Đề tài thiết kế máy đóng gói cà phê dạng stick 16g gói

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long
LỜI CẢM ƠN

Được là sinh viên, được học tập, rèn luyện ở trường Đại học Bách Khoa thành phố
Hồ Chí Minh, là một ngôi trường nổi tiếng hàng đầu Việt Nam, trường đại học kỹ thuật
có truyền thống lâu đời nhất ở các tỉnh phía Nam, đồng thời là trường đại học trẻ trung
năng động trong tư duy và hành động là một vinh dự mà em vô cùng tự hào. Quãng thời
gian ở đây được các Thầy các Cô truyền đạt kiến thức, sẽ là hành trang quý báu để em tự
tin bước vào đời. Em sẽ không thể quên mái trường thân yêu, với biết bao kỉ niệm, buồn
vui của quãng đời sinh viên. Và bây giờ, khi mà em sắp phải rời ngơi trường Bách Khoa
của mình để lập nghiệp, em xin gửi lời tri ân đến quý Thầy, quý Cơ.
Em cảm ơn người thầy kính mến, giảng viên Th.S Phan Hồng Long đã hướng dẫn
em trong suốt q trình thực hiện luận văn. Trong quá trình làm luận văn, thầy đã giúp đỡ
chúng em tìm tài liệu, giới thiệu nơi khảo khát thực tế, thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ ra
sai sót và gợi những hướng đi mới, giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài này.
Cuối cùng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả quý Thầy Cô trong
bộ môn Chế tạo máy, khoa Cơ khí, trong Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM. Vì q
thầy cơ đã tận tụy dạy dỗ, trùn đạt cho em rất nhiều những kiến thức quý báu về khoa
học cơ bản và chuyên ngành trong suốt thời gian học tại trường.
Mặc dù con đã cố gắng hết sức để hoàn thành nhiệm vụ được giao nhưng với thời
gian và kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi các sai sót. Em kính mong Q
Thầy/Cơ xem xét và chỉ bảo thêm để em có thể ngày càng hoàn thiện hơn đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Phùng Anh Minh

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hồng Long
TĨM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài: Thiết kế máy đóng gói cà phê dạng stick 16g/gói.
Đề phục vụ cho việc nâng cao chất lượng,giảm thiểu sức lao động, tối ưu hóa sản
xuất và việc thiết kế ra loại máy phục vụ có hiệu quả là vấn đề quan trọng. Ngoài ra để
được phù hợp với thực tế của nền cơng nghiệp 4.0, đạt tính công nghệ cao, sản phẩm làm
ra được sử dụng rộng rãi việc chọn phương án thiết kế được đặt lên hàng đầu. Việc thiết
kế ra loại máy giúp tăng năng suất lao động, giảm thiểu sức lao động tay chân, thời gian
sản xuất được rút ngắn, giảm giá thành sản xuất v.v… đáp ứng được nhu cầu thị trường.
Em được giao nhiệm vụ hoàn thành luận văn “THIẾT KẾ MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ
DẠNG STICK.”
Với đề tài này em tập trung tìm hiểu và thiết kế hệ thống định lượng và đóng gói cà
phê hịa tan với cơng śt 50 gói/phút.
Phân tích, đánh giá và lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phù hợp.
Tính tốn các chi tiết quan trọng.
Thiết kế hệ thống điều khiển PLC.
Bản vẽ lắp của máy.
Bản vẽ thiết kế hệ thống điện.
Các số liệu và thông số tính toán đều được tra cứu và chọn từ tài liệu, kinh nghiệm,
thực tế sản xuất. Tuy vậy, luận văn này được thực hiện lần đầu nên không thể tránh khỏi
những sai sót trong q trình tính tốn và thiết kế, đưa ra phương án.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... i
TÓM TẮT LUẬN VĂN .................................................................................................... ii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI................................................................................ 1
1. Đặt vấn đề. ................................................................................................................. 1
2. Mục tiêu của đề tài. ................................................................................................... 2
3. Ý nghĩa của đề tài. ..................................................................................................... 2
4. Tìm hiểu về sản phẩm. .............................................................................................. 2
5. Tìm hiểu về bao bì sản phẩm..................................................................................... 7
6. Một số dòng cà phê Trung Nguyên. ........................................................................ 10
7. Một số dòng sản phẩm khác. ................................................................................... 10
8. Thị trường. ............................................................................................................... 11
9. Một số dây truyền đóng gói cà phê hòa tan............................................................. 13
CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG VÀ ĐÓNG GĨI ............... 14
1. Hệ thống định lượng cà phê hịa tan. ....................................................................... 14
1.1

Định lượng bằng hệ thống trục vít. ................................................................... 14

1.2

Định lượng bằng thể tích. ................................................................................. 15

1.3

Định lượng bằng hệ thống cân điện tử. ............................................................ 16

2. Hệ thống đóng gói cà phê. ....................................................................................... 17
2.1

Máy đóng gói bằng ngàm tịnh tiến hàn dọc và hàn ngang. .............................. 17

2.2

Máy đóng gói đứng ngàm ép dọc quay và ngàm ép ngang tịnh tiến. ............... 18

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...................................................................... 19
1. Yêu cầu kĩ thuật của máy. ....................................................................................... 19
2. Các phương án thiết kế. ........................................................................................... 19
3. Chọn phương án thiết kế. ........................................................................................ 21
4. Các cụm thành phần chính của máy. ....................................................................... 23
5. Dự kiến kết quả đạt được. ....................................................................................... 23
6. Cấu tạo chung của máy đóng gói và định lượng cà phê.......................................... 24
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN .................................................................... 25
SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hồng Long

4.1 Thơng số của sản phẩm ............................................................................................ 25
4.2 Động lực học ........................................................................................................... 25
4.3 Tính tốn cụm con lăn kéo bao. ............................................................................... 27
4.4 Tính tốn thiết kế cụm định lượng trục vít. ............................................................ 30

4.4.1 Tính tốn trục vít................................................................................................ 30
4.4.2 Tính tốn trục kh́y. ......................................................................................... 34
4.5 Chọn động cơ: ......................................................................................................... 35
4.6 Thiết kế biên dạng cam cho cơ cấu hàn và cắt. ........................................................ 38
1. Cam II và cam III. ................................................................................................ 38
2. Cam I .................................................................................................................... 46
4.7 Thiết kế trục truyền động chính. ............................................................................. 53
4.8 Bộ phận gia nhiệt. ................................................................................................... 67
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ..................................... 71
5.1

Tổng quan ........................................................................................................... 71

5.2

Hệ thống điều khiển PLC ..................................................................................... 71

1. Tổng quan về hệ thống PLC. ............................................................................... 71
2. Lí do chọn sử dụng hệ thống PLC. ...................................................................... 73
3. Chọn thiết bị PLC. ............................................................................................... 74
4. Chọn cảm biến. .................................................................................................... 77
5. Chọn bộ điều khiển nhiệt độ. ............................................................................... 79
6. Lập trình PLC....................................................................................................... 80
CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY ........................................................... 84
1. Hướng dẫn vận hành máy. ....................................................................................... 84
2. Hướng dẫn căng chỉnh bộ phận đóng gói. ............................................................... 85
3. Hướng dẫn bảo trì máy. ........................................................................................... 86
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN ............................................................................................... 88
CHƯƠNG 8: TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 89

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hồng Long
MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc của các nhãn hàng cà phê. .......................................................... 9
Hình 1.2: Một số dịng cà phê hịa tan. .................................................................... 10
Hình 1.3: Sản phẩm của NESCAFE........................................................................ 10
Hình 1.4: Sản phẩm của VINACAFE. .................................................................... 11
Hình 1.5: Mức độ phổ biến thương hiệu năm 2018 ................................................ 13
Hình 1.6: Một số dây truyền đóng gói cà phê. ........................................................ 13
Hình 2.1: Hệ thống định lượng bằng trục vít. ......................................................... 14
Hình 2.2: Hệ thống định lượng bằng thể tích. ......................................................... 15
Hình 2.3: Hệ thống định lượng bằng loadcell. ........................................................ 16
Hình 2.4: Hệ thống đóng gói bằng ngàm tịnh tiến hàn dọc và hàn ngang. ............. 18
Hình 2.5: Hệ thống đóng gói bằng ngàm ép dọc quay và éo ngang tịnh tiến. ........ 18
Hình 3.1: Phương án đóng gói theo nhịp. ............................................................... 20
Hình 3.2: Phương án đóng gói liên tục.................................................................... 21
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lí........................................................................................ 22
Hình 4.1: Phân tích lực tác dụng lên cuộn bao. ....................................................... 26
Hình 4.2: Lực tác dụng lên con lăn kéo bao. ........................................................... 28
Hình 4.3: Thơng số lị xo nén hãng Vanel. .............................................................. 28
Hình 4.4: Catalog động cơ hangc ECMA. .............................................................. 29
Hình 4.5: Thơng số của động cơ AC Servo. ........................................................... 30
Hình 4.6: Bề rộng cánh vít. ..................................................................................... 34
Hình 4.7: Động cơ AC servo SGMAV-04ADA61 ................................................. 36
Hình 4.8: Thơng số động cơ AC servo SGMAV-04ADA61 .................................. 36

Hình 4.9: Bộ điều khiển SGD7S ............................................................................. 37
Hình 4.10: Thơng số động cơ AC 5IK90A-CW2E ................................................. 38
Hình 4.11: Cơ cấu hàn và cắt ngang. ...................................................................... 39
Hình 4.12: Đồ thị chuyển động của cần theo góc quay........................................... 40
Hình 4.13: Đồ thị biểu diễn biên độ cần thay đổi theo góc quay cam. ................... 42
Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ dịch chuyển cần h theo góc quay cam II
và cam III trong 1 chu kì. ........................................................................................ 44
SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hồng Long

Hình 4.15: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi vận tốc theo góc quay cam II và cam III
trong 1 chu kì. .......................................................................................................... 44
Hình 4.16: Đồ thị biểu diễn sự thay gia tốc theo góc quay cam II và cam III trong
một chu kì. ............................................................................................................... 45
Hình 4.17: Biên dạng cam II và cam III. ................................................................. 46
Hình 4.18: Đồ thị chuyển động của cần theo góc quay........................................... 47
Hình 4.19: Đồ thị biểu diễn biên độ cần thay đổi theo góc quay cam .................... 49
Hình 4.20: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ dịch chuyển cần h theo góc quay cam I
trong 1 chu kì. .......................................................................................................... 51
Hình 4.21: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi vận theo góc quay cam I trong 1 chu kì. . 51
Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi gia tốc theo góc quay cam Itrong 1chu kì 52
Hình 4.23: Biên dạng cam I..................................................................................... 53
Hình 4.24: Thơng số lị xo kéo. ............................................................................... 54
Hình 4.25: Thơng số lị xo cụm con lăn kéo bao..................................................... 55
Hình 4.26: Lực tác dụng lên trục. ............................................................................ 55
Hình 4.27: Lực tác dụng lên bánh cam II và III ...................................................... 56

Hình 4.28: Biểu đồ nội lực trên trục. ....................................................................... 62
Hình 4.29: Động cơ MAOKP50R20. ...................................................................... 65
Hình 4.30: Động cơ IEC80CB14. ........................................................................... 66
Hình 4.31: Biến tần Delta VFD-EL. ....................................................................... 67
Hình 4.32: Bộ phận gia nhiệt................................................................................... 68
Hình 5.1: Tổng quan hệ thống điều khiển điện. ...................................................... 71
Hình 5.2: Bộ điều khiển PLC .................................................................................. 72
Hình 5.3: Ý nghĩa của kí hiệu tên PLC Mitsubishi. ................................................ 75
Hình 5.4: Thơng số PLC FX3G-24MT/ES. ............................................................ 75
Hình 5.5: Hình ảnh thực tế PLC FX3G- 24MT/ES................................................. 76
Hình 5.6: Modul mở rộng FX3U-4AD ................................................................... 76
Hình 5.7: Cảm biến nhiệt độ PT100 ........................................................................ 77
Hình 5.8: Sơ đồ biểu diễn tương quan nhiệt độ - giá trị đọc. .................................. 78
Hình 5.9: Sơ đồ đấu dây của cảm biến PT100 vào Modul FX3U-4AD ................. 78

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hồng Long

Hình 5.10: Cảm biến tiệm cận. ................................................................................ 79
Hình 5.11: Bộ điều khiển PID KX9N ..................................................................... 80
Hình 5.12: Sơ đồ code SFC ..................................................................................... 81
Hình 5.13: Sơ đồ code STL. ....................................................................................83

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long
MỤC LỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thành phần chính của cà phê hịa tan. .................................................. 7
Bảng 4.1: Thông số yêu cầu của sản phẩm. ......................................................... 25
Bảng 4.2: Thông số động cơ AC Servo SGMAV-04ADA61 .............................. 37
Bảng 4.3: Thông số động cơ AC 5IK90A-CW2E ............................................... 38
Bảng 4.4: Bảng phối hợp chuyển động của máy: ................................................ 39
Bảng 4.5: Cơ cấu cam I thiết kế cho cơ cấu hàn mép dọc. .................................. 46
Bảng 4.6: Thông số động cơ hộp giảm tốc MAOKP50R20 ................................ 65
Bảng 4.7: Thông số động cơ IEC80CB14 ........................................................... 65
Bảng 5.1: Input ..................................................................................................... 74
Bảng 5.2: Output. ................................................................................................. 74
Bảng 5.3: Thông số của cảm biến: ....................................................................... 77

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1. Đặt vấn đề.
Nước ta đang trong quá trình hội nhập mạnh mẽ nên các ngành sản xuất trong nước
đang đối đầu với rất nhiều thách thức từ các tập đồn lớn bên ngồi. Loại hình sản x́t
thủ công nhỏ lẻ đang cho thấy khả năng cạnh tranh yếu kém và dễ dàng bị loai khỏi môi
trường kinh doanh khốc liệt. Vì thế, cơ cấu kinh tế đang có bước chuyển dịch đáng kể

theo hướng công nghiệp hóa và từng bước hiện đại hóa để cải thiện quy mô sản xuất và
tăng khả năng cạnh tranh.
Ngày nay, trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa cũng như tiến trình hội
nhập sâu vào nền kinh tế thế giớivì vậy nền kinh tế và sản xuất của chúng ta cần phải đáp
ứng được các yêu cầu chung của thế giới.
Nhận thấy tầm quan trong cúa tự động hóa trong sản xuất , hiện nay rất nhiều công ty
đã chấp nhận đầu tư các phòng nghiên cứu, chuyển giao công nghệ. Tự động hóa trong
mọi ngành nghề , lĩnh vực hiện đang được đặt lên hàng đầu.
Công nghệ đóng gói thực phẩm – một bộ phận của công nghệ tự động hóa - thực sự
phát triển mạnh mẽ trong thời gian qua.
Nền kinh tế đang phát triển với tốc độ tăng trưởng GDP cao, nền công nghiệp đang
ngày càng đi lên theo hướng hiện đại, trong đó có công nghiệp chế biến và đóng gói…
Nhiều doanh nghiệp chế biến, đóng gói ở Việt Nam đang từng bước nỗ lực hiện đại hoá
cơ sở hạ tầng, thay đổi phương thức sản xuất, mở rộng và cập nhật công nghệ mới để
hướng tới hệ thống sản xuất tiên tiến, có khả cạnh tranh cao trên thương trường trong và
ngoài nước...
Với nhu cầu thiết thực đó, em quyết định chọn máy đóng gói café làm đề tài nghiên
cứu chế tạo tốt nghiêp. Đề tài này không những là đáp ứng xu thế hiên nay mà còn phù
hợp với năng lực của em hiện nay.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

2. Mục tiêu của đề tài.

Nghiên cứu và chế tạo được máy đóng gói cà phê tự động. Sử dụng các cơ cấu đơn
giản, ứng dụng công nghệ và kiến thức đã học vào thực tế. Tính toán và chế tạo được một
chiếc máy đáp ứng được nhu cầu thực tế, giá thành chế tạo rẻ, dễ sử dụng, phù hợp với
thị trường ở Việt Nam.
3. Ý nghĩa của đề tài.
Chế tạo được máy đóng gói tự động đáp ứng nhu cầu về máy đóng gói trong nước, tạo
ra sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam. Đồng thời qua đó em cũng có thể áp dụng
những kiến thức đã được học trên giảng đường vào khoa học thực tiễn.
4. Tìm hiểu về sản phẩm.
4.1 Tên gọi.
Từ “cà phê” trong tiếng Việt có gốc từ chữ CAFÉ trong tiếng Pháp. Giống như các
ngơn ngữ thuộc hệ ngơn ngữ Ấn-Âu, café có gốc từ kahveh của tiếng Thổ Nhĩ Kỳ
và kahveh đến từ Qahwa của tiếng Ả Rập.
Trong tiếng Anh, từ Coffee xuất hiện lần đầu tiên từ sớm cho đến giữa những năm
1600, nhưng thể sớm nhất của từ này đến vào khoảng 10 năm cuối của những năm
1500. Xuất phát từ từ Caffè của tiếng Ý. Từ trên được giới thiệu ở châu Âu thông
qua những người Thổ Nhĩ Kỳ Ottoman Kahve có nguồn gốc từ tiếng Ả Rập: ,‫قهوة‬
Qahweh. Nguồn gốc nguyên thủy của từ Ả Rập là không rõ ràng; nó cũng có nguồn
gốc tôn giáo Kaffa ở phía Tây Ethiopia, nơi cà phê được trồng trọt, hoặc sự bới đi từ
Qahwat Al-Būnn', có ý nghĩa là "rượu của đậu" trong tiếng Ả Rập. Ở Eritrea,
"Būnn" (cũng có nghĩa là "rượu của đậu" trong Tigrinya) cũng được dùng. Tên
Amharic và Afan Oromo cho cà phê là Bunna.
4.2 Lịch sử phát triển cà phê ở Việt Nam.
Lần đầu tiên cà phê được đưa vào Việt Nam vào năm 1875, giống Arabica được
người Pháp mang từ đảo Bourton sang trồng ở phía Bắc sau đó lan ra các tỉnh miền
SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

2

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Trung như Quảng Trị, Bố Trạch, … Sau thu hoạch chế biến dưới thương hiệu “Arabica
du Tonkin”, cà phê được nhập khẩu về Pháp. Sau khi chiếm nước ta thực dân Pháp thành
lập các đồn điền cà phê như Chinê, Xuân Mai, Sơn Tây chúng canh tác theo phương thức
du canh du cư nên năng suất thấp. Để cải thiện tình hình, Pháp du nhập vào nước ta hai
giống mới là cà phê vối (C. robusta) và cà phê mít ( C. mitcharichia) vào năm 1908 để
thay thế, các đồn điền mới lại mọc lên ở phía Bắc.
Năm 1925, lần đầu tiên được trồng ở Tây Nguyên, sau giải phóng diện tích cà phê cả
nước khoảng 20.000 ha, nhờ sự hỗ trợ vốn từ quốc tế, cây cà phê dần được chú trọng, đến
năm 1980 diện tích đạt 23.000 ha, xuất khẩu trên 6000 tấn. Bản kế hoạch ban đầu được
xây dựng năm 1980 đặt mục tiêu cho ngành cà phê Việt Nam có khoảng 180 nghìn ha với
sản lượng 200 nghìn tấn. Sau đó, bản kế hoạch này đã nhiều lần sửa đổi.
Năm 2000, Việt Nam có khoảng 520 nghìn ha cà phê, tổng sản lượng đạt 800 nghìn
tấn. Nếu so với năm 1980, diện tích cà phê của Việt Nam năm 2000 đã tăng gấp 23 lần và
sản lượng tăng gấp 83 lần. Mức sản lượng và diện tích vượt xa mọi kế hoạch trước
đó và suy đoán của các chuyên gia trong nước và quốc tế.
Cho đến nay sản lượng cà phê cả nước chiếm 8% sản lượng nông nghiệp, chiếm 25%
giá trị xuất khẩu và là nước xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất thế giới với hai tỉnh có
diện tích canh tác lớn nhất là ĐăkLăc và Gia Lai, mang lại việc làm ổn định, thu nhập cao
cho hàng triệu người. Góp phần ổn định kinh tế xã hội ở những vùng xa xôi hẻo lánh, dân
tộc ít người,...
4.3 Cà phê hịa tan là gì?
Cà phê hịa tan là một trong những định dạng chính của cà phê gồm cà phê nhân
xanh, cà phê hạt rang, cà phê bột, cà phê sữa, cà phê pha (ở dạng lỏng – như cà phê đóng
lon) và cà phê cô đặc (coffee liquid). Cà phê hòa tan còn được gọi là cà phê tan, cà phê
uống liền hay cà phê chiết xuất.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Loại cà phê này ngày càng được ưa chuộng nhờ tính tiện dụng, nhanh chóng của nó,
có thể bảo quản được lâu và dễ sử dụng.
Cà phê hòa tan là một loại cà phê có thể dễ dàng tan trong nước với khoảng thời gian
ngắn và được dùng để uống liền. Sở dĩ cà phê hòa tan tan nhanh trong nước là do trong
quá trình chế biến cà phê hịa tan, các nhà sản xuất chỉ trích ly, chiết xuất và giữ lại
những chất tan trong hạt cà phê. Các thành phần không tan và tạp chất đều được loại bỏ.
Cà phê hòa tan xuất hiện trên thị trường vào những năm 1950 và đã phát triển nhanh
chóng và trở thành một trong những loại hình cà phê phổ biến nhất. Tính trên bình diện
tồn cầu, cà phê hịa tan ln tạo ra một mức doanh thu ổn định trên 20 tỷ USD, giá trị
này tương đương so với doanh thu của các chuỗi cà phê.
4.4 Các loại cà phê hòa tan.
Cà phê hòa tan thương mại hiện nay thường được phân loại theo 2 cách: theo thành
phần cà phê và theo phương pháp sấy.
-

Theo thành phần cà phê, có cà phê hòa tan được làm từ:
 100% robusta
 100% arabica


-

phối trộn giữa arabica và robusta theo các tỷ lệ khác nhau.

Theo phương pháp sấy, có:
 sấy phun (spray-dried) theo cách truyền thống, cà phê thành phẩm sẽ có dạng
bột.
 sấy cốm (granulated), cà phê thành phẩm có dạng cốm
 sấy thăng hoa (freeze-dried), cà phê sẽ được làm khô ở nhiệt độ thấp (freeze)
và cà phê thành phẩm sẽ có hình dạng đá bào (broken ice-shaped).
4.5 Cơng dụng của cà phê hịa tan.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Là một loại cà phê uống liền được ưa chuộng nhờ chuẩn bị nhanh – tiết kiệm thời gian,
dễ pha và tiện dụng. Doanh số cà phê hòa tan hiện đang tăng trưởng nhanh chóng đặc biệt
tại các quốc gia mới nổi.
Làm nền cho các sản phẩm hỗn hợp cà phê hòa tan (2in1; 3in1; hay 4in1,..). Nhắc đến
cà phê 3in1, chắc chắn chúng ta đều biết nó được tạo thành từ cà phê hòa tan, đường và
kem sữa thực vật.
Làm nền cho thực phẩm và đồ uống khác. Từ kẹo hương cà phê, bánh ngọt hương cà
phê cho tới cà phê đóng lon, đóng chai, cà phê hòa tan đều được sử dụng.
Hiện nay trên thị trường tại Việt Nam có rất nhiều sản phẩm café hòa tan khác nhau
đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Ví dụ như : Cà phê Trung Nguyên, Nescafe,...

Theo như nghiên cứu chỉ rằng: những người có thói quen uống cà phê có ít nguy cơ
mắc các bệnh nguy hiểm hơn những người không uống. Điều này, chứng tỏ cà phê hòa
tan mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Dưới đây là tác dụng mà cà phê hịa tan mang
lại.
-

Cà phê hịa tan có thể giúp tăng năng lượng và kích thích sự phát triển của não.

-

Cà phê hòa tan giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh như tiểu đường tuýp II,
Alzheimer, Parkinson…

-

Uống cà phê tốt cho gan: theo y học thì người có thói quen uống cà phê sẽ có nguy
cơ mắc các bệnh về gan như viêm gan, gan nhiễm mỡ,... thấp hơn 80% so với
những người không sử dụng cà phê.

-

Cà phê có thể giúp bạn sống lâu hơn: Trên thực tế quan sát, uống cà phê giúp làm
giảm nguy cơ tử vong đến 20% ở nam giới và 26% ở nữ giới trong độ tuổi 18-24.

-

Cà phê giúp đốt cháy mỡ thừa.

-

Cà phê gây chứng mất ngủ và bồn chồn.

-

Gây bệnh về dạ dày.

-

Nguy cơ về tim mạch.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
-

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Gây dị tật cho thai nhi: Với những phụ nữ đang mang thai, nếu sử dụng nhiều cà
phê một cách lạm dụng, sẽ gây hại cho sức khỏe của thai nhi, nặng có thể gây dị
tật. Vì vậy, trong quá trình mang thai, các bà mẹ nên hạn chế uống cà phê vì sức
khỏe của con nhỏ.

4.6 Quy trình chế biến cà phê hòa tan.
Cà phê hòa tan cũng là cà phê và được phát minh dựa trên nhu cầu mong muốn uống
cà phê của những người bận rộn.
Quy trình chế biến cà phê hòa tan thường được chế biến theo những bước sau:
 Chuẩn bị cà phê nhân.

 Rang cà phê nhân.
 Xay.
 Trích ly.
 Lọc
 Cơ dặc.
 Xấy.
 Đóng gói thành phẩm.
4.7 Thành phần chính của cà phê hịa tan.
Trong một gói cà phê hịa tan gồm có: Đường, bột kem pha cà phê (có chứa cà phê
rang xay nhuyễn (1,1%)) (có chứa sữa- contain milk), cà phê hịa tan (12%),
maltodextrin, muối i-ốt, hương tổng hợp dùng trong thực phẩm, chất điều chỉnh độ chua
500(ii).

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Bảng 1.1: Thành phần chính của cà phê hịa tan.
Giá trị dinh dưỡng trung bình trong 1 gói cà phê 16g:
Giá trị dinh dưỡng
trung bình

%
Trong 100g

Trong 16g
GDA

Năng lượng

442 kcal

75 kcal

Đường

54 g

9g

Chất Béo

11,6 g

2,0 g

4%

Natri

397 mg

67 mg

3%

GDA: % đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày cho người Việt Nam trưởng thành do
Viện Dinh Dưỡng – Bộ Y tế cơng bố.
5. Tìm hiểu về bao bì sản phẩm.
Tiêu chí đặt ra hàng đầu của bao bì café là mùi vị, hương liệu và màu sắc của hạt café
phải được giữ tốt cũng như trong một thời gian dài. Điều đó chỉ được đảm bảo bởi sản
phẩm bao bì chất lượng cao của nghành cơng nghiệp bao bì.
Bao bì là một phần quan trọng của sản phẩm, nó được sử dụng để cung cấp thông tin,
hình ảnh dành cho người tiêu dùng và hàng hóa mà mình định mua. Mỗi loại hàng hóa sẽ
có một bao bì đóng gói riêng với các chất liệu, hình dáng, kích thước khác nhau. Và để có
được một mẫu bao bì thích hợp thì đặt in chính là cách mà các doanh nghiệp sản xuất lựa
chọn. Từ mẫu thiết kế đó, có thể thay đổi theo từng yêu cầu riêng để tạo nên sự khác biệt
và đảm bảo cung cấp các thông tin cần có theo yêu cầu của pháp luật. Đặc điểm của mẫu
bao bì này là có những hình ảnh được thể hiện một cách độc đáo, có những kích thước cơ
bản, thông dụng nhất tạo sựu thuận tiện khi sử dụng. Và tất nhiên những mẫu bao bì cà
phê in sẵn sẽ khơng phải là giống nhau hoàn toàn mà sẽ có những điểm khác biệt trong
thiết kế.
Một số vật liệu thường sử dụng làm bao bì:
SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

 Polyethylene (PE)
Polyethylene là một loại nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rất phổ biến trên thế giới.
Polyethylene được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các monomer ethylene (𝐶2 𝐻2 ).

Tính chất của PE:
-

Màu trắng, hơi trong, không dẫn nhiệt, không cho nước và khí thấm qua.

-

Nhiệt độ nóng chảy 𝑇𝑚 = 120𝑜 𝐶.

-

Ở nhiệt độ cao hơn 70𝑜 𝐶 PE hòa tan kém trong các dung môi như toluen, xilen,
dầu thông,… Dù ở nhiệt độ cao, PE cũng khơng thể hịa tan trong nước, trong các
loại rượu béo, aceton, glicerin và các loại dầu thảo mộc.

Đặc điểm của nhựa PE:
-

Tính chống thấm, tính giãn kéo trung bình.

-

Dễ định hình, chịu nhiệt không cao

-

Giá thành thấp, được sử dụng rộng rãi.

 Nhôm
Nhôm là một kim loại kiềm, nhẹ, màu sáng bạc ánh kim mờ, vì có một lớp mỏng oxi

hố tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngồi khơng khí.
Nhơm có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp oxit bảo vệ.
Không nhiễm từ và không cháy khi để ngồi khơng khí ở điều kiện thường.
Nhơm dễ cán mỏng ra thành lớp mỏng nên được sử dụng nhiều trong các loại màng, giấy
gói cho thực phẩm hoặc kết hợp với các vật liệu khác như PE, giấy…
 Giấy
Giấy là một vật liệu từ các xơ, thường có nguồn gốc thực vật, được tạo thành mạng
lưới bởi lực liên kết hidro khơng có chất kết dính. Thơng thường giấy được sử dụng dưới
dạng những lớp mỏng nhưng cũng có thể dùng để tạo hình các vật lớn.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Đặc điểm của giấy:
-

Dễ định hình, nhẹ.

-

Giá thành thấp, có khả năng tái chế.

 Bao bì cà phê:
-

Bao màng ghép đựng cà phê thường có cấu trúc 2 hoặc 3 hoặc 4 lớp.

-

Lớp ngoài in ống đồng thường dùng màng OPP, PET, PA, PE và có thể in tối đa 8
màu.

-

Lớp bên trong để ghép ta sử dụng : màng LLPE, MCPP, MPET, AL….

-

Các loại cấu trúc thường dùng cho túi cà phê:
+ OPP/MCPP: độ dày 40 – 60 µm
+ OPP/MPET/PE: độ dày 80 – 120 µm
+ PET/MPET/PE: độ dày 80 – 120 µm

-

Tính chất yêu cầu: An toàn vệ sinh, bảo quản tốt, ngăn ánh nắng xuyên vào sản phẩm
bên trong của bao bì.
 Cấu trúc của các nhãn hàng cà phê nghiên cứu theo bảng sau:

Hình 1.1: Cấu trúc của các nhãn hàng cà phê.
SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

9

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

6. Một số dịng cà phê Trung Ngun.

Hình 1.2: Một số dịng cà phê hịa tan.
7. Một số dịng sản phẩm khác.

Hình 1.3: Sản phẩm của NESCAFE.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hồng Long

Hình 1.4: Sản phẩm của VINACAFE.
8. Thị trường.
Từ 5 năm trở lại đây, thị trường tiêu thụ cà phê hoà tan trong nước có sự tăng bứt phá
và được nhiều doanh nghiệp đánh giá rất nhiều tiềm năng. Bên cạnh những thương hiệu cà
phê hòa tan nổi tiếng trong nước như Trung Nguyên G7, Vinacafe Biên Hồ, Nestlé… thì
nay thêm nhiều thương hiệu mới như TNI (King coffee), Ajinomoto (Birdy), PhinDeli... và
các doanh nghiệp mới tham gia đầu tư vào dòng cà phê hịa tan như Nutifood, Coffee House
(cơng ty này đã mua lại mảng cà phê của Công ty Cầu Đất Farm). Thị trường tiêu thụ cũng
tràn ngập chuỗi quán cà phê với nhiều thương hiệu lớn nhỏ là Trung Nguyên, Phúc Long,

Highlands, Passio, Coffee Beans & Tea Leaves…
Điều này cho thấy, nhu cầu sử dụng cà phê hòa tan tại thị trường Việt Nam sẽ tiếp tục
tăng, do lợi thế dân số trẻ, những người có nhịp sống bận rộn, chuộng tiêu dùng nhanh
chóng và tiện lợi. Ngoài ra, số lượng người nước ngoài sinh sống và làm việc tại các thành
phố lớn của Việt Nam hiện đang gia tăng nhanh chóng. Việc đến quán cà phê phong cách
phương Tây (sử dụng nhiều sản phẩm cà phê, chè hòa tan) đang trở nên thịnh hành, khiến
thị trường tiêu thụ cà phê nội địa (cả cà phê rang xay và hòa tan) trở nên hấp dẫn với DN
sản xuất, chế biến và kinh doanh cà phê.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Thực tế tại các chuỗi cửa hàng tiện lợi, siêu thị trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh có thể
thấy, cà phê hòa tan đóng gói rất phong phú về chủng loại, số lượng. Nếu trước đây cà phê
hòa tan chỉ có các sản phẩm cà phê sữa 3in1, thì nay có thêm hàng chục loại cà phê đen
hịa tan khơng đường, cà phê đen tươi đóng chai, cà phê 6in1, cà phê sữa đá tươi…
Đặc biệt, ở kênh cửa hàng tiện lợi đang bùng nổ tại các thành phố lớn của Việt Nam
như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh sản phẩm cà phê hịa tan khơng chỉ bán ngun bao gói
(người tiêu dùng mua về tự pha), mà còn pha sẵn bán tại chỗ cho học sinh, sinh viên, giới
trẻ văn phòng… Đây chính là lượng người tiêu thụ lớn, khiến cho thị trường cà phê hòa
tan ngày càng rộng mở.
Về xuất khẩu, hiện nay Việt Nam đang đứng trong TOP 5 quốc gia xuất khẩu cà phê
hòa tan hàng đầu thế giới (sau Brazil, Indonesia, Malaysia và Ấn Độ). Hầu hết các DN
đang sản xuất cà phê hòa tan đều nhắm đến thị trường xuất khẩu. Cụ thể như thương hiệu

chuỗi cà phê The Coffee House khi đầu tư trồng cà phê, đã đặt mục tiêu xuất khẩu các
sản phẩm cà phê có giá trị gia tăng (trong đó có cà phê hòa tan) trong những năm tới.
Lựa chọn của người tiêu dùng: Theo số liệu của Euromonitor gần đây nhất (giai đoạn
từ 2010 - 2015), trên thị trường cà phê chỉ có Vinacafé và Nescafé đang “tranh hùng
xưng bá” với thị phần nắm giữ năm 2015 lần lượt là 37,5% và 38,3%. Trong khi đó
Trung Nguyên mặc dù được tiếng nhưng lại chỉ nắm giữ 5% thị phần.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hồng Long

Hình 1.5: Mức độ phổ biến thương hiệu năm 2018
9. Một số dây truyền đóng gói cà phê hịa tan.

Hình 1.6: Một số dây truyền đóng gói cà phê.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG VÀ ĐÓNG GÓI
1. Hệ thống định lượng cà phê hòa tan.
1.1 Định lượng bằng hệ thống trục vít.
Hệ thống này vít tải được truyền động bằng động cơ servo. Khối lượng vật liệu định
lượng được tính tốn chính xác trên bộ điều khiển và chuyển thành tín hiệu để điều khiển
động cơ.

Hình 2.1: Hệ thống định lượng bằng trục vít.
1: Giá đỡ ; 2: Ống dẫn hướng nguyên liệu ; 3: Trục vít nạp nguyên liệu ;
4: Phễu chứa bột cà phê ; 5: Bột cà phê ; 6: Khớp nối;

7: Động cơ

 Nguyên lí hoạt động: Cho ngun liệu vào phễu có trục vít tải sau đó ta cài đặt
khối lượng nguyên liệu cần đóng gói và bấm nút hoạt động. Nguyên liệu sẽ được tự động
định lượng và đưa vào bao bì.
 Ưu nhược điểm của phương pháp định lượng bằng trục vít:
Ưu điểm:
-

Độ chính xác cao, đảm bảo bột cà phê không bị bẩn, hao hụt.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
-

Công suất ổn định

-

Giữ nguyên chất lượng của nguyên liệu

-

Phù hợp với nhiều loại nguyên vật liệu

-

Bề mặt sử dụng chất liệu inox khơng gỉ sét

-

Diện tích khơng gian chiếm nhỏ

-

Khơng cần cơng nhân có trình độ cao

GVHD: ThS. Phan Hồng Long

Nhược điểm:
-

Bề mặt vít và máng bị mài mòn nhanh.

-

Năng lượng tiêu hao lớn.

-

Linh kiện điện tử đắt tiền

-

Vệ sinh máy và thiết bị khó khăn.
1.2 Định lượng bằng thể tích.

Với phương pháp này ta chỉ cần cho nguyên liệu vào phễu chứa sau đó cho các cốc
định lượng quay và đi qua miệng phễu chứa nguyên liệu, nguyên liệu được điền đầy vào
các cốc và được đưa vào bao bì.

Hình 2.2: Hệ thống định lượng bằng thể tích.
1: Trục quay; 2: Bột cà phê; 3: Phễu chứa liệu

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

Ưu điểm:
-

Năng suất đạt được cao

-

Giá thành chi phí thấp

-

Linh kiện dễ thay thế

-

Người vận hành khơng cần có trình độ cao

Nhược điểm:
-

Dễ bị thất thốt ngun liệu

-

Ngun liêu khơng được che kín nên dễ bị hút ẩm

-

Phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết.
1.3 Định lượng bằng hệ thống cân điện tử.

Đây là phương pháp có độ chính xác cao, hoạt đơng theo nguyên lí cảm biến tải

loadcell. Nguyên liệu được cho vào thùng chứa, sau đó cài đặt thông số trên hệ thống
điều khiển (PLC) để định lượng khối lượng theo yêu cầu.

Hình 2.3: Hệ thống định lượng bằng loadcell.
1: Van định lượng.
2: Loadcell định lượng.
3: Phễu cấp nguyên liệu.
SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Phan Hoàng Long

4: Bột cà phê.
5: Bồn chứa nguyên liệu.
6: Thiết bị tạo rung.
Ưu điểm:
-

Đạt được độ chính xác cao

-

Năng suất cao, sử dụng dễ dàng

-

Có thể cân được khối lượng từ nhỏ đến lớn

-

Người cơng nhân đứng máy khơng cần có trình độ cao

Nhược điểm:
-

Giá thành ban đầu cao

-

Phụ tùng khi thay thế khó khăn, khó mua

-

Tạo tiếng ồn khi hoạt động.

2. Hệ thống đóng gói cà phê.
Đóng gói là một cơng đoạn rất quang trọng trong dây chuyền sản xuất, nó đảm bảo cho
sản phẩm thơng hành ra ngồi thị trường, quyết định sự thu hút của người tiêu dùng đối
với sản phẩm.
Sản phẩm phải được đảm bảo đúng trọng lượng, nguyên liệu trong gói khơng bị hút
ẩm, phù hợp vơi mẫu mã in trên bao bì.
2.1 Máy đóng gói bằng ngàm tịnh tiến hàn dọc và hàn ngang.

SVTH: Phùng Anh Minh – 1512017

17