ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HCM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM









BÁO CÁO NGHIỆM THU VÀ TỔNG KẾT



Đề tài: nghiên cứu các đặc tính công nghệ hấp hạt điều
bằng hơi bão hòa và thời gian lƣu trữ sau hấp nhằm nâng cao
hiệu quả trong quá trình chế biến hạt điều








Chủ nhiệm đề tài: ThS. Hoàng Minh Nam

Tp.HCM, THÁNG 12/2013

i


Tên đề tài
Nghiên cứu các đặc tính công nghệ hấp hạt điều bằng hơi bão hòa và thời gian lƣu
trữ sau hấp nhằm nâng cao hiệu quả trong quá trình chế biến hạt điều
Thời gian thực hiện: từ tháng 12/2011 đến tháng 12/2013
Kinh phí thực hiện: 556 triệu đồng
Kinh phí đã cấp: 500 triệu đồng

ii

Mục tiêu đề tài:
Hiện nay, qua khảo sát hơn 100 nhà máy, cơ sở chế biến hạt điều, công nghệ chế
biến hạt điều tại Việt Nam chủ yếu sử dụng công nghệ hấp bằng hơi bão hòa. Tuy nhiên,
chế độ hấp và thời gian lƣu trữ sau khi hấp chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, chƣa đƣợc
nghiên cứu cơ bản. Nghiên cứu công nghệ, đo đạc một số thông số vật lý của hạt điều
trƣớc và sau hấp để xác lập chế độ công nghệ hấp hợp lý (thời gian, áp suất, nhiệt độ) và
thời gian lƣu trữ hạt điều sau hấp để đạt đƣợc hiệu quả cho những công đoạn tiếp theo
(bóc tách vỏ cứng và bóc vỏ lụa) cho từng loại hạt và vùng nguyên liệu khác nhau là mục
tiêu chính của đề tài. Từ kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng rộng rãi vào sản xuất nhằm
góp phần tăng hiệu quả của công nghiệp chế biến hạt điều của Việt Nam.
Nội dung thực hiện:
Đã tiến hành khảo sát thực trạng quá trình chế biến hạt điều ở 100 cơ sở chế biến hạt điều
tại khu vực miền Trung và miền Nam, Việt Nam.

Tiến hành thiết kế và chế tạo thiết bị hấp thí nghiệm năng suất 50 kg/mẻ có thể thay đổi
đƣợc các thông số:
 Nhiệt độ và thời gian hấp
 Nhiệt độ và thời gian sấy
 Áp suất hấp
Đã tiến hành đo đạc các thông số cơ học của hạt điều: kích thƣớc, khối lƣợng, độ ẩm, hệ
số dẫn nhiệt.
Tiến hành thí nghiệm khảo sát các chế độ hấp hạt điều: ảnh hƣởng của các yếu tố (nhiệt
độ, thời gian hấp; nhiệt độ, thời gian sấy; thời gian ủ, áp suất hấp) tới tỉ lệ bể vỡ nhân hạt
điều khi cắt và đã tìm ra đƣợc các thông số tối ƣu của quá trình này:
- Nhiệt độ hấp: 100
o
C
- Thời gian hấp: 30 phút
- Nhiệt độ sấy: 70
o
C
- Thời gian sấy: 30 phút
- Thời gian ủ: 4 h
Hấp hạt điều ở các điều kiên trên tỉ lệ bể vỡ nhân sau khi cắt đạt giá trị trung bình là
2,477% thấp hơn nhiều so với tỉ lệ bể vỡ hiện nay tại các doanh nghiệp.

iii

Trong nội dung nghiên cứu đã:
- Hƣớng dẫn đƣợc 3 đề tài LVTN đại học
- Hƣớng dẫn đƣợc 1 đề tài LVTN thạc sỹ
- Viết đƣợc 1 bài báo
- Đã tiến hành bàn giao và vận hành hệ thống thiết bị hấp 50 kg/mẻ cho Nhà máy
chế biến hạt điều xuất khẩu Phú An thuộc công ty Cổ phần XNK Hạt điều và nông

sản Tp. HCM.

iv

Danh sách thành viên thực hiện đề tài

1. PGS.TS Trần Doãn Sơn Khoa Cơ Khí
2. PGS.TS Lê Thị Kim Phụng Khoa KTHH
3. PGS.TS Mai Thanh Phong Khoa KTHH
4. KS Phạm Nhƣ Thanh Cty Sơn Việt
5. KS Phạm Quang Phú Cty Sơn Việt



1

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH SÁCH HÌNH VẼ 5
DANH SÁCH BẢNG BIỂU………………………………………………………. 8
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 9
1.1 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 9
1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 10
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 10
1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10
1.5 NỘI DUNG THỰC HIỆN 11
1.6 CẤU TRÚC ĐỀ TÀI 11
1.7 Ý NGHĨA THỰC TIỄN 12
1.8 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 12
1.9 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 12

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HẠT ĐIỀU VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ
HẠT ĐIỀU TRƢỚC KHI TÁCH VỎ 13
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY ĐIỀU 13
2.2 CẤU TRÚC HẠT ĐIỀU 14
2.3 SẢN PHẨM TỪ CÂY ĐIỀU 15
2.3.1 Nhân điều 16
2.3.2 Dầu vỏ hạt điều 16
2.3.3 Trái điều 17
2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ HẠT ĐIỀU TRƢỚC KHI BÓC VỎ THÔ Ở
TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 17
2.4.1 Phƣơng pháp chao dầu 17
2.4.2 Phƣơng pháp làm lạnh 18
2.4.3 Phƣơng pháp rang (nƣớng) 18
2.4.4 Phƣơng pháp hấp bằng hơi quá nhiệt 19

2

2.4.5 Khảo sát, đánh giá công nghệ và thiết bị hấp hiện đại đang đƣợc sử dụng tại các cơ
sở sản xuất ở Việt Nam 19
CHƢƠNG 3: TÍNH CHẤT CƠ LÝ HÓA CỦA HẠT ĐIỀU VÀ CÔNG NGHỆ
CHẾ BIẾN HẠT ĐIỀU. 26
3.1 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA HẠT ĐIỀU 26
3.1.1 Vật liệu thí nghiệm 26
3.1.2 Thiết bị thí nghiệm 28
3.1.3 Phƣơng pháp và kết quả thí nghiệm 28
3.2 THỰC NGHIỆM ĐO HỆ SỐ DẪN NHIỆT CỦA VỎ HẠT ĐIỀU 31
3.2.1 Mô hình thí nghiệm 31
3.2.2 Mô tả quá trình thí nghiệm 32
3.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN HẠT ĐIỀU 37
3.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN ĐIỀU Ở VIỆT NAM 39

CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 40
4.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 40
4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỒI HẤP 41
4.2.1 Cấu tạo 41
4.2.2 Xác định kích thƣớc nồi hấp 43
4.2.3 Xác định chiều dày thân trụ nồi hấp 43
4.2.4 Xác định chiều dày nắp và đáy nồi hấp 43
4.3 TÍNH TOÁN NHIỆT LƢỢNG 44
4.4 TÍNH TOÁN DÀN CALORIFE 43
4.5 TÍNH TOÁN CHỌN QUẠT GIÓ 45
4.6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỒI HƠI 46
4.7 CHỌN BẪY NƢỚC 50
4.8 TÍNH TOÁN BƠM HÚT CHÂN KHÔNG 51
CHƢƠNG 5: CHẾ TẠO MÔ HÌNH THIẾT BỊ HẤP HẠT ĐIỀU NĂNG SUẤT
50KG/MẺ 55
5.1 NHỮNG YÊU CẦU CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO 55

3

5.2 MÔ HÌNH THIẾT BỊ HẤP 55
5.3 CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP HỆ THỐNG THIẾT BỊ HẤP 56
5.3.1 Nồi hấp 56
5.3.2 Lựa chọn 1 số thiết bị 58
CHƢƠNG 6: KHẢO NGHIỆM CÔNG NGHỆ HẤP VÀ THỜI GIAN LƢU TRỮ
SAU HẤP Ở ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ 61
6.1 MỤC ĐÍCH 61
6.2 NGUYÊN LIỆU THỰC NGHIỆM 61
6.3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH XỬ LÝ HẠT ĐIỀU BẰNG PHƢƠNG PHÁP HẤP . 61
6.4 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 62
6.5 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 62

6.5.1 Độ ẩm hạt (% ẩm) 62
6.5.2 Nhiệt độ hấp T (
0
C) và thời gian hấp (phút) 62
6.5.3 Thời gian sấy - ủ (phút) 62
6.5.4 Thông số đánh giá quá trình thực nghiệm 63
6.6 THỰC NGHIỆM HẤP HẠT ĐIỀU 63
6.6.1 Cách tiến hành thực nghiệm theo một số thông số 63
6.6.2 Hình ảnh và số liệu thực nghiệm tại nhà máy chế biến hạt điều Phú An 65
6.6.3 So sánh các chế độ thực nghiệm 72
6.6.4 Kiểm nghiệm chế độ thực nghiệm tối ƣu ở khối lƣợng hấp 50kg 75
6.6.5 So sánh tỉ lệ bể vỡ và năng suất cắt của chế độ thực nghiệm tối ƣu ở khối lƣợng 50kg
với chế độ hấp hiện tại của nhà máy Phú An 78
6.6.6 Tiến hành thí nghiệm theo phƣơng pháp quy hoạch để so sánh 80
7. KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92




4

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1 Cây và trái điều
Hình 2.2 Hạt điều
Hình 2.3 Cấu trúc hạt điều
Hình 2.4 Nƣớng hạt điều bằng trống quay
Hình 2.5 Thiết bị nƣớng đƣợc nghiên cứu ở Nigeria
Hình 2.6 Biểu diễn tình hình sử dụng thiết bị hấp tại các nhà máy
Hình 3.1 Các kích thƣớc của hạt điều

Hình 3.2 Mối quan hệ giữa lực và biến dạng khi lực đặt trên một mặt phẳng tác dụng lên
hạt thô
Hình 3.3 Mối quan hệ giữa lực phá vỡ và chiều sâu cắt khi lực cắt đƣợc đặt trên một
lƣỡi cắt dọc theo chiều rộng của hạt “thô”
Hình 3.4 Sơ đồ quy trình chế biến hạt điều phổ biến
Hình 3.5 Tóm tắt quy trình chế biến hạt điều tại Việt Nam
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị hấp và sấy hạt điều.
Hình 4.2 Mặt cắt ngang của nồi hấp
Hình 4.3 Cấu tạo bên ngoài nồi hấp
Hình 4.4 Lực tác động theo phƣơng bán kính
Hình 4.5 Lực tác động theo phƣơng đứng
Hình 4.6 Nắp hình hộp
Hình 4.7 Đáy hình elip
Hình 4.8 Cấu tạo dàn calorife
Hình 4.9 Hình dạng nắp nồi hơi
Hình 4.10 Cơ cấu thay đổi hƣớng dòng chảy

5

Hình 4.11 Cấu tạo bẫy nƣớc
Hình 4.12 Bơm hút chân không
Hình 4.13 Kích thƣớc máy bơm hút chân không
Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn tốc độ bơm
Hình 5.1 Mô hình cụm thiết bị hấp
Hình 5.2 Thân nồi hấp
Hình 5.3 Bản vẽ chế tạo thân nồi hấp
Hình 5.4 Bản vẽ phôi.
Hình 5.5 Kích thƣớc đạt đƣợc sau khi cắt.
Hình 5.6 Kích thƣớc đạt đƣợc sau khi cắt.
Hình 5.7 Kích thƣớc đạt đƣợc sau khi cuộn tròn và hàn.

Hình 5.8 Bản vẽ khung cửa nồi hấp.
Hình 5.9 Bản vẽ phôi
Hình 5.10 Kích thƣớc khung.
Hình 5.11 Kích thƣớc đạt đƣợc sau phay
Hình 5.12 Bản vẽ trục cửa.
Hình 5.13 Bản vẽ phôi.
Hình 5.14 Bản vẽ gia công đƣờng kính trục.
Hình 5.15 Bản vẽ gia công mặt 3.
Hình 5.16 Bản vẽ gia công ren.
Hình 5.17 Bản vẽ chi tiết sau gia công cắt.
Hình 5.18 Bản vẽ nắp nồi hấp.
Hình 5.19 Bản vẽ phôi thép vuông.

6

Hình 5.20 Bản vẽ phôi thép tấm.
Hình 5.21 Bản vẽ khung gân cửa nồi hấp.
Hình 5.22 Bản vẽ liên kết khung gân cửa và cửa nồi hấp
Hình 5.23 Bản vẽ cửa nồi hấp sau gia công phay
Hình 5.24 Bản vẽ nồi hấp
Hình 5.25 Bản vẽ đánh số các chi tiết
Hình 5.26 Một số áp kế thông dụng
Hình 5.27 Các loại nhiệt kế
Hình 6.1 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm xử lý nhiệt hạt điều
Hình 6.2 Nhà máy chế biến hạt điều Phú An
Hình 6.3 Trƣởng bộ phận kỹ thuật Nguyễn Ngọc Tuấn kiểm tra thiết bị.
Hình 6.4 Hấp thử nghiệm hệ thống tại nhà máy Phú An.
Hình 6.5 Hệ thống hấp hạt điều đƣợc bổ sung bẫy nƣớc.
Hình 6.6 Lấy hạt điều ra ngoài sau khi hấp, sấy xong
Hình 6.7 Ủ hạt điều sau khi hấp, sấy xong

Hình 6.8 Công nhân tiến hành cắt hạt điều
Hình 6.9 Biểu đồ thể hiện tỉ lệ bể vỡ khi tách vỏ theo các chế độ thực nghiệm
Hình 6.10 Biểu đồ thể hiện năng suất tách vỏ theo các chế độ thực nghiệm
Hình 6.11 Biểu đồ so sánh tỉ lệ bể vỡ khi thực nghiệm ở khối lƣợng 5kg và 50kg
Hình 6.12 Biểu đồ so sánh năng suất khi thực nghiệm ở khối lƣợng 5kg và 50kg
Hình 6.13 Tỉ lệ bể vỡ của chế độ thực nghiệm so với nhà máy
Hình 6.14 Năng suất tách vỏ khi hấp theo chế độ thực nghiệm so với nhà máy
Hình 6.15 Thiết bị thí nghiệm hệ số dẫn nhiệt của võ hạt điều
Hình 6.16 Tiến hành thí nghiệm

7

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Đặc trƣng vật lý của hạt điều sản xuất ở những vùng khác nhau
Bảng 3.1 Đặc điểm về lý tính của những mẫu hạt điều ở Bình Phƣớc
Bảng 3.2 Lực phá vỡ trung bình khi lực đặt trên một mặt phẳng tác dụng lên hạt thô.
Bảng 3.3 Lực phá vỡ trung bình và chiều sâu cắt khi dùng lƣỡi cắt lên hạt đã đƣợc “xử
lý”
Bảng 3.4 Thành phần của trái đào lộn hột ở Việt nam theo viện khảo cứu Nông Lâm
Đông dƣơng (IRAFI)
Bảng 3.5 Thành phần và tính chất của dịch trái đào lộn hột ở Ấn độ
Bảng 3.6 Hàm lƣợng sinh tố và muối khoáng có trong trái đào lộn hột và một số trái
cây khác
Bảng 3.7 Giá trị dinh dƣỡng trên 100g nhân hạt điều
Bảng 3.8 Năng lƣợng nhân điều cung cấp so với các thực phẩm khác
Bảng 3.9 Thành phần nhân đào lôn hột ở Việt Nam và thế giới
Bảng 3.10 Thành phần hóa học của nhân và phôi mầm
Bảng 3.11 Thành phần Aminoaxit (tính theo % của protein) trong nhân và phôi mầm
Bảng 3.12 Đặc điểm hóa lý và thành phần hóa học của dầu nhân hạt điều
Bảng 3.13 Thành phần và hợp chất của dầu vỏ hạt điều

Bảng 6.1 Bảng số liệu thực nghiệm cho nguồn nguyên liệu hạt điều Ghana (độ ẩm
9,0%)
Bảng 6.2 Bảng số liệu tỉ lệ bể vỡ trung bình theo các chế độ sấy - ủ thực nghiệm
Bảng 6.3 Bảng số liệu năng suất cắt trung bình theo các chế độ sấy - ủ thực nghiệm

Bảng 6.4 Bảng số liệu thực nghiệm cho nguồn nguyên liệu hạt điều Ghana
(độ ẩm 9,0%) thực hiện ở khối lƣợng 50kg
Bảng 6.5 Bảng số liệu so sánh tỉ lệ bể vỡ khi thực nghiệm ở khối lƣợng 5kg và 50kg

8

Bảng 6.6 Bảng số liệu so sánh năng suất khi thực nghiệm ở khối lƣợng 5kg và 50kg
Bảng 6.7 Bảng số liệu thực hiện theo chế độ của nhà máy
Bảng 6.8 Bảng số liệu so sánh giữa chế độ thực nghiệm với chế độ của nhà máy
Bảng 1 Quy hoạch thí nghiệm và kết quả với hai lần lặp
Bảng 2 Chất lƣợng mô hình nghiên cứu
Bảng 3 Giá trị tối ƣu

9

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU
Chƣơng này nêu rõ mục đích của đề tài, tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa khoa học
và ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Đồng thời, toàn bộ nội dung nghiên cứu của đề tài cũng
đƣợc giới thiệu tóm tắt trong chƣơng này.
1.1 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Hiện nay thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã biết đến công đoạn hấp để xử
lý hạt điều trƣớc khi đƣa sang công đoạn bóc tách vỏ cứng. Các chuyên gia ngành điều
cho rằng công đoạn hấp là một công đoạn khá quan trọng ảnh hƣởng lớn nhất đến công
đoạn tách vỏ cứng. Một số thiết bị và công nghệ hấp hạt điều nhƣ hấp tĩnh theo mẻ, hấp
liên tục có thùng quay đảo đều bên trong, đã đáp ứng một số hạn chế về môi trƣờng so

với công đoạn chao đƣợc sử dụng trƣớc đây. Thế nhƣng, công đoạn hấp này vẫn chƣa
đƣợc nghiên cứu sâu để đƣa ra một quá trình xử lý tối ƣu hay một thông số tối ƣu cho quá
trình hấp. Do đó, chất lƣợng hạt điều sau khi hấp chƣa đạt đƣợc nhƣ mong muốn: vỏ vẫn
còn khá cứng, khe hở giữa nhân và vỏ hẹp dẫn đến tỉ lệ bể vỡ cao khi cắt. Hơn nữa thời
gian ủ sau hấp thƣờng phải kéo dài từ 24÷36 giờ gây tốn diện tích và công sức bảo quản.
Vì thế, việc nghiên cứu thành công thiết bị, công nghệ hấp hạt điều cùng với thời gian lƣu
trữ sau hấp nhằm giảm tỉ lệ bể vỡ cho quá trình tách vỏ cứng có giá trị lớn về mặt kinh tế
lẫn kỹ thuật, nhằm hƣớng tới quá trình tự động hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất và đƣa
ngành công nghiệp chế biến hạt điều lên đến một tầm cao mới.
Nội dung nghiên cứu của đề tài này là “Nghiên cứu các đặc tính công nghệ hấp
hạt điều bằng hơi bão hòa và thời gian lƣu trữ sau hấp nhằm nâng cao hiệu quả
trong quá trình chế biến hạt điều”. Phân tích các thông số kỹ thuật ảnh hƣởng đến năng
suất và tỉ lệ bể vỡ trong suốt quá trình hấp, sấy, ủ nhƣ áp suất, nhiệt độ, thời gian hấp,
Đồng thời xác định chế độ tối ƣu và mối liên hệ giữa các thông số này nhằm định hƣớng
giải quyết cho việc hoàn thiện dần thiết bị.

10

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Qua các tài liệu nghiên cứu, chúng ta biết rằng có khá nhiều phƣơng pháp xử lý hạt
điều nhƣ phƣơng pháp rang, phƣơng pháp làm lạnh, chao dầu (hiện vẫn còn đƣợc sử dụng
ở một số nhà máy)… Song các phƣơng pháp này đều đƣa đến tỉ lệ bể vỡ khi tách vỏ rất
cao hoặc chƣa thân thiện với môi trƣờng Phƣơng pháp hấp hiện tại đã đáp ứng đƣợc
một số hạn chế về môi trƣờng nhƣng tỉ lệ bễ vỡ vẫn còn cao. Do đó, việc thiết kế, chế tạo
hệ thống thiết bị phục vụ cho quá trình thí nghiệm hấp bằng hơi bão hòa là rất cấp thiết.
Thông qua đó sẽ nâng cao đƣợc năng suất cũng nhƣ hiệu suất làm việc của công đoạn bóc
vỏ cứng, nâng cao chất lƣợng sản phẩm tăng khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp
Việt Nam trên trƣờng quốc tế, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành điều thế giới nói
chung và ngành điều Việt Nam nói riêng.
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu thiết bị, công nghệ hấp hạt điều nhằm xác định các thông số kỹ thuật
nhƣ áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian hấp, cùng với thời gian lƣu trữ sau hấp để giảm
tỉ lệ bể vỡ và tăng năng suất bóc vỏ cứng. Từ đó rút ra kết luận về các vấn đề thiết kế để
xác định có hỗ trợ các thiết bị khác để hoàn thiện dần thiết bị hấp, đây chính là mục tiêu
của đề tài.
Mục tiêu cụ thể:
1. Tìm hiểu cơ lý hóa tính của hạt điều, các phƣơng pháp xử lý nhiệt hạt điều từ đó đề
xuất xây dựng ý tƣởng thiết kế và chế tạo mô hình hấp thí nghiệm.
2. Thí nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt của vỏ hạt điều
3. Thiết kế, chế tạo mô hình hấp thí nghiệm 50kg/mẻ.
4. Khảo sát các thông số trong quá trình hấp trên thiết bị thí nghiệm.
5. Phân tích kết luận.
1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Các phƣơng pháp đƣợc sử dụng để đạt đƣợc các mục tiêu trên:
1. Bài báo và sách tham khảo: Nghiên cứu các bài báo, các chuyên mục liên quan đến
đề tài. Tham khảo sách viết về máy chế biến thực phẩm trong và ngoài nƣớc.
2. Thu thập dữ liệu: Dữ liệu liên quan về quá trình hấp hạt điều và các công nghệ xử
lý nhiệt khác đƣợc thu thập tại các nhà máy chế biến hạt điều nhƣ công ty chế tạo
thiết bị Sơn Việt; Công ty cổ phần lƣơng thực thực phẩm Safoco, Thành phố Hồ
Chí Minh; Công ty TNHH Duy Đức, Long An; Công ty TNHH Tứ Hải, Long An;
và các cơ sở chế biến điều hộ gia đình tại Bình Phƣớc Dữ liệu bao gồm: Bản vẽ

11

thiết bị hấp, bản vẽ lắp ráp thiết bị, vật liệu đƣợc sử dụng cho kết cấu thiết bị.
Những dữ liệu khác trong luận văn đƣợc lấy từ sách, bài báo khoa học và sổ tay
thiết kế.
3. Thiết kế và chế tạo thiết bị hấp: Áp dụng phƣơng pháp thiết kế ngƣợc với một số
bộ phận, cụm máy đã có trong thực tế để cải tiến thiết bị một cách hiệu quả, tiết
kiệm thời gian và chi phí nhất.

4. Thí nghiệm thiết bị hấp: Thiết bị hấp sau khi thiết kế và chế tạo sẽ đƣợc đƣa đến
công đoạn hấp thí nghiệm theo đúng công nghệ đã nghiên cứu để từ đó đánh giá
hiệu quả của thiết bị và đề xuất phƣơng án nghiên cứu tiếp theo. Kết quả thực
nghiệm sẽ đƣợc xử lý và thể hiện nhờ chƣơng trình Excel 2007.
1.5 NỘI DUNG THỰC HIỆN
Các nội dung cần thực hiện:
- Nghiên cứu tổng quan về đặc tính và giá trị hạt điều, các phƣơng pháp chế biến hạt
điều hiện nay trong và ngoài nƣớc.
- Tìm hiểu các thiết bị hấp hoặc tƣơng tự nhƣ hấp trong và ngoài nƣớc
- Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến năng suất và chất lƣợng từ đó xác định mô
hình và đề ra phƣơng pháp thiết kế.
- Thiết kế mô hình thực nghiệm mẫu công suất 50 kg/ mẻ
- Nghiên cứu và nhận xét kết quả thực nghiệm
- Kết luận.
1.6 CẤU TRÚC ĐỀ TÀI
Cấu trúc đề tài đƣợc chia thành sáu chƣơng:
1. Chƣơng thứ nhất trình bày mục tiêu của đề tài, phạm vi và giới hạn của đề tài.
2. Chƣơng hai trình bày tổng quan về cây điều, hạt điều; các phƣơng pháp xử lý hạt
điều trƣớc bóc tách ở trong và ngoài nƣớc cùng với bảng khảo sát công nghệ và
thiết bị hấp tại Việt Nam.
3. Chƣơng ba trình bày tính chất cơ lý hóa của hạt điều và quy trình công nghệ chế
biến hạt điều.
4. Chƣơng bốn trình bày các tính toán thiết kế về mô hình hấp.
5. Chƣơng năm trình bày tiến trình chế tạo và lắp ráp một số chi tiết điển hình.
6. Chƣơng sáu trình bày các số liệu liên quan đến thực nghiệm và đánh giá kết quả.

12

1.7 Ý NGHĨA THỰC TIỄN
Nghiên cứu thiết bị, công nghệ hấp hạt điều và thời gian lƣu trữ sau hấp để đạt đƣợc

tỉ lệ bể vỡ sau khi tách vỏ là thấp nhất. Nếu thành công sẽ đƣợc đƣa vào ứng dụng và chế
tạo tại công ty chế tạo thiết bị Sơn Việt với số lƣợng lớn để bán cho các đơn đặt hàng của
các công ty nhƣ: Doanh nghiệp tƣ nhân TM - DV Thu Hà - Bình Phƣớc, Doanh nghiệp tƣ
nhân Hải Phƣợng - Bình Phƣớc, Công ty TNHH Thanh Mai - Bình Phƣớc, Cơ sở chế biến
hạt điều Hoa Lƣ - Bình Phƣớc, Công ty TNHH SX - TM Hải Hƣng Thịnh - Tp Hồ Chí
Minh,
1.8 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC
Kết quả đạt đƣợc của đề tài bao gồm:
- Kết quả xác định hệ số dẫn nhiệt và các thông số vật lý của hạt điều
- Các tính toán thiết kế về thiết bị.
- Sản phẩm thiết bị hấp tĩnh công suất 50 Kg/mẻ.
- Các kết quả thực nghiệm, chế độ hấp tối ƣu.
1.9 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI
Thông qua việc nghiên cứu thiết bị và công nghệ hấp hạt điều từ đó đề xuất các thiết
bị hấp hạt điều và các thông số công nghệ thích hợp nhằm giảm tỉ lệ bể vỡ cho công đoạn
cắt tách vỏ, nâng cao chất lƣợng nhân điều và năng suất. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu
thiết bị hấp hạt điều để đáp ứng yêu cầu tối thiểu lƣợng bể vỡ có nhiều ý nghĩa trong kỹ
thuật và thực tiễn sản xuất:
- Thứ nhất, đảm bảo nhân điều vẫn còn đầy đủ giá trị về dinh dƣỡng, độ trắng sáng
nhân, tỉ lệ nhân nguyên cao tăng giá trị xuất khẩu.
- Thứ hai, giúp hoàn thiện dần thiết bị, máy móc bóc vỏ cứng đồng thời giúp định
hƣớng tự động hóa cho cả dây chuyền sản xuất hạt điều từ điều thô (điều nguyên
liệu) cho đến điều thành phẩm.
- Cuối cùng, góp phần đẩy nhanh tốc độ cơ khí hóa, công nghiệp hóa hiện đại hóa
dây chuyền sản xuất hạt điều.






13

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HẠT ĐIỀU VÀ CÁC PHƢƠNG
PHÁP XỬ LÝ HẠT ĐIỀU TRƢỚC KHI TÁCH VỎ
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY ĐIỀU
Cây điều còn có tên là cây đào lộn hột, có nguồn gốc từ Braxin, vùng nhiệt đới ở
Nam Mỹ và dần dần cây điều đƣợc phân tán đến châu Phi, Châu Á, Châu Úc, ngày nay
cây điều đƣợc trãi rộng trong ranh giới vĩ tuyến 30
0
Bắc và vĩ tuyến 31
0
Nam. Cây điều có
tên khoa học là Anhcardium OccidenTable, thuộc họ xoài, tên thƣơng mại tiếng Anh là
Cashew tree.
Cây điều chịu đƣợc những điều kiện khí hậu đa dạng và khắc nghiệt. Là cây ƣa nhiệt
độ cao nhạy cảm với giá lạnh, khí hậu nhiệt đới với một mùa khô rõ rệt là điều kiện thích
hợp để cây điều phát triển tốt. Theo FAO trên thế giới hiện nay có 32 nuớc sản xuất điều
thƣơng mại thế nhƣng cây điều chỉ phát triển tốt ở những nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới
10 nƣớc trồng điều nhiều nhất trên thế giới hiện nay là: Ấn Độ, Việt Nam, Braxin,
Nigenia, Tanzania, Indonesia, Guinea Bissau, Cotolvore, Monzambique và Benin.
Điều trở thành cây trồng chính thức đặc biệt đƣợc quan tâm phát triển, giữ một vị trí quan
trọng trên thị trƣờng nông sản của một số nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới.

Hình 2.1 Cây và trái điều.

14

Hình 2.2 Hạt điều
2.2 CẤU TRÚC HẠT ĐIỀU
Hạt điều hình thận có màu lục sẫm khi tƣơi và chuyển thành màu nâu hơi xám khi

hạt khô (hình 2.2)
Về cấu trúc hạt điều gồm có vỏ và nhân (hình 2.3).
Vỏ hạt điều gồm ba lớp:
 Lớp ngoài cùng nhẵn, dai màu xám hoặc xám
nâu.
 Lớp vỏ giữa: dầy nhất, xốp và có cấu trúc tổ ong
có chứa một chát lỏng có tính nhựa, màu nâu đỏ.
Khi tiếp xúc với không khí nó bị sậm màu đi rất
nhanh, chất lỏng này đƣợc gọi là dầu vỏ hạt điều, tên thƣơng mại tiếng Anh
là Cashew Nut Shell Liquid (CNSL). Dầu vỏ có vai trò là chất bảo vệ tự
nhiên cho hạt chống lại côn trùng.
 Lớp trong cứng nhƣ đá
Nhân hạt điều do hai lá mầm tạo thành đƣợc bao bọc bởi một lớp vỏ lụa màu nâu
hơi đỏ. Nhân là phần ăn đƣợc có hàm lƣợng lipid (trên 40% theo trọng lƣợng) và prôtein
(khoảng 30%) cao. Tỷ lệ thành phần của hạt điều nhƣ sau:
 Nhân: 20 ÷ 25%
 Vỏ lụa: 2 ÷ 5%
 Dầu vỏ: 18 ÷ 23%
 Vỏ: 45 ÷ 50%

15


Hình 2.3 Cấu trúc hạt điều.
Hạt điều có chiều dài trung bình 2,5 ÷ 3,5 cm và dày 1 ÷ 1,5 cm, trọng lƣợng trung
bình 5 ÷ 6g tùy theo những vùng khác nhau. Bảng 2.1 sẽ cho ta thấy những đặc trƣng vật
lý của hạt điều sản xuất ở những vùng khác nhau [2]:
Bảng 2.1 Đặc trƣng vật lý của hạt điều sản xuất ở những vùng khác nhau
Khu vực


Chiều dài
(mm)
Chiều rộng
(mm)
Chiều dày
(mm)
Trọng lƣợng
(g)
Brazil
30,7  42,8
22,6  32
16,7  25,5
5,83  15,28
Bờ biển ngà
27,7
21,6
11,7  15,6
4,56
Senegal
26,6
21,4
12  16
4,42
Guinea Bissau
29,4
21,9
10,3  15,4
5,09
Mozambique
27,2

21,1
10,4  15,8
4,63
Tanzania
28
17,9
15,3
4,82
Philippines
29,8  33
21  21,4
16,8 17
6,02
Việt Nam
26 31
20  23
12  17

2.3 SẢN PHẨM TỪ CÂY ĐIỀU
Những thành phẩm thu đƣợc từ cây điều là nhân điều và dầu vỏ hạt điều và cả trái
điều. Tuy sản lƣợng của trái đào đạt gấp 8-10 lần trọng lƣợng của hạt thô nhƣng hạt điều
là sản phẩm thƣơng mại chính của cây điều. Hạt điều thô đƣợc tách vỏ lấy nhân xuất khẩu
hoặc có thể xuất khẩu thô sang các nƣớc khác.

16

2.3.1 Nhân điều
Đã từ lâu điều cung cấp hạt cho con ngƣời nhƣ là một loại thực phẩm, nhiều nƣớc
coi nhân điều là sản phẩm quen thuộc, điều trờ thành cây công nghiệp quan trọng xếp thứ
hai trong các cây có dầu ăn đƣợc trên thị trƣờng thế giới. Nhân điều chứa hàm lƣợng đạm

cao với đầy đủ các loại axit amin cần thiết không thay thế có thể so sánh với thịt, trứng,
sữa. Nhân điều là thực phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao là thành phần chính của cây điều
trong trao đổi kinh doanh trên thị trƣờng mang lại hiệu quả kinh tế rất cao, giữ một vai trò
quan trọng trong thị trƣờng nông sản. Hàng năm đem về cho các nƣớc xuất khẩu một
lƣợng ngoại tệ đáng kể.
Với đầy đủ các chất dinh dƣỡng quan trọng cần thiết, nhân điều là thực phẩm ăn
chay lí tƣởng và là một dƣợc phẩm có giá trị đối với một số bệnh. Là thực phẩm giàu chất
béo 0% cholesterol thích hợp cho ngƣời ăn kiêng hiện nay các nƣớc phát triển đang
khuyến khích sử dụng nhân điều ngày càng tăng. Các nuớc nhập khầu và tiêu thụ nhân
điều nhiều nhất trên thế giới là Mỹ chiếm gần 2/3 sản luợng nhân điều thế giới, khối các
nƣớc thuộc Liên Xô cũ liên minh Châu Âu (EU) và Nhật Bản.
2.3.2 Dầu vỏ hạt điều
Dầu vỏ hạt điều là một sản phẩm của ngành công nghiệp hạt điều. Hạt có một lớp vỏ
có độ dày khoảng 2,54mm bên trong đó là một cấu trúc tổ ong mềm có chứa một chất
lỏng sền sệt màu nâu đỏ tối. Nó đƣợc gọi là dầu vỏ hạt điều, là nguyên liệu tốt và rẻ cho
phenol không bão hòa.
Trong việc tìm kiếm các loại vật liệu hiện đại có hiệu quả, dầu vỏ hạt điều và các
sản phẩm của nó có một vai trò quan trọng trong tái tạo. Nó cung cấp nhiều thuận lợi về
sợi tổng hợp. Tính linh hoạt của nó bắt nguồn từ vô số các ứng dụng của nó trong nhiều
lĩnh vực. Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng những thành tố của dầu vỏ hạt điều có tính
năng cấu trúc đặc biệt chuyển đổi thành các hóa chất đặc biệt và polyme có giá trị
cao. Điều này liên quan đến một giá trị gia tăng của nhiều đơn đặt hàng về tầm quan trọng
và sự biến đổi hóa học cung cấp các sản phẩm hóa học tinh khiết 100%. Nhƣ vậy, dầu vỏ
hạt điều cung cấp phạm vi rộng lớn và cơ hội cho việc sản xuất các hóa chất đặc biệt, sản
phẩm có giá trị cao và polyme.

17

Dầu vỏ hạt điều có vô số ứng dụng trong ngành công nghiệp polymer nhƣ ma sát lót,
sơn và vecni, cán nhựa, cao su kép, nhựa, hạt điều xi măng, polyurethane dựa trên

polyme, bề mặt, epoxy, hóa chất đúc và trung gian cho công nghiệp hóa chất. Nó cung
cấp nhiều phạm vi và đa dạng cơ hội cho sự phát triển khác - làm bằng polyme.
2.3.3 Trái điều
Trái điều đƣợc dùng làm thực phẩm vì có giá trị dinh dƣỡng cao: dịch trái chứa 10 –
12,5% đƣờng, trong đó chủ yếu là đƣờng khử (loại đƣờng dễ tiếp thu), giàu chất khoáng
nhất là sắt (0,2 mg/100g) và đặc biệt là sinh tố C nhiều gấp 4 – 5 lần cam, chanh. Vì vậy
nhiều nƣớc nhƣ Braxin, Ấn Độ, Tanzania, Kenia… đã chế biến đƣợc nhiều sản phẩm từ
trái nhƣ nƣớc giải khát, xiro, giấm, kẹo mứt, trái đóng hộp và rƣợu …[4]
2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ HẠT ĐIỀU TRƢỚC KHI BÓC VỎ THÔ Ở
TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC
2.4.1 Phƣơng pháp chao dầu
Chao dầu là phƣơng pháp xử lý nhiệt gián tiếp hay còn đƣợc gọi là xử lý nhiệt qua
dung môi. Dung môi ở đây chính là dầu vỏ hạt đào lộn hột. Ngƣời ta có thể khống chế
nhiệt ở 170 – 200
o
C trong 2 – 4 phút.
Ƣu điểm chính:
- Nhiệt tiếp xúc đều vào hạt qua dung môi trong một thời gian ngắn, làm lớp vỏ
ngoài và lớp vỏ giữa chứa dầu bị nứt giải phóng dầu vỏ, và làm vỏ giòn để cắt
lấy đƣợc nhân nguyên tới 80 – 90%.
- Có thể lấy đƣợc khoảng 50% lƣợng dầu vỏ.
Nhƣợc điểm chính:
- Dầu cỏ có màu sẫm và một phần bị trùng hợp làm giảm lƣợng và tính chất của
dầu.
- Ô nhiễm môi trƣờng nhà máy và vùng dân cƣ xung quanh.
Chao dầu là phƣơng pháp thủ công chủ yếu sử dụng sức ngƣời công nhân để chao
luộc điều. Công đoạn này khá đơn giản nhƣng mang lại nhiều ô nhiễm môi trƣờng và
không bảo đảm an toàn cho ngƣời công nhân. Hiện nay phƣơng pháp này không khả thi
khi xét đến vấn đề an toàn và bảo vệ môi trƣờng. Các cơ sở sản xuất hiện nay dần dần loại
bỏ và thay bằng phƣơng pháp an toàn thân thiện môi trƣờng hơn. [4]


18

2.4.2 Phƣơng pháp làm lạnh
Trong quy trình Casuca của Nhật, thay vì gia nhiệt, ngƣời ta làm lạnh hạt cho vỏ
giòn để tách vỏ dễ dàng. Nhƣng nhƣợc điểm nhân vỡ nhiều. [4]
2.4.3 Phƣơng pháp rang (nƣớng)
Tại Châu Phi và một số vùng của Ấn Độ vẫn đang sử dụng phƣơng pháp đốt nóng
hạt để dầu từ vỏ chảy ra và làm vỏ giòn để lấy nhân bên trong. Công nhân chế biến có thể
rang trên chảo gang ở qui mô nhỏ hoặc trong trống quay đƣợc hình thành từ phƣơng pháp
nƣớng bằng chảo (hình 2.4).

Hình 2.4 Nƣớng hạt điều bằng trống quay.
Có một dốc trƣợt trên giá để hạt chạy vào trống, trống đƣợc đục lỗ để lử chạm vào
hạt và khói bay ra ngoài qua ống khói. Sử dụng bình phun nƣớc liên tục để hạt đƣợc thấm
nƣớc sau khi rang.
Tại khoa Cơ khí chế tạo máy trƣờng Đại học Lagos, Lagos, Nigeria đã có nghiên
cứu phƣơng pháp nƣớng bằng điện trở, tuy công suất nƣớng rất thấp, chƣa ứng dụng vào
sản xuất công nghiệp nhƣng hiệu quả bóc tách khá cao do đảm bảo tỉ lệ nhân vỡ thấp. [5]

19


Hình 2.5 Thiết bị nƣớng đƣợc nghiên cứu ở Nigeria
2.4.4 Phƣơng pháp hấp bằng hơi quá nhiệt
Siddiqui và Khan đã đƣa ra phƣơng pháp xử lý nhiệt hạt điều thay cho phƣơng pháp
đốt bằng phƣơng pháp hấp bằng hơi quá nhiệt ở nhiệt độ từ 150
0
- 300
0

C, sức nóng và áp
lực làm nứt vỏ ngoài và lớp vỏ giữa chứa dầu, đẩy dầu ra khỏi vỏ. Với phƣơng pháp này
dầu vỏ hạt điều đƣợc lấy ra từ vỏ và thu hồi cùng với hơi nƣớc ngƣng tụ, sau đó vỏ đƣợc
tách ra lấy nhân tƣơng tự các phƣơng pháp khác. Tuy nhiên thiết bị tƣơng đối phức tạp và
đắt tiền. [4]
2.4.5 Khảo sát, đánh giá công nghệ và thiết bị hấp hiện đại đang đƣợc sử dụng tại
các cơ sở sản xuất ở Việt Nam
Hiện nay công nghệ hấp hạt điều hiện đã đƣợc triển khai nghiên cứu nhiều nhƣng
kết quả chƣa đƣợc nhƣ mong muốn. Đa số các thiết bị hấp hạt điều hiện nay còn ở dạng
thô sơ, cồng kềnh hơn nữa chế độ hấp và thời gian lƣu trữ sau khi hấp chủ yếu dựa vào
kinh nghiệm nên chƣa thể đáp ứng đƣợc yêu cầu về khe hở giữa nhân và vỏ tối ƣu cùng
với việc đảm bảo phẩm chất của nhân điều sau hấp. Thiết bị và công nghệ hấp hạt điều
cần phải đƣợc nghiên cứu và cải tiến hoàn thiện hơn để làm bàn đạp phát triển dần thiết bị
cắt tách vỏ cứng hƣớng tới dây chuyền chế biến hạt điều hoàn toàn tự động và liên tục.
Dù còn tồn tại những hạn chế nhƣ trên nhƣng công nghệ hấp hạt điều vẫn đƣợc ứng
dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến hạt điều nhân xuất khẩu vì so với công nghệ
chao dầu thì công nghệ này ít gây ô nhiễm môi trƣờng, điều kiện làm việc của ngƣời lao

20

động đƣợc cải thiện. Để thực hiện công nghệ hấp, hiện nay các nhà máy sử dụng 3 loại
thiết bị nhƣ sau:
 Thiết bị hấp mẻ tĩnh
 Thiết bị hấp mẻ động (thùng quay)
 Thiết bị hấp liên tục dạng vít xoắn
Qua khảo sát một trăm nhà máy chế biến hạt điều. Tình hình sử dụng thiết bị hấp nhƣ sau:
STT
Nhà máy

Mẻ (tĩnh)

Mẻ
(thùng quay)
Hấp liên
tục
(Dạng vít)
1
Công ty Nguyệt Quí – Bình Phƣớc
x


2
DNTN Liên Giàu – Bình Phƣớc
x


3
Công ty Tấn Toàn – Bình Phƣớc
x


4
Công ty Thành Tiến- Bình Phƣớc
x


5
Công ty Thành Đƣợc-Bình Phƣớc
x



6
Công ty Nga Hải –Bình Phƣớc
x


7
Công ty Yến Lâm- Bình Phƣớc
x


8
Công ty Ngọc Yến – Bình Phƣớc
x


9
Công ty BYGY – Bình Phƣớc
x


10
Công ty Ngọc Hân – Bình Phƣớc
x


11
Công ty Tiến Đông – Bình Phƣớc
x



12
DNTN Ngọc Diệp – Bình Phƣớc
x


13
Công ty Hoàng Khuân
x


14
DNTN Ngọc Khang – Bình Phƣớc
x


15
DNTN Minh Loan – Bình Phƣớc
x