khi chín, là chất antoxian
trong đó có ancaloit, tanin, cafein và các loại men. Trong vỏ quả có từ 21,5% - 30%
chất khơ. Người ta đã phân tích được thành phần hóa học của vỏ quả, trình bày tại
bảng 1.3
Bảng 1.3. Thành phần hố học của vỏ quả (% chất khơ)
Thành phần hóa học
Cà phê chè
Cà phê vối
Protein
9.2-11.2
9.17
Chất béo
17.3
2.00
Xenluloza
13.16
27.65
Tro
3.22
3.33
Hợp chất khơng có Nitơ
66.16
57.15
Chất đường
-
-
Tanin
-
14.42
Pectin
-
4.07
Caffeine
0.58
0.25
* Thành phần hố học của lớp nhớt.
Phía dưới lớp vỏ quả là lớp nhớt, nó gồm những tế bào mềm khơng có cafein,
tanin, có nhiều đường và pectin (bảng 1.4).
Độ PH của lớp nhớt tùy theo độ chín của quả, thường từ 5,6 - 5,7, đôi khi đạt
đến 6,4. Trong lớp nhớt đặc biệt có men pectaza phân giải protein trong quá trình
lên men.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
11
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của lớp nhớt (% chất khơ)
Thành phần hố học
Cà phê chè
Cà phê vối
Pectin
33.0
38.7
Đường khử
30.0
45.8
Đường khơng khử
20.0
-
Xenlulo và tro
17.0
* Thành phần hố học của vỏ trấu.
Vỏ trấu gồm có xenlulo là chủ yếu. Bảng 1.5 trình bày thành phần hóa học của
vỏ trấu cà phê chè và cà phê vối đã lên men sau 40 giờ.
Bảng 1.5. Thành phần hoá học của vỏ trấu (% chất khơ)
Thành phần nóa học
Cà phê chè
Cà phê vối
Hợp chất có dầu (Lipid)
0.35
0.35
Protein
1.46
2.22
Xenluloza
61.8
67.8
Hemi xenluloza
11.6
-
Chất tro
0.96
3.3
Đường
27.0
-
Pantosan
0.2
-
Trong vỏ trấu có một ít caffein, khoảng 0,4% do từ nhân khuếch tán ra lúc lên
men hoặc lúc phơi khô. Vỏ trấu dùng làm chất đốt, dễ cháy, có thể đóng thành bánh,
khơng cần chất dính bằng các loại máy ép than, ép mùn cưa.
* Thành phần hóa học của nhân.
Cà phê là một sản phẩm dùng để chế ra loại nước uống cao cấp. Để cấu tạo
thành nhân của cà phê, theo những kết quả phân tích người ta thấy có tới 670 hợp chất
hữu cơ hợp thành trong đó có nhiều hợp chất tạo nên hương thơm của cà phê.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
12
Thành phần hóa học của nhân cà phê được trình bày ở bảng 1.6
Bảng 1.6. Thành phần hoá học của nhân cà phê
Thành phần hóa học cà phê
Tính bằng g/100g
Nước
8-12
Chất béo
4-18
Đạm
Tính bằng
mg/100g
1,8 - 2,5
Protein
9-16
Cafein
0,8 - 2
a-xít clorogenic
2-8
Trigonenlin
1-3
Tanin
2
a- xít cafeic
8-9
A - xít cafeic
1
Pantosan
5
Tinh bột
5-23
Dextrin
0,85
Đường
5-10
Xenlulo
10-20
Hemixenlulo
20
Linhin
4
Tro
2,5-4,5
Trong đó có: Ca
85-100
p
130-150
Fe
3-10
Na
4
Mn
1 -4,5
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
13
Cà phê là một loại hàng vị giác. Đặc tính của hàng vị giác này là có hương vị
phong phú, trong thành phần hố học của nó có thành tố quan trọng là caffein. Đây
là chất có tác dụng kích thích gây cho người tiêu thụ cảm giác khoan khối, hưng
phấn, có sức hút đặc biệt, làm cho người đã uống dễ thành thói quen có nhu cầu về
nó, gọi là “nghiện”.
Về giá trị sử dụng: Cà phê là một thức uống kích thích thần kinh, gây hoạt động
minh mẫn cho trí óc và thơng qua sự kích động thần kinh hệ, tăng cường sự hoạt động
của các bộ phận khác trong cơ thể như trợ tim, xúc tiến sự t̀n hồn của máu, thơng
tiểu tiện, tăng cường phản ứng nhạy của bắp thịt làm cho cơ thể khỏe, bền hơn. Những
tác dụng sinh lý trên đây chủ yếu là do hoạt chất chính của nó là caffein, hàm lượng
này có trong cà phê khoảng 1-3%. Caffein là một hoạt chất độc, vì vậy uống nhiều cà
phê sẽ sinh ra táo bón, uống q nhiều thì sẽ làm thần kinh q kích thích, bị rối loạn,
sau đó có thể dẫn tới suy nhược.
Cà phê được sử dụng để làm nước uống và dùng để chế biến, bổ sung vào trong
một số sản phẩm của bánh kẹo, sữa, v.v...
Về mặt hàng cà phê: Phong phú và đa dạng, gồm có: Cà phê rang, cà phê hoà
tan, cà phê nhân, cà phê bột, v.v... Nhưng mặt hàng buôn bán chủ yếu ở trên thế giới
vẫn là cà phê nhân mà quy cách tiêu chuẩn ngày càng khắt khe, nghiêm ngặt.
1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TRÊN THẾ GIỚI.
Hình 1.9. Sản lượng cà phê trên thế giới
(Nguồn: USDA, Coffee: World Markets and Trade)
Hiện nay trên thế giới có hai phương pháp chế biến cà phê chủ yếu, đó là
phương pháp chế biến ướt (cà phê rửa, được gọi là cà phê dịu “milds” chủ yếu cho cà
phê chè Arabica và một số ít cà phê Robusta) và phương pháp chế biến khô (cà phê
không rửa “harrd coffee” chủ yếu cà phê vối).
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
14
Sau đây giới thiệu công nghệ chế biến cà phê của một số nước trên thế giới:
* Colombia: Đây là nước sản xuất cà phê Arabica vào loại ngon nhất, đắt giá
nhất, cung cấp cho thị trường thế giới loại cà phê “Colombia mild”.
Công đoạn chế biến như sau:
- Xát tươi: Dùng máy xát ngay trong mùa thu hoạch.
- Lên men: Phân huỷ lớp nhớt bám quanh vỏ trấu cà phê. Cà phê xát tươi xong
được đưa vào bể lên men trong thời gian 12 - 24 giờ, tuỳ thuộc nhiệt độ bên ngoài.
- Rửa: Cà phê lên men xong được rửa bằng nước chảy trong những cái máy để
loại bỏ nhớt đã lên men.
- Làm khơ: Có thể phơi hoặc dùng máy sấy. Sản phẩm thu hoạch được là cà
phê thóc khơ.
* Mexico: Chủ yếu chế biến theo phương pháp ướt. Tuỳ theo cách tổ chức sản
xuất, quy mô trang trại lớn hay nhỏ mà thực hiện theo hai loại hình: Cơng nghiệp và
nửa cơng nghiệp.
Cơng đoạn chế biến như sau:
- Tiếp nhận nguyên liệu và phân loại quả cà phê chín hái về, được đưa vào bể chứa
nước vận hành bằng bể xi phơng, quả chín nặng được tách khỏi quả nhẹ và rác rưởi.
- Xát quả tươi bằng máy xát quả.
- Làm sạch nhớt bằng cách dùng bể lên men hay máy đánh nhớt.
- Làm ráo và đánh khô rồi chế biến tiếp.
* Braxin: Cà phê Arrabica được chế biến chủ yếu theo phương pháp khô, một
tỷ lệ rất nhỏ được chế biến theo phương pháp ướt và nửa ướt.
1.3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM
Hình 1.10. Nông dân đang thu hái cà phê
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
15
Ở Việt Nam, cây cà phê được các nhà truyền đạo công giáo trồng đầu tiên vào
năm 1857 ở hai tỉnh Quảng Bình và Quảng Trị. Năm 1870 tại Tu viện Kẻ Sở (Kim
Bảng, Hà Nam) cũng bắt đầu trồng thử. Năm 1888, sau 30 năm nhập nội cây cà phê đã
được trồng trên quy mô sản xuất lớn do nhiều người Pháp lập đồn điền như: Borel
Leconte ở Chi Nê tỉnh Hồ Bình, Condoux - Gombert ở tỉnh Nghệ An, Michel Philip ở
tỉnh Quảng Trị, Rossi - Delfante ở tỉnh Đắk Lắk.
Hình 1.11. Nông dân đang làm sạch sơ bợ quả cà phê
Những năm sau đó, cà phê được trồng ở trung du Bắc Bộ như: Cổ Nghĩa, Đồng
Lăng, Cốc Thơn tỉnh Hà Nam; Ba Vì, Phú Mân, Hồ Mục tỉnh Hà Tây; Phú Hộ tỉnh
Phú Thọ. Đến năm 1920 - 1925 sau khi phát hiện ra vùng đất Bazan ở Tây Nguyên,
người Pháp đã bắt đầu trồng cà phê trên vùng đất này. Sau nhiều năm cây cà phê đã
phát triển nhanh ở hầu hết các vùng trước đây đã trồng và mở rộng ra nhiều tỉnh khác
với quy mơ ngày một tăng.
Sau khi hồ bình lập lại ở các tỉnh miền Bắc nước ta, cây cà phê đã được trồng
tập trung ở các nông trường quốc doanh. Đến năm 1963 - 1964 diện tích cà phê có
khoảng trên 10.000 ha. Giống cà phê được trồng chủ yếu là cà phê chè Arabica. Trong
thời gian này, các tỉnh miền Nam diện tích cà phê tập trung ở 5 tỉnh thuộc Tây
Nguyên. Diện tích cà phê chè chưa nhiều, chủ yếu là cà phê Robusta. Khi nước nhà
thống nhất (1975) diện tích cà phê ngày càng được mở rộng, đồng thời năng suất và
sản lượng tăng lên mạnh mẽ.
Trong tởng diện tích cà phê hiện nay của Việt nam thì cà phê Robusta chiếm tới
95% tởng diện tích, còn lại 5% là cà phê Arabica. Để thay đổi cơ cấu giống, hơn 10
năm qua Bộ Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn đã có kế hoạch mở rộng diện tích cà
phê chè từ các tỉnh miền Trung và các tỉnh phía Bắc.
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
