Tài liệu Nghiên cứu tính toán, thiết kế bộ phận tách quả xanh của máy xát vỏ cà phê chè năng suất 5 th

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HOÀNG THỊ TRÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN TÁCH QUẢ XANH CỦA MÁY XÁT VỎ CÀ PHÊ CHÈ NĂNG SUẤT 5T/h LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông, lâm nghiệp Mã số : 606254 Người hướng dẫn khoa học: GS, TS Phạm Xuân Vượng HÀ NỘI – 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả luận văn Hoàng Thị Trình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện ñề tài này, tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp ñỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ ðiện và các thầy, cô trong Trường. Nhân dịp này, cho phép tôi ñược bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Tôi xin thành cảm ơn thầy giáo GS.TS: Phạm Xuân Vượng ñã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và giúp ñỡ tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên Bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản – Khoa Cơ ðiện và toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Cơ ðiện trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành ñến các thầy cô giáo ñã trực tiếp giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại Trường và các thầy cô giáo Khoa Sau ðại học – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Cơ ðiện Nông Nghiệp và Công Nghệ sau thu hoạch ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả Hoàng Thị Trình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục bảng vii Danh mục hình vii MỞ ðẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ðỀ TÀI 3 1.1. Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê 3 1.1.1. ðặc ñiểm cấu tạo quả cà phê 3 1.1.2. Thành phần hoá học quả cà phê 5 1.1.2.1. Thành phần hóa học của quả cà phê 5 1.1.2.2. Thành phần hoá học của nhân cà phê 5 1.1.3. Thu hoạch nguyên liệu 7 1.1.3.1. Yêu cầu kỹ thuật khi thu hoạch 7 1.1.3. 2. Thời vụ thu hoạch 8 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê 9 1.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê ở nước ngoài 9 1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê ở Việt Nam 9 1.3. Kỹ thuật sản xuất cà phê nhân 10 1.3.1. Làm sạch và phân loại nguyên liệu 11 1.3.2. Bóc vỏ quả 16 1.3.3. Tách lớp vỏ nhớt 20 1.3.3.1. Mục ñích và yêu cầu 20 1.3.3.2. Các phương pháp tách vỏ nhớt 21 1.3.3.3. ðánh và rửa lớp vỏ nhớt 24 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... iv 1.3.4. Làm ráo cà phê thóc 26 1.3.4.1. Mục ñích làm ráo nước 26 1.3.4.2. Các phương pháp làm ráo nước 27 1.3.5. Phơi sấy cà phê thóc 29 1.3.5.1. Mục ñích phơi sấy 29 1.3.5.2. Phơi cà phê 29 1.3.5.3. Sấy cà phê 30 1.4. Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu 34 1.4.1: Mục ñích nghiên cứu 34 1.4.2: Nhiệm vụ nghiên cứu 34 Chương 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1. ðối tượng nghiên cứu 35 2.2. Phương pháp nghiên cứu 38 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 39 2.2.2. Phương pháp xác ñịnh các thông số nghiên cứu 39 2.2.2.1. Phương pháp xác ñịnh hiệu suất tách quả xanh 39 2.2.2.2. Phương pháp xác ñịnh năng suất máy 40 2.2.2.3. Phương pháp xác ñịnh mức tiêu thụ ñiện năng riêng 40 2.2.3. Phương pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm 40 2.2.3.1. Phương pháp xử lý số liệu 40 2.2.3.2. Phương pháp gia công số liệu 41 Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÁY TÁCH QUẢ XANH 44 3.1. Chọn các thông số ban ñầu 44 3.2. Tính năng suất máy phân loại 44 3.3. Tính chọn công suất ñộng cơ 45 3.4. Các thông số của máy phân loại quả xanh 46 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... v Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 47 4.1. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 47 4.1.1. Vật liệu thí nghiệm 47 4.1.2. Dụng cụ thí nghiệm 47 4.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 47 4.2.1: Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới các thông số ra 47 4.2.1.1: Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới hiệu suất tách quả xanh Y1 48 4.2.1.2: Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới năng suất máy Y2 49 4.2.1.3: Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới chi phí năng lượng Y3 51 4.2.2: Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới các thông số ra 54 4.2.2.1: Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hiệu suất tách quả xanh Y1 54 4.2.2.2: Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới năng suất máy Y2 56 4.2.2.3: Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới chi phí năng lượng riêng Y3 58 4.2.3: Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới các thông số ra 60 4.2.3.1: Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hiệu suất tách quả xanh Y1 60 4.2.3.2: Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới năng suất máy Y2 62 4.2.3.3: Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hiệu xuất tách quả xanh Y3 64 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 67 1: Kết luận 67 2: ðề nghị 68 BẢN VẼ CÁC CHI TIẾT BỘ PHẬN TÁCH QUẢ XANH CỦA MÁY XÁT VỎ CÀ PHÊ CHÈ NĂNG SUẤT 5 T/H Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... vi 69 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê................................................5 Bảng 1.2. Thành phần hoá học của nhân cà phê...............................................6 Bảng 4.1. Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới hàm Y1..............................................48 Bảng 4.2. Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới hàm Y2..............................................50 Bảng 4.3. Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới hàm Y3..............................................52 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hàm Y1..............................................55 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hàm Y2..............................................56 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hàm Y3..............................................58 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hàm Y1..............................................61 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hàm Y2..............................................62 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hàm Y3..............................................64 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. ðặc ñiểm cấu tạo quả cà phê.............................................................5 Hình 1.2: Thu hoạch cà phê...............................................................................7 Hình 1.3. Sơ ñồ nguyên tắc làm việc của bể xiphông.....................................15 Hình 1.4. Máy xát tươi kiểu hình trụ Gosdon.................................................17 Hình 1.5. Máy xát tươi kiểu ñĩa......................................................................18 Hình 1.6. Máy xát tươi kiểu Raoeng...............................................................19 Hình 1.7. Vị trí tác ñộng của các enzyme........................................................21 Hình 1.8. Máy rửa nhớt...................................................................................26 Hình 1.9. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo của máy ly tâm gián ñoạn........................27 Hình 1.10. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy ly tâm liên tục................................28 Hình 1.11. Lò sấy cà phê.................................................................................31 Hình 1.12. Lò sấy cà phê.................................................................................32 Hình 1.13. Máy sấy tháp ñứng........................................................................34 Hình 2.1: Sơ ñồ nguyên lý bộ phận tách quả xanh của máy xát cà phê chè....35 Hình 2.2. Hệ thống tách quả xanh và xát vỏ tươi............................................38 Hình 4.1: ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tốc ñộ quay trống phân loại tới các hàm Y1, Y2 và Y3..............................................................................................53 Hình 4.2: ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khe hở giữa rulo với máng sàng tách tới các hàm Y1, Y2 và Y3..........................................................................58 Hình 4.3: ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nước cung cấp vào buồng tách tới các hàm Y1, Y2 và Y3..........................................................................66 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... viii Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... ix MỞ ðẦU Cà phê là một trong những sản phẩm nông sản xuất khẩu quan trọng của Việt Nam, không những là một nguồn thu ngoại tệ mà còn là lĩnh vực sản xuất thu hút hàng triệu lao ñộng ở các vùng nông thôn miền núi. Trong hơn một thập kỷ gần ñây cây cà phê Việt Nam ñã có những bước phát triển nhanh chóng cả về diện tích, năng suất lẫn sản lượng. Tuy vậy, ngành sản xuất cà phê nước ta còn nhiều vấn ñề lớn cần ñược quan tâm giải quyết. Một trong những vấn ñề tồn tại là chất lượng xuất khẩu chưa cao, chưa ñáp ứng ñược yêu cầu của người tiêu dùng và chưa ñủ sức cạnh tranh trên thương trường quốc tế. Có nhiều nguyên nhân làm giảm chất lượng và giá bán của cà phê Việt Nam. Song phải kể ñến một nguyên nhân quan trọng là từ khâu chế biến chưa tốt nên ñã làm giảm ñáng kể giá trị tự nhiên vốn có của nó[1]. Ngày nay, lượng cà phê sản xuất ra ở nước ta ñược chế biến theo hai công nghệ: Chế biến ướt với cà phê chè và một lượng nhỏ cà phê vối, chế biến khô với cà phê vối. Trong ñó 80% sản lượng thuộc lĩnh vực sản xuất kinh tế hộ gia ñình ñược chế biến bằng công nghệ ñơn giản và thủ công, số còn lại ñược chế biến trong các cơ sở tập trung với trang bị còn nhiều hạn chế, ñặc biệt là thiết bị chế biến cà phê chè theo phương pháp ướt. Trong những năm qua, ngành cơ khí Việt Nam ñã tham gia tích cực vào việc nghiên cứu chế tạo và cung ứng các thiết bị chế biến cà phê với giá thành hạ và bước ñầu ñã khẳng ñịnh ñược vai trò của mình trong lĩnh vực này. Tuy nhiên các thiết bị chế tạo trong nước còn nhiều bất cập về các khía cạnh: Năng suất, chất lượng làm việc, vệ sinh môi trường, tính ñồng bộ, mẫu mã... những yếu tố nêu trên ñã làm ảnh hưởng tiêu cực ñến chất lượng cà phê Việt Nam cũng như làm tăng giá thành chế biến. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 1 ðể khắc phục những ảnh hưởng tiêu cực của chế biến tới chất lượng sản phẩm, giá thành sản phẩm và môi trường thì việc lựa chọn công nghệ và thiết bị chế biến cho phù hợp với từng vùng, với từng loại cà phê và nâng cao các chỉ tiêu làm việc và hiệu quả sử dụng của các thiết bị chế biến cà phê chế tạo trong nước, là ñòi hỏi cần thiết và cấp bách hiện nay. Với sự ñồng ý hướng dẫn của GS – TS Phạm Xuân Vượng và TS Phạm ðức Việt - Viện Cơ ðiện Nông Nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch giúp tôi thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu tính toán, thiết kế bộ phận tách quả xanh của máy xát vỏ cà phê chè năng suất 5T/h” Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 2 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ðỀ TÀI 1.1. Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê 1.1.1. ðặc ñiểm cấu tạo quả cà phê Cà phê ñược trồng và chế biến ở nhiều quốc gia trên thế giới, chủ yếu là những nước gần vùng xích ñạo có khí hậu nhiệt ñới như: Việt Nam, Inñônêxia, Malaixia, Ấn ðộ, Côlômbia, Brazin, Etiôpia…Hàng năm, sản lượng cà phê toàn cầu ñạt tới 4,5 ñến 5 triệu tấn, phần lớn dùng ñể xuất khẩu sang các nước phát triển là nơi có mức sống rất cao và cà phê trở thành nhu yếu phẩm trong cuộc sống bình thường của mỗi người dân. Ở Việt Nam, cà phê ñược trồng nhiều ở vùng ñất ñỏ như Tây Nguyên, nam Trung bộ, khu bốn cũ và một số tỉnh trung du, miền núi phía Bắc. Mỗi năm nước ta xuất khẩu khoảng 60 ñến 70 ngàn tấn cà phê nhân. Trong số 100 loài thuộc chi coffea chỉ có một số ít loài như cà phê chè (Arabica), cà phê vối (Robusta) và cà phê mít (Chari) là thực sự có tầm quan trọng kinh tế ñược trồng với mục ñích thương mại. Trong số này cà phê chè ñược trồng nhiều nhất, chiếm tới 70% tổng diện tích cà phê thế giới và trên 75% sản lượng cà phê xuất khẩu hàng năm [5], [6]. Cà phê chè: quả có dạng hình trứng thuôn dài, khi chín có màu ñỏ tươi hoặc màu vàng, thường có hai nhân, vỏ thịt dày mọng nước và có nhiều ñường, cuống quả ngắn và dễ gãy. Hạt có màu xanh xám, xanh lục hoặc xanh xanh... Tuỳ theo từng giống và phương pháp chế biến. Kích thước hình dáng và trọng lượng nhân thay ñổi tuỳ theo giống, ñiều kiện tự nhiên và chế ñộ canh tác. Các giống cà phê chè ñược trồng phổ biến hiện nay là: Typica, Bourbon, caturra, catuai, catimor. trọng lượng 100 hạt của các giống cà phê chè ñang ñược trồng dao ñộng trong khoảng từ 18-22g, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 3 chỉ tiêu này ñối với nước ta ñạt thấp 14-18g. Tỷ lệ quả tươi trên nhân khoảng 5-8. Hàm lượng caffein trong nhân từ 1,8-2%. Cà phê vối: Quả hình trứng hoặc tròn, khi chín có mầu ñỏ thẫm, vỏ quả cứng và dai hơn cà phê chè. Hạt dạng bầu tròn, ngắn và nhỏ hơn so với cà phê chè, có màu xám, xanh ñục hoặc ngà vàng tuỳ vào phương pháp chế biến và bảo quản. Các giống cà phê vối ñược trồng phổ biến là: Robursa, konilou. Trọng lượng trung bình 100 hạt 13-16g, tỷ lệ quả tươi/nhân từ 4-6. Hàm lượng caffein trong hạt 2,5-3%. Cà phê mít: Quả to hình trứng, hơi dẹt lúc chín có màu ñỏ thẫm, thịt quả giòn ít ngọt. Hạt to màu xanh ngả vàng. Trọng lượng 100 hạt từ 15-20g, hàm lượng caffein 1,02-1,15% [7]. Trên hình 1.1 là sơ ñồ cấu tạo giải phẫu quả cà phê. Quả cà phê gồm có những phần chính như sau: - Lớp vỏ quả là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu ñỏ, vỏ cà phê chè mềm hơn cà phê vối và cà phê mít. Bên trong là vỏ thịt ñược gọi là trung bì. Vỏ thịt cà phê chè mềm, chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn. Vỏ thịt cà phê mít cứng và dày hơn. Lớp nhớt nằm tiếp sau lớp vỏ quả. - Vỏ thóc là lớp vỏ cứng chứa nhiều chất xơ ñược gọi là nội bì. Vỏ thốc của cà phê chè mòng hơn và dễ ñập võ hơn so với cà phê vối và cà phê mít. - Vỏ lụa nằm giũa lớp vỏ thóc và nhân. Vỏ lụa có màu và ñặc tính khác nhau tuỳ theo loại cà phê. Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc rất mỏng và dễ bong ra khỏi nhân trong quá trình chế biến. Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt. Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám chắc vào nhân. - Nhân cà phê ở trong cùng. Lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bào nhỏ, trong ñó có chứa nhiều những chất dầu. Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn. Một quả cà phê thường có 1,2 hoặc 3 nhân, thông thường chỉ có 2 nhân [14]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 4 Hình 1.1. ðặc ñiểm cấu tạo quả cà phê 1.1.2. Thành phần hoá học quả cà phê 1.1.2.1. Thành phần hóa học của quả cà phê Tỷ lệ các phần hóa học của quả cà phê ñược ghi trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê Các loại vỏ và nhân Cà phê chè Cà phê vối (%) (%) - Vỏ quả 43-45 41-42 - Lớp nhớt 20-23 21-22 - Vỏ trấu 6-7,5 6-8 - Nhân và vỏ lụa 26-30 26-29 1.1.2.2. Thành phần hoá học của nhân cà phê Cà phê nhân ở dạng thương phẩm gồm có nước, khoáng, lipit, protit, gluxit. Ngoài ra còn có những chất khác mà ta thường gặp trong thực vật là những axit hữu cơ, chủ yếu là axit clorogenic và các ancaloit. Trên thế giới cũng như trong nước, ñã có nhiều nghiên cứu về thành phần hoá học của nhân cà phê. Trong bảng 1.2 là một số chất trong nhân cà phê sống. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 5 Bảng 1.2. Thành phần hoá học của nhân cà phê Thành phần hoá học Tỷ lệ (g/100g) - Nước 8-12 - Chất béo 4-18 - ðạm 1,8-2,5 - Protein 9-16 - Cafein 0,8-2,0 - Axit clorogenic 2-8 - Trigonelin 1-3 - Tanin 2 - Axit cafetanic 8-9 - Axit cafeic 1 - Pantosan 5 - Tinh bột 5-23 - Dextrin 0,85 - ðường 5-10 - Xenlulo 10-20 - Hemixenlulo 20 - Linhin 4 - Tro 2,5-4,5 Ngoài ra trong nhân cà phê có một lượng ñáng kể vitamin, các chất bay hơi và cấu tử mùi thơm. Hiện nay người ta ñã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm, hỗn hợp lại thành mùi thơm ñặc biệt của cà phê. Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B như: B1; B2; B6; B12 và các loại axit hữu cơ là tiền các loại vitamin. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 6 1.1.3. Thu hoạch nguyên liệu Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước vấn ñề thu hoạch cà phê chủ yếu là hái bằng tay, cà phê chè thấp hái dễ. Người ta hái vào giỏ ñeo trước bụng hoặc bên sườn. ðối với cà phê mít thì cây cao, phải bắc thang ñể hái. Hình 1.2: Thu hoạch cà phê Năng suất thu hái phụ thuộc vào nhiều yếu tố: ñầu vụ, giữa vụ, cuối vụ, cà phê tơ, cà phê già,… mức ñộ ñiêu luyện của người hái, phương tiện trang bị cho việc thu hoạch,… sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất hái. Thông thường năng suất từ 50-80 kg/công, cũng có thể cao ñến 100-150 kg/công hoặc hơn nữa. Cà phê là một loại sản phẩm dễ bị mất phẩm chất nếu không ñược thu hái ñúng lúc và chế biến kịp thời [12]. 1.1.3.1. Yêu cầu kỹ thuật khi thu hoạch ðể ñảm bảo phẩm chất tốt, ñồng thời tránh lãng phí vì rơi rụng hư hỏng, việc thu hái cần ñạt ñược các yêu cầu sau: - Cần thu hái ñúng lúc, kịp thời, ñúng ñộ chín. - Không thu hái những quả cà phê còn xanh, còn non chưa ñầy ñủ chất lượng. - Phải hái từng quả, không hái chùm làm ảnh hưởng tới cây và năng suất mùa sau. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 7 - Khi thu hái phải bảo vệ các nụ hoa nhất là cà phê mít. - Cần giữ vệ sinh khi thu hái, không ñể lẫn rác, cành, ñất, ñá làm nhiễm bẩn khối hạt. - Sau khi thu hái xong phải vận chuyển ngay về nơi chế biến không ñể ủ ñống quá lâu làm cho cà phê nẫu, bốc nóng. Thông thường người ta phân cà phê ra làm bốn loại sau thu hoạch dựa trên các tỷ lệ cho phép của tiêu chuẩn nguyên liệu quy ñịnh: - Tỷ lệ quả chín. - Tỷ lệ quả xanh. - Tỷ lệ quả chùm. - Tỷ lệ quả khô. 1.1.3. 2. Thời vụ thu hoạch Mỗi loại cà phê có thời gian chín và thu hoạch khác nhau. Cà phê chè và cà phê mít chín tập trung hơn. Cà phê vối thường chín rải rác hơn. Thời gian thu rộ vào khoảng 20-40 ngày, nên việc tập trung nhân lực thu hoạch rất chú trọng. Tuỳ thuộc vào thời tiết khí hậu từng vùng mà cà phê có thể chín sớm hoặc muộn hơn. Ngoài ra thời vụ thu hoạch cà phê còn phụ thuộc vào mức ñộ chăm bón. Thông thường thời vụ thu hoạch như sau: - Cà phê chè: từ tháng 11-12,1-2, tập trung vào tháng 12 và tháng 1, ở Tây Nguyên thu hoạch sớm hơn khoảng 2 tháng. - Cà phê vối: từ tháng 12,1,2,3,4, thu rộ vào tháng 2 và tháng 3. - Cà phê mít: tháng 5,6,7,8, thu rộ vào tháng 6,7. Nhìn qua thời vụ thu hoạch của ba loại cà phê ta thấy: nếu trồng cả ba loại cà phê với một tỉ lệ thích hợp, thì sẽ có một sản lượng nguyên liệu tương ñối ổn ñịnh tận dụng ñược công suất của các cơ sở chế biến. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 8 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê 1.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê ở nước ngoài Cây cà phê ñược phát hiện và trồng trọt ñầu tiên ở Châu Phi từ thế kỷ XIV, sau ñó ñược ñưa vào các nước châu á, châu Mĩ la Tinh và Châu ðại Dương vào thế kỷ XVII và XVIII. Ngày nay, cà phê là mặt hàng buôn bán lớn thứ hai của thế giới phát triển sau dầu mỏ, ñược trồng ở trên 80 nước trên thế giới với tổng diện tích trên 10 triệu ha, năng suất bình quân trên 800 kg nhân/ha và thu hút hơn 20 triệu lao ñộng. Có trên 50 nước xuất khẩu cà phê, tổng giá trị hàng hoá xuất khẩu hàng năm ñạt trên 10 tỷ ñô la, hầu hết cà phê trao ñổi trên thị trường thế giới hiện nay là cà phê nhân sống chiếm 95% lượng cà phê xuất khẩu. 1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê ở Việt Nam Cây cà phê có mặt ở Việt nam từ cuối thế kỷ XIX ñầu thế kỷ XX ñược trồng rải rác ở Bắc Bộ, bắc Trung Bộ và cuối cùng là Cao nguyên miền Trung và ðông Nam Bộ. Trước 1975 diện tích cà phê cao nhất khoảng 13.000 ha, tới 1990 cả nước có gần 120.000 ha cà phê với sản lượng khoảng 65.000 tấn nhân/năm. Sản lượng cà phê Việt Nam không ngừng tăng lên, ñặc biệt vào cuối thập kỷ 90 do lợi nhuận mang lại từ sản xuất cà phê nên diện tích, năng suất sản lượng cà phê của ta tăng rất nhanh. ðến nay cả nước có trên 500.000 ha cà phê, ñược trồng ở các tỉnh Tây Nguyên, các tỉnh miền ðông Nam Bộ, ðồng Nai, Bình Phước, Bà Rịa Vũng Tàu, ven biển miền Trung và miền núi phía Bắc, trong số này có hơn 20.000 ha là cà phê chè còn lại là cà phê vối. Năng suất bình quân khoảng 1,5 tấn nhân/ha, sản lượng khoảng 800.000 tấn/năm. Tới năm 2010 cả nước sẽ trồng thêm khoảng 100.000 ha cà phê chè ở các tỉnh phía bắc và một số cao nguyên. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 9 Từ chỗ sản lượng cà phê nhỏ bé, trong nhiều năm gần ñây Việt Nam ñã vươn lên là một trong số ít những nước xuất khẩu cà phê nhiều nhất thế giới, ñóng góp 25-27% vào kim ngạch xuất khẩu nông sản của cả nước. Phụ lục 3.3 nêu diễn biến diện tích, sản lượng và xuất khẩu cà phê của Việt Nam qua các năm. Cùng với việc ñẩy mạnh sản xuất và xuất khẩu, thị trường xuất khẩu của Việt Nam cũng không ngừng tăng lên. trước 1990 cà phê Việt Nam chỉ xuất khẩu sang Liên Xô (cũ) và các nước XHCN ðông Âu và một lượng nhỏ sang xingapo, Hồng Công. ðến nay cà phê Việt Nam ñược xuất khẩu sang trên 60 nước trên khắp châu lục. 1.3. Kỹ thuật sản xuất cà phê nhân ðể sản xuất cà phê nhân người ta có thể tiến hành theo hai phương pháp: phương pháp ướt và phương pháp khô Phương pháp ướt ñược thực hiện theo quy trình: cà phê quả tươi, làm sạch và phân loại nguyên liệu, bóc vỏ quả, tách nhớt, làm ráo cà phê thóc, phơi sấy cà phê thóc, xát vỏ cà phê thóc thành cà phê nhân. Phương pháp khô ñược thực hiện theo qui trình sau: cà phê quả tươi, phơi sấy khô, xát vỏ quả và vỏ thóc thành cà phê nhân. Phương pháp khô có qui trình công nghệ ñơn giản, không ñòi hỏi nhiều thiết bị ñắt tiền nhưng có nhiều nhược ñiểm: thời gian phơi sấy kéo dài, tốn nhiều diện tích sân phơi nếu phơi nắng hoặc chi phí nhiên liệu cho quá trình sấy lớn nếu sử dụng thiết bị sấy, chất lượng cà phê nhân thấp, tỷ lệ vỡ nát nhiều nên hiện nay ít ñược áp dụng. Vì vậy trong nội dung này chỉ giới thiệu công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp ướt với các công ñoạn chính như sau: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 10 1.3.1. Làm sạch và phân loại nguyên liệu a. Mục ñích Cà phê hái về thường lẫn ñất ñá, rác, cành, quả khô, quả to nhỏ khác nhau... cho nên trước khi cho vào máy xát tươi, nguyên liệu cần phải ñược làm sạch và phân loại. Tuỳ theo ñộ ñồng ñều của nguyên liệu mà công ñoạn làm sạch và phân loại sẽ dễ dàng hay khó khăn, ñơn giản hay phức tạp. Làm sạch và phân loại nguyên liệu ñể các tách tạp chất lẫn trong nguyên liệu, làm cho kích thước nguyên liệu ñồng ñều. Rửa sạch cà phê trước khi ñưa vào máy ñể tạo ñiều kiện tốt cho việc tăng suất máy và ñộ bền của thiết bị, ñảm bảo chất lượng sản phẩm. b. Các phương pháp làm sạch và phân loại Làm sạch và phân loại nguyên liệu chủ yếu là dựa vào sự khác nhau về tính chất vật lý, trạng thái của nguyên liệu và tạp chất. ðặc biệt chú ý ñến các tạp chất khó làm sạch ñể loại chúng ra, ñồng thời phải áp dụng các phương pháp kinh tế nhất, có hiệu quả nhất. Có thể quy về các phương pháp sau: - Dựa vào sự khác nhau về kích thước của nguyên liệu về các tạp chất ñể phân loại và làm sạch có thể dùng loai sàng chấn ñộng, sàng bắc ngang, sàng tròn, sàng nẩy. - Dựa vào sự khác nhau về sức chịu gió của nguyên liệu và tạp chất mà làm sạch và phân loại thường dùng catado hay quạt hòm,... - Dựa vào sự khác nhau giữa chiều dài của nguyên liệu và tạp chất ñể phân loại, thường dùng là máy hình trụ hoặc máy ñĩa v.v… - Dựa vào sự khác nhau về hình dáng, trạng thái bề mặt, trọng lượng riêng ñể làm sạch và phân loại. c. Các thiết bị làm sạch và phân loại cà phê Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật....... ........... 11