Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất socola từ quả cacao tươi - VNUA

Tiểu luận đồ án công nghệ chế biến thiết kế nhà máy sản xuất socola từ quả cacao tươi. Tổng hợp quy trình sản xuất, tính toán thiết bị và dây chuyền.

• Tác giả: Nguyễn Thị Phước An
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Mỹ Hạnh
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất socola từ quả cacao tươi
• Loại tài liệu: Đồ án công nghệ chế biến
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế nhà máy sản xuất socola từ quả cacao

Thiết kế nhà máy sản xuất socola từ quả cacao tươi là giải pháp phát triển chuỗi giá trị nông sản. Dự án khai thác nguồn nguyên liệu cacao dồi dào tại các vùng trồng trọng điểm. Nhu cầu tiêu thụ socola nguyên chất và bột cacao trên thị trường đang tăng trưởng nhanh chóng. Nhà máy đảm bảo quy trình sản xuất khép kín từ khâu thu mua quả tươi đến khâu đóng gói thành phẩm hoàn thiện. Vị trí xây dựng nhà máy cần thỏa mãn các tiêu chí khắt khe về địa lý, giao thông vận tải và nguồn cung cấp điện nước. Mặt bằng quy hoạch phân chia rõ ràng giữa phân xưởng xử lý hạt thô và khu vực chế biến socola sạch. Cơ sở hạ tầng phụ trợ gồm hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn môi trường cùng kho bảo quản chuyên dụng. Đồ án xây dựng mô hình sản xuất hiện đại, tối ưu hóa năng suất và giảm thiểu chi phí vận hành. Toàn bộ dây chuyền áp dụng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm quốc tế.

1.1. Tiềm năng nguyên liệu và thị trường socola

Việt Nam sở hữu điều kiện thổ nhưỡng thuận lợi cho cây cacao sinh trưởng tốt. Hạt cacao nội địa có chất lượng hương vị thơm ngon đặc trưng. Thị trường tiêu thụ bánh kẹo socola trong nước duy trì đà tăng trưởng cao mỗi năm. Sự kết hợp giữa vùng nguyên liệu ổn định và thị trường tiêu thụ mở rộng tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng nhà máy chế biến quy mô công nghiệp. Nhà máy tập trung thu mua quả cacao tươi trực tiếp từ nông hộ. Quy trình này nâng cao giá trị hạt cacao, cải thiện thu nhập cho người nông dân và thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững.

1.2. Mục tiêu kỹ thuật của đồ án thiết kế

Đồ án xác lập cơ sở khoa học cho việc lựa chọn công nghệ và bố trí dây chuyền. Mục tiêu chính là thiết lập hệ thống sản xuất socola liên tục với công suất ổn định. Đồ án tính toán chi tiết cân bằng vật chất cho từng công đoạn xử lý. Các thông số nhiệt độ, áp suất và thời gian chế biến được chuẩn hóa nghiêm ngặt. Dự án thiết lập mặt bằng nhà xưởng hợp lý nhằm rút ngắn quãng đường vận chuyển nội bộ. Hệ số sử dụng đất được tính toán kỹ lưỡng, đảm bảo an toàn lao động và thuận tiện mở rộng sản xuất trong tương lai.

II. Phân tích kỹ thuật nhà máy sản xuất socola từ quả cacao

Phân tích kỹ thuật đóng vai trò cốt lõi trong thiết kế nhà máy chế biến cacao. Quá trình chế biến trải qua hai giai đoạn lớn gồm xử lý hạt thô và sản xuất socola thành phẩm. Giai đoạn đầu đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt quá trình lên men và sấy khô để hình thành tiền chất hương vị. Giai đoạn hai đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối trong các công đoạn rang, nghiền tinh, kiềm hóa và đảo trộn nhiệt. Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu qua mỗi công đoạn cần được tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả cân bằng vật chất. Các máy móc hoạt động độc lập phải kết nối nhịp nhàng trong một dây chuyền tự động hóa cao. Việc phân loại nguyên liệu đầu vào quyết định chất lượng cảm quan của socola. Nguồn phụ gia như đường tinh luyện, bơ cacao bổ sung và chất nhũ hóa lecithin cần đáp ứng các chứng chỉ kiểm định chất lượng nghiêm ngặt.

2.1. Thách thức trong công đoạn sơ chế hạt tươi

Khâu sơ chế hạt cacao tươi đòi hỏi kỹ thuật xử lý kịp thời. Quả cacao sau thu hoạch cần phân loại độ chín và lưu trữ không quá 5 ngày trước khi tách hạt. Quá trình lên men trong thùng gỗ cần kiểm soát nhiệt độ từ 45 đến 50 độ C để loại bỏ vị đắng chát. Hạt sau lên men phải được làm khô ngay nhằm hạ độ ẩm xuống dưới 7,5%. Nếu sấy không đạt chuẩn, nấm mốc và mùi lạ sẽ phát triển nhanh chóng. Điều này làm giảm phẩm cấp nguyên liệu và gây tổn thất kinh tế cho toàn bộ quá trình sản xuất.

2.2. Kiểm soát các biến đổi hóa lý khi luyện socola

Công đoạn nghiền tinh và đảo trộn nhiệt quyết định độ mịn và cấu trúc của socola. Kích thước hạt cacao và đường sau khi nghiền phải nhỏ hơn 20 micromet để không gây cảm giác ráp lưỡi khi thưởng thức. Đảo trộn nhiệt loại bỏ triệt để các hợp chất axit bay hơi khó chịu và nước dư thừa. Quá trình xử lý nhiệt tạo mầm tinh thể bơ cacao bền vững dạng Beta. Cấu trúc tinh thể đồng nhất giúp bề mặt thanh socola bóng bẩy, đạt độ giòn chuẩn và không bị hiện tượng lại bơ khi lưu trữ lâu dài.

III. Giải pháp công nghệ nhà máy sản xuất socola từ quả cacao

Giải pháp công nghệ tập trung vào việc tính toán chọn lựa thiết bị hiện đại và bố trí phân xưởng đồng bộ. Thiết bị tách hạt Pinhalense công suất 1200 kg/h giúp giải phóng nhanh nhân công thủ công. Hệ thống 4 thùng gỗ lên men kích thước chuẩn đảm bảo năng suất 150 kg mỗi mẻ. Thiết bị sấy thùng quay 1 tấn mỗi mẻ giữ độ ẩm hạt ổn định và đồng đều. Máy sàng rung công suất 700 kg/h loại bỏ tạp chất hiệu quả trước khi đưa hạt vào lò rang công suất 1000 kg/h. Dây chuyền ép bơ thủy lực và máy nghiền bánh cacao tạo nguồn nguyên liệu bơ và bột cacao nguyên chất. Công đoạn luyện socola sử dụng máy nghiền tinh nhiều trục kết hợp bồn đảo trộn nhiệt kín. Quy trình rót khuôn, làm mát tự động đảm bảo hình dạng thanh socola sắc nét và bao gói kín khí.

3.1. Lựa chọn thiết bị cơ khí và tự động hóa

Lựa chọn thiết bị dựa trên tính toán cân bằng năng suất từng ca sản xuất. Máy tách vỏ hạt cacao dùng phương pháp quạt gió kết hợp lực đập cơ học để bóc sạch vỏ lụa. Thiết bị nghiền bi và máy ép thủy lực tách triệt để bơ cacao và bánh dầu. Hệ thống gia nhiệt bằng hơi nước cung cấp nhiệt lượng ổn định cho các bồn phản ứng và máy đảo trộn. Toàn bộ bề mặt tiếp xúc thực phẩm đều chế tạo từ thép không gỉ inox 304. Thiết bị tự động điều chỉnh tốc độ khuấy giúp hạn chế tối đa sai sót kỹ thuật.

3.2. Bố trí dây chuyền và phân xưởng sản xuất

Mặt bằng nhà máy được bố trí theo nguyên tắc một chiều khép kín. Phân xưởng xử lý hạt tươi nằm riêng biệt nhằm ngăn ngừa nhiễm chéo vi sinh vật vào khu vực thành phẩm. Phân xưởng sản xuất socola chính được trang bị hệ thống điều hòa kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm nghiêm ngặt. Kho nguyên liệu, kho bao bì và kho thành phẩm bố trí gần cửa xuất nhập hàng để thuận tiện lưu thông. Hệ số xây dựng và hệ số sử dụng đất đạt chuẩn quy chuẩn công nghiệp, tối ưu hóa lối thoát hiểm và giao thông nội bộ.

IV. Hiệu quả kinh tế nhà máy sản xuất socola từ quả cacao

Đánh giá hiệu quả kinh tế khẳng định tính khả thi cao của đồ án thiết kế nhà máy. Việc tính toán chi phí đầu tư bao gồm chi phí xây dựng hạ tầng, mua sắm máy móc và lắp đặt hệ thống kỹ thuật. Chi phí biến đổi như điện năng, hơi nước, nước sạch và nhân công được tối ưu hóa qua từng ca làm việc. Nhà máy tận dụng toàn bộ sản phẩm phụ như vỏ cacao làm phân bón hữu cơ, gia tăng doanh thu và bảo vệ môi trường. Các sản phẩm chính gồm socola thanh, bơ cacao và bột cacao có biên lợi nhuận cao trên thị trường. Thời gian thu hồi vốn của dự án đạt mức kỳ vọng nhờ công nghệ hiện đại và chất lượng sản phẩm vượt trội. Đồ án cung cấp tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh cho các doanh nghiệp và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm nghiên cứu thực tiễn.

4.1. Tối ưu chi phí sản xuất và phụ phẩm nông nghiệp

Hiệu quả chi phí được cải thiện rõ rệt nhờ việc tự động hóa các khâu nặng nhọc. Việc sử dụng vỏ quả cacao làm nguyên liệu sản xuất phân vi sinh giúp giải quyết triệt để vấn đề chất thải rắn hữu cơ. Công nghệ thu hồi nhiệt thải từ lò rang và nồi hơi hỗ trợ tiết kiệm đáng kể năng lượng tiêu thụ. Quy trình tính toán định mức nguyên vật liệu chính xác hạn chế tối đa tỷ lệ rơi vãi. Mô hình tuần hoàn nguyên liệu nâng cao giá trị tổng thể trên mỗi tấn quả cacao tươi nhập kho.

4.2. Khả năng nhân rộng và ứng dụng vào thực tế

Bản vẽ thiết kế và các chỉ số kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn rất cao. Mô hình nhà máy có thể linh hoạt điều chỉnh công suất tùy theo năng lực tài chính và vùng nguyên liệu địa phương. Các doanh nghiệp chế biến thực phẩm có thể áp dụng ngay quy trình công nghệ để xây dựng nhà máy hiện đại. Đồ án đóng góp vào định hướng chế biến sâu nông sản, giảm xuất khẩu thô và nâng cao giá trị thương hiệu socola Việt Nam trên thị trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Socola có nhiều hương vị khác nhau, phụ thuộc vào khẩu vị của từng khách hàng nhất định. Mỗi loại socola khác nhau chắc chắn có những hương vị, thành phần được chế biến khác nhau. Nguồn gốc của socola là chính từ những hạt ca cao. Socola được người Mexico sáng tạo ra.

Những người Maya, Inca, Aztec trồng cây ca cao và chế biến và đặt tên gọi là socola. Sau đó thì được các nhà thám hiểm trên thế giới, mang những hạt cacao trộn lẫn với những hương vị khác và sau này được cả thế giới biết đến. Người châu Á tiêu thụ socola ít hơn rất nhiều so với người sống ở Bắc Mỹ và châu Âu vốn tiêu thụ tới hơn một nửa sản lượng sô-cô-la toàn thế giới mỗi năm: khoảng 5,4 triệu tấn, so với con số 867.000 tấn được tiêu thụ tại Đông Nam Á (số liệu của tổ chức Euromonitor International ). Dù vậy, socola sản xuất tại các nước Đông Nam Á đang dần có khách hàng bản xứ khi nhận được các giải thưởng từ London và Paris cũng như đang từng bước chiếm được cảm tình của người ưa thích món ngọt này ở phạm vi toàn cầu.

Socola của Việt Nam được cho là một trong những loại ngon nhất trên thế giới hiện nay. Đây là sự xác minh của những chuyên gia hàng đầu trên thế giới về socola đến từ Bỉ, từ Mỹ và Nhật Bản. Nói đến socola, chắc chắn nhiều người còn nghĩ rằng đó là một trong những loại xa xỉ phẩm bởi socola được sản xuất ở một số nước trên thế giới, và được bán với giá cao, nhất là những nước như Bỉ thì vô cùng đắt đỏ. Với nguồn nguyên liệu phong phú từ những hạt cacao trồng chính ở vùng chây thổ sông Mekong, được rang, tách vỏ và được xử lý công nghệ bằng nhiệt thì mới cho ra đời những thanh chocolate siêu ngon mang thương hiệu Việt như hiện nay.

Chúng ta đang kể cho thế giới nghe một câu chuyện có thật về những thanh socola có nguyên liệu từ Việt Nam, sản xuất và đóng thành phẩm của Việt Nam. Chắc chắn, socola Việt sẽ vươn ra thế giới, đem đến một sự cảm nhận đặc biệt về một loại sô cô la khác với những thương hiệu đã có từ lâu đời. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM – NHÓM 14 – TỔ 1 7 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM PHẦN I. LẬP LUẬN KINH TẾ 1.

Địa điểm đặt nhà máy: Thành phố Buôn Ma Thuật, Tỉnh Dak Lak 1. Vị trí địa lí Địa điểm cụ thể: Khu công nghiệp Hòa Phú, thôn 12 xã Hòa Phú, thành phố Buôn Ma Thuật với diện tích 331,73 ha (trước là 182ha) Cách trung tâm thành phố 15km về phía Tây Nam Phía bắc giáp suối Ea Tuôr. Phía nam giáp khe cạn, Phía đông giáp khu đất trồng mía, Phía tây giáp Khu đô thị dịch vụ. Địa hình Nằm trong vùng cao nguyên phía Tây của dãy Trường Sơn, có độ cao trung bình 500 m so với mặt nước biển, địa hình dốc thoải 50 - 100 từ Đông sang Tây, chênh lệch về độ cao nhiều như vậy khiến cho hệ sinh thái động thực vật biến đổi phong phú.

Khí hậu Chịu chi phối của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhưng đồng thời cũng chịu ảnh hưởng mạnh của tiểu vùng khí hậu cao nguyên phía Tây dãy Trường Sơn, nên khí hậu thành phố cũng có những nét đặc thù riêng, chủ yếu một năm chia làm 2 mùa rõ rệt: - Mùa mưa: Do ảnh hưởng mạnh của khí hậu Tây Trường Sơn nên tại Thành phố Buôn Ma Thuột có lượng mưa rất lớn, kéo dài 6 tháng, xuất hiện từ tháng 5 đến tháng 10, trùng với mùa có gió Tây, Tây Nam hoạt động. Lượng mưa chiếm khoảng 87% lượng mưa cả năm. Tháng 8 và tháng 9 là các tháng có lượng mưa lớn nhất và đạt khoảng 300mm/tháng. - Mùa khô: Kéo dài 6 tháng, từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, trùng với mùa có hướng gió Đông, Đông Bắc.

Mưa ít, lượng mưa chỉ chiếm khoảng 13% lượng mưa cả năm. Mưa mùa khô chỉ xuất hiện vào thời gian đầu và cuối mùa khô, có nhiều năm không có mưa, cường độ mưa mùa khô thường <10mm/tháng và chỉ xảy ra mưa một vài ngày trong tháng. Tài nguyên nước a) Nguồn nước mặt Với những đặc điểm về khí hậu-thủy văn và với 3 hệ thống sông ngòi phân bố tương đối đều trên lãnh thổ (hệ thống sông Srepok; hệ thống sông Ba, hệ thống sông Đồng Nai) cùng với hàng trăm hồ chứa và 833 con suối có độ dài trên 10 km, đã tạo cho Đắk Lắk một mạng lưới sông hồ khá dày đặc. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM – NHÓM 14 – TỔ 1 8 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM b) Nguồn nước ngầm Tập trung chủ yếu trong các thành tạo Bazan & Trầm tích Neogen đệ tứ, tồn tại chủ yếu dưới 2 dạng: Nước lỗ hổng và nước khe nứt.

Tổng trữ lượng ước tính: Chất lượng nước thuộc loại nước siêu nhạt, độ khoáng hoá M= 0,1 - 0,5, pH = 7-9. Loại hình hoá học thường là Bicacbonat Clorua - Magie, Can xi hay Natri. Điều kiện tự nhiên Thiên nhiên ưu đãi cho thành phố Buôn Ma Thuột cùng với bàn tay con người qua thời gian đã hình thành mạng lưới hồ thiên nhiên, nhân tạo gắn với những khu rừng, đồn điền cà phê, cao su, các buôn dân tộc tạo nên các không gian thoáng đãng, trong lành, là nơi khai thác du lịch rất hấp dẫn và sinh động như hồ Ea Kao (di tích danh thắng cấp tỉnh), hồ Ea Chư Cáp, hồ Ea Nao, hồ Đạt Lý,… 2. Con người 2.

Nguồn nhân lực: Tính đến năm 2022, dân số Đắk Lắk đứng thứ 39/63 tinh thành, tỉ lệ đô thị hóa đạt 24,72%, là tỉnh có dân số trẻ. Thành phố Buôn Ma Thuột có diện tích tự nhiên là 377,18 km 2 , dân số là 375.590 người, mật độ dan số 996 người/km2. Là một trong những huyện tập trung đông dân cư nhất tỉnh Dak lak. Nguồn lao động nơi đây dồi dào, giúp giải quyết lượng lớn nhu cầu nhân lực cho doanh nghiệp và tận dụng tốt nguồn nhân lực của địa phương.

Các bộ phận chính làm trong doanh nghiệp sản xuất đồ uống: 2. Ban lãnh đạo - 1 Giám đốc: Người quản lý và giám sát tất cả các hoạt động kinh doanh, con người cũng như các hoạt động hợp tác của doanh nghiệp. - 2 Phó giám đốc: Phó giám đốc kinh doanh: Điều hành hoạt động của công ty, doanh nghiệp theo sự phân công của Giám đốc. Bên cạnh đó, chủ động triển khai, thực hiện nhiệm vụ được giao.

Chịu trách nhiệm trước Giám đốc về kết quả hoạt động của các bộ phận được giao quản lý. Thiết lập mục tiêu, chính sách cho việc quản lý các bộ phận hành chính – nhân sự, tài chính – kế toán, kinh doanh, tiếp thị - chăm sóc khách hàng. Phó giám đốc kỹ thuật: Điều hành hoạt động của công ty, doanh nghiệp theo sự phân công của Giám đốc. Bên cạnh đó, chủ động triển khai, thực hiện nhiệm vụ được giao.

Chịu trách nhiệm trước Giám đốc về kết quả hoạt động của các bộ phận được giao quản lý. Thiết lập mục tiêu, chính sách cho việc quản lý các bộ phận kỹ thuật, kiểm soát chất lượng, chế biến. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM – NHÓM 14 – TỔ 1 9 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 2. Các bộ phận:  Bộ phận hành chính - nhân sự: Quản lý tuyển dụng, đào tạo.

Quản lý hồ sơ nhân viên. Theo dõi quá trình công tác, quản lý các quyết định, nội quy của nhà máy.  Bộ phận tài chính – kế toán: Phụ trách các công việc liên quan đến xuất hóa đơn. Ghi nhận doanh thu, ghi nhận chi phí, tính giá thành sản phẩm.

Theo dõi công nợ, báo cáo tài chính, báo cáo thuế ,báo cáo ban giám đốc về tình hình kinh tế. Tính lương, thưởng, các khoản trích theo lương, thuế thu nhập cá nhân theo đúng luật định.  Bộ phận kinh doanh: Phụ trách các công việc liên quan chính sách giá bán. Chương trình chiết khấu khuyến mãi.

Lập đơn đặt hàng bán. Kiểm tra tồn kho khả dụng.  Bộ phận tiếp thị - chăm sóc khách hàng: Xây dựng các kênh thông tin để khách hàng có thể tiếp can dễ dàng các thông tin về giá cả, phương thức thanh toán… Phụ trách các công việc liên quan đến thông tin khách hàng. Lập kế hoạch ngân sách chăm sóc khách hàng hàng năm.

Đầu mối nhận mọi thông tin về khiếu nại của khách hàng, đưa ra phương hướng xử lý theo yêu cầu của khách.  Bộ phận kỹ thuật: Làm cán bộ kỹ thuật trong nhà máy, tổ trưởng sản xuất, trưởng ca các dây chuyền sản xuất.  Bộ phận kiểm soát chất lượng: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào, kiểm tra chất lượng sản phẩm, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm trong từng giai đoạn của quy trình sản xuất.  Bộ phận chế biến: Trực tiếp tham gia làm việc trên dây chuyền sản xuất.

Cơ sở hạ tầng 3. Hệ thống giao thông Được thiết kế hợp lý nhằm đảm bảo việc giao thông trong toàn khu công nghiệp được thông suốt. Hệ tống được thiết kế như sau:  Các trục đường chính trong khu công nghiệp rộng 32m – 4 làn  Các trục đường nhánh trong khu công nghiệp rộng 23m – 2 làn Toàn bộ các đường nội bộ đều được thiết kế và thi công tuân thủ chặt chẽ cá quy định của quốc gia và được hoàn thành bằng bê tông nhựa Asphalt. Các đường nội bộ cũng được trang bị hệ thống chiếu sáng cao áp hoàn chỉnh, hoàn mỹ.

Hệ thống nước Nước sạch được cung cấp với công suất 30.000 m 3 mỗi ngày từ nhà máy nước sạch. Nước được cung cấp tới hàng rào nhà máy bằng hệ thống cấp nước tiêu chuẩn quốc tế. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM – NHÓM 14 – TỔ 1 10 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Phí sử dụng nước sạch: 0,40 USD/m3. Lượng nước sạch sử dụng được tính theo số ghi trên đồng hồ đo nước.

Hệ thống tông tin liên lạc Khu công nghiệp được lắp đặt hệ thống cáp thông tin liên lạc ngầm và được cung cấp tới hàng rào của nhà máy với hệ thống cáp tiêu chuẩn quốc tế. Qua hệ thống kết nối giữa trung tâm liên lạc của khu công nghiệp thông qua mạng bưu chính viễn thông mọi nhu cầu về thông tin liên lạc được đảm bảo và có khả năng cung cấp mọi dịch vụ cần thiết như: tổng đài riêng, điện thoại quốc tế, hội thảo từ xa, kênh thuê riêng, internet tốc độ cao, … 3.