Luận văn thạc sĩ khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tươi theo phương pháp ướt

....

Bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học nông nghiệp I - Hà Nội

------------ ****** -------------

Bùi văn tân

Đề tài:
khảo sát ảnh hởng của một số thông số
đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi
theo phơng pháp ớt

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp
MÃ số

: 605214

Ngời hớng dẫn: GS.TS. Phạm Xuân Vợng

Hà Nội 2006


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là hoàn toàn trung thực. Các kết quả tính toán đều do bản thân tôi tự tìm tòi.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này tôi đều cảm ơn. Các
thông tin trích dẫn trong luận văn đà đợc chỉ rõ nguồn gốc xuất xứ.

Ngời cam đoan

Bùi Văn Tân

2


Lời cảm ơn
Sau một thời gian thực tập đến nay đề tài Khảo sát ảnh hởng của một
số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi theo phơng
pháp ớt của tôi đà hoàn thành.
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn GS-TS Phạm Xuân Vợng - Giảng
viên thuộc bộ môn máy Nông nghiệp - Khoa Cơ Điện - Trờng Đại học NNI
Hà Nội đà tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn máy NN- Khoa Cơ
Điện - Trờng ĐHNNI Hà Nội, cùng với gia đình và các đồng nghiệp đà giúp
đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Tuy vậy, với một thời lợng và kinh nghiệm thực
tế của bản thân còn hạn chế do vậy trong khi tìm tòi và nghiên cứu đề tài này
không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi xin đón nhận những ý kiến đóng góp
của các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp ®Ĩ bỉ xung vµ lµm cho néi dung ®Ị
tµi cđa tôi thêm hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 9 năm 2006
Học viên

Bùi Văn Tân

3


Mục lục

Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

4

Lời Mở Đầu

7

Chơng 1

9

Tổng quan, mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

9

1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê trên thế giới và ở Việt Nam 9
1.1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê trên thế giới

9

1.1.2. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê ở Việt Nam

9

1.2. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của quả cà phê

10

1.2.1. Đặc tính thực vật của cà phê

10

1.2.2. Thời vụ thu hoạch cà phê

13

1.2.3. Chất lợng cà phê xuất khẩu của Việt Nam

14

1.2.4. Công nghệ chế biến cà phê nhân

15

1.3. Tìm hiểu công nghệ và thiết bị làm sạch, phân loại cà phê trong và
ngoài nớc

21

1.3.1. Thiết bị làm sạch và phân loại cà phê ở nớc ngoài

21

1.3.2. Thiết bị làm sạch, phân loại cà phê ở trong nớc

26

1.4. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

29

1.4.1. Mục đích

29

1.4.2. Nhiệm vụ nghiên cứu

29

Chơng 2

30

Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu

30

2.1. Đối tợng nghiên cứu

30

2.2. Phơng pháp nghiên cứu

32

2.2.1. Phơng pháp nghiên cứu thùc nghiÖm

4

32


2.2.2. Phơng pháp nghiên cứu đơn yếu tố

33

2.2.3. Phơng pháp nghiên cứu đa yếu tố

33

2.2.4. Phơng pháp nghiên cứu tối u tổng quát

38

2.3. Phơng pháp thực nghiệm đo đạc và gia công thí nghiệm
2.3.1. Phơng pháp thực nghiệm đo đạc

Chơng 3

40
40

45

Cơ sở lý thuyết tính toán các bộ phận của máy rửa và phân loại cà phê quả tơi
45
3.1. Nội dung nghiên cứu

45

3.2. Tính toán một số thông số cơ bản của sàng

46

3.2.1. Chọn thông số tần số lắc sàng

46

3.2.2. Chọn kích thớc lỗ sàng

50

3.2.3. Xác định vận tốc chuyển động tơng đối của quả cà phê trên sàng

54

3.3. Cơ së lý thut tÝnh to¸n bé phËn rưa

56

3.3.1. Tỉn thÊt áp suất của dòng chảy qua lớp quả

56

3.3.2. Tính toán thùmg rửa phân loại

57

3.3.3. Tính toán bơm cho bộ phận rửa phân loại

61

3.3.4. Chọn và tính toán công suất động cơ

68

Chơng 4

70

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

70

4.1. Vật liệu và dơng cơ thÝ nghiƯm

70

4.1.1. VËt liƯu thÝ nghiƯm

70

4.1.2. Dơng cơ thí nghiệm

70

4.1.3. Mô hình thí nghiệm

70

4.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố đối với sàng.

71

4.2.1. ảnh hởng số vòng quay của cơ cấu lệch tâm n(v/p)

71

4.2.2. ảnh hởng của kích thớc lỗ sàng (mm)

73

5


4.2.3. ảnh hởng của bề dày khối nguyên liệu h(cm)

74

4.3. Phơng pháp nghiên cứu đa yếu tố

76

4.4. Kết quả nghiên cứu tối u tổng quát

80

Chơng 5

81

Kết luận và đề nghị

81

5.1. Kết luận

81

5.2. Đề nghị

82

Tài liệu tham khảo

83

Phụ lục

85

6


Lời Mở Đầu
Cây cà phê là một cây công nghiệp quan trọng ở Việt Nam nói riêng
và trên toàn thế giới nói chung. ở Việt Nam cây cà phê không chỉ đem lại
sản lợng xuất khẩu lớn, mà mặt hàng cà phê đang giữ một vị trí khá quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân, không những góp phần làm tăng GDP mà
còn thu hút một lợng lao động làm việc trong ngành này rất lớn. Tầm quan
trọng của ngành sản xuất và chế biến cà phê đà đợc Đảng và nhà nớc ta
đánh giá và lựa chọn là một trong những ngành quan trọng trong chơng
trình phát triển Nông - Lâm - Ng nghiệp của cả nớc giai đoạn năm 20012010 của nớc ta [16].
Hiện nay, mặt hàng sản phẩm cà phê Việt Nam đà có mặt ở trên 60 nớc
trên toàn thế giới. Tuy vậy, ngành sản xuất cà phê nớc ta còn gặp nhiều vấn
đề lớn cần đợc quan tâm giải quyết. Một trong những vấn đề đó là chất lợng
cà phê sau chế biến cha cao, cha đáp ứng đợc nhu cầu của ngời tiêu dùng
trong và ngoài nớc. Chính vì vậy sản phẩm cà phê của nớc ta cha có sức
cạnh tranh mạnh trên thị trờng quốc tế. Có nhiều nguyên nhân làm giảm giá
bán cà phê Việt Nam, trong những nguyên nhân đó phải kể đến khâu chế biến
cha tốt dẫn tới làm giảm đáng kể giá trị hơng vị tự nhiên vốn có của cà phê.
Từ trớc tới nay, trên thế giới và ở nớc ta trong khi chế biến cà phê đều
sử dụng hai phơng pháp: Chế biến ớt và chế biến khô. Trong đó sản lợng
đợc chế biến từ kinh tế hộ gia đình với công nghệ đơn giản và thủ công chiếm
lợng sản lợng tơng đối lớn, số còn lại đợc chế biến ở các cơ sở tập trung
với trang thiết bị còn nhiều hạn chế.
Các dây truyền chế biến cà phê ở nớc ta hiện nay chủ yếu nhập tõ
Brazin, §øc, Anh, Colombia…Qua thùc tiƠn sư dơng cho thÊy, chúng cha
hoàn toàn phù hợp với điều kiện sản xuất của nớc ta nhng giá thành nhập
thiết bị đắt, qui mô sản xuất nhỏ lẻ. Bởi vậy mà trong những năm gần đây
ngành cơ khí Việt Nam đà tham gia tích cực vào việc nghiên cứu chế tạo và

7


cung ứng thiết bị chế biến cà phê với giá thành hạ và bớc đầu đà khẳng định
đợc vai trò của mình trong lĩnh vực này. Nhng do cha có bề dày kinh
nghiệm trong chế tạo lên các thiết bị chỉ là chép mẫu của nớc ngoài, cải tiến
cho phù hợp với điều kiện trong nớc, các thiết bị chế tạo trong nớc còn
nhiều bất cập về các khía cạnh nh: Năng suất, chất lợng làm việc, độ bền,
tính đồng bộ mẫu mÃTrong đó thiết bị làm sạch và phân loại cà phê là một
trong những loại máy cần đợc nghiên cứu và chế tạo trong nớc.
Việc nghiên cứu lý thuyết về máy làm sạch và phân loại cà phê là cần
thiết. Đợc sự hớng dẫn của thầy giáo GS-TS Phạm Xuân Vợng - Giảng
viên thuộc bộ môn máy nông nghiệp - Khoa Cơ Điện - Trờng Đại học NNI
Hà Nội, chúng tôi đà tiến hành thực hiện đề tài Khảo sát ảnh hởng của một
số thông số đến quá trình làm sạch và phân loại cà phê quả tơi theo phơng
pháp ớt.

8


Chơng 1
Tổng quan, mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê
trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.1. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê trên thế giới
Cây cà phê đợc phát hiện và đợc trồng đầu tiên ở Châu Phi từ thế kỷ
XVII, đến thế kỷ XVIII và thế kỷ XIX đợc đa vào các nớc châu á, Châu
Mỹ La Tinh và Châu Đại Dơng [13].
Hiện nay, trên thế giới có khoảng trên 75 nớc trồng cà phê với tổng diện

tích trên 10 triệu ha, năng xuất trung bình đạt trên 800Kg/ha. Đặc biệt có
khoảng 50 nớc xuất khẩu cà phê và thu hút tới trên 20 triệu lao động. Một số
nớc có sản lợng cà phê lớn trên thế giới nh Brazin, Colombia, Indonexia,
Bờ Biển NgàDiện tích, sản lợng và năng xuất cà phê của một số nớc sản
xuất cà phê tiêu biểu trên thế giới đợc nêu trong (Phụ lục 1.1).
Hàng năm tổng giá trị xuất khẩu cà phê của các nớc trên thế giới đạt
trên 10 tỷ đôla. Hầu hết cà phê đợc trao đổi trên thị trờng hiện nay là cà phê
nhân sống, chiếm khoảng 95% lợng cà phê xuất khẩu. Trong khi đó cà phê
dạng bột xuất khẩu không quá 5% và phần lớn là cà phê hoà tan. Thị trờng cà
phê trên thế giới trong những năm vừa qua thờng không ổn định nhất là về
giá cả, điều này đà dẫn đến tình trạng mét sè n−íc cho hủ bít mét sè diƯn
tÝch trång cà phê dẫn đến sản lợng thờng không ổn định tác động không
nhỏ tới tình hình sản xuất cà phê trên toàn thế giới.
1.1.2. Tình hình sản xuất và thơng mại cà phê ở Việt Nam
Cây cà phê là một trong những cây công nghiệp quan trọng của nớc
ta, nó không những là một nguồn thu ngoại tệ mạnh mà còn là một trong
những lĩnh vực sản xuất thu hút một lợng lao động khá lớn. Cây cà phê có
mặt tại Việt Nam từ cuối thế kỷ XIX, đợc trồng rải rác ở các tỉnh Bắc Bộ,
Bắc Trung Bộ, cao nguyên miền Trung và Đông Nam Bộ. Sau đại hội lÇn

9


thứ VI của Đảng phong trào trồng cà phê đợc phát triển nhanh chóng cả về
chiều rộng lẫn chiều sâu. Đến nay cả nớc đà có trên 500.000 ha cà phê, tập
trung ở các tỉnh Tây Nguyên nh: Đaklăk, Gia Lai, KomTum, Lâm Đồng.
Các tỉnh Miền Đông Nam Bộ nh: Đồng Nai, Bình Phớc, Bà Rịa - Vũng Tàu,
ven biển miền Trung và các vùng thuộc miền núi phía Bắc nh: Yên Bái, Lạng
Sơn, trong đó có hơn 20.000 ha cà phê chè còn lại là cà phê vối, sản lợng đạt
trên 800.000 tấn, năng suất bình quân đạt 1,5 tấn nhân/ha [13].

Những năm trở lại đây Việt Nam đà trở thành một trong mời nớc có
sản lợng cà phê hàng đầu thế giới. Lợng xuất khẩu cà phê nhân hàng năm
đứng thứ 3 trên thế giới chỉ sau Brazin, Colombia và đứng đầu thế giới về
xuất khẩu cà phê vối, đóng góp 25 - 27% vào kim ngạch xuất khẩu về nông
sản của Việt Nam.
Cùng với sự phát triển chung của đất nớc, thị trờng xuất khẩu cà phê
Việt Nam không ngừng đợc mở rộng. Trớc năm 1990 cà phê Việt Nam chủ
yếu xuất khẩu sang Liên Xô, các nớc XHCN Đông Âu và một lợng nhỏ
sang Singapo, Hồng Kông. Đến nay cà phê Việt Nam đà đợc xuất khẩu sang
trên 60 nớc trên thế gới, diện tích và sản lợng không ngừng tăng lên theo
thời gian [13].
1.2. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của quả cà
phê
1.2.1. Đặc tính thực vật của cà phê
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều giống cà phê, nhng đợc trồng phổ
biến là ba loại chính [13].
- Cà phê chè với các giống: Arabica, Borbon, Catura, Mundônva,
Catimo.
- Cà phê vối với các giống: Robusta, Kouillon.
- Cà phê mít với các giống: Exelsachari.
Bên cạnh đó có các loại cà phê chất lợng cao nh−: Typia, Konumest,
Catimo…

10


Cà phê vối đợc trồng nhiều nhất chiếm đến 95% sản lợng xuất khẩu
đợc phân bố chủ yếu ở các tỉnh phía Nam.
Nhìn chung quả cà phê gồm có 5 phần chính: 4 lớp vỏ chính là vỏ quả,
vỏ thịt (vá nhít), vá trÊu vµ líp vá lơa, trong cïng là nhân [13].

1
2
3
5

4
6

Hình 1.1. Cấu tạo của quả cà phê
1 - Vỏ quả

3 - Vỏ trấu

2 - Vỏ thịt

4 - Vỏ lụa

5 - Nhân

6 - Cuống quả

Đặc điểm của quả cà phê: Xét từ ngoài vào trong.
- Cuống quả: Làm nhiệm vụ nâng đỡ quả và dẫn chất dinh dỡng từ
thân cây để nuôi quả.
- Vỏ quả bọc bên ngoài có đặc điểm mềm, khi chín có mầu đỏ hoặc
mầu vàng, vỏ của cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. Chiếm 41 45% khối lơng quả.
- Vỏ thịt (vỏ nhớt): Nằm phía trong lớp vỏ quả, chủ yếu là chất ngọt,
nhiều nớc rễ xay xát. Chủ yếu là pectin chiếm 20 - 30% khối lợng quả.
- Bên trong vỏ thịt là lớp vỏ trấu: Nó bao bọc chặt lấy thân. Là lớp vỏ

cứng có nhiều chất xơ gây nên nhiều khó khăn trong qúa trình bóc vỏ, nó
chiếm 6 - 8% khối lợng quả.
- Tất cả 4 loại vỏ trên trong quá trình chế biến còn xót lại đều ảnh
hởng đến chất lợng của cà phê thành phẩm.

11


- Trong cùng là nhân cà phê, đây là phần quan trọng trong chế biến nên
tỷ lệ thu hồi đòi hỏi phải cao nhất. Nhân đợc chia làm 2 thành phần: phần
ngoài có lớp tế bào của nhân cứng, có những tế bào nhỏ nhng chứa nhiều
dầu. Phía trong còn có tế bào lớn và mềm hơn. Một quả cà phê thờng có 1, 2
hoặc 3 nhân, thờng chỉ có 2 nhân.
Sau quá trình chế biến nhân cà phê phải nguyên vẹn không dập nát, phải
đồng đều khi đó mới đợc gọi là cà phê có chất lợng cao.(Phụ lục 1.2 và 1.3).
Cà phê có khoảng 500 loài với trên 6000 loại khác nhau. Trong số 100
loài thuộc chi coffee chỉ có khoảng 10 loại có giá trị về trồng trọt, kinh tế và
thơng mại, tiêu biểu là cà phê chè, cà phê vối. Trong số này cà phê chè đợc
trồng nhiều nhất chiếm khoảng 70% tổng diện tích cà phê trên thế giới và trên
75% sản lợng cà phê xuất khẩu hàng năm. Tiếp theo là cà phê mít nhng loài
này có ý nghĩa kinh tế không đáng kể.
Cà phê Arabica (cà phê chè) đây là loại cà phê đợc trồng nhiều nhất
trên thế giới. Là loại cây cà phê duy nhất tự thụ phấn. Cây thuộc dạng bụi
cao từ 3 ữ 5 m, độc thân hoặc nhiều thân lá hình trứng hoặc lỡi mác. Quả
hình trứng khuôn dài, khi chín có mầu đỏ tơi hoặc vàng, đờng kính quả
từ 10 ữ 15 mm, số lợng quả từ 800 ữ 1.200 quả/kg. Quả nhỏ xám xanh,
xanh lục, xanh nhạt, 100 nhân khoảng 13 ữ 18g, hàm lợng cafein chứa
trong nhân khoảng 1,8 ữ 2% [13].
Cà phê Robusta (cà phê vèi) cã ngn gèc tõ l−u vùc s«ng C«ngG«,
vïng miỊn núi thấp xích đạo và vùng nhiệt đới châu Phi, cây cao từ 5 ữ 7

m, Quả hình trứng tròn, khi chín có mầu đỏ thẫm, vỏ quả dài và cứng hơn
cà phê chè. Quả hình dạng bầu tròn, ngắn và nhỏ hơn cà phê chè, có mầu
xám, xanh đục và ngà vàng tuỳ theo phơng pháp chế biến và bảo quản.
Trọng lợng trung bình 100 quả từ 13 ữ 16g, hàm lợng cafein trong nhân
khoảng 2,5 ữ 3% [13].

12


Cà phê chari (cà phê mít) có nhiều dạng khác nhau, trong đó loài Exesa
chari đợc trồng khá phổ biến. Cây cao từ 15 ữ 20 m, lá hình trứng hoặc lỡi
mác. Quả to hình trứng lỡi hơi dẹt, khi chín có mầu đỏ, vỏ thịt dày và dai có
nhiều xơ, trọng lợng 100 quả từ 35 ữ 45g [13].
1.2.2. Thời vụ thu hoạch cà phê
Thời gian từ lúc bắt đầu chín tới chín già của quả cà phê trong khoảng 10
ữ 14 ngày, đa số cà phê chín tập chung trong khoảng 6 ữ 8 tuần. Tuy nhiên, do
quả cà phê chín không đều do thời vụ thờng không kéo dài trong khoảng 10
ữ 12 tuần [13]. Tại những vùng có diện tích trồng cà phê lớn, cà phê chín rộ
trong thời điểm nhất định, đòi hỏi phải tổ chức khâu thu hoạch và chế biến kịp
thời. Thời vụ thu hoạch cà phê ở các nớc khác nhau do giống cà phê, điều
kiện sinh trởng phát triển, vùng sinh thái và điều kiện khí hậu Nh Brazin
thu hoạch từ tháng 4 đến tháng 9, Guatemala từ tháng 8 đến tháng 3 năm sau,
Kenya có hai vụ từ tháng 6 đến tháng 9 và từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau.
Hiện nay, việc thu hái cà phê vẫn dùng phơng pháp thủ công là chính
thông qua hình thức thu hái quả chín là tuốt cành. Phơng pháp tuốt cành
bằng tay tuy tốn công nhiều nhng đảm bảo chất lợng cà phê cao, thờng
đợc áp dụng đối với cà phê đợc chế biến theo phơng pháp ớt cho chất
lợng cao. Còn phơng pháp thu hái tất cả cà phê trên cành thờng gây ảnh
hởng xấu đến chất lợng của thành phẩm cuối cùng, thờng đợc áp dụng
đối với cà phê chÕ biÕn theo c«ng nghƯ chÕ biÕn kh«.

ë ViƯt Nam, tuỳ từng vùng thời vụ thu hoạch cà phê cũng khác nhau.
Mỗi loài cà phê có thời gian chín và thu hoạch khác nhau, cà phê vối
thờng chín rải rác, trong khi cà phê chè và cà phê mít chín tập chung hơn.
Cà phê chín diễn ra trong 20 đến 40 ngày, trong thời gian đó có khoảng 10
ngày cà phê chín rộ với sản lợng chiếm khoảng 50% sản lợng của thời kỳ
cao điểm. Việc thu hoạch cà phê ở nớc ta hiện nay chủ yếu áp dụng
phơng pháp tuốt cành. Để nâng cao chất lợng sản phẩm, cần ph¶i thu

13


hoạch theo tầm chín tức là cà phê chín cả quả là đạt yêu cầu và dùng
phơng pháp chế biến ớt để chế biến cà phê. Nguyên liệu cà phê khi thu
hoạch cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: tû lƯ qu¶ ch−a chÝn d−íi 1%, tû lƯ
qu¶ chÝn trên 90%, tỷ lệ quả xanh ơng, gẫy khô không quá 10% ở đầu và
giữa vụ, 15 ữ 25% ở các thời kỳ tận thu. Cà phê là loại sản phẩm dễ mất
phẩm chất vì thế cần phải đợc đa vào chế biến không quá 24h kể từ khi
thu hái, trong thời gian chờ chế biến phải để cà phê nơi khô ráo, thoáng và
không dày quá 40cm. (Phụ lục 1.4 & phụ lục 1.8)
1.2.3. Chất lợng cà phê xuất khẩu của Việt Nam
Cà phê của Việt Nam đợc thế giới đánh giá cao về mùi vị tự nhiên vốn
có của nó. Thế nhng chất lợng cà phê xuất khẩu hiện nay lại không ổn định,
thể hiện ở các chỉ tiêu: không đồng đều về kích thớc, trọng lợng; hạt có độ
ẩm cao, có nhiều hạt đen, hạt bị lên men, quả nẫu. Khi kiểm tra thờng có từ
180 ữ 300 lỗi, cá biệt có vùng lên tới 350 ữ 400 lỗi. Đó là những lỗi thờng
lẫn nhiều tạp chất nh đất, đá, kim loại, nhựa và cao suNhìn chung chất
lợng cà phê của Việt Nam cha cao, cha đáp ứng đợc các tiêu chuẩn quốc
tế và cha đủ sức cạnh tranh trên thị trờng, từ đó dẫn tới giá bán trên thị
trờng còn thấp.
Các yếu tố ảnh hởng tới chất lợng cà phê nh: Giống, điều kiện sinh

trởng và phát triển, thu hoạch, chế biến, bảo quản, xuất khẩu, và biện pháp
quản lý. Ngoài các nguyên nhân về đất đai, giống và các biện pháp kỹ thuật
nông nghiệp, chất lợng cà phê xuất khẩu của cà phê Việt Nam cha cao là do
các nguyên nhân sau[13]:
- Từ khâu thu hoạch: hiện nay việc thu hái ở nớc ta chủ yếu là thu hái
theo kiểu tuốt cành, vì vậy nguyên liệu có lẫn các loại quả xanh non, ơng,
chín nẫu, khô Làm cho cà phê nhân thờng không đồng đều về mầu sắc,
nớc pha có mùi vị lẫn tạp, không tinh khiết.
- Từ khâu chế biến: đây là khâu quyết định đến hơng vị tự nhiên của cà
phê. Nhìn chung công nghệ chế biến cà phê cha đợc đầu t cao, c¸c trang

14


thiết bị máy móc còn lạc hậu, đơn điệu, cha tơng xứng với sản lợng hàng
năm. Hiện nay có đến 80% sản lợng thuộc khu vực kinh tế hộ gia đình, nơi
còn rất thiếu thốn về cơ sở vật chất để áp dụng quy trình công nghệ chế biến
hiện đại. Trừ một số doanh nghiệp nhà nớc đợc đầu t công nghệ chế biến
ớt còn đại đa số sản lợng cà phê xuất khẩu đợc chế biến theo công nghệ
chế biến khô, phơi sấy hết sức thủ công. Những điều kiện đó dẫn tới chất
lợng cà phê không đồng đều, sản phẩm phạm nhiều lỗi chế biến [13].
- Từ khâu bảo quản: cà phê thuộc kinh tế hộ gia đình không khống chế
đợc độ ẩm do không có hệ thống kho bảo quản. Khi môi trờng có độ ẩm
cao sẽ ảnh hởng trực tiếp đến độ ẩm của cà phê làm cho cà phê lên men,
mốc, biến mầu và xuống cấp nhanh.
- Từ khâu quản lý: Việt Nam đà ban bố các tiêu chuẩn về cà phê (TCVN
1276-72, TCVN 4193-86, TCVN 4193-93). Tuy vậy, những tiêu chuẩn trên
cha mang tầm vóc và đạt tiêu chuẩn quốc tế (ISO 10470-1/6/1993). Đa số
các doanh nghiệp buôn bán cà phê lâu nay không tuân theo các TCVN đà ban
hành. Ngoài ra chất lợng xuất khẩu cà phê Việt Nam bị ảnh hởng lớn do

việc cha đa cà phê vào danh mục mặt hàng quản lý chất lợng [13].
1.2.4. Công nghệ chế biến cà phê nhân
1.2.4.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
Cà phê ở nớc ta hiện nay chủ yếu đợc chế biến bằng hai phơng pháp:
chế biến khô và chế biến ớt. Nh sơ đồ qui trình công nghệ.
Chế biến khô:
Thờng áp dụng cho cà phê vối, phơng pháp này đợc tiến hành theo
ba công đoạn sau:
- Phơi sấy cả quả thành cà phê quả khô
- Dùng sàng phân loại để tách tạp chất
- Xát khô để loại bỏ tất cả các lớp vỏ bao quanh nhân để đợc cà phê
thành phẩm.
Chế biến ớt:
Thờng áp dụng cho cà phê chè, phơng pháp này đợc tiến hành qua
các công đoạn sau:

15


- Làm sạch và phân loại nguyên liệu
- Bóc vỏ quả
- Tách lớp vỏ thịt
- Rửa, làm ráo cà phê thóc
- Phơi hoặc sấy cà phê thóc
- Xát cà phê thóc khô nhằm loại bỏ vỏ trấu
Trong hai phơng pháp trên chế biến cà phê theo phơng pháp ớt cho
chất lợng tốt hơn. Tuy nhiên, giá thành sản phẩm cao, gây tốn nớc và ô
nhiễm môi trờng.
Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến cà phê
Chế biến ớt

Cà phê sau thu hái

Phơi sấy

Bảo quản nguyên liệu
Phân loại kích thớc
Rửa và phân loại
Xát cà phê quả tơi

Chế biến khô

Tạp chất
Quả lép
Tạp chất nhẹ
Tạp chất nặng
Vỏ quả
Nớc thải

Ngâm ủ

Nớc thải
Sàng tạp chất

Rửa nhớt

Nớc thải

Làm ráo nớc
Phơi, sàng tạp chất

Cà phê thóc khô

Xát khô
Sàng tạp chất
Cân, bảo quản

16

Cà phê quả khô


1.2.4.2. Giải thích quy trình công nghệ
a. Thu hái nguyên liệu
Để đảm bảo chất lợng cà phê thành phẩm, yêu cầu cần thu hoạch
đúng khi chín rộ. Do cà phê quả tơi là loại sản phẩm dễ h hỏng, vì vậy
sau khi thu hoạch cần chuyển nhanh về các cơ sở chế biến thực hiện ngay
khâu sơ chế, nếu không kịp vỏ quả lên men gây thối rữa làm ảnh hởng tới
chất lợng cà phê nhân.

Hình 1.2. Nguyên liệu cà phê quả tơi sau thu hái
b. Làm sạch và phân loại
Loại bỏ các tạp chất nh đất đá, kim loại, cành lá, quả xanh, quả
hỏng...để cho chất lợng cà phê tăng lên khi xát.
Thờng dùng bể xi phông để thực hiện làm sạch và phân loại. Hỗn hợp
đợc đa vào bể chứa đầy nớc, các loại sỏi đá nặng sẽ chìm xuống dới, quả
khô, quả lép sẽ nổi lên trên và đợc đẩy qua cửa tràn, quả xanh và quả chín sẽ
đợc đa vào máy xát. Bể xi phông không phân loại đợc quả xanh ra khỏi
quả chín. Vì vậy để tăng năng suất cần có máy phân loại theo mầu sắc hoặc
phải phân loại bằng tay. Ưu điểm của phơng pháp dùng bể là tách đợc quả
xanh ra khỏi quả chín, tốn ít nớc, năng suất cao. Yêu cầu nguyên liệu trớc

khi đa vào máy xát phải đảm bảo 95% qu¶ chÝn [16].

17


Hình 1.3. ảnh dây truyền làm sạch và phân loại cà phê
c. Xát cà phê tơi
Xát tơi nhằm loại bỏ vỏ quả. Vì vỏ quả có chứa nhiều nớc, gluxit,
prôtein. Vỏ quả gây khó khăn trong quá trình chế biến nh: Thối rữa, kéo dài
thời gian phơi sấy. Sau khi xát tơi ta đợc hỗn hợp vỏ và cà phê thóc ớt có
dính nhớt, trong đó cà phê quả còn sót vỏ phải theo tỷ lệ nhất định. Hiệu xuất
xát tơi càng cao thì tỷ lệ này càng thấp. Khi xát phải giữ nguyên hạt, tỷ lệ bị
dập hoặc bị xé rách vỏ trấu, vỏ quả và cà phê quả nguyên còn lẫn trong cà phê
thóc ớt có tỷ lệ càng ít càng tốt.
Các máy xát hiện nay thờng dùng là: máy xát kiểu hình trụ Gosdon,
máy xát kiểu đĩa, máy xát kiểu Raoeng
d. Tách vỏ nhớt
Sau khi xát tơi, sản phẩm thu đợc là cà phê thóc ớt có kèm theo
nhớt. Lớp nhớt này không tan trong nớc mà bám vào xung quanh nhân.
Thành phần chủ yếu của lớp nhớt này là pectin chiếm 5 ữ 6% trọng lợng
nguyên liệu tơi. Lớp nhớt dính chặt vào vỏ làm trở ngại cho việc phơi sấy và
bảo quản cà phê thóc. Mặt khác trong lớp nhớt có chứa một lợng đờng

18


khá lớn tạo điều kiện cho nấm mốc, vi khuẩn phát triển. Đặc biệt là các vi
khuẩn gây trạng thái lên men làm ảnh hởng tới chất lợng cà phê. Vì vậy
yêu cầu xát tơi cần loại bỏ ngay lớp nhớt để giữ đợc mầu sắc cũng nh
hơng vị của quả.

Các phơng pháp tách nhớt hiện nay thờng dùng [13]:
- Phơng pháp sinh hoá
- Phơng pháp hoá học
- Phơng pháp cơ học
- Phơng pháp cơ hoá học
Phơng pháp sinh hoá: dùng tác động của một số loại men ngâm ủ
trong một thời gian nhất định để lớp nhớt tan ra khỏi vỏ trấu. Thời gian
ngâm ủ từ 10ữ 12h với cà phê Arabica và 16 ữ 18h với cà phê Rôbusta và
Chari. Nhiệt độ thích hợp từ 35 ữ 420C. Nhng cần phải có bể ngâm ủ nên
khó khăn cho sản xuất với qui mô lớn, tốn nhiều thời gian và chi phí công
lao động, bù lại chất lợng nhân cà phê tốt hơn việc dùng phơng pháp
pháp cơ học. Sau khi đánh nhớt ta thu đợc cà phê thóc ớt đem phơi sấy
thu đợc cà phê thóc khô có độ ẩm từ 10 ữ 12%.
Chỉ tiêu đánh nhớt [16] : Tỷ lệ tách vỏ trấu: 2 ữ 3% (cơ khí Nha Trang)
Tỷ lệ vỏ còn lẫn: 0,5 ữ 1%. Đảm bảo sạch nhớt cao
e. Xát vỏ cà phê thóc
Nhằm loại bỏ vỏ trấu bao bọc xung quanh nhân cà phê. Sau khi xát cà
phê nhân rất khó bảo quản, vì vậy ngời ta xát vỏ cà phê thóc trớc khi bán
hoặc đa vào chế biến. ở độ ẩm từ 10 ữ 12% thì cà phê thóc khô có vỏ trấu
chiếm 9 ữ 15% về khối lợng của cả hạt, lớp vỏ này bám chắc với nhân vì vậy
để thực hiện bóc vỏ ngời ta thờng dùng các máy làm việc theo phơng pháp
chà xát.

19


Sau khi xát sản phẩm chính là cà phê nhân còn lẫn nhiều tạp chất nh
cà phê quả còn vỏ, vỏ quả, vỏ trấuCho nên trong quá trình xát khô yêu cầu
nhân phải nguyên vẹn, tỷ lệ vỡ nát ở mức tối thiểu. Yêu cầu công nghệ trong
quá trình xát vỏ thóc:

Tỷ lệ vỏ đợc bóc lần 1: 90%
Tỷ lệ hạt vỡ

: 2 ữ 3%

Tỷ lệ hạt thu hồi

: 65 ữ 80% gồm nhân và hạt vỡ

f. Đánh bóng cà phê nhân
Sau khi xát làm sạch và phân loại ta đợc cà phê nhân còn có lớp vỏ lụa
màu ánh bạc rất mỏng chủ yếu là xenlulo. Nó không giúp ích trong quá trình
tạo chất lợng cho sản phẩm nên cần loại bỏ. Đánh bóng cà phê là vấn đề quan
trọng ảnh hởng tới chất lợng của cà phê thành phẩm. Nguyên tắc chung là
dùng ma sát giữa hạt và vỏ máy, giữa hạt và trục máy, giữa hạt và hạt.
Sau khi đánh bóng nhiệt độ cà phê không quá 550C, sạch bóng không
đợc lẫn vỏ trấu quá 1,5% và vỏ lụa đạt chỉ tiêu ở bảng sau:
Độ sạch vỏ lụa so với

Loại cà phê

khối hạt (%)

Arabica

90

Robusta

80

Chari

70

Hạt đạt 1/2 diện tích bóc vỏ lụa trở lên đợc coi là hạt sạch vỏ lụa (Có
qui định vỏ trong tiêu chuẩn cà phê nhân TCVN-1276-72)[13]
h. Phân loại cà phê nhân
Sau khi đánh bóng hạt cà phê song ta cần phân loại hạt cà phê nhân để
có chất lợng cao.
- Phân loại theo kích thớc: nhằm tạo sự đồng đều về hình dáng hạt cho
sản phẩm. Với cách này ta thờng dùng sµng.

20


- Phân loại theo trọng lợng: ta thờng dùng quạt gió để phân loại dựa
trên nguyên tắc: Hạt có độ ẩm thấp thì trọng lợng riêng ít hơn so với hạt có
độ ẩm cao và do đó dùng sức gió hạt nhẹ sẽ văng xa hơn.
- Phân loại theo mấu sắc: nhằm mục đích tăng giá trị thành phẩm của
khối hạt, loại bỏ hạt bị mốc, thối hỏng, sâu, vỡvới sản xuất nhỏ lẻ thì
thờng dùng tay để phân loại, còn dùng máy thờng tập trung ở các nhà máy
lớn.

Hình 1.4. Cà phê nhân thành phẩm
1.3. tìm hiểu công nghệ và thiết bị làm sạch,
phân loại cà phê trong và ngoài nớc
1.3.1. Thiết bị làm sạch và phân loại cà phê ở nớc ngoài
Làm sạch và phân loại cà phê là một trong những khâu rất quan trọng
bởi vì nó quyết định tới năng xuất, chất lợng của cà phê thành phẩm sau này.

Chính vì vậy các nớc trên thế giới đà không ngừng nghiên cứu tìm ra những
phơng pháp mới nhằm làm tăng hiệu quả cho việc chế biến cà phê nói chung
và khâu phân loại nguyên liệu nói riêng.
Thời kỳ đầu, quy mô chế biến còn nhỏ lẻ do vậy phân loại chủ yếu bằng
tay ngời công nhân. Phơng pháp này tuy tốn nhiều công, năng xuất thấp
nhng hiệu quả chất lợng cao.

21


Cïng víi sù ph¸t triĨn cđa khoa häc kü tht, diện tích trồng cà phê
không ngừng tăng lên, đòi hỏi việc phân loại cà phê sau khi thu hái phải nhanh
hơn mà vẫn đảm bảo chất lợng. Các phơng pháp làm sạch sơ bộ có thể quy
về các phơng pháp chung sau.

Hình 1.5. Máy xi phông của Brazin
a. Phân loại theo kích thớc
Dựa vào sự khác nhau về kích thớc nguyên liệu và tạp chất ngời ta
dùng sàng phân loại: sàng rung, sàng tròn, sàng nẩy.
Cấu tạo sàng rung gồm có ba sàng đợc sắp xếp từ trên xuống dới theo
thứ tự giảm dần kích thớc lỗ sàng. Các sàng đợc đặt trên bệ, sàng có cơ cấu
lắc Khi cà phê cùng tạp chất đa vào thiết bị, sàng lắc qua lắc lại làm cho
khối nguyên liệu dàn đều ra và chui qua lỗ sàng. Sàng phía trên cùng tách
đợc tạp chất kích thớc lớn, tiếp tục sàng thứ hai tách tiếp các tạp chất trung
bình, sàng cuối ta tách đợc gần nh hết các tạp chất với kích thớc nhỏ.
b. Phân loại theo hình dạng quả cà phê
Dựa vào sự khác nhau giữa hình dạng của nguyên liệu và tạp chất ngời
ta dùng: sàng rung với các kiểu lỗ khác nhau (sàng lỗ tròn, lỗ dài, lỗ dẹt, trống
phân loại). Đây là loại có nhiều u điểm phân loại đợc nhiều loại quả khác
nhau lên đợc dùng khá phổ biÕn.

22


c. Làm sạch và phân loại bằng nớc
Để làm sạch và phân loại cà phê bằng nớc, ngời ta thờng sử dụng bể
xi phông và máy rửa. Về bản chất đây chính là quá trình phân loại cà phê dựa
trên trọng lợng riêng của chúng.
Mục đích dùng bể xi phông
- Tách tạp chất nặng ngay từ đầu tránh gây h hỏng máy
- Tách tạp chất nhẹ giúp khối nguyên liệu thuần khiết hơn
- Làm mềm và rửa sạch quả giúp cho máy bóc vỏ tơi làm việc dễ dàng
- Lợi dụng sức nớc để đẩy khối quả cà phê vào máy xát tơi một cách
điều hoà.
Nhiệm vụ của máy rửa - phân loại cà phê trong dây chuyền chế biến là
tách các tạp chất nặng, tách cà phê quả nổi, làm mềm và rửa sạch cà phê quả
tơi trớc khi đa vào máy xát (phụ lục 1.9 và phụ lục 1.10) [16].
Nguyên lý làm việc cuả bể xi phông dựa vào sự khác nhau về trọng
lợng riêng của quả cà phê và các tạp chất so với tỷ trọng của nớc để loại
bỏ các tạp chất nặng, tạp chất nhẹ, phân loại nguyên liệu trớc khi đa vào
máy xát. Nguyên liệu đợc đa vào bể xi phông, nớc liên tục đợc cấp vào
bể. Lợng nớc đợc tràn theo cửa xả trên miệng bể xi phông kéo theo tạp
chất nhẹ và quả nổi ra ngoài. Các quả lơ lửng đợc lợng nớc chảy qua
ống xi phông kéo theo đa vào máy xát. Tạp chất nặng chìm xuống đáy và
đợc lấy ra ngoài bằng cửa thoát.
Tổng hợp kết quả điều tra một số cơ sở chế biến tại những vùng sản
xuất cà phê chè: Sơn La, Thanh Hoá, Nghệ An, Quảng Trị, Lâm Đồng, Đắc
Lắc và tham khảo các kết quả điều tra khảo sát trớc đó cho thấy tình hình sử
dụng máy rửa - phân loại cà phê quả tơi nguyên liệu trong nớc có các dạng
sau:

23


+ BĨ xi ph«ng cã håi l−u n−íc cđa h·ng Pennegos - Colombia:
Nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc của nó gần giống với bể xi
phông không hồi lu nớc. Chỉ khác là có thêm các bộ phận để giữ lại và tái
sử dụng nớc. Gồm một sàng lỗ tròn đặt nghiêng với độ dốc khoảng 450 tại
cửa ra cà phê quả nổi, một bể chứa cà phê quả chắc và nớc, một sàng lỗ tròn
đặt nghiêng 450 tại phễu chứa phía trên máy xát để tách nớc khỏi cà phê
trớc khi đa vào máy xát, một bơm đẩy cà phê lên cao và các ống dẫn.

Hình 1.6. Bể xi phông hồi lu nớc Pennegos - Colombia
Quá trình làm việc: cà phê nguyên liệu đợc đa tới sàng tạp chất kiểu
sàng ống tại đây các tạp chất nh cành lá, đất cát nhỏ đợc tách ra, cà phê quả
tơi đợc đẩy tới bể xi phông, lợng nớc tràn qua cửa xả trên thành bể kéo
theo cà phê quả nổi đi qua sàng tách nớc, nớc đợc giữ lại và chảy vào bể
chứa quả chắc, còn quả nổi chảy ra ngoài. Trong khi đó những quả chắc theo
ống xi phông đợc chảy tới bể chứa quả chắc. Một bơm đẩy đặt trong bể chứa
cà phê quả chắc đẩy nớc và quả cà phê tới phễu chứa phía trên máy xát. Quả
cà phê trợt dọc theo sàng để vào khoang chứa quả của phễu rồi vào máy xát,
nớc lọt qua lỗ sàng vào khoang chứa nớc và chạy trở lại bể xi phông.
Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, ít h hỏng.
- Nhờ hồi lu nên tiết kiệm n−íc.

24


Nhợc điểm:

- Tốn thêm thiết bị nh bơm đẩy.
- Chỉ thích hợp với những dây chuyền có cỡ năng suất nhỏ.
- Cồng kềnh hơn máy rửa, phân loại.
Bể xi phông có cấu tạo đơn giản, chắc chắn ít h hỏng, song chiÕm
nhiỊu diƯn tÝch vµ tèn n−íc. Do vËy ngµy nay thÕ giíi cịng h¹n chÕ dïng, chđ
u sư dơng máy rửa và phân loại.
Máy rửa và phân loại có cấu tạo gồm một sàng lắc đặt ở đầu thiết bị để
làm sạch sơ bộ các tạp chất nhẹ nh cành lá, rác, đất bẩnthùng rửa phân loại
quả xanh chín, tạp chất nặng (sỏi, đá) đặt ở giữa, một sàng lắc đặt ở cuối
thiết bị để vận chuyển quả xanh ra ngoài, quả chín vào máy xát. Trong thùng
rửa có bơm nớc và các khoang: khoang chứa nớc, khoang tách quả xanh,
khoang tách quả chín và các sàn xả kiểu sàng lắc hoặc bơm gạt.
Sơ đồ máy rửa và phân loại đợc thể hiện trên hình nh sau:

Hình 1.7. Cấu tạo của máy rửa và phân loại

25