Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu thiết kế cải tiến máy sấy cà phê HT 405

Chia sẻ: Xedapbietbay Xedapbietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày ghiên 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: 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 Tôi cam đoan đây là công 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 công 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 hoàn thành luận văn tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình, sự đóng góp ý kiến quý báu của quý thầy, cô giáo khoa Cơ khí- Công nghệ, cán bộ viên chức phòng Đào tạo sau Đại học. Tôi xin chân thành cảm ơn những giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tiến Long đã dành thời gian giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi 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 tôi hoàn thành tốt đề tài. Cuối cùng tôi 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 toán xác định được các thông 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 công cào đảo cà phê trong quá 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 khô ........................................................................................ 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 công 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 chuyên gia ..................................................................................... 23 2.3.3. Phương pháp tính toán 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 quá trình sấy.................................................. 26 3.2.2. Tính toán các thông 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 toán quá trình sấy thực tế ............................................................................ 31 3.3. Tính toán 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 toán cải tiến lò 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 không 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 toán 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 lò 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 quá 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 quá 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, công đoạn sơ chế gồm phơi sấy, phân loại vẫn còn lạc hậu. Hiện nay phổ biến nhất là quy trình chế biến cà phê khô. Theo phương pháp này thì nông 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 còn 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 quá trình sơ chế cà phê nguyên quả của công 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 quá 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 buôn 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 Buôn 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 thông 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 ngoài có hình vòng cung. Mỗi hạt còn 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 tròn hoặc dài, lúc còn 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 ngoài 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, không 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 còn 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, còn phôi 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, ngoài ra còn có enzyme pectinase phân giải pectine trong quá 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%. Ngoài ra còn có một số chất thơm, khoáng và alkaloid. Thành phần hóa học của nhân quyết định chất lượng cà phê, nó phụ thuộc vào chủng loài, 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 trò 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 hòa tan hoặc không hòa 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 không hòa 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 Tính bằng mg/100g - Nước 8 – 12 - Chất dầu 4 – 18 - Protein 9 – 16 - Đạm 1,8 - 2,5 - Cafein 1 (Arabica), 2 (Robusta) - Clorogenic axit 2 - Trigonelline 1 - Tanin 2 - Cafetanic axit 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 3 - 10 - Natri 4 - Mangan 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, còn phần lớn bị biến thành hợp chất không 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, còn có một lượng nhỏ nitrile, alcohol hoặc các hydrocarbon đã bão hòa và chưa bão hòa 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. Ngoài ra còn thấy nhôm, 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 khoáng 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: http://www.cornerofthecafe.com/the-coffee-belt/)[15] 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) không còn 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 đòi hỏi của người tiêu dùng vẫn không 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 vòng 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 Nông và Gia Lai [11]. Bảng 1.2. Diện tích trồng cà phê của Việt Nam theo khu vực Mục tiêu tới Tỉnh 2013 2014 2015 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 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma