Nghiên cứu thiết kế cải tiến máy sấy cà phê HT 405

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHAN HỒNG TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN
MÁY SẤY CÀ PHÊ HT405

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HUẾ - 2016

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHAN HỒNG TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN
MÁY SẤYCÀ PHÊ HT405

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Mã số: 60.52.01.03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN TIẾN LONG
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN
..........................................................................

HUẾ 2016

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào
khác. Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn đều được trích dẫn cụ thể.
Thừa Thiên Huế, ngày 30 tháng 5 năm 2016
Tác giả

Phan Hồng Trường

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn tơi đã nhận được sự
giúp đỡ nhiệt tình, sự đóng góp ý kiến q báu của q thầy, cơ giáo khoa Cơ khíCơng nghệ, cán bộ viên chức phịng Đào tạo sau Đại học. Tơi xin chân thành cảm ơn
những giúp đỡ q báu đó.
Tơi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tiến Long đã dành thời gian giúp đỡ tơi

hồn thành luận văn này.
Tơi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới Công ty trách nhiệm hữu hạn thương
mại Việt Long (xã Chư H Dông, thành phố Pleiku, tỉnh Gia Lai) đã giúp đỡ, tạo điều
kiện cho tơi hồn thành tốt đề tài.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã
động viên, quan tâm, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Thừa Thiên Huế, ngày 30 tháng 5 năm 2016

Phan Hồng Trường

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iii

TÓM TẮT

Máy sấy cà phê HT405 là loại máy sấy tĩnh vỉ ngang dùng để sấy cà phê với
công suất sấy 8 tấn cà phê tươi/mẻ trong thời gian 12 giờ.
Qua đánh giá, tính tốn xác định được các thơng số cơ bản của quá trình sấy của
máy sấy HT 405 từ đó so sánh và phân tích để chỉ rõ những ưu nhược điểm của máy
làm cơ sở cho việc cải tiến một số bộ phận của máy sấy HT 405 nhằm nâng cao tính
cơ động, giảm tổn thất năng lượng nhằm giảm chi phí sấy và giảm nhân cơng cào đảo
cà phê trong q trình sấy.
Kết quả thiết kế cải tiến buồng sấy, lò đốt của máy sấy cà phê HT 405 sẽ nâng
cao hiệu quả làm việc của máy, đảm bảo chất lượng sản phẩm và phù hợp với điều
kiện sản xuất của địa phương, làm cơ sở khoa học để phát triển các hệ thống sấy cà
phê và phát triển cho các nghiên cứu tương tự ứng dụng trong sấy cà phê tươi nguyên
quả nhằm đáp ứng nhu cầu sấy cà phê cho các hộ dân và các cơ sở sơ chế cà phê nhỏ
lẻ trên địa bàn tỉnh Gia Lai.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. vi
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ..................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................................... 2
2.1. Mục tiêu chung ........................................................................................................ 2
2.2. Mục tiêu cụ thể ......................................................................................................... 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. Đặc điểm cấu tạo và thành phần vật chất của quả cà phê ........................................ 3
1.1.1. Cấu tạo và giải phẫu quả cà phê ............................................................................ 4
1.1.2. Tính chất cơ lý của hạt cà phê ............................................................................... 8
1.2. Tổng quan tình hình sản xuất cà phê trên thế giới và ở Việt Nam ........................... 8
1.2.1. Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới ................................................................. 8
1.2.2. Tình hình sản xuất cà phê ở Việt Nam ................................................................ 10
1.3. Tổng quan về công nghệ sấy trên thế giới và Việt Nam ........................................ 13

1.3.1. Quy trình chế biến khơ ........................................................................................ 13
1.3.2. Quy trình chế biến ướt ......................................................................................... 13
1.3.3. Tình hình sử dụng công nghệ sấy hạt nông sản ở Việt Nam ............................... 14
1.3.4. Tình hình sử dụng cơng nghệ sấy hạt cà phê ở Việt Nam ................................... 16
1.4. Nguyên lý sấy và một số loại máy sấy cà phê phổ biến hiện nay .......................... 17

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


v

1.4.1. Nguyên lý sấy ...................................................................................................... 17
1.4.2. Một số loại máy sấy cà phê phổ biến hiện nay .................................................... 18
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 23
2.1. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu .......................................................... 23
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 23
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 23
2.1.3. Thời gian nghiên cứu ........................................................................................... 23
2.2. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 23
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 23
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu ......................................................................... 23
2.3.2. Phương pháp chun gia ..................................................................................... 23
2.3.3. Phương pháp tính tốn thiết kế ............................................................................ 24
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................... 25
3.1. Phân tích nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm của máy sấy cà phê HT 405 ...... 25
3.1.1. Nguyên lý làm việc .............................................................................................. 25
3.1.2. Ưu điểm ............................................................................................................... 25
3.1.3. Nhược điểm ......................................................................................................... 26
3.2. Kiểm tra, đánh giá các thông số làm việc của máy sấy tĩnh vỉ ngang HT 405 ...... 26
3.2.1. Xác định các thông số cơ bản của q trình sấy.................................................. 26

3.2.2. Tính tốn các thơng số cơ bản của quá trình sấy lý thuyết.................................. 27
3.2.3. Xác định các kích thước cơ bản của buồng sấy .................................................. 31
3.2.4. Tính tốn q trình sấy thực tế ............................................................................ 31
3.3. Tính tốn thiết kế cải tiến một số bộ phận chính của máy HT 405 ........................ 37
3.3.1. Cải tiến buồng sấy ............................................................................................... 37
3.3.2 Tính tốn cải tiến lị đốt ....................................................................................... 44
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 49
4.1. Kết luận................................................................................................................... 49
4.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 50

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TNHH TM

Trách nhiệm hữu hạn thương mại

ICO

Tổ chức cà phê thế giới

NN&PTNN

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

USD

Đô la Mỹ

KH&CN

Khoa học và Công nghệ

AFTA

Khu vực mậu dịch tự do ASEAN

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

BXD

Bộ Xây dựng

r

Nhiệt ẩn hóa hơi

W

Độ ẩm của vật liệu

φ

Độ ẩm của khơng khí

d

Lượng chứa ẩm

I

Entanpy

Q

Nhiệt lượng

α

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu

λ

Hệ số dẫn nhiệt

t

Nhiệt độ

C

Nhiệt dung riêng

Δ

Tổng đại số nhiệt tổn thất

η

Hiệu suất

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của cà phê ...................................................................... 7
Bảng 1.2. Diện tích trồng cà phê của Việt Nam theo khu vực ...................................... 10
Bảng 3.1. Tính tốn xác định mật độ dòng nhiệt cho từng giá trị tương ứng của tw1 ... 39
Bảng 3.2. Bảng thành phần hóa học của củi.................................................................. 46

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Quả cà phê ....................................................................................................... 4
Hình 1.2. Cấu tạo quả cà phê ........................................................................................... 5
Hình 1.3. Sản lượng cà phê trên thế giới trong 5 năm (2010-2015) ............................... 9
Hình 1.4. Bản đồ các nước trồng Cà phê trên thế giới .................................................... 9

Hình 1.5. Diện tích và sản lượng cà phê Việt Nam (2005-2014) .................................. 11
Hình 1.6. Sản lượng cà phê Việt Nam theo chủng loại ................................................. 12
Hình 1.7. Máy sấy dùng năng lượng mặt trời................................................................ 15
Hình 1.8. Máy sấy tháp .................................................................................................. 15
Hình 1.9. Máy sấy thùng quay....................................................................................... 16
Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý sấy tĩnh ............................................................................. 17
Hình 1.11. Sơ đồ máy sấy tháp ...................................................................................... 20
Hình 1.12. Sơ đồ máy sấy thùng quay........................................................................... 21
Hình 3.1. Máy sấy HT 405 ............................................................................................ 25
Hình 3.2. Đồ thị I-d của quá trình sấy lý thuyết ............................................................ 27
Hình 3.3. Đồ thị I-d của quá trình sấy thực tế ............................................................... 31
Hình 3.4. Sơ đồ truyền nhiệt qua vách phẳng ............................................................... 33
Hình 3.5. Sơ đồ truyền nhiệt qua vách phẳng 2 lớp ...................................................... 38
Hình 3.6. Cấu tạo khung đỡ buồng sấy ......................................................................... 41
Hình 3.7. Sơ đồ cấu tạo vỉ sấy ....................................................................................... 42
Hình 3.8. Sơ đồ cấu tạo thành buồng sấy ...................................................................... 42
Hình 3.9. Sơ đồ cấu tạo nắp buồng gió trên .................................................................. 43
Hình 3.10. Sơ đồ tác nhân sấy đi từ dưới lên ................................................................ 44
Hình 3.11. Sơ đồ tác nhân sấy đi từ trên xuống dưới .................................................... 44
Hình 3.12. Sơ đồ cấu tạo lị đốt ..................................................................................... 48

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một nước nông nghiệp có trữ lượng cà phê xuất khẩu lớn thứ hai

trên thế giới. Sấy cà phê là khâu rất quan trọng trong q trình sản xuất, có ảnh hưởng
lớn đến quá trình bảo quản và tổn thất sau thu hoạch. Việc nghiên cứu ứng dụng công
nghệ và thiết bị sấy 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
khô cà phê chủ yếu bằng phương pháp tự nhiên. Phương pháp này có nhiều ưu điểm
là: đơn giản, giá thành thấp. Tuy nhiên, phơi nắng tự nhiên cũng có nhược điểm như:
độ nhiễm bẩn, độ ẩm cuối, độ đồng đều và khó chủ động thời gian.
Thực tế trong quá trình chế biến cà phê ở Việt Nam, cơng đoạn sơ chế gồm phơi
sấy, phân loại vẫn còn lạc hậu. Hiện nay phổ biến nhất là quy trình chế biến cà phê
khơ. Theo phương pháp này thì nơng dân thường phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt
trời, một số ít thì dùng phương pháp sấy nguyên cả quả bằng máy sấy. Phần lớn nông
dân trồng cà phê Việt Nam đều bị động tại khâu phơi sấy, một số có đầu tư cho sân
phơi nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết.
Máy sấy tĩnh vỉ ngang là một trong những máy sấy thường được sử dụng để sấy
nguyên quả cà phê khi cịn tươi, máy có ưu điểm là đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ
và khắc phục được các nhược điểm mà khi phơi khô dưới ánh nắng mặt trời thường
gặp phải như: thời gian dài, khả năng thất thoát cao, dễ lẫn tạp chất và phụ thuộc vào
thời tiết.
Gia Lai là một trong những địa phương có trữ lượng cà phê lớn của cả nước,
một số hộ gia đình và các cơ sở chế biến cà phê quy mô nhỏ trên địa bàn tỉnh cũng đã
đầu tư thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang sấy cà phê nguyên quả. Từ năm 2005 Công ty TNHH
TM Việt Long đã trang bị máy sấy tĩnh vỉ ngang HT 405 để phục vụ cho q trình sơ
chế cà phê ngun quả của cơng ty. Theo kết quả khảo sát trên địa bàn thành phố
Pleiku và các vùng lân cận số lượng máy sấy tĩnh vỉ ngang hiện có 9 máy.
Trong q trình hoạt động máy sấy HT 405 bộc lộ một số nhược điểm làm giảm
năng suất, thời gian sấy và thất thoát năng lượng…
Để khắc phục những nhược điểm còn tồn tại của máy sấy HT 405, tôi thực hiện
đề tài: “Nghiên cứu thiết kế cải tiến máy sấy cà phê HT 405”

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


2

2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu chung
Nghiên cứu thiết kế, cải tiến máy sấy cà phê HT 405 nhằm nâng cao hiệu quả
làm việc của máy, ứng dụng trong sấy cà phê của Công ty TNHH TM Việt Long.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu kỹ thuật sấy cà phê nguyên quả bằng máy sấy tĩnh vỉ ngang
- Kiểm tra, đánh giá các thông số làm việc của máy sấy cà phê HT 405
- Thiết kế cải tiến một số bộ phận của máy sấy cà phê HT 405
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả thiết kế cải tiến máy sấy cà phê HT 405 làm cơ sở khoa học để phát
triển các hệ thống sấy cà phê tươi và phát triển cho các nghiên cứu tương tự ứng dụng
trong sấy cà phê tươi nguyên quả.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả thiết kế cải tiến máy sấy cà phê HT 405 sẽ nâng cao hiệu quả của máy,
chất lượng sản phẩm và phù hợp với điều kiện sản xuất của địa phương, đáp ứng nhu
cầu sấy cà phê cho các hộ dân và các cơ sở sơ chế cà phê.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Cà phê là một mặt hàng thương mại quan trọng ở trên thị trường quốc tế. Nếu

so sánh với những mặt hàng được bn bán nhiều nhất thì mặt hàng cà phê chỉ đứng
sau sản phẩm dầu mỏ. Trên thế giới hiện nay có khoảng 80 nước trồng cà phê với tổng
diện tích trên 10 triệu ha và giá trị hàng hoá xuất khẩu hàng năm là trên 10 tỷ USD.
Cây cà phê lần đầu tiên được đưa vào Việt Nam năm 1857 và được nhập vào để trồng
là từ năm 1888. Mãi tới năm 1920 trở đi cây cà phê mới thực sự có diện tích đáng kể đặc
biệt là ở Bn Ma Thuột, Đăk Lăk. Việc phân vùng cà phê là một điều rất quan trọng để
có định hướng đúng đắn trong việc phát triển cũng như tận dụng tốt những ưu thế của
vùng. Nghiên cứu phân bố địa lý cây cà phê là một vấn đề được nhiều nhà nghiên cứu
phân vùng quy hoạch, cơ cấu trồng trọt của nhiều ngành, nhiều nước quan tâm.
Việc phân bố địa lý cây cà phê với các loài khác nhau trên các vùng lãnh thổ là
căn cứ vào các mối quan hệ giữa điều kiện tự nhiên của mỗi vùng với yêu cầu sinh thái
của các loài cà phê khác nhau, xác định mức độ thích hợp của điều kiện ngoại cảnh đối
với mỗi thời kỳ sinh trưởng của cây cà phê. Vì mục tiêu của việc trồng cà phê là để thu
hoạch nhân cà phê, do đó việc phân bố địa lý này nói chính xác hơn là phải căn cứ vào
các mối quan hệ giữa điều kiện ngoại cảnh đối với các giai đoạn của quá trình ra hoa
kết quả, phát triển của quả cà phê.
Lịch sử phát triển cà phê của thế giới cũng như của Việt Nam đã cho thấy rõ tác
hại của việc phân vùng quy hoạch không đúng với yêu cầu sinh thái của từng loại cà
phê. Ngay như Brasil là một nước có lịch sử trồng cà phê gần 300 năm, nhưng mãi tới
những năm gần đây sau khi trải qua nhiều trận sương muối, đặc biệt là trận sương
muối năm 1975 đã phá hoại gần 60% diện tích cà phê, mới quyết định chuyển các diện
tích cà phê ở những vùng rìa của vành đai nhiệt đới sang trồng các loại hoa màu cho
hiệu quả kinh tế cao hơn. Những điều trên đã chứng minh cho một điều rõ ràng là việc
quy hoạch vùng trồng cà phê có một ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong việc phát triển
cây trồng có giá trị thương phẩm này.
1.1. Đặc điểm cấu tạo và thành phần vật chất của quả cà phê
Quả cà phê thơng thường có hai hạt. Chúng được bao bọc bởi lớp thịt quả bên
ngoài. Hai hạt cà phê nằm ép sát vào nhau. Mặt tiếp xúc giữa chúng là mặt phẳng, mặt
hướng ra bên ngồi có hình vịng cung. Mỗi hạt cịn được bảo vệ bởi hai lớp màng
mỏng: một lớp màu trắng, bám chặt lấy vỏ hạt; một lớp màu vàng rời rạc hơn bọc ở

bên ngoài.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


4

Hạt có thể có hình trịn hoặc dài, lúc cịn tươi có màu xám vàng, xám xanh hoặc
xanh. Thỉnh thoảng cũng gặp những quả chỉ có một hạt (do chỉ có một nhân hoặc do
hai hạt bị dính lại thành một).

Hình 1.1. Quả cà phê
1.1.1. Cấu tạo và giải phẫu quả cà phê
a) Cấu tạo giải phẫu:
Quả cà phê gồm có những thành phần sau: lớp vỏ quả, lớp vỏ thịt, lớp vỏ trấu, lớp
vỏ lụa, nhân.
- Vỏ quả: là lớp màng mỏng, mềm, dai. Thành phần chủ yếu là xenlulo, chiếm
khoảng 20 - 23% khối lượng quả. Bên trong là lớp mang màu, khi quả xanh lớp mang
màu là clorofit, khi quả chín lớp mang màu là antoxian. Phía ngồi vỏ quả được phủ
một lớp sáp mỏng có tác dụng chống thoát ẩm cho quả, lớp này mất dần khi quả chín.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


5

Hình 1.2. Cấu tạo quả cà phê
- Thịt quả: thịt quả xếp tiếp theo lớp vỏ quả, là lớp khá dày (1,5 - 2mm) gồm
những tế bào mềm, khơng có cafein, tanin, nhiều đường và pectin, chiếm khoảng 6 7,5% khối lượng quả.
- Khi quả xanh, lớp thịt quả có tác dụng dự trữ chất dinh dưỡng và cung cấp

chất dinh dưỡng cho hạt phát triển. Khi quả chín, lớp thịt quả chuyển sang giai đoạn
phân giải.
- Vỏ trấu: là lớp tiếp theo của lớp thịt quả, vỏ trấu hay cịn gọi là vỏ thóc, vỏ
cứng, chiếm khoảng 6 - 7% khối lượng quả.
Thành phần chủ yếu là xenlulo, muối khoáng và một lượng chất béo. Lớp vỏ
cứng thực chất là một màng bán thấm thô giữ nhiệm vụ bảo vệ cho nhân.
- Nhân: nhân của một quả thường có hai hạt, bao bọc bên ngoài mỗi hạt là lớp
vỏ lụa, bên trong là phôi và nhũ. Nhân chiếm khoảng 30% khối lượng quả.
Vỏ lụa là màng rất mỏng, thực chất là màng bán thấm tinh. Nhũ chứa toàn bộ
chất dinh dưỡng của hạt, cịn phơi chứa rễ và mầm.
b. Cấu tạo hóa học:
- Vỏ quả: Có màu đỏ do chất antoxian và các vết alkaloid, trong vỏ chứa 21,5 –
30% chất khô (tanin, caffein, các enzyme, …)
- Vỏ thịt: Là những tế bào mềm chứa nhiều đường và pectine, ngồi ra cịn có
enzyme pectinase phân giải pectine trong q trình lên men và lên men đường làm pH
dao động trong khoảng 5,6 – 6,4.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


6

- Vỏ trấu: Chứa chủ yếu là cellulose, một ít caffein (0,4%) do khuếch tán từ vỏ
trong lúc phơi khô hoặc lên men.
- Nhân: Nước chiếm 10 – 12%, protein chiếm 9 – 11%, lipid chiếm 10 – 13%,
các loại đường chiếm 5 – 10%, tinh bột chiếm 3 – 5%. Ngồi ra cịn có một số chất
thơm, khống và alkaloid. Thành phần hóa học của nhân quyết định chất lượng cà phê,
nó phụ thuộc vào chủng lồi, điều kiện đất đai, kỹ thuật canh tác, phương pháp chế
biến bảo quản, …Và trong chế biến cà phê thì thành phần hóa học của nhân là nhân tố
quan tâm hàng đầu.

- Vai trị của một số chất hóa học trong việc tạo ra màu – mùi – vị đặc trưng của
cà phê Hydratcarbon: Hàm lượng hydratcarbon trong cà phê khô khoảng 60%. Phần
lớn là các polysaccharide hịa tan hoặc khơng hịa tan trong nước và một phần nhỏ là
các đường saccharose, glucose, … Trong quá trình rang các hydratcarbon biến đổi
nhiều, chúng có thể phân hủy thành các hợp chất khác nhau hoặc biến mất hầu như
hoàn toàn như các chất đường đã nói trên. Các đường khử tham gia một số phản ứng
tạo màu và mùi cho cà phê rang. Các polysaccharide khơng hịa tan trong nước, chúng
tạo nên những thành tế bào của hạt cà phê và sau khi pha trở thành bã cà phê.
- Các chất béo: Trong cà phê nhân tổng hàm lượng chất béo chiếm khoảng 13%.
Trong quá trình rang các hợp chất béo mất đi 1 – 2%. Các chất béo chủ yếu tạo
thành dầu cà phê là trigliceride và diterpene, là dạng este của acid bão hòa, nhất là
panmitic, behenic, arachidic. Các diterpene này rất nhạy với acid, nhiệt và ánh sáng.
Hàm lượng diterpene giảm đi trong quá trình bảo quản cũng như quá trình rang có thể
là do tạo thành các terpnene bay hơi, naphtalene và quinoline.
Các acid: Đại diện quan trọng nhất của nhóm acid là các loại acid chlorogenic.
Đây là những loại acid đặc trưng đối với cà phê. Trong quá trình rang chúng bị phân
hủy 30 – 70%, sau khi rang có sự hình thành một số acid dễ bay hơi. Tất cả các acid
này đều góp phần tạo vị chua của cà phê.
- Các loại protein: Hầu như không có mặt trong cà phê rang, do rang ở nhiệt độ
cao nên một phần bị phân hủy, phần còn lại kết hợp với hydratcarbon và các acid
chlorogenic tạo thành những chất màu nâu. Bằng phương pháp thủy phân, người ta
thấy trong thành phần protein của cà phê có những acid amin sau: cysteine, alanine,
phenylalanine, histidine, leucine, lysine, …. Các acid amin này ít thấy ở trạng thái tự
do, chúng thường ở dạng liên kết. Khi gia nhiệt, các mạch polypeptide bị phân cắt, các
acid amin được giải phóng ra tác dụng với nhau hoặc tác dụng với những chất tạo mùi
và vị cho cà phê rang.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

7

Bảng1.1. Thành phần hóa học của cà phê
Thành phần hóa học

Tính bằng g/100g

- Nước

8 – 12

- Chất dầu

4 – 18

- Protein

9 – 16

- Đạm
- Cafein

1,8 - 2,5
1 (Arabica), 2 (Robusta)

- Clorogenic axit

2

- Trigonelline

1

- Tanin

2

- Cafetanic axit

Tính bằng mg/100g

8–9

- Cafeic axit

1

- Pentozan

5

- Tinh bột

5 – 23

- Saccaro

5 – 10

- Xenlulo

10 – 20

- Hemixenlulo

20

- Linhin

4

- Canxi

85 - 100

- Photphat

130 - 165

- Sắt
- Natri
- Mangan

3 - 10
4
1 - 45

(Nguồn: Theo Ngô Mậu Năm (2008), đồ án Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để
sấy cà phê nhân với năng suất 2000 kg/h)
Trong số các acid amin kể trên đáng chú ý nhất là những acid amin có chứa lưu

huỳnh như cystein, methionine và proline, chúng góp phần tạo nên hương vị đặc trưng
của cà phê sau khi rang. Đặc biệt, methionine và proline có tác dụng làm giảm tốc độ

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


8

oxi hóa các chất thơm, làm cho cà phê rang giữ được mùi vị khi bảo quản. Trong quá
trình chế biến chỉ có một phần protein bị phân giải thành acid amin, cịn phần lớn bị
biến thành hợp chất khơng tan.
- Các loại alkaloid: Trong quá trình rang, hàm lượng caffein hầu như không thay
đổi. Trigoneline giảm khoảng 75%, tạo thành các sản phẩm gồm acid nicotinic
(niacin), nicitinamide và các chất thơm bay hơi như pyrine và pyrol. Trong đó đáng
chú ý nhất là niacin, trong cơ thể con người có tác dụng như một loại vitamine.
- Các chất thơm: Trong thành phần của các hợp chất thơm có khoảng 50%
aldehyde, 20% ketone, 8% ester, 7% heterocylic, 2% dimethylsulfide, một lượng ít
hơn là các sulfide hữu cơ khác, cịn có một lượng nhỏ nitrile, alcohol hoặc các
hydrocarbon đã bão hòa và chưa bão hịa có trọng lượng phân tử thấp như isoprene.
- Các chất khoáng: Hàm lượng chất khoáng trong cà phê khoảng 3 – 5%, chủ
yếu là kali, nitơ magie, photpho, clo. Ngồi ra cịn thấy nhơm, sắt, đồng, iod, lưu
huỳnh, …những chất này ảnh hưởng không tốt đến mùi vị cà phê. Chất lượng cà phê
cao khi hàm lượng chất khống càng thấp và ngược lại [8].
1.1.2.Tính chất cơ lý của hạt cà phê
- Khối lượng riêng:  = 650 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 = 15-17%
(Nguồn: Theo Ngô Mậu Năm (2008), đồ án Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dùng để
sấy cà phê nhân với năng suất 2000 kg/h )
1.2. Tổng quan tình hình sản xuất cà phê trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.1. Tình hình sản xuất 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 [10]. Trong đó 10
quốc gia dẫn đầu về sản lượng cà phê chiếm tới 90% thị trường trên thế giới [11].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


9

Hình 1.3. Sản lượng cà phê trên thế giới trong 5 năm (2010-2015)
(Nguồn: USDA, Coffee: World Markets and Trade)[11]
Cà phê chè (Arabica) hiện nay vẫn chiếm 70% sản lượng của thế giới. Diện tích
cà phê chè được trồng tập trung chủ yếu ở Trung và Nam Mỹ, một số nước ở Đông Phi
như: Kenya, Cameroon, Ethiopie, Tanzania và một phần ở châu Á như: Indonesia, Ấn
Độ, Philippines.

Hình 1.4. Bản đồ các nước trồng Cà phê trên thế giới
(Nguồn: />
PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


10

Thị trường cà phê trên thế giới trong những năm vừa qua không ổn định về giá.
Tổ chức cà phê thế giới (ICO) khơng cịn giữ được hạn ngạch xuất nhập khẩu nên có
những giai đoạn giá cà phê xuống rất thấp. Tình trạng này đã dẫn đến diện tích cà phê
giảm do chặt bỏ, hoặc không tiếp tục chăm sóc diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới [10].
Cà phê là một loại nước uống cao cấp, nhu cầu địi hỏi của người tiêu dùng vẫn
khơng 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 hiện nay [10].
1.2.2.Tình hình sản xuất 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 vịng 3
năm qua. Năm 2014, diện tích trồng cà phê là 665 ngàn ha, tăng 2,7% so với năm
2013. Sản lượng mùa vụ 2013-2014 gần 30.000 ngàn bao (mỗi bao 60 kg), tương
đương 1,7 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 Nơng và Gia Lai [11].
Bảng 1.2. Diện tích trồng cà phê của Việt Nam theo khu vực
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

Tỉnh

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


11

Mục tiêu tới

Tỉnh

2013

2014

2015

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

642.349

665.009

670.351

600.000

Tổng

năm 2020

(Nguồn: Bộ NN&PTNT, Sở NN&PTNT các tỉnh, doanh nghiệp xuất khẩu) [12]
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.
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 các nơng dân Việt Nam.

Hình 1.5. Diện tích và sản lượng cà phê Việt Nam (2005-2014)
(Nguồn:Tổng cục Thống kê, Bộ NN&PTNT,USDA (United States Department

of Agriculture), vietrade.gov.vn) [11]

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


12

Hình 1.6. Sản lượng cà phê Việt Nam theo chủng loại
(Nguồn: USDA, vietrade.gov.vn) [11]
Cà phê Việt Nam đa phần được xuất khẩu. Trong 7 tháng đầu mùa vụ 20132014 đã xuất khẩu 1,1 triệu tấn cà phê các loại (cà phê nhân, cà phê rang, cà phê xay
và cà phê hòa tan) và kim ngạch khoảng 2,2 tỷ USD, tăng tương ứng 12% và 4% so
với cùng kỳ năm trước, đạt mức kỷ lục mới về xuất khẩu cà phê [11].
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 KH&CN, đặc biệt là sự quan tâm của các tổ
chức quản lý Nhà nước.
Cho đến nay, ngành cà phê vẫn chưa định hình được cơng 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 không nhỏ và lâu dài cho người sản xuất, đặc biệt là đối với
nâng cao 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 và góp phần để ngành cà phê Việt Nam đủ điều kiện tham gia thực
hiện đầy đủ những quy định của AFTA trong thời gian tới. Để làm việc này, ngoài
những nội dung cần thiết để nâng cao năng lực chế biến, còn phải sớm hình thành một

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

13

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 nước ta [13].
1.3. Tổng quan về công nghệ sấy trên thế giới và Việt Nam
Hiện trên thế giới đã áp dụng nhiều phương pháp sấy với nhiều loại thiết bị sấy
đa dạng. Máy sấy ở Việt Nam hiện nay có các loại: Sấy tĩnh vỉ ngang, sấy tháp, sấy
thùng quay, sấy tầng sôi… Sản phẩm sấy chủ yếu là các loại nơng sản như: lúa, mì,
bắp, cà phê, tiêu… Theo phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia máy sấy ra các loại:
sấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy tiếp xúc, sấy thăng hoa, sấy điện trở… Với đặc điểm địa
hình, khí hậu, thổ nhưỡng và quy mơ canh tác của người dân Việt Nam ở mỗi vùng
miền khác nhau nên một số máy sấy có thể phù hợp với vùng miền này nhưng lại
không phù hợp với vùng miền khác. Vì vậy u cầu chung đối với máy sấy nơng sản ở
Việt Nam hiện nay là: Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ dễ tháo lắp, tính cơ động cao, hoạt
động được ở nhiều địa bàn, kết hợp được ưu điểm của nhiều phương pháp sấy, phù
hợp điều kiện kinh tế từng vùng miền, chi phí thấp, năng suất chất lượng sản phẩm sau
khi sấy cao.
Hiện nay ở Việt Nam phổ biến nhất là hai quy trình chế biến cà phê khơ và quy
trình chế biến ướt.
1.3.1. Quy trình chế biến khô
Chế biến khô là một công nghệ giản đơn, chỉ có một cơng đoạn chính là làm
khơ quả cà phê tươi đến một mức độ nhất định rồi dùng máy xát loại bỏ các lớp vỏ thịt
bọc ngoài để lấy nhân. Phương pháp này hiện đang được áp dụng rộng rãi ở tất cả các
vùng trồng cà phê và trong các doanh nghiệp thuộc mọi thành phần kinh tế.
+ Ưu điểm: Cơng nghệ đơn giản, quy trình chế biến ít cơng đoạn, phù hợp quy
mơ nhỏ lẻ, hộ gia đình.
+ Nhược điểm: Chất lượng cà phê khơng cao
1.3.2. Quy trình chế biến ướt

Chế biến ướt, là một công nghệ chế biến phức tạp. Chế biến ướt bao gồm các
giai đoạn xát, rửa quả tươi để loại bỏ vỏ, thịt và chất nhờn bên ngồi nhân để có cà phê
thóc, sau đó làm khơ để có cà phê nhân sống. Phương pháp này cho sản phẩm chất
lượng tốt, giảm được đáng kể diện tích sân phơi (so với phương pháp phơi quả thì mặt
bằng chế biến giảm 75-80%). Tuy có giá trị kinh tế cao nhưng cơng nghệ này địi hỏi
thiết bị phức tạp, làm việc thiếu ổn định, đặc biệt dễ gây ô nhiễm môi trường nên chỉ

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


14

mới được áp dụng ở một số cơ sở sản xuất, chế biến quy mơ vừa có mức độ khiêm tốn,
chiếm khoảng 5% tổng lượng cà phê sản xuất ở nước ta.
+ Ưu điểm: Chất lượng cà phê được đảm bảo
+ Nhược điểm: Quy trình chế biến phức tạp, chi phí thiết bị cao nên thường phù
hợp với quy mơ lớn [9].
1.3.3. Tình hình sử dụng cơng nghệ sấy hạt nông sản ở Việt Nam
Máy sấy đầu tiên ở Việt Nam được lắp đặt ở huyện Kế Sách tỉnh Sóc Trăng vào
năm 1982, đến cuối năm 1997 đã có 1500 máy, đến 2006 số lượng máy đã là khoảng
6000 máy. Các máy sấy này đã giải quyết sấy cho khoảng 30% lúa Hè-Thu ở Đồng
bằng Sông Cửu Long. Tỷ lệ này vẫn chưa đáp ứng yêu cầu của các tỉnh. Cao nhất là
An Giang năm 2006 cũng chỉ khoảng 40% lượng lúa hè thu. Tại Kiên Giang năm
2006, số trung bình là 24% nhưng ở một số huyện mới chỉ 3% lúa thu hoạch vụ hè thu
được sấy bằng máy. Tỷ lệ lúa sấy bằng máy cũng không tương ứng với số lượng máy
sấy, nhưng phụ thuộc vào thời tiết, nghĩa là dù có nhiều ưu điểm nhưng người dân vẫn
phơi nắng khi có thể.
Năm 2012 số lượng máy sấy vào khoảng 9600 máy đã sấy khoảng 45% lúa hè
thu ở Đồng bằng Sơng Cửu Long. Ngồi Đồng bằng Sơng Cửu Long các vùng khác
như Miền Trung, Miền Bắc số lượng máy sấy rất ít nên sấy chưa đến 1% tổng lượng

lúa thu hoạch [14].
Các loại máy sấy nông sản ở Việt Nam chủ yếu là các loại máy sấy tĩnh vỉ
ngang, ngồi ra cịn có các loại máy sấy: sấy tháp, sấy thùng quay, sấy tầng sôi...sản
phẩm sấy chủ yếu là lúa, bắp, cà phê, sắn, tiêu...

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


15

Hình 1.7. Máy sấy dùng năng lượng mặt trời

Hình 1.8. Máy sấy tháp

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma