THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BÓC VỎ LỤA NHÂN HẠT ĐIỀU NĂNG SUẤT 20 kgh

TÓM T ẮT Đề tài “Thiết kế chế tạo và xác định chế độ làm việc của máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều năng suất 20 kg/h” đã được tiến hành thiết kế chế tạo tại trung tâm công nghệ và thiết bị n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

NGUYỄN THANH PHONG

CỦA MÁY BÓC VỎ LỤA NHÂN HẠT ĐIỀU

NĂNG SUẤT 20 kg/h

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 03/2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

NGUYỄN THANH PHONG

CỦA MÁY BÓC VỎ LỤA NHÂN HẠT ĐIỀU

NĂNG SUẤT 20 kg/h

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 60 52 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Hướng dẫn khoa học:

TS LÊ ANH ĐỨC

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 03/2012

THIẾT KẾ - CHẾ TẠO VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC

CỦA MÁY BÓC VỎ LỤA NHÂN HẠT ĐIỀU

NĂNG SUẤT 20 kg/h

NGUYỄN THANH PHONG

Hội đồng chấm luận văn:

1 Chủ tịch: PGS TS TRẦN THỊ THANH

Đại học Nông Lâm TP HCM

2 Thư ký: TS BÙI NGỌC HÙNG

Đại học Nông Lâm TP HCM

3 Phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

Đại học SPKT TP HCM

4 Phản biện 2: TS NGUYỄN NHƯ NAM

Đại học Nông Lâm TP HCM

5 Ủy viên: TS LÊ HIẾU GIANG

Đại học SPKT TP HCM

Tình trạng gia đình: có vợ và 1 con gái, năm kết hôn 2009

Địa chỉ liên lạc: 248 Ấp Đông, Xã Long Hựu Đông, Huyện Cần Đước, Tỉnh Long An

Điện thoại: 0938.095.340

Email: ntphong@hcmuaf.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan những công bố trong luận văn này là trung thực và là một phần trong đề tài cấp bộ mã số B2009-12-84 do T.S Lê Anh Đức làm chủ nhiệm Những

số liệu trong luận văn được phép công bố với sự đồng ý của chủ nhiệm đề tài hoặc

cơ quan giao nhiệm vụ (duyệt đề tài và cấp kinh phí)

Nguyễn Thanh Phong

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến:

Cô PGS.TS Trần Thị Thanh, Trưởng khoa Cơ Khí Công Nghệ, TS Lê Anh Đức, Giám Đốc trung tâm công nghệ thiết bị nhiệt lạnh trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau đại học, ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn

Tập thể giảng viên khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình tôi học Cao Học

Tập thể học viên lớp cao học Cơ Khí Khóa 2009 đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

TÓM T ẮT

Đề tài “Thiết kế chế tạo và xác định chế độ làm việc của máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều năng suất 20 kg/h” đã được tiến hành thiết kế chế tạo tại trung tâm công nghệ và thiết bị nhiệt lạnh trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

và được thực nghiệm tại công ty TNHH Sản Xuất và Thương Mại Thành Được, xã Phước Tân, huyện Bù Gia Mập, tỉnh Bình Phước, thời gian từ tháng 1 năm 2011 đến tháng 12 năm 2011

Mục tiêu đề tài là tính toán thiết kế mô hình máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều năng suất 20 kg/h và khảo nghiệm xác định các thông số hoạt động tối ưu của máy

Nội dung nghiên cứu của đề tài là xác định các chỉ tiêu tối ưu cùng với các thông số tối ưu hoá của mô hình máy bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm cực trị

Phương pháp nghiên cứu của đề tài là ứng dụng và kế thừa lý thuyết bóc vỏ, nguyên lý làm việc của các máy bóc vỏ lụa nhân điều đang tồn tại trong nước, cũng như trên thế giới, để xây dựng mô hình máy bóc vỏ lụa nhân điều có năng suất 20 kg/h Nghiên cứu mô hình máy bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm cực trị tối

ưu Thí nghiệm được bố trí dạng bậc II kiểu Box –Hunter Bài toán tối ưu hóa được giải theo thuật toán ngẫu nhiên kết hợp dò tìm trực tiếp

Kết quả chế độ tối ưu của máy như sau: vận tốc của bộ phận xát vtư = 0,79 m/s, khe hở giữa trống và bộ phận xát etư = 5,72mm, thời gian lưu vật liệu trong buồng bóc vỏ khí nén ttư = 8,9 s, và áp suất khí nén ptư = 5,4 kG/cm2 Các chỉ tiêu tối ưu đạt được là tỷ lệ bóc vỏ lụa Y3max = 82,4%, và tỷ lệ nhân vỡ Y4min = là 8%

SUMMARY

Thesis “Design – manufaction and determation of the working mode of cashew peeling machine for productivity 20 kg/h” was engineered, manufactured at the center for technology and equipment of cold heat, Nong lam university and conducted exprerimental worth at limited liability company production and trade Thanh Duoc, Phuoc Tan quarter, Bu Gia Map district, Binh Phuoc province From January 2011 to December 2011

The target of the thesis is to calculate – design the model of the cashew peeling machine with productivily 20 kg/h and of the topic to determine optimal operation parameters of the model

Research contents include: determine the optimal targets along with the parameters optimization of the model of cashew peeling machine by experimental planning method

The research method of the thesis is application and inherit about theory of peeled, the principle of work of cashew peeling machines in the country and the world to build model of cashew peeling machine with productivily 20 kg/h Model

is Researched by optimum extreme experimental planning method The experiment was arranged as a level II type of Box-Hunter Optimization problems are solved according to the algorithm randomly combine direct search

The results of the optimal mode are follows: optimal speed of part chafing v

= 0,79, m/s, distance between the chafing drum and part of chafing e = 5,72mm, materials pass the work part of pneumatic equipment with optimum time is t = 8,9s, and pneumatic pressure optimization is p = 5,4 kG/cm2 The target is to achieve optimal: the rate of the peeled silk is Y3max = 82,4% and the rate of the fracture is

Y4min = 8%

MỤC LỤC

TRANG

LÝ L ỊCH CÁ NHÂN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM TẠ iv

TÓM TẮT v

SUMMARY vi

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH xi

DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1.TỔNG QUAN 3

1.1.Giới thiệu chung về cây điều 3

1.2.Giới thiệu về hạt điều thô 3

1.2.1 Cấu tạo hạt điều thô 3

1.2.2 Giá trị dinh dưỡng của nhân hạt điều 5

1.2.2.1 Các chất béo 6

1.2.2.2 Chất đạm (prôtein) 7

1.2.2.3 Chất bột – đường và các thành phần khác 7

1.2.2.4 Muối khoáng 8

1.2.2.5 Sinh tố (Vitamin) 8

1.3 Cơ lý tính của nhân hạt điều 9

1.4 Quy trình công nghệ sản xuất hạt điều 9

1.4.1 Phân cỡ 9

1.4.2 Hấp 9

1.4.3 Tách vỏ cứng 10

1.4.4 Sấy khô nhân điều 11

1.4.5 Bóc vỏ lụa 11

1.4.6 Phân cấp 12

1.4.7 Đóng gói 12

1.4.8 Bảo quản 12

1.5 Tiêu chuẩn Việt Nam về nhân hạt điều (Cashew Kernel) TCVN 4850:1998 13

1.5.1 Yêu cầu chung của nhân điều sau khi bóc vỏ lụa 13

1.5.2 Phân hạng 14

1.6 Lý thuyết bóc vỏ hạt 16

1.6.1 Cơ sở lý thuyết 16

1.6.2 Nguyên lý làm việc 17

1.6.2.1 Va đập nhiều lần 17

1.6.2.2 Nén và ma sát 17

1.6.2.3 Dịch trượt 17

1.6.2.4 Ma sát 18

1.6.2.5 Khí nén 18

1.6.2.6 Ma sát kết hợp khí nén 19

1.7 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bóc vỏ lụa nhân hạt điều 20

1.8 Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 21

1.8.1 Tình hình chung 21

1.8.2 Các thiết bị bóc vỏ lụa nhân điều hiện nay 22

1.8.2.1 Dây chuyền máy bóc vỏ lụa nhân điều do Italia sản xuất 22

1.8.2.2 Máy bóc vỏ lụa nhân điều do ông Phạm Văn Chổi chế tạo 23

1.8.2.3 Máy bóc vỏ lụa hạt điều do kỹ sư Nguyễn Mạnh Thản chế tạo

24

1.8.2.4 Dây chuyền máy bóc vỏ lụa nhân điều do Công ty TNHH Sản Xuất - Thương Mại – Dịch Vụ Khuôn Máy Việt 25

1.9 Đề xuất công nghệ bóc vỏ lụa nhân điều 26

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Nội dung nghiên cứu 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 27

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 27

2.2.1.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống 28

2.2.1.2 Phương pháp tính toán thiết kế mô hình 28

2.2.1.3 Phương pháp giải tích toán học 29

2.2.1.4 Phương pháp chế tạo 30

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 30

2.2.2.1 Phương pháp khảo nghiệm 30

2.2.2.2 Phương án qui hoạch thực nghiệm 32

2.2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 34

2.2.2.4 Phương pháp tối ưu hóa 34

2.2.2.5 Phương pháp khảo sát và nhận dạng bề mặt đáp ứng 36

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Thiết kế mô hình máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều 38

3.1.1 Cơ sở lựa chọn mô hình máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều 38

3.1.1.1 Tính chất cơ lý của đối tượng gia công 38

3.1.1.2 Yêu cầu sản phẩm nhân hạt điều sau khi bóc vỏ lụa 38

3.1.2 Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc của mô hình máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều 39

3.1.2.1 Thiết bị bóc vỏ lụa sơ bộ 40

3.1.2.2 Thiết bị bóc vỏ lụa khí nén 42

3.1.3 Thiết kế chế tạo mô hình máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều 43

3.1.3.1 Mục đích thiết kế 43

3.1.3.2 Các số liệu thiết kế ban đầu 43

3.1.3.3 Kết quả tính toán thiết kế 43

3.2 Nghiên cứu thực nghiệm quá trình bóc vỏ lụa trong mô hình máy bóc vỏ lụa sơ bộ 45

3.2.1 Kết quả khảo nghiệm thiết bị bóc vỏ lụa sơ bộ 45

3.2.1.1 Khảo nghiệm đánh giá khả năng làm việc 45

3.2.1.2 Giới hạn các thông số nghiên cứu thực nghiệm 46

3.2.1.3 Thực nghiệm đơn yếu tố 47

3.2.2 Khảo nghiệm xác định các thông số làm việc 48

3.2.2.1 Phát biểu bài toán hộp đen 48

3.2.2.2 Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc I 49

3.2.2.3 Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc II 52

3.2.2.4 Xác định các thông số và chỉ tiêu tối ưu 61

3.3 Nghiên cứu thực nghiệm quá trình bóc vỏ lụa trong mô hình máy bóc vỏ lụa khí nén 63

3.3.1 Kết quả khảo nghiệm thiết bị bóc vỏ lụa khí nén 63

3.3.1.1 Khảo nghiệm đánh giá khả năng làm việc 63

3.3.1.2 Giới hạn các thông số nghiên cứu thực nghiệm 64

3.3.1.3 Thực nghiệm đơn yếu tố 64

3.3.2 Khảo nghiệm xác định các thông số làm việc 65

3.3.2.1 Phát biểu bài toán hộp đen 65

3.3.2.2 Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc I 66

3.3.2.3 Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc II 69

3.3.2.4 Xác định các thông số và chỉ tiêu tối ưu 78

3.4 Thông số làm việc tối ưu của mô hình hệ thống thiết bị 80

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

PHỤ LỤC 85

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1 1 Trái điều 4

Hình 1 2 Cấu tạo hạt điều thô 4

Hình 1 3 Nhân hạt điều 5

Hình 1 4 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hạt điều 10

Hình 1 5 Bóc vỏ lụa nhân hạt điều bằng tay 11

Hình 1 6 Một số sản phẩm nhân điều 14

Hình 1 7 Nguyên lý bóc vỏ hạt dùng khí nén kết hợp ma sát 19

Hình 1 8 Hệ thống bóc vỏ lụa nhân điều do Italia sản xuất với năng suất từ 150 – 300kg/h 22

Hình 1 9 Nguyên lý hoạt động Máy bóc vỏ lụa nhân điều do Italia sản xuất năng suất từ 150 – 300kg/h 23

Hình 1 10 Máy bóc vỏ lụa nhân điều của người nông dân Phạm Văn Chổi 23

Hình 1 11 Nguyên lý hoạt động Máy bóc vỏ lụa nhân điều của người nông dân Phạm Văn Chổi 24

Hình 1 12 Dây chuyền máy bóc vỏ lụa nhân điều Công ty TNHH SX - TM – DV Khuôn Máy Việt năng suất 120 – 180 kg/h 25

Hình 2 1 Bài toán hộp đen mô tả quá trình nghiên cứu ở thiết bị bóc vỏ lụa nhân hạt điều 33

Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý của mô hình hệ thống máy bóc vỏ lụa 39

Hình 3 2 Nguyên lý cấu tạo thiết bị bóc vỏ lụa sơ bộ 41

Hình 3 3 Nguyên lý‎ bóc vỏ lụa bằng dòng khí nén 42

Hình 3 4 Nguyên lý cấu tạo thiết bị bóc vỏ lụa khí nén 43

Hình 3 5 Bài toán hộp đen mô tả quá trình nghiên cứu 49

Hình 3 6 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chỉ tiêu Y1ở dạng thực và dạng mã hóa 57

Hình 3 7 Đồ thị quan hệ Y1 – v – e ở dạng không gian 3 chiều 57

Hình 3 8 Đồ thị quan hệ Y1 – v – e ở dạng phẳng 57

Hình 3 9 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chỉ tiêu Y2 ở dạng thực và dạng mã hóa 60

Hình 3 10 Đồ thị quan hệ Y2 – v – e ở dạng không gian 3 chiều 60

Hình 3 11 Đồ thị quan hệ Y2 – v – e ở dạng phẳng 60

Hình 3 12 Bài toán hộp đen mô tả quá trình nghiên cứu 66

Hình 3 13 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chỉ tiêu Y3ở dạng thực và dạng mã hóa 74

Hình 3 14 Đồ thị quan hệ Y3 – t – p ở dạng không gian 3 chiều 74

Hình 3 15 Đồ thị quan hệ Y3 – t – p ở dạng phẳng 74

Hình 3 16 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chỉ tiêu Y4 ở dạng thực và dạng mã hóa 77

Hình 3 17 Đồ thị quan hệ Y4 – t – p ở dạng không gian 3 chiều 77

Hình 3 18 Đồ thị quan hệ Y4 – t – p ở dạng phẳng 77

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1 1 Kích thước và trọng lượng hạt điều thô 4

Bảng 1 2 Tỷ lệ thành phần của hạt điều 5

Bảng 1 3 Giá trị dinh dưỡng của nhân hạt điều 6

Bảng 1 4 Phân hạng nhân điều theo chất lượng 14

Bảng 3 1 Kết quả khảo nghiệm thiết bị bóc vỏ lụa sơ bộ 45

Bảng 3 2 Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc I 49

Bảng 3 3 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm 50

Bảng 3 4 Miền thực nghiệm theo phương án quay bậc II Box –Hunter 54

Bảng 3 5 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm 55

Bảng 3 6 Nhận dạng đồ thị 58

Bảng 3 7 Nhận dạng đồ thị 61

Bảng 3 8 Kết quả khảo nghiệm thiết bị bóc vỏ lụa khí nén 63

Bảng 3 9 Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc I 66

Bảng 3 10 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm 67

Bảng 3 11 Miền thực nghiệm theo phương án quay bậc II Box – Hunter 71

Bảng 3 12 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm 72

Bảng 3 13 Nhận dạng đồ thị 75

Bảng 3 14 Nhận dạng đồ thị 78

MỞ ĐẦU

Nước ta là nước nằm trong khu vực nhiệt đới, chủ yếu sản xuất nông nghiệp, quanh năm luôn có sản phẩm thu hoạch Tuy nhiên, so với các nước khác vấn đề chế biến sau thu hoạch còn nhiều hạn chế do trình độ chưa cao, vốn đầu tư còn thấp, công nghệ còn lạc hậu, chính vì vậy gây tổn thất sau thu hoạch rất lớn Cho nên ta phải có chính sách tận dụng tối đa những nguồn nguyên liệu phong phú, đặc biệt đối với cây điều

Nhân hạt điều là mặt hàng cao cấp ngày càng được ưa chuộng và tiêu thụ mạnh trên thị trường thế giới Hiện tại, Việt Nam là nước xuất khẩu nhân hạt điều

số 1 thế giới Hạt điều Việt Nam hiện đã có mặt tại 40 quốc gia và vùng lãnh thổ Cây điều đã thực sự trở thành cây công nghiệp có giá trị, ngành chế biến hạt điều xuất khẩu đã mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn và mang lại nguồn thu ngoại tệ cao trong nhóm các mặt hàng chủ lực nói chung và nông sản Việt Nam nói riêng Hiện

cả nước có hơn 200 nhà máy chế biến hạt điều với tổng công suất chế biến nhân điều khoảng 150.000 tấn/năm (tương đương 600.000 tấn điều thô/năm), kim ngạch xuất khẩu năm 2009 đạt khoảng 850 triệu USD

Do hiệu quả kinh tế cao , cây điều ngày càng được nhiều sự quan tâm của Chính phủ , các ngành , các cấp và các địa phương Ngày 02/02/2007, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã phê duyệt “Chiến lược phát triển ngành Điều đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020” Theo đó, hai mục tiêu quan trọng trong chiến lược là tăng diện tích, sản lượng điều và nâng cao năng lực chế biến xuất khẩu theo hướng công nghệ hiện đại Cũng trong chiến lược này, Bộ đã định hướng phát triển diện tích cây điều trên những địa bàn có điều kiện, nhằm đưa diện tích trồng điều cả nước năm 2008 là 433.000 ha lên 500.000 ha vào năm 2010 với sản lượng

dự kiến 700.000 tấn điều thô/năm

Tuy nhiên, tình trạng thiếu hụt lao động phổ thông tại các nhà máy chế biến hạt điều ngày càng trở nên trầm trọng Trong bối cảnh công nghiệp hóa, đô thị hóa phát triển, ngành chế biến điều gặp rất nhiều khó khăn trong việc thu hút lao động, trong khi lực lượng lao động ngành điều bị thu hút sang những ngành nghề khác là điều nằm trong dự báo Tình hình thiếu hụt nhân công ngày càng trở nên trầm trọng, đỉnh điểm là vụ chế biến 2008 dẫn đến việc các nhà máy hoạt động cầm chừng vì thiếu lao động Trong năm 2008, lượng công nhân các nhà máy chế biến hạt điều bị giảm đi 150.000 lao động chủ yếu ở khâu tách vỏ cứng và bóc vỏ lụa, so với tổng số 350.000 lao động trong năm 2007 Thiếu hụt nguồn lao động trong ngành chế biến điều là một nguy cơ ngày càng lớn, đe dọa việc sản xuất của các nhà máy Trong tình hình đó, chỉ có giải pháp cơ giới hóa mới có thể giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả

Từ nhu cầu thực tế của sản xuất, được sự chấp thuận của Hội đồng khoa học Khoa Cơ Khí - Công Nghệ, Ban Chủ nhiệm Khoa Cơ Khí - Công Nghệ, Phòng Đào tạo sau đại học và Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của TS Lê Anh Đức, chúng tôi thực hiện đề tài:

“Thiết kế chế tạo và xác định chế độ làm việc của máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều năng suất 20 kg/h”

Mục tiêu đề tài: tính toán thiết kế chế tạo mô hình máy bóc vỏ lụa nhân hạt

điều năng suất từ 20 – 25kg/h và khảo nghiệm xác định các thông số hoạt động tối

ưu của mô hình máy

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về cây điều

Cây điều giữ một vị trí quan trọng trên thị trường nông sản của một số nước nhiệt đới và cận nhiệt đới, cây điều đã trở thành cây trồng chính thức được quan tâm phát triển

Điều là cây ăn quả lâu năm, tên khoa học là Anacardium occidentale, thuộc

họ Anacardiceae, tên tiếng Anh là cashew-nut, ngoài ra còn có tên là “đào lộn hột”

vì quả điều có hạt lộn ra ngoài Thật ra về phương diện thực vật học, hạt điều chính

là quả điều, còn phần có hình dạng giống như quả lê mà ta thường gọi là quả, chỉ là quả giả do cuốn quả phình to mà thành Cây điều có nguồn gốc từ Braxil, Nam Mỹ được đưa vào vùng bờ tây của Ấn Độ bởi các nhà thương gia Bồ Đào Nha và được trồng ở nước ta từ sau khi thế kỷ 16 ÷ 17

Từ trước năm 1959 cây điều đã được trồng ở Bình Phước và tới năm 1970 –

1974 ở Bình Phước đã có vài cơ sở công nghiệp chế biến hạt điều Từ năm 1990 cây điều đã thật sự phát triển và được trồng rộng rãi trên khắp cả nước Hiện nay, Việt Nam có trên 450.000 ha điều và có trên 200 nhà máy chế biến và xuất khẩu nhân điều với hơn 200.000 công nhân và 800.000 người dân tham gia trồng điều Trong

đó, tỉnh Bình Phước được mệnh danh là “thủ phủ của điều“ với diện tích khoảng 200.000 ha, chiếm 45% diện tích cả nước và hàng trăm nhà máy chế biến điều

(theo Lễ hội Quả điều vàng Bình Phước, 2010 Hội thảo “Xây dựng thương hiệu

điều Việt Nam”)

1.2 Giới thiệu về hạt điều thô

1.2.1 Cấu tạo hạt điều thô

Hạt điều có màu nâu xám, hình dáng giống quả cật, lủng lẳng ở cuống “trái điều”

Thông thường hạt điều có kích thước: dài 2,5 – 3,5 cm; rộng 1,8 – 2,0 cm; dày 1 – 1,5 cm; nặng 5 – 6 g, khi tươi có màu xanh nhạt, khi khô có màu nâu xám

Hình 1 1 Trái điều Hình 1 2 Cấu tạo hạt điều thô

- Trọng lượng thể tích trung bình của hạt điều thô từ 590 – 650 kg/ 3

m

- Góc ma sát với thép trung bình 35o (với độ ẩm trung bình của hạt 20%)

- Độ cầu của hạt từ 68 – 70%

- Độ rỗng trung bình của khối hạt điều là 0,42

Tùy theo từng vùng trên thế giới mà kích thước cũng như trọng lượng của hạt điều khác nhau rất nhiều Braxil là nước tập trung nghiên cứu cải tạo giống điều rất tốt nên hạt điều tại đây có kích thước lớn hơn các vùng khác Hạt điều trồng ở châu

Á thường có kích thước trung bình (150 – 200 hạt/kg)

Bảng 1 1 Kích thước và trọng lượng hạt điều thô

(theo Phạm Văn Nguyên, 1990)

Một tấn hạt điều thô thường chế biến được 220 kg nhân và 80 – 200 kg dầu

vỏ điều, trung bình là 120 kg

Thành phần của hạt điều gồm:

+ Vỏ hạt điều (cashew shell): chứa một chất lỏng nhớt có tên là dầu vỏ hạt

điều (oil of cashew shell) là một chất độc có hại không ăn được, làm phồng rộp da tay, gây dị ứng cho người khi tiếp xúc nhưng lại là nguyên liệu đa năng cho ngành nông nghiệp hóa chất

+ Vỏ lụa (silk skin): bao bọc nhân điều có chứa nhiều tannin thực vật có thể dùng để sản xuất tannin trong công nghệ da

+ Nhân điều (cashew kernel): đây là phần ăn được và cũng là phần có giá trị kinh tế cao nhất của hạt điều Nhân điều là một loại thực phẩm cao cấp và bổ dưỡng của nhiều nước trên thế giới vì có chứa hàm lượng đạm cao với hầu hết các loại axit amin thiết yếu, nhiều axit béo không bão hòa, giàu muối khoáng và các sinh tố nhân điều được chế biến thành các món ăn như hạt điều chiên muối, chiên mật ong,

snack, làm bánh kẹo (kẹo hạt điều, sô cô la,…) hoặc chế biến thức ăn

điều nhân

Hạt điều là một thực phẩm dạng khô, giàu năng lượng hơn hẳn các thực phẩm khác như ngũ cốc, thịt cá…nhờ vào hàm lượng chất béo khá cao (>40% khối lượng) Tính trên 100g thực phẩm ăn được, nhân điều cung cấp hơn 500 – 600 kcal, trong khi ngũ cốc cung cấp 300 – 350 kcal, nhóm thịt cung cấp khoảng 150 – 200 kcal Ngoài ra nhân điều còn là nguồn thực phẩm giàu đạm Hàm lượng chất đạm trong nhân điều tương đương với lượng đạm trong thịt, cá (khoảng 18 – 20% khối lượng) Nhân hạt điều có mùi vị dễ chịu, có thể ăn ở dạng khô, chưa chế biến hoặc

chiên (chiên chuối, chiên đường,…) Hạt điều được xem như là nguồn thực phẩm cung cấp “chất béo ẩn” do việc sử dụng rộng rãi với nhiều cách thức khác nhau (bữa

ăn nhẹ (snack), nguyên liệu trong nấu nướng, bánh kẹo, sôcôla….)

Bảng 1 3 Giá trị dinh dưỡng của nhân hạt điều

Thành phần dinh dưỡng Giá trị dinh dưỡng trong 100g

- Axít béo oxi hóa: không có

- Axít béo bão hòa: 18,2%

- Axít béo không bão hòa: 81,8% Trong đó axit oleic chiếm tới 73,7%

Theo báo cáo của Công ty phát triển điều, Bang Kerala của Ấn Độ (KSCDC) thì chất béo của nhân điều không có cholesterol, không có chất độc hại, lại có nhiều

axit béo đơn – không bão hòa, có lợi ích bảo vệ trái tim, bảo vệ sức khỏe và giải tỏa

sự ưu phiền Với thành phần axit béo không bão hòa trên, nhân điều có giá trị dinh dưỡng cao đối với hệ tim mạch, hạn chế sơ vữa động mạch và có tác dụng chống lão hóa như một số dầu thực vật khác: dầu Ôliu, dầu đỗ tương, dầu lúa mì… Khoảng 85% chất béo trong nhân điều là axit béo thiết yếu, cần cho cấu trúc tế bào của cơ thể chúng ta

(theo l ễ hội quả điều vàng Bình Phước, 2010)

1.2.2.2 Chất đạm (prôtein)

Chất đạm trong nhân điều khá cao (21,2%) Prôtein của nhân điều gồm tới 18 loại amino axit, trong đó có nhiều loại rất cần cho sự sống và sức khỏe của chúng ta Các loại amino axit này có cả trong lá mầm (2 mảnh của nhân điều) và trong phôi mầm

Prôtêin của nhân điều hoàn hảo hơn so với prôtêin của lúa gạo và đậu đỗ Prôtêin của nhân điều tương tự như prôtêin của thịt, trứng…nhưng lại tốt hơn thịt vì không sản sinh ra axit Uric trong cơ thể như ăn thịt Prôtêin của nhân điều dễ tiêu hóa và hấp thu tốt

Người ta đã tính được lượng prôtêin cần cho 1kg cơ thể từ 0,8 – 1g Như vậy, một người nặng 65kg cần khoảng 52 – 65g protein từ nhiều nguồn thực phẩm khác nhau

(theo hiệp hội điều Việt Nam, 2009; lễ hội quả điều vàng Bình Phước, 2010)

1.2.2.3 Chất bột – đường và các thành phần khác

Bột đường chứa trong nhân điều cũng khá cao (22%) Trong đó: bột (4,6 – 11,2%), đường tổng số (2,4 – 8,7%), đường khử (1 – 3%), đường không khử (1,3 – 5,8%) Theo nhiều tác giả, nhân điều chứa các loại đường phổ biến sau: maltose, lactose, glucose, fructose, cellobiose, raffinose,…do đó nhân điều có vị ngọt thơm ngon Có đến 60 – 70% tổng số năng lượng (calori) cần thiết cho cơ thể tạo ra từ bột – đường Trong đó quan trọng nhất: bột – đường phức hợp Loại bột – đường phức hợp này được phân hủy nhanh và giải phóng năng lượng ngay cho mạch máu

Một chỉ tiêu quan trọng của chất bột – đường trong thức ăn là chỉ số đường,

liên quan đến lượng glucose trong máu Người ta phân ra hai loại: chỉ số đường cao (lượng glucose tăng cao và tăng nhanh trong máu), và đường thấp (lượng glucose thấp và tạo ra sự cân bằng, có lợi trong cơ thể) Carbohydrat của nhân hạt điều có chỉ số đường thấp Chúng vẫn bảo đảm tăng glucose trong máu đủ cho cơ thể khi lao động chân tay và trí óc, đông thời điều tiết giảm thiểu nhu cầu Insulin trong các

tế bào beta tuyến tụy Với lượng thức ăn 28g nhân điều/ngày (ăn trong 5 ngày/tuần) cho kết quả giảm sự rủi ro phát triển của bệnh đái tháo đường dưới 27% Chỉ số đường thấp của thực phẩm giúp người ta giảm cân và kiểm soát được trọng lượng; điều tiết nội tiết tố Insulin, giảm bệnh đái tháo đường, giảm những chất độc hại đối với tim, giảm cholesterol máu, giảm đói, kéo dài sự chịu đựng của cơ thể; tái tạo kho năng lượng (calori) sau khi vận động

(theo hiệp hội điều Việt Nam, 2009; lễ hội quả điều vàng Bình Phước, 2010)

1.2.2.4 Muối khoáng

Nhân điều có lượng muối khoáng khá phong phú (2,49%) Đặc biệt là giàu

K, P, Ca, Na, Fe, Zn… Cụ thể: kali – K (660mg), photpho – P (593mg), canxi – Ca (37mg), magie – Mg (29,2mg), natri – Na (12mg), sắt – Fe (6,68mg), kẽm – Zn (5,78mg), đồng – Cu (2,2mg), mangan – Mn (1,8mg)… Kali có vai trò điều chỉnh

pH máu, giữ cân bằng nước, bảo đảm tính axit hóa của nước tiểu, giúp sự dẫn truyền hệ thần kinh và sự co cơ Những vai trò này của kali rất có giá trị vì nguồn

kali trong nhân điều rất phong phú Natri cũng là chất dinh dưỡng quan trọng, bảo đảm dẫn truyền hệ thần kinh Viện hàn lâm khoa học quốc gia Ấn độ đã đề xuất sử dụng 1.500mg/ngày là thích hợp Sắt trong nhân điều cũng rất quan trọng trong việc bảo đảm lượng hồng cầu trong máu

(theo hiệp hội điều Việt Nam, 2009; lễ hội quả điều vàng Bình Phước, 2010)

1.2.2.5 Sinh tố (Vitamin)

Nhân điều còn chứa nhiều loại sinh tố quan trọng: caroten (tiền sinh tố A) tính theo sinh tố A: 100 I.U; thiamine (B1): 630mcg; riboflavine (B2): 190mcg; niacine: 2,1mcg; B6: 417mcg; vitamin E: 1.458mcg; ngoài ra còn có các loại sinh tố khác: D, PP…

Nhóm sinh tố B này kích thích sự ngon miệng, tăng cường tính linh hoạt của

hệ thần kinh, tăng sự hưng phấn và nghị lực

Với sự phong phú của các loại sinh tố kể trên người ta có thể coi mỗi nhân điều là một viên thuốc bổ đa sinh tố

(theo hiệp hội điều Việt Nam, 2009; lễ hội quả điều vàng Bình Phước, 2010)

1.3 Cơ lý tính của nhân hạt điều

Thực tế cho thấy kích thước nhân hạt điều không đồng nhất, vì thế chúng tôi chọn giống điều ở Bình phước để tiến hành nghiên cứu Kích thước ba chiều trung bình của nhân hạt điều còn vỏ lụa ở mấu W320 như sau:

- Độ cầu của nhân điều ~ 0,6

- Ẩm độ nhân điều khi đưa vào bóc vỏ lụa: 4 - 5%

(theo hiệp hội điều Việt Nam, 2009; lễ hội quả điều vàng Bình Phước, 2010)

1.4 Quy trình công nghệ sản xuất hạt điều

1.4.1 Phân cỡ

Trước khi chế biến, hạt điều thô được phân thành 6 cỡ, để thuận lợi trong quá trình hấp đặc biệt là quá trình tách vỏ cứng Hiện nay, máy phân cỡ hạt điều được dùng phổ biến là trống phân loại dạng lục giác, dạng lỗ tròn, với kích thước lỗ phân

ly là 19, 20, 21, 22 và 23 mm

1.4.2 Hấp

Hấp là công đoạn hết sức quan trọng Hạt điều sau khi phân cỡ tiếp tục được chuyển đến khâu hấp hạt Mục đích khâu hấp là làm cho lớp vỏ cứng của hạt điều nóng lên, mềm ra, lượng dầu trong vỏ nóng lên, giãn nở làm căng phồng lớp vỏ cứng, tạo khoảng trống giữa lớp vỏ này với nhân bên trong Sau khi làm nguội, vỏ

cứng này lại trở nên cứng, giòn, thuận lợi cho khâu tách vỏ Hiện nay, tại các công

ty lớn, thiết bị hấp hạt điều là dạng máy hấp liên tục bao gồm 4 trục vít lắp chồng lên nhau

Hạt điều thô đi vào vít trên cùng, di chuyển dọc theo trục vít và đến vít thứ hai, cứ thế tiếp tục cho đến khi hạt điều đến cuối vít thứ tư thì đi ra ngoài Trong quá trình hạt điều di chuyển trong 4 vít thì nồi hơi sẽ cung cấp hơi nước thông qua

hệ thống ống phân bố đều trên cả 4 vít làm cho hạt điều nóng lên Thời gian hạt điều lưu trong máy phụ thuộc vào sự điều chỉnh số vòng quay của vít, thông thường là 30 phút Hạt điều được trải lên các khay và đặt lên xe goòng Xe goòng được đẩy vào buồng hấp với thời gian khoảng 50 – 60 phút tùy vào kích thước và độ ẩm hạt Sau khi hấp xong, công nhân mở cửa, kéo xe goòng ra, tiếp tục đẩy xe khác vào

Hình 1 4 sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hạt điều

(theo Phạm Hữu Phước và Nguyễn Văn Bằng, 2010)

1.4.3 Tách vỏ cứng

Sau khi hấp, hạt điều được tách lớp vỏ cứng bằng “bàn tách” cơ khí thực hiện bằng lao động thủ công Đây là công đoạn tốn rất nhiều công lao động, mà lao

Hạt điều thô Làm sạch Phân cỡ Hấp Tách vỏ cứng

Sấy nhân Bóc vỏ lụa Phân cấp Đóng gói

Vỏ cứng

Vỏ lụa

Chao dầu

Ly tâm

động trong môi trường độc hại Hiệu suất của khâu này hoàn toàn phụ thuộc vào chất lượng hấp Khi hạt hấp đúng thì vỏ cứng sẽ giòn hơn, khoảng trống giữa vỏ và nhân lớn hơn, khi tách sẽ dễ hơn và tỷ lệ vỡ nhân giảm xuống Ngược lại sẽ giảm hiệu suất và tỷ lệ vỡ tăng lên

1.4.4 Sấy khô nhân điều

Hạt điều thô khi lưu trữ, ẩm độ khoảng 9 – 10%, nhưng sau khi qua quá trình hấp, ẩm độ nhân có thể tăng lên hơn 10% Để xuất khẩu, nhân điều phải đạt ẩm độ trong khoảng từ 4 – 5% (cơ sở ướt) Chính vì thế nhân điều sau tách vỏ cứng phải được sấy khô Ngoài nhiệm vụ làm khô, khâu sấy còn có thể tác động đến cơ lý tính của lớp vỏ lụa Nhiệm vụ là làm sao cho lớp vỏ lụa giòn, dễ tróc ra khỏi nhân Hơn thế nữa, quá trình sấy hạt điều kết hợp với cả quá trình tiệt trùng Chính vì thế nhiệt

độ sấy nhân hạt điều thường từ 70 – 80o

C

1.4.5 Bóc vỏ lụa

Khâu bóc vỏ lụa được thực hiện hoàn toàn thủ công (bằng tay) trong thời gian dài, và trong khoảng thời gian gần đây đã có một vài công ty trong nước nghiên cứu và chế tạo máy bóc vỏ lụa với nguyên lý là dùng khí nén để tách vỏ lụa

ra khỏi nhân điều

Với việc bóc vỏ lụa nhân điều bằng tay, thì công nhân dùng một lưỡi dao nhỏ cạo lớp vỏ lụa trên từng hạt Công việc này đòi hỏi phải bỏ ra rất nhiều thời gian và công sức Không chỉ vậy, tỉ lệ hạt vỡ trong quá trình bóc vỏ cũng cao nên làm giảm sản lượng điều và ảnh hưởng đến vệ sinh, chất lượng sản phẩm Tuy nhiên cho đến giờ, vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào về khâu bóc vỏ lụa được công bố thành công để thay thế cho nguồn lao động thủ công này

Hình 1 5 Bóc vỏ lụa nhân hạt điều bằng tay

Do đó, công đoạn bóc vỏ lụa là công đoạn tốn nhiều nhân công nhất và để giảm thiểu số lượng lớn nhân công này thì bắt buột phải nghiên cứu và chế tạo ra mẫu máy bóc vỏ lụa để thay thế lực lượng lao động này

Yêu cầu nhân hạt điều sau khi bóc vỏ lụa:

- Cho phép tỷ lệ nhân còn sót vỏ lụa không được vượt quá 1%

- Đường kính của mảnh vỏ lụa còn sót không quá 1mm

- Nhân hạt điều phải có mùi tự nhiên, không được có mùi ôi dầu hoặc mùi lạ khác

- Độ ẩm của nhân hạt điều không được lớn hơn 5%, tính theo khối lượng

- Đảm bảo vệ sinh, an toàn thực phẩm

1.4.8 Bảo quản

Nhân hạt điều phải được bảo quản nơi khô ráo, sạch sẽ, tránh xa nguồn nhiệt Kho bảo quản phải kín, khô ráo, sạch sẽ, không có mùi lạ, không có côn trùng và động vật gậm nhấm Thông thường thời gian bảo quản 6 tháng kể từ ngày sản xuất

1.5 Tiêu chuẩn Việt Nam về nhân hạt điều (Cashew Kernel) TCVN 4850:1998

a Nhân hạt điều: phần ăn được của hạt điều sau khi bóc vỏ quả và vỏ hạt điều

b Vỏ lụa: vỏ bao bọc nhân hạt điều

c Nhân nguyên (W): là nhân nguyên vẹn hoặc nhân bị vỡ không quá 1/8 kích thước của nhân

d Nhân vở ngang (B): là nhân bị vỡ theo chiều ngang còn dính tự nhiên hoặc nhân vỡ phần nhân còn lại nhỏ hơn 7/8 và lớn hơn 3/8 nhân nguyên

e Nhân vỡ dọc (S): là nhân bị tách dọc làm hai mảnh, mảnh bị tách dọc còn nguyên vẹn hoặc bị vỡ mất 1/8

f Mảnh vỡ lớn (LP): là phần nhân bị tách dọc, phần còn lại nhỏ hơn 7/8 và không lọt qua sàng có lỗ 4,75mm

g Mảnh vỡ nhỏ (SSP): là nhân vỡ dọc bị vỡ mất trên 3/8, phần còn lại nhỏ hơn 5/8 và không lọt qua lỗ sàng 2,8mm

h Mảnh vỡ vụn (BB): là những mảnh vụn không lọt qua sàng 1,7mm

(theo hiệp hội điều Việt Nam)

1.5.1 Yêu cầu chung của nhân điều sau khi bóc vỏ lụa

a Nhân hạt điều là sản phẩm thu được sau khi tách vỏ cứng hạt điều và bóc

vỏ lụa Nhân hạt điều phải được sấy khô, có hình dạng đặc trưng, theo cấp hạng nhân có thể bị sém hoặc không, nguyên cả nhân hoặc mảnh, không được dính dầu

vỏ hạt điều và không còn vỏ lụa, cho phép tỷ lệ nhân còn sót vỏ lụa không được vượt quá 1% và đường kính của mảnh vỏ lụa còn sót không quá 1mm

b Nhân hạt điều không được có sâu mọt, nấm mốc, không bị nhiễm bẩn do loài gặm nhấm, không bị hư hại do sâu mọt có thể nhìn thấy bằng mắt thường hoặc dùng kính phóng đại trong trường hợp cần thiết

c Nhân hạt điều phải có mùi tự nhiên, không được có mùi ôi dầu hoặc mùi

lạ khác

d Độ ẩm: độ ẩm của nhân hạt điều không được lớn hơn 5%, tính theo khối lượng

e Mỗi cấp hạng nhân hạt điều không lẫn quá 5% nhân cấp thấp hơn liền kề

Bảng 1 4 Phân hạng nhân điều theo chất lượng

Loại nhân nguyên trắng

ôi dầu, không có lốm đốm đen hoặc nâu, không bị nhiễm dầu vỏ và

không còn sót vỏ lụa

Loại nhân nguyên vàng Cấp Ký

hiệu nhân/kg Số

Số nhân/lb

Nhân nguyên vàng 320

Nhân nguyên vàng

Như đối với cấp nhân nguyên trắng nhưng màu sắc đậm hơn do quá nhiệt trong quá trình chao dầu hoặc sấy

vàng kém

Như đối với cấp 11 (ký hiệu SW) nhưng màu sắc đậm hơn do cháy sém nặng hơn trong quá trình chao dầu hoặc sấy, màu hơi nâu hoặc hơi xanh cũng được chấp nhận

Loại nhân nguyên nám Cấp Ký

13 DW Nhân nám Ngoài yêu cầu chung nhân hạt điều phải có hình

dạng đặc trưng Nhân hạt điều có vết sém nhăn,

Loại nhân vỡ Cấp Ký

Mảnh vỡ vụn

Nhân vỡ không lọt qua lỗ sàng 4,75mm

Nhân vỡ lọt qua lỗ sàng 4,75mm nhưng không lọt qua

lỗ sàng 2,8 mm Nhân vỡ lọt qua lỗ sàng 2,8mm nhưng không lọt qua

lỗ sàng 1,7mm

Nhân hạt điều không phân biệt theo màu sắc

(theo hiệp hội điều Việt Nam)

1.6 Lý thuyết bóc vỏ hạt

1.6.1 Cơ sở lý thuyết

Một số loại hạt dùng làm thực phẩm cho người và gia súc như: thóc, yến mạch, có vỏ cứng không tiêu hóa được, cần phải tách chúng ra khỏi nhân Những loại máy thực hiện việc tách vở ra khỏi nhân như vậy được gọi là các máy bóc vỏ

Tùy theo cấu tạo cơ học và tính chất cơ lý cũng như đặc điểm riêng của các hạt mà việc bóc vỏ được tiến hành trên những máy có cấu tạo khác nhau

Nhiệm vụ cơ bản của quá trình bóc vỏ là phá hủy lớp vỏ ngoài của hạt bằng cách cho hạt tác dụng lên các bộ phận làm việc của máy Ứng suất mà hạt phải chịu khi phá hủy lớp vỏ ngoài không được vượt quá giới hạn đàn hồi của nhân trong hạt Nếu điều kiện này không đảm bảo thì nhân có thể bị phá hủy Việc tách phần còn lại sau khi bóc lớp vỏ quả, một phần vỏ hạt và phôi được tiến hành trên những máy xát

hay những máy đánh bóng đặc biệt

Quá trình bóc vỏ và đánh bóng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến lương thực

(theo Nguyễn Như Nam và Trần Thị Thanh, 2000)

Ưu điểm: có thể làm tuột vỏ hạt có độ ẩm trên 14%, cấu tạo đơn giản

Nhược điểm: cho tỷ lệ hạt gãy, nát cao

1.6.2.2 Nén và ma sát

Việc đập vỡ và phá hủy liên kết lớp vỏ – hạt nhờ kết quả tác dụng của hai bề mặt làm việc của máy lên hạt Trong đó một bề mặt là di động, còn bề mặt kia thì cố định đàn hồi hoặc nhám

Loại máy này thường dùng để bóc vỏ hạt kê, yến mạch,…Vận tốc của trục quay vào khoảng 13 – 14 m/s

1.6.2.3 Dịch trượt

Nguyên lý dịch trượt là dùng lực cơ học phá hủy lớp vỏ bên ngoài của các loại hạt: kê, lúa, kiều mạch, hạt hướng dương…Nhờ tác dụng quay ngược chiều với tốc độ khác nhau của hai trục có bề mặt làm việc cứng hay đàn hồi Đặc trưng cho loại máy này là các máy xay đôi trục cao su hoặc bề mặt được bọc một lớp polyme

Ưu điểm: năng suất và hiệu suất bóc vỏ cao, tỷ lệ hạt gãy thấp

Dòng không khí từ miệng phun thoát ra có năng lượng nhất định, trong trường hợp này đã dùng để phá hủy lớp vỏ Rõ ràng rằng để thu được hiệu quả cao của quá trình bóc vỏ cần phải tạo điều kiện để cho năng lượng của dòng khí được tiêu thụ lớn nhất cho quá trình đó ; muốn vậy thì cần phải đảm bảo một lưu lượng không khí nén nhất định kèm theo chuyển động tương xứng với nó

Để tính toán tốc độ v của không khí ở miệng phun thoát ra tùy theo độ giảm

áp p/po, thì Xenvênan đã xác định được công thức này về khí động lực học :

⋅

−

⋅ϕ

=

− k 1 k

o o

o k

p

p1

p1k

k2

Trong đó:

k: chỉ số đoạn nhiệt đối với không khí, k = 1,4

po: áp suất không khí tại miệng đầu phun, (kG/cm 2

) Tùy theo dạng hạt gia công mà po = 3 - 10 kG/cm2

p: áp suất ở phía bên ngoài của đầu phun, (kG/cm2

)

ρo: khối lượng riêng của không khí tại miệng đầu phun, kg/m 3

ϕ: hệ số tốc độ của không khí ở đầu phun thoát ra, ϕ = 0,95 – 0,97 Khi đó tiết diện tới hạn của miệng phun được tính như sau :

o o th

p c

G F

ρ

Trong đó: Fth: tiết diện tới hạn của miệng phun, m2

C Hệ số cố định phụ thuộc tính chất của môi trường, đối với không khí c=2,14

G: Lưu lượng không khí nén qua miệng phun, kg/s

Khi đó dòng khí ở miệng phun thoát ra có một năng lượng nhất định, và năng lượng đó phụ thuộc vào độ giảm áp p/po

Năng lượng riêng cua dòng không khí ở miệng phun thoát ra Er theo công thức

o o

o r

p

p p

k

k E

1

1

Hình 1 7 Nguyên lý bóc vỏ hạt dùng khí nén kết hợp ma sát

1.7 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bóc vỏ lụa nhân hạt điều

Những thông số sau, ảnh hưởng đến hai thông số ra Y1 và Y2 đặc trưng cho quá trình bóc vỏ lụa là:

* Các yếu tố thuộc về nhân điều:

- Ẩm độ nhân điều: Ẩm độ nhân điều trước khi đưa vào bóc vỏ lụa là một yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến tỷ lệ bóc vỏ lụa và tỷ lệ gãy vỡ nhân trong quá trình bóc vỏ lụa Thông thường ẩm độ thích hợp khoảng 4 - 5%

+ Nếu ẩm độ nhân khi đưa vào bóc vỏ lụa lớn hơn 5%: tỷ lệ gãy vỡ nhân thấp, tuy nhiên tỷ lệ bóc vỏ lụa cũng thấp do vỏ lụa dai, khó vỡ và khó tách khỏi nhân

+ Nếu ẩm độ của nhân < 4 %: tỷ lệ bóc vỏ lụa khỏi nhân sẽ tăng, tuy nhiên

do nhân khô, giòn nên dễ vỡ khi chịu tác động của ngoại lực, vì vậy tỷ lệ gãy vỡ của nhân sẽ cao

- Kích thước nhân điều:

Kích thước của nhân hạt điều to hay nhỏ phụ thuộc vào từng loại giống điều, điều kiện thổ nhưỡng, thời tiết của mỗi khu vực trồng trọt Trong quá trình bóc vỏ lụa bằng máy, kích thước của nhân hạt điều cần được quan tâm để điều chỉnh các thông số làm việc của máy cho phù hợp

* Các yếu tố thuộc về thiết bị bóc vỏ lụa:

- Lượng cung cấp

- Số vòng quay của trống bóc vỏ lụa sơ bộ: số vòng quay không thích hợp thì

sẽ làm cho nhân điều dễ bị gãy vỡ, do đó tỉ lệ thu hồi nhân nguyên thấp và tỉ lệ nhân gãy nát sẽ cao hơn

- Tỉ lệ vỏ lụa được tách ra khỏi nhân điều ở máy bóc vỏ lụa sơ bộ: quyết định đến hiệu quả của bộ phận bóc vỏ lụa bằng khí nén

- Áp suất nén khí tại đầu phun: quyết định đến tỷ lệ bóc vỏ, tỷ lệ gãy hạt điều trong quá trình bóc vỏ lụa

- Thời gian lưu nhân điều trong quá trình bóc vỏ lụa: ảnh hưởng đến tỷ lệ bóc

vỏ, tỷ lệ gãy vỡ hạt, và năng suất của máy

1.8 Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

1.8.1 Tình hình chung

Ta thấy công nghệ chế biến điều hiện nay là sự kết hợp giữa cơ giới và thủ công Trong dây chuyền chế biến trên, các công đoạn làm sạch, phân loại, hấp, sấy nhân, đóng gói đã được áp dụng máy móc Riêng khâu bóc vỏ lụa nhân, là khâu chiếm nhiều công lao động nhất trong toàn bộ dây chuyền chế biến, khâu này hiện vẫn được thực hiện hoàn toàn bằng thủ công: công nhân dùng một lưỡi dao nhỏ cạo lớp vỏ lụa trên từng hạt Công việc này đòi hỏi phải bỏ ra rất nhiều thời gian và công sức, nhưng năng suất lại rất thấp, mỗi lao động chỉ có thể bóc được khoảng 3 –

5 kg/ngày Mặt khác, không đảm bảo chất lượng vệ sinh, an toàn thực phẩm Nếu

cơ giới hóa được khâu này sẽ mang lại hiệu quả rất lớn, không những tăng năng suất sản xuất mà còn giảm được lượng nhân công phục vụ cho khâu này, dẫn đến giảm mặt bằng sản xuất, giảm chi phí sản xuất

Thật ra, không quá khó để tìm ra thiết bị với công nghệ mới thay thế vì hiện nay số công ty nước ngoài đến Việt Nam tiếp cận các doanh nghiệp để giới thiệu công nghệ mới với cả một dây chuyền hoàn chỉnh ngày càng nhiều, trong đó quan trọng là khâu cắt, tách hạt và bóc vỏ lụa với tỷ lệ hạt bể lớn hơn 20% Một số dây chuyền bóc bỏ lụa được nhập về Việt Nam đa phần có xuất xứ từ Italia Nguyên lý hoạt động của thiết bị là sử dụng các tấm chắn bằng vật liệu mềm, nhân điều được cấp vào các đĩa quay tròn, dưới tác dụng lực ly tâm nhân điều sẽ được bắn vào các tấm chắn, do lực ma sát và va đập vỏ lụa sẽ được tách ra

Công nghệ sau này thay thế các đĩa quay bằng dòng khí có áp suất, dưới tác dụng của dòng khí nhân điều sẽ được thổi bắn vào các tấm chắn Nhược điểm của các thiết bị này là tỷ lệ bóc còn thấp và tỷ lệ vỡ hạt cao, trên 20% Tỷ lệ trên được xem là cao so với phương thức thủ công (trên dưới 10%), nhưng các doanh nghiệp cũng đã rất hài lòng và vẫn phải chấp nhận trong bối cảnh vấn nạn lao động cực kỳ khan hiếm

Để giải quyết các vấn đề thực tế nêu trên, việc đầu tư nghiên cứu áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến vào công đoạn chế biến, cụ thể là công đoạn bóc vỏ lụa,

là vấn đề thực tiễn cần được nghiên cứu giải quyết theo hướng cơ giới hóa

1.8.2 Các thiết bị bóc vỏ lụa nhân điều hiện nay

Hiện tại đã có một vài cơ sở chế tạo máy trong nước cũng đã chế tạo máy bóc vỏ lụa nhân điều, cụ thể như: Công ty TNHH SX TM DV Khuôn Máy Việt và một số Công ty khác như: Công ty TNHH Việt Sơn Tỉnh Bình Phước; Công Ty TNHH Tín Diệu Quận 11, Tp HCM đã thương mại hóa máy bóc vỏ lụa nhân điều nhập khẩu từ Italia hay xuất khẩu mẫu máy trong nước do Công ty TNHH SX TM

DV Khuôn Máy Việt chế tạo Nguyên lý chung của mẫu máy này là dùng khí nén

để tách vỏ lụa khỏi nhân với nhiều đầu phun khí nén

1.8.2.1 Dây chuyền máy bóc vỏ lụa nhân điều do Italia sản xuất

Nguyên lý hoạt động của thiết bị (hình 1.9) là sử dụng các tấm chắn bằng vật liệu mềm, nhân điều được cấp vào đĩa quay tròn, dưới tác dụng lực ly tâm nhân điều

sẽ được bắn vào các tấm chắn và do lực ma sát và va đập giữa nhân điều và tấm chắn vỏ lụa sẽ được tách ra Công nghệ sau này thay thế các đĩa quay bằng dòng khí

có áp suất, dưới tác dụng của dòng khí nhân điều sẽ được thổi bắn vào các tấm chắn

Hình 1 8 Hệ thống bóc vỏ lụa nhân điều do Italia sản xuất với năng suất từ 150 –

300kg/h

(theo h iệp hội điều Việt Nam)

1.8.2.2 Máy bóc vỏ lụa nhân điều do ông Phạm Văn Chổi chế tạo /30/

Hình 1 10 Máy bóc vỏ lụa nhân điều của người nông dân Phạm Văn Chổi Năm 2007 tại Ấp Tân Thạnh, Xã Tân Bình, Huyện Mỏ Cày, Tỉnh Bến Tre có người nông dân Phạm Văn Chổi sinh năm 1961 đã bước đầu chế tạo được máy bóc

vỏ lụa nhân điều Tuy nhiên tỉ lệ bóc vỏ lụa rất thấp đạt khoảng 50%, nhưng tỷ lệ

hạt tách ra làm hai đạt rất cao khoảng 50%

(theo sở khoa học và công nghệ tỉnh Bến tre, 04/2007)

1.8.2.3 Máy bóc vỏ lụa hạt điều do kỹ sư Nguyễn Mạnh Thản chế tạo

Máy bóc vỏ lụa điều là sản phẩm của đề tài "Nghiên cứu quy trình công nghệ

và thiết bị cơ giới hóa khâu tách nhân và bóc vỏ lụa nhân điều trong quy trình chế biến hạt điều", do kỹ sư Nguyễn Mạnh Thản của Trung tâm Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học nhiệt đới Thành phố Hồ Chí Minh làm chủ nhiệm Nguyên lý hoạt động được cải tiến từ máy của Italia

Máy đã được chạy thử nghiệm tại Công ty Trách nhiệm hữu hạn Mỹ Lệ,

huyện Phước Long, tỉnh Bình Phước

(theo báo điện tử kinh tế, 09/2009)

Ưu điểm:

- Tiết kiệm chi phí sản xuất (chi phí sản xuất trên 1 triệu đồng/tấn sản phẩm

so với sản xuất thủ công)

- Năng suất cao gấp 5 lần so với bóc thủ công

- Giá thành chỉ bằng 1/3 so với máy nhập từ Italia

Nhược điểm:

- Tỷ lệ bóc vỏ lụa thấp 60 ÷ 70%

- Tỷ lệ vỡ hạt cao trên 20%

- Lắp ráp và vận hành phức tạp

1.8.2.4 Dây chuyền máy bóc vỏ lụa nhân điều do Công ty TNHH Sản Xuất - Thương Mại – Dịch Vụ Khuôn Máy Việt

Nguyên lý làm việc của máy bóc vỏ lụa nhân điều do Công ty TNHH Sản Xuất – Thương Mại – Dịch Vụ Khuôn Máy Việt sản xuất về cơ bản, nguyên lý làm việc của máy thì giống máy của Italia, nhưng tính năng của máy có nhiều điểm hơn:

tổ kỹ sư của công ty này đã nghiên cứu và cải tiến lại toàn bộ giàn trục đánh vỏ lụa,

hệ thống quạt nên tỷ lệ hạt tróc vỏ cao hơn, thổi sạch hơn máy nhập từ Italia Hay

có thể nói đây là bản sao mà công ty này đã chép mẫu để có thể làm hạ giá thành

sản xuất để đáp ứng được nhu cầu thị trường ở trong nước

Hình 1 12 Dây chuyền máy bóc vỏ lụa nhân điều Công ty TNHH SX - TM – DV

Khuôn Máy Việt năng suất 120 – 180 kg/h

- Máy bóc vỏ nhân điều loại một đầu thổi:

+ Năng suất: 120 – 180 kg/h

+ Tỷ lệ sạch nhân trắng nguyên: 50 – 70%

+ Tỷ lệ vỡ hạt: 20 – 25%

+ Công suất điện: 2kW

+ Nguồn điện : 380V – 60Hz (3 pha)

- Máy bóc vỏ nhân điều hạt điều loại hai đầu thổi: