Đề tài : Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cứng hạt điều năng xuất 40-50 kg-h phù hợp với điều kiện việt nam

1
Bộ công thơng
Tổng công ty máy động lực và máy nông nghiệp
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp







Báo cáo tổng kết đề tài
M số:195.10 rd/HĐ-khcn

Tên đề tài:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cứng hạt điều
năng xuất 40
ữ
50kg/h phù hợp với điều kiện Việt nam




Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thơng
Đơn vị chủ trì: viện nctkct máy NN
Chủ nhiệm đề tài: Th.S. Lê Văn Ninh



8496

Hà Nội 12/2010

2

Bộ công thơng
Tổng công ty máy động lực và máy nông nghiệp
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp






Báo cáo tổng kết đề tài
M số: 195.10 rd/HĐ-khcn


Tên đề tài:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cứng hạt điều
năng xuất 40
ữ
50kg/h phù hợp với điều kiện Việt nam



Đơn vị chủ trì: Chủ nhiệm đề tài
viện nctkct máy NN

Th.S. lê văn ninh




Hà Nội 12/2010

3
NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

TT Họ và tên
Học hàm,
học vị ,
chuyên môn
Chức vụ Cơ quan
1 Lê Văn Ninh Thạc sĩ Cán bộ kỹ thuật
Viện
NCTKCT
máy NN
2 Đoàn Văn Huân Kỹ sư Cán bộ kỹ thuật
Viện
NCTKCT
máy NN
3 Trần Văn Ninh Kỹ sư Cán bộ kỹ thuật
Viện
NCTKCT
máy NN
4 Nguyễn Văn Thành Kỹ sư Cán bộ kỹ thuật
Viện
NCTKCT

máy NN
5 Nguyễn Thanh Quyết Kỹ sư Cán bộ kỹ thuật
Viện
NCTKCT
máy NN


4
Mục lục

Mở đầu 1
Chương I Khái quát công nghệ và thiết bị hệ thống chế biến hạt điều 3
1.1. Tình hình trồng và chế biến điều ở Việt Nam 3
1.2. Công nghệ chế biến hạt điều 7
Chương II Nguyên lý kết cấu và các thông số kỹ thuật thiết bị bóc vỏ cứng
hạt điều 40-50kg/h 19
2.1. Cấu tạo và hình dáng của hạt điều 19
2.2 Nguyên lý hoạt
động, kết cấu của máy bóc vỏ cứng hạt điều 21
2.3.Gia công chế tạo các chi tiết của máy bóc vỏ cứng hạt điều 26
Chương 3 Khảo nghiệm 29
3.1 Máy, nguyên liệu và dụng cụ khảo nghiệm 29
3.1.1.Thiết kế mẫu máy 29
3.1.2 Nguyên liệu khảo nghiệm 30
Đề cương khảo nghiệm máy bóc vỏ cứng hạt điều 31
Kết luận và kiến nghị 32
Tài li
ệu tham khảo 33

5
Mở đầu
Cây điều sinh trưởng và phát triển tốt ở những quốc gia thuộc khu vực
cận xích đạo-nơi có nhiệt độ và độ ẩm cao. Trên thế giới hiện nay có trên 32
quốc gia, Ấn độ có diện tích cây điều lớn nhất và dẫn đầu về sản lượng hạt
điều thô (khoảng 400 đến 500 ngàn tấn/ năm).
Là quốc gia nằm trong khu vực Đông nam Á, thổ nhưỡng và khí hậu
của Vi
ệt Nam rất phù hợp cho sự phát triển của cây điều. Thấy được giá trị
kinh tế của cây điều và giá trị gia tăng của sản phẩm sau chế biến hạt điều thô
(lấy nhân), ngay từ năm 1980 Đảng và nhà nước đã bước đầu quan tâm đến
cây điều, đặc biệt là công nghệ và hệ thống thiết bị chế biến phục vụ cho xuất
khẩ
u. Sau nhiều năm phấn đấu từ chỗ chỉ có vài chục ngàn ha trồng điều với
tổng sản lượng mấy chục ngàn tấn điều thô đến năm 1999 Việt Nam đã có sản
lượng 100 ngàn tấn điều thô, sản lượng nhân xuất khẩu đạt 28 ngàn tấn (164
triệu USD). Năm 1996 Việt Nam chính thức gia nhập danh sách các quốc gia
nhập điều thô để phục vụ ngành chế bi
ến điều thô từ Châu Phi. Tới năm 2006
Việt Nam trở thành quốc gia xuất khẩu hạt điều hàng đầu thế giới (Ấn Độ và
Brazi xếp thứ 2 và 3).
Những năm gần đây, ngành điều vẫn tiếp tục phát triển với nhịp độ
tăng trưởng rất cao (∼25%). Theo số liệu do hiệp hội hạt điều Việt Nam
(VINACAS) công bố thì dự ki
ến năm 2010 sản lượng điều thô có thể đạt
500.000 tấn, sản lượng nhân điều xuất khẩu có thể lên tới 140 ngàn tấn (kim
ngạch xuất khẩu 670 triệu USD).
Chế biến là một trong những khâu quan trọng trong chuỗi giá trị hạt
điều. Sau khi chế biến nhiệt (hấp hoặc chao) nhân điều được tách ra khỏi vỏ
cứng và được phân loại theo kích cỡ hình dáng, màu sắc như: nhân nguyên

(wholes), nhân v
ỡ dọc, nhân bể gẫy, nhân vụn, nhân vụn xém. Nhân nguyên
được phân loại theo số lượng hạt trên mỗi pound (tương đương 0,454 kg) và
được tiêu thụ như một thực phẩm ăn nhanh (snack), trong khi các loại nhân
vỡ dọc thường được dùng làm nguyên liệu để chế biến các loại thực phẩm
khác.

6
Để có thể năng cao chuỗi giá trị của ngành điều, lợi nhuận của toàn
ngành phải được phân chia một cách hợp lý cho các đối tượng đó là người sản
xuất trồng điều, nhà thu mua và đầ tư công nghệ, tổ chức chế biến, thị trường
tiêu thụ và nhà nước. Do vậy, mặc dù đã có những thành tựu đáng kể song
chế biến hạt điều nói chung và công nghệ - hệ
thống thiết bị chế biến hạt điều
nói riêng vẫn luôn gánh chịu những thử thách không nhỏ. Một trong những
sức ép quan trọng đó là giảm chi phí sản xuất, tăng chất lượng chế biến.
Trong nhiều giải pháp đã và đang áp dụng để nhằm giảm các thách thức trong
sản xuất. Biện pháp xúc tiến việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo trong nước
các thiết bị
công nghệ (đặc biệt là hai loại thiết bị bóc vỏ cứng hạt điều và bóc
vỏ lụa hạt điều) đang phải nhập ngoại với giá khó được các nhà máy chế biến
chấp nhận.
Đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cứng hạt điều năng
xuất 40-50kg/h” do Viện Nghiên Cứu Thiết Kế Chế Tạo máy Nông Nghiệp
xây dựng và t
ổ chức thực hiện sau khi được sự đồng ý của Bộ Công Thương
phê duyệt nhằm phục vụ tiêu chí “nội địa hóa” thiết bị công nghệ chế biến hạt
điều, một trong những nhiệm vụ cần thiết để giảm chi phí đầu tư, đảm bảo
tính phát triển bề vững trong sản xuất chế biến, không phụ thuộc vào nhập
ngoại đặc biệt là ph

ụ tùng thay thế. Tuy chỉ là một khâu công nghệ trong cả
một quy trình chế biến, song thành công của đề tài sẽ góp phần không nhỏ
vào việc phát triển bền vững của khâu chế biến hạt điều nói riêng và ngành
sản xuất chế biến và tiêu thụ hạt điều nói chung của nước ta trong những năm
sắp tới.

7
Chương I. Khái quát công nghệ và hệ thống thiết bị
chế biến hạt điều
1.1. Tình hình trồng và chế biến điều ở Việt Nam
Ở miền Trung Việt Nam điều còn gọi là đào lộn hạt, có nguồn gốc từ
Brazil. Điều du nhập vào miền Nam Việt Nam từ thế kỷ 18, nhưng mãi đến
1975 mới chính thức là loại cây trồng có trong danh mục, khắc phục những
rừng đồi bị phá hoại do chiến tranh gây lên. Diện tích điều từ đó tăng lên theo
n
ăm tháng và đến những năm đầu 1990, điều trở thành loại cây công nghiệp
cho giá trị kinh tế cao, vừa phủ xanh đất trống đồi trọc vừa là loại cây xóa đói
giảm nghèo. Điều Việt Nam cũng được thế giới biết đến từ đó, có mặt trên
khắp các thị trường: Hoa Kỳ, Trung Quốc, Úc, Hồng Kong, Anh, Hà Lan
Hiện nay, Việt Nam được coi là số 1 về xuất khẩu hạt đ
iều (cả về số lượng lẫn
chất lượng) và Bình Phước đã trở thành thủ phủ của cây điều, huyện Phước
Long là tâm điểm của Bình Phước.
Diện tích gieo trồng
Năm 2008, diện tích gieo trồng điều của Việt Nam là 421.498 ha, giảm
15.502 ha, tương đương giảm 3,55% so với năm 2007. Trong đó diện tích tại
miền Nam đạt 420.098 ha, giảm 7%, còn diện tích tại miền Bắc ch
ỉ đạt 1.400
ha giảm 51% so với năm 2007. Tuy giảm đáng kể trong năm 2008 nhưng xét
trong vòng 10 năm trở lại đây, diện tích gieo trồng điều của Việt Nam vẫn

tăng, trung bình khoảng 23.000 ha/năm, tốc độ tăng trưởng bình quân đạt
khoảng 8% năm.








8














(Nguồn: Cục trồng trọt Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (MARD) và Tống Cục
thống kê (GSO))
Nguyên nhân của hiện tượng giảm diện tích trồng điều là do nông dân
đang có xu hướng chặt bỏ cây điều để trồng rừng, hoặc trồng những cây công
nghiệp có giá trị kinh tế cao hơn như cây cao su, hồ tiêu. Theo số liệu điều tra

thực địa của Viện chính sách và chiến lược NN & PTNT (IPSARD) năm
2007, cây điều đứng sau cao su nếu xét về tỉ lệ lãi/chi phí thực tế.
Diện tích thu hoạ
ch
Tín hiệu tích cực nhất cho diện tích sản xuất điều của Việt Nam năm
2008 là diện tích thu hoạch điều tăng 9% so với năm 2007, đạt khoảng
320.000 ha. Nguyên nhân là do một số diện tích trồng mới và diện tích
chuyến đổi giống cao sản từ các năm trước bắt đầu cho khai thác.
Sản lượng
Năm 2008, Việt Nam thu hoạch khoảng 348.910 tấn điều nguyên liệu,
t
ăng 47.000 tấn so năm 2007 do tác động cộng hưởng của năng xuất tăng
khoảng 0,6 tạ/ha và diện tích thu hoạch tăng 27.000 ha. Như vậy, sản lượng
Hình 1.1. Diện tích gieo trồng và điện tích thu hoạch điều của cả
nước theo năm
,
1995-2008
(
Ha
)

9
điều thô của Việt Nam liên tục tăng từ năm 1999 đến cuối năm 2008 với mức
tăng trung bình khoảng 32% năm.

(Nguồn: Cục trồng trọt MARD và GSO)





















( Nguồn: Cục trồng trọt - MARD và GSO)
Hình 1.2. Sản lượng điều của cả nước theo năm, 1995-2008

Hình 1.3. Năng xuất (tạ/ha) và sản lượng (nghìn tấn) điều của
cả nước theo năm, 1995-2008


10
Năng xuất
Năng xuất điều bình quân cả nước năm 2008 đạt 10,9 tạ/ha, tăng 6% so
với năm 2007. Đây là mức cao nhất trong lịch sử ngành điều Việt Nam. Có
được thành quả này là nhờ sự đóng góp đáng kể của việc phát triển giống điều
cao sản tại các Viện nghiên cứu khoa học kỹ thuật nông nghiệp tại các vùng.
Mặc dù năng xuất đ
iều của Việt Nam có tăng nhưng tốc độ tăng khá chậm và
không ổn định, nếu như năng xuất năm 2005 đạt 10.74 ha, đến năm 2006
giảm xuống còn 9,87 tạ/ha, năm 2007 lại tăng lên 10,31 tạ/ha và năm 2008 là
10,9 tạ/ha. Nguyên nhân chính là do điều là loại cây trồng chịu ảnh hưởng rất
nhiều bởi điều kiện thời tiết chỉ cần khoảng 2-3 cơn mưa trái mùa vào
đúng
lúc điều trổ bông là vụ điều sẽ có nguy cơ mất mùa hoàn toàn. (Nguồn tin
AgroInfo)
Theo thống kê của Hiệp hội điều Việt Nam (Vinacas), trong năm 2007,
trên 200 doanh nghiệp đã chế biến được khoảng 600.000 tấn điều thô, cho ra
153.000 tấn điều nhân các loại (tăng 20,6% so năm 2006). Số điều nhân này
được 20 doanh nghiệp xuất khẩu ra nước ngoài, mang về cho đất nước khoản
ngoại t
ệ trên 650 triệu USD (tăng 29,03% so với năm 2006). Với số lượng và
số kim ngạch xuất khẩu trên, một lần nữa Việt Nam lại đứng đầu thế giới về
xuất khẩu hạt điều. Cùng với việc xuất khẩu số lượng hạt điều lớn nhất thế
giới, hạt điều Việt Nam cũng nổi tiếng thế giới v
ề hương vị thơm ngon, màu
sắc tự nhiên, không nhiễm dư lượng thuốc bảo vệ thực vật. Bởi vậy, giá xuất

khẩu hạt điều của Việt Nam cũng khá cao. Theo một số chuyên gia ngành
điều, tiềm năng tiêu thụ hạt điều của thế giới là rất lớn. Tuy nhiên, nó không
phải là vô cùng, vô tận. Chính vì vậy, trong tương lai, lợi thế xuất khẩu hạt
đi
ều của Việt Nam vẫn trong xu thế khá lạc quan. Song bên cạnh đó, các nhà
xuất khẩu hạt điều Việt Nam không thể chủ quan, lơ là trong bất kỳ khâu nào
trong quy trình xuất khẩu loại nông sản đặc biệt này. Do đó, đòi hỏi các doanh
nghiệp phải giám sát chặt chẽ vệ sinh an toàn cho sản phẩm xuất khẩu, cùng
nhau hợp tác, cạnh tranh lành mạnh để giành lấy thị trường quốc tế, nhất là thị
tr
ường Trung Quốc - nơi có đến 1,3 tỉ dân - họ rất thích hạt điều Việt Nam.

11

1.2. Công nghệ chế biến hạt điều
Nhiệm vụ cơ bản của công nghệ chế biến hạt điều là làm chín, tách vỏ
cứng lấy nhân và tách vỏ lụa lấy nhân.
Tùy thuộc vào tập quán chế biến, mỗi quốc gia, mỗi vùng lãnh thổ có
những phương pháp chế biến và các công đoạn chế biến hạt điều riêng. Tuy
vậy, quy trình chế biến hạt đi
ều để lấy nhân thường diễn ra với 13 công đoạn
nhỏ như giới thiệu ở sơ đồ hình 1.4
Quy trình công nghệ diễn ra như sau
Hạt điều thô sau khi thu hoạch được thu mua và tập trung về các đơn vị
chế biến với quy mô khác nhau. Tại các cơ sở chế biến tập trung hạt điều
được đưa đến công đoạn phân loại theo kích thước chiều rộng, đ
iều được
phân thành 8-9 loại nhờ một thiết bị phân loại kiểu trống quay có khoan lỗ
tròn khác nhau về đường kính trên từng khoảng (theo chiều dài trống). Sau đó
hạt điều được chuyển tới công đoạn làm chín. Có 2 phương pháp làm chín:

hấp bằng hơi nước trên các vít tải hoặc chao trong dầu nóng.
Sau khi làm chín bằng hấp, hạt điều được thường hóa bằng không khí
trời bằng cách rải trên sàn nhà xưởng theo một
độ dầy nhất định để làm nguội
đến nhiệt độ tương đương nhiệt độ môi trường. Nếu làm chín bằng chao trong
dầu, sau khi chao cần phải làm sạch dầu bám dính bằng phương pháp ly tâm.
Những năm gần đây phương pháp làm chín bằng chao trong dầu đã ít được sử
dụng do nhiều nguyên nhân trong đó có nguyên nhân mùi vị của nhân điều
không được người tiêu dùng ưa chuộng khi hạt chao trong dầu và gây ô nhiễm
môi trường.










12

Các loại hạt chín có cùng kích thước (chiều dài) nhận được hạt phân
loại được đưa lên phễu nhận của máy bócvỏ cứng đã được điều chỉnh cái cơ
cấu nhận, kẹp và cắt mặc định tương ứng với chiều dày hạt. Từ phễu chứa,
hạt được
đưa tới cơ cấu kẹp – cắt – tách vỏ. Sau khi cắt – tách, vỏ, nhân và

Hạt điều sau thu hoạch
Phân loại theo kích thước
Cắt tách vỏ Ủ Hấp
Tách dầu
bám
Chao dầu
Phân ly
Nhân điều
Phân ly nhân
Nhân nguyên
Sấy nhân nguyên Sấy nhân vỡ
Vỏ+hạt chưa
tách+nhân dính vỏ
Vỏ loại Đập và phân ly vỏ
Nhân điều thu hồi
Nhân vỡ+tạp chất
Tạp
chất thải
Phân ly tạp chất
Hồi ẩm
Bóc vỏ lụa Loại vỏ lụa
Phân loại nhân nguyên theo
yêu cầu sản phẩm
Đóng gói Tiêu thụ
Hình 1.4. Sơ đồ chế biến hạt điều

13
hạt chưa được tách và hạt còn dính nhân (nhân chưa tách khỏi vỏ đã bị cắt)
được đưa tới công đoạn phân ly làm nhiệm vụ tách nhân (nhân nguyên và
nhân vỡ các loại) ra khỏi vỏ đã tách, hạt chưa tách và nhân còn dính vào vỏ

tập hợp phụ phẩm này được chuyển tới công đoạn hỗn hợp vừa đập để làm vỡ
các hạt chưa tách và tách nhân ra khỏi vỏ, vừa phân ly (phương pháp khí
động) để tách vỏ
thu hồi nhân điều. Những hạt chưa được tách được đưa quay
lại công đoạn cắt – tách (bằng máy hoặc bằng tay). Tập hợp nhân điều sau thu
hồi cùng với tập hợp nhân sau khâu phân loại (lấy nhân) làm thành hỗn hợp
bán sản phẩm sau nguyên công - tách nhân. Tập hợp này được chuyển tới
công đoạn phân ly để thu nhân nguyên và loại nhân vỡ (các loại) và tạp chất
có kích thước nhỏ như: vỏ vỡ
mảnh vỏ lụa… công đoạn phân ly thu hồi nhân
nguyên thường được thực hiện nhờ máy sàng rung, các hạt nguyên thu hồi
như phần tử nằm trên sàng, lọt qua lỗ sàng là tập hợp hạt vỡ và tạp chất. Tập
hợp lọt qua sàng được chuyển tới công đoạn làm sạch tạp chất và thu hồi nhân
vỡ.
Nhân điều nguyên và nhân điều vỡ gồm vỡ dọc, nhân bể mẻ
nhân vụn,
nhân vụ sém…được chuyển tới công đoạn sấy riêng rẽ (nhân nguyên sấy
riêng, vỡ sấy riêng) nhằm làm phá vỡ liên kết giữa vỏ lụa với thịt nhân đồng
thời rút bớt ẩm lượng có trong nhân tạo điều kiện thuận lợi cho bảo quản đóng
gói và tiêu dùng. Công đoạn sấy nhân điều thường được thực hiện nhờ các
thiết bị sấy có ra nhiệ
t và sấy theo nguyên lý đối lưu cưỡng bức trên thiết bị
sấy hầm hoặc sấy buồng với việc sử dụng tác nhân sấy là không khí nung
nóng nhờ bộ trao đổi nhiệt không khi – hơi nước. Sau khi sấy, nhân điều được
ủ để hồi ẩm (nhằm tạo điều kiện cho vỏ lụa của nhân dễ tách ra khỏi thịt
nhân), sau đó được chuyển tới công đoạn bóc tách vỏ
lụa, thực hiện nhờ thiết
bị bóc vỏ lụa hoạt động theo nguyên lý cơ học và khí động sau khi đi qua bộ
phận bóc vỏ bằng nguyên lý “ngón lò xo”, hạt điều được chuyển tới thiết bị
phân bóc kiểu khí động, vừa làm tróc vỏ vừa thu vỏ lụa để thải ra ngoài để sau

đó nhận được nhân điều sạch.

14
Nhân điều nguyên sau khi được bóc vỏ lụa được chuyển tới công đoạn
phân loại sản phẩm bao gồm phân loại theo màu sắc nhằm loại bỏ các nhân
không cùng màu và phân loại theo kích cỡ để đóng gói. Có một vài cơ sở thực
hiện phân loại theo màu sắc bằng thiết bị so màu quang điện song kém hiệu
quả và đầu tư lớn. Phần lớn dùng thủ công để thực hiện phân loại theo màu và
theo kích cỡ
. Phân loại theo kích cỡ dựa trên số lượng hạt trên mỗi pound
(đơn vị khối lượng tương đương 0,458kg) để định ra các loại như: W320,
W180, W450…và được thương mại hóa như thực phẩm ăn nhanh, nhân điều
vỡ (các loại) sau bóc vỏ lụa được đóng gói và tiêu thụ như một loại nguyên
liệu cho sản xuất thực phẩm. Các loại vỏ hạt điều có thể dùng để ép l
ấy dầu
để sản xuất thành nhựa đóng rắn và vật liệu có ma sát lớn (dùng làm má
phanh xe cơ giới).
1.3. Công nghệ và thiết bị cắt – tách vỏ cứng hạt điều.
Cắt và tách vỏ cứng hạt điều sau khi đã làm chín là một trong hai
nguyên công khó khi thực hiện cơ giới hóa, tự động hóa các công đoạn cơ bản
để chế biến hạt điều lấy nhân.
Đ
ã từ lâu việc cắt, tách vỏ hạt điều để lấy nhân hoàn toàn thực hiện
bằng thủ công. Mỗi công nhân một thiết bị dùng chân bóc vỏ cứng từng hạt
một. Theo cách này mỗi công nhân chỉ có thể cắt khoảng 40 -45 kg nguyên
liệu trong 12h dẫn tới chi phí lao động rất cao do vậy tìm thiết bị cắt – tách vỏ
hạt điều đáp ứng được yêu cầu của công nghệ bóc vỏ cứng v
ỏ hạt điều thay
thế cho bóc vỏ cứng thủ công là hành trình dài và khó khăn cho các doanh
nghiệp chuyên chế biến hạt điều ở Việt Nam. Vào thập niên 1990 một số

doanh nghiệp Việt Nam nhập thiết bị bóc vỏ cứng do Italia sản xuất. Đây là
loại máy thuộc dạng bán cơ giới – dùng hệ thống xích và công nhân vận hành
nhét từng hạt vào mắt xích đến vị trí cắt sau đó có một số đơ
n vị chế tạo cơ
khí sản xuất thử loại máy này nhưng không thể ứng dụng vào thực tế vì cơ
cấu cắt chưa phù hợp và dẫn tới chất lượng làm việc không hiệu quả bên cạnh
đó khâu cấp hạt vào giá cắt vẫn phải thực hiện thủ công.

15
Hiện nay, ở Việt Nam cũng có một số loại máy bóc vỏ cứng hạt điều,
bóc nhân điều của Italia nhưng giá nhập về Việt Nam rất cao, các doanh
nghiệp chế biến khó có thể chấp nhận vì vậy khả năng phổ biến ứng dụng rất
hạn chế trong sản xuất quy mô lớn.
Với mục tiêu “nội địa hóa” khả năng chế tạo máy bóc vỏ c
ứng hạt điều
nhiều tác giả trong và ngoài ngành điều đã dầy công nghiên cứu, thiết kế theo
phương thức chép mẫu và có cải tiến kỹ thuật (cho phù hợp với trình độ cơ
khí chế tạo trong nước) các mẫu máy nhập ngoại: Hiệp hội điều Việt Nam
cùng với một công ty cơ khí của TPHCM đã chế tạo thành công một mẫu máy
theo nguyên lý hoạt động của máy do Ấn
Độ sản xuất. Cơ sở cơ khí Vũ
Thạnh (TP Quy Nhơn) sau nhiều năm nghiên cứu đã chế tạo thành công mẫu
máy bóc vỏ cứng hạt điều tự động dùng khí nén. Tuy nhiên cho đến nay do
nhiều nguyên nhân cả hai loại máy trên vẫn chưa ứng dụng rộng rãi trong các
doanh nghiệp chế biến phần vì giá cả có thấp so với giá nhập ngoại song tính
ổn định không cao, khả năng đáp ứng các yêu cầu công nghệ
của nguyên công
như: tỷ lệ hạt được bóc vỏ cứng trên tổng số hạt cấp vào máy, tỷ lệ nhân vỡ,
tỷ lệ hạt đã cắt xong nhân còn dính với vỏ…vẫn chưa làm hài lòng các doanh
nghiệp sử dụng.

Công nghệ cắt và tách vỏ cứng hạt điều bao gồm 5 nguyên công cơ bản
đó là: tiếp nhận từng hạt từ phễu và chuyển hạt về cơ c
ấu chuyển tải xoay
chiều hạt, kẹp hạt, cắt hạt và tách vỏ. Cả 5 công đoạn trên thực hiện một cách
đồng bộ và liên tục. Nguyên lý cơ cấu chấp hành thực hiện 5 nguyên công
trên đều dựa trên cấu tạo và đặc tính kích thước hình học của hạt điều.
Hạt điều có cấu tạo tương tự như một quả lạc (đậu phộng). phía ngoài
cùng là vỏ
cứng phía trong là nhân. Nhân điều có hình dạng tương tự hạt, phía
ngoài nhân là một lớp vỏ (thường gọi là vỏ lụa hay vỏ mỏng) phía trong vỏ
mỏng là thịt nhân.

16
Hạt điều có 3 kích thước đặc trưng: chiều dài chiều rộng và chiều dày
(xem hình 1.5)








Cấu tạo sinh học của vỏ hạt tương tự như vỏ quả lạc, vỏ có hai nửa
ghép lại với nhau bằng liên kết yếu bao quanh biên dạng vỏ theo chiều dài.
Lực cắt, nếu được tác động theo đúng vị trí và hình dáng biên dạng “biên giới
yếu” giữa hai nử
a vỏ sẽ dễ dàng cắt đôi theo chiều dọc vỏ hạt. Ở những vị trí
khác của vỏ, khi cắt dễ gây ra vỡ vỏ và thường sẽ làm tổn thương (vỡ, mẻ)
nhân sau khi cắt, ngoài ra lực cắt còn phải lớn hơn khi cắt đúng vị trí biên giới

của hai nửa vỏ.
Chiều dài hạt điều thường là kích thước lớn nhất trong ba kích thước
của hạ
t. Vì vậy trong một tập hợp hạt (gồm nhiều hạt) đựng trong phễu, muốn
lấy ra một hạt để chuyển đến cơ cấu vận chuyển và xoay hạt, người ta dùng
kích thước đặc trưng này (khoan các lỗ tròn có đường kính d>,=l để một hạt
có thể nằm trọn trong lỗ đó trong kết cấu đĩa động phễu cấp hạt).
Như trên đã phân tích, dù cắt bằng phương pháp th
ủ công hay trên thiết
bị tự động thì chiều chuyển động của dao cắt cần song song với đường biên
của hai nửa vỏ hạt. Hay nói cách khác, hạt tại thời điểm cắt bằng máy phải
nằm sấp, lưng hạt hướng lên trên, bụng hạt bên dưới (ở hình 1.5). Tuy vậy khi
cắt bằng thủ công do dao cắt (động và tĩnh) nằm ngang nên hạt phải nằm
nghiêng (xoay 90
0
so với cắt bằng máy).
Kích thước chiều dày của hạt được xem như kích thước dùng để căn
chỉnh cơ cấu xoay hạt và kẹp hạt chiều dày hạt. Do cấu tạo sinh học của hạt
N
M
L
Hình 1.5. Hình dạng của hạt điều

17
điều sau khi đã làm chín, liên kết giữa nhân và vỏ thường đã được làm giảm
nhẹ thông thường nhân đã được “tự do” tương đối so với vỏ. Vì thế sau khi
cắt vỏ cần phải thực hiện tiếp động tác tách hai nửa vỏ đã cắt để nhân tách ra
khỏi vỏ. Tuy vậy, do nhiều lý do, sau khi cắt và tách vỏ một số nhân vẫn còn
bám dính với vỏ (hạn chế này được giải quyế
t ở công đoạn đập thu hồi nhân

trong quá trình công nghệ hoàn chỉnh trình bày ở hình 1.4).
Cuối cùng cần phải đề cập đến yêu cầu của công đoạn bóc vỏ cứng hạt
điều.
Trước hết, thiết bị - bóc vỏ cứng hạt điều sau làm chín cần phải có khả
năng cắt và tách vỏ liên hoàn. Tỷ lệ hạt được cắt và tách so với khối lượng hạt
cấ
p cho máy phải cao (lớn hơn 75%). Tỷ lệ nhân điều nguyên trên tổng số hạt
đã được cắt-tách phải cao (yêu cầu của sản xuất >80%). Năng xuất của máy
phải phù hợp với quy mô sản xuất (theo yêu cầu của VINACAS, năng xuất
cần khoảng 40-50kg hạt nguyên liệu/giờ). Ngoài ra cần phải quan tâm đến các
chỉ tiêu về sử dụng như: chi phí lao động (tính cho một hệ thống cắt tách), chi
phí n
ăng lượng, tiếng ồn thấp, độ ổn định trong sử dụng cao và đặc biệt là khả
năng căn chỉnh để làm việc có hiệu quả khi các kích thước đặc trưng của hạt
điều thay đổi.
Chế biến là một trong những khâu quan trọng của chuỗi giá trị hạt điều.
Hiện nay ngoài Braxin còn một số nước sử dụng phương pháp cơ giới hóa
như
, Tanzania, Venuzula sử dụng với hai hệ thống chính đó là tách vỏ cứng
theo nguyên lý va đập của người Anh (British Sturtevant System) có tỷ lệ bể
vỡ cao 40-50% và theo nguyên lý cắt (Italia Oltremare System) có tỷ lệ vỡ
35% tuy nhiên cả hai phương pháp này có tỷ lệ bể vỡ cao hơn nhiều so với
phương pháp thủ công.
Đầu tư cho một xưởng bóc tách thủ công không đòi hỏi nguồn vốn lớn,
chỉ hơn một trăm triệu đồng, nên dễ thu hút nhiề
u người bỏ vốn kinh doanh.
Điều đó lý giải vì sao tuy ít nhận được sự trợ giúp từ phía Nhà nước, nhưng
công nghiệp chế biến hạt điều phát triển rất nhanh. Nếu như năm 1990 cả
nước chỉ có 19 nhà máy chế biến hạt điều với công xuất bình quân hằng năm

18
đạt 14.000 tấn điều thô thì nay cả nước có 219 cơ sở chế biến, với công xuất
thiết kế 674.200 tấn/năm. Tuy nhiên, khi kinh tế đất nước phát triển tạo ra
nhiều việc làm cho lao động với tiền lương cao hơn thì thu nhập của công
nhân ngành điều trở nên quá ít ỏi, không thu hút nổi nhân công gắn bó với
nghề này.
Theo VINACAS, hiện nay các cơ sở chế biến hạt điều đang gặp khó
khăn do thiếu lao động trầm trọng, đặc biệt là hai công đoạn bóc vỏ cứng vỏ
hạt điều và bóc vỏ lụa cần rất nhiều lao động. Nhiều cơ sở chế biến chỉ có thể
hoạt động 50-60% công xuất vì không đủ lao động. Ông Nguyễn Văn Lãng,
người được VINACAS trao cho trọng trách nghiên cứu đổi mới công nghệ
cho Hiệp hội, bộc bạch: "Việt Nam vượt qua
Ấn Độ, vươn lên đứng nhất thế
giới về xuất khẩu nhân điều, không phải vì chúng ta quá xuất sắc, mà vì Ấn
Độ đã lâm vào cảnh thiếu hụt nhân công trước Việt Nam. Vì vậy chế biến
nhân điều của Ấn Độ đi xuống, tạo cơ hội cho chúng ta bứt lên. Nhưng bây
giờ thì chúng ta đã đi vào vết xe đổ ấy, công nghệ lạc hậu, thiếu lao động
để
chế biến. Không đổi mới công nghệ thì hậu quả sẽ rất lớn. Đóng cửa nhà máy
thì dễ, nhưng đời sống hàng triệu người trồng điều sẽ ra sao? Đa số họ là
những người nghèo, vùng sâu vùng xa, gắn bó với cây điều vì nó dễ trồng,
đầu tư ít”.
Bên cạnh tình trạng thiếu nguyên liệu để sản xuất, ngành điều Việt
Nam cũng đang trong tình tr
ạng thiếu lao động. Năng lực của người lao động
còn hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu của ngành chế biến điều xuất khẩu.
Hiện nay, tổng số lao động ngành điều trên 300.000 người và số lao động này
mới đáp ứng được 60% cho các doanh nghiệp chế biến điều và còn thiếu hơn
40% lao động cho ngành chế biến nông sản này. Nguyên nhân chính dẫn đến
thi

ếu lao động là do thu nhập thấp, nhiều công nhân hạt điều đã bỏ sang các
ngành chế biến gỗ, thự phẩm, thuỷ sản, nhưng nơi có thu nhập đảm bảo cuộc
sống cho họ hơn.



19

Hình 1.6 Tách vỏ hạt điều ở Châu Phi
Hình 1.7 Tách hạt điều thủ công ở Ấn Độ
Hình 1.8. Một số máy bóc vỏ cứng tách vỏ hạt điều ở Ấn Độ

20












Mặc dù Italia là nước không trồng điều nhưng họ đã đi vào lĩnh vực
nghiên cứu công nghệ và thiết bị chế biến hạt điều từ rất nhiều năm trước
trong đó đặc biệt kể tới là máy bóc vỏ cứng vỏ với trên 30 năm nghiên cứu
liên tục mới cho ra được thế hệ thứ tư
được đánh giá là rất tiên tiến.

Trước những lợi ích to lớn mà ngành điều mang lại nhiều cơ sở sản
xuất đã nghiên cứu chế tạo các thiết bị phục vụ cho công việc chế biến hạt
điều như máy bóc vỏ lụa, máy tách hạt điều ra khỏi quả … và trong đó có cả
máy tách nhân ra khỏi vỏ cứng. Theo thông tin Thanh niên online ngày
20/06/2008, Ông Nguyễn Văn Lãng và Hu
ỳnh Lê Cam đã công bố cho ra đời
Hình 1.9. Máy bóc vỏ cứng hạt điều của hãng Oltremare - Italy
Hình 1.10. Phương pháp tách vỏ hạt điều phổ biến hiện nay
ở Việt Nam

21
máy máy bóc vỏ cứng vỏ hạt dùng khí nén với tỉ lệ vỡ dưới 10% (18 hạt bị vỡ
khi bỏ 200 hạt vào thử nghiệm), tuy nhiên cần phải thử nghiệm trong điều
kiện sản xuất mới có thể có số liệu đáng tin cậy.

Bên cạnh đó mức độ ổn định khi làm việc của các thiết bị khí nén cũng
đòi hỏi r
ất cao (khí nén không được rò gỉ; các thiết bị như van, đầu nối, xilanh
khí… phải liên tục được vệ sinh bảo dưỡng) và gây ra tiếng ồn khi làm việc.












Hiện nay hãng Oltremale của Italia đã cho ra đời loại máy bóc vỏ cứng
vỏ hoàn toàn bằng cơ khí, chuyển động quay từ động cơ điện truyền qua các
bộ phận chấp hành tới cơ cấu làm việc (cấp hạ
t-cắt tách), toàn bộ các hoạt
Hình 1.11. Máy bóc vỏ cứng hạt điều dùng khí nén ở Việt
Hình 1.12. Hệ thống máy bóc vỏ cứng hạt điều tự động
của Cơ sở cơ khí Vũ Thạnh

22
động của máy được lấy từ nguồn động lực của một động cơ duy nhất có công
xuất 0,25kW. Kết cấu của máy gọn nhẹ, khi hoạt động ít gây tiếng ồn rất
thuận lợi cho việc bố trí 45-50 máy trong một xưởng sản xuất.
Việc áp dụng các công nghệ có độ tin cậy cao vào sản xuất là một việc

làm cấp thiết nhất là đối với một đất nướ
c có sản lượng hạt điều xuất khẩu lớn
như nước ta. Qua quá trình nghiên cứu nhóm đề tài lựa chọn mẫu máy của
hãng Oltremare-Italy làm cơ sở cho quá trình thiết kế mẫu máy phù hợp với
điều kiện sản xuất và chế tạo trong nước.


Hình 1.13. Máy bóc vỏ cứng hạt điều của hãng Oltrema-Italia

23
Chương II Nguyên lý kết cấu và các thông số kỹ thuật thiết bị bóc vỏ cứng
hạt điều 40-50kg/h
2.1. Cấu tạo và hình dáng của hạt điều
Quả điều có hình dạng, kích thước, trọng lượng và màu sắc rất khác
nhau tùy theo giống và điều kiện sinh sống. Về hình dạng có thể là hình trụ,
hình quả lê, hình nón cụt hoặc hình thoi. Màu sắc thay đổi từ vàng nhạt đến
đỏ tươi có nhữ
ng mảng đốm xanh trên bề mặt. Chiều dài quả thay đổi từ 3 –
20cm, chiều rộng từ 3 – 12cm. Trọng lượng từ 30 – 150g, cá biệt tới 500g

Hạt: Hạt điều hình quả thận, khi còn tươi có màu xanh, khi khô chuyển
màu nâu hơi xám. Hạt có chiều dài trung bình 2.5 – 3.5cm, rộng 2cm, dày 1 –
1.5cm, trọng lượng 5 – 6g. Cấu tạo hạt điều gồm vỏ và nhân thể hiện trên
hình 2.1. Lớp ngoài cùng của h
ạt là lớp vỏ cứng tương đối dày và xốp, có
chứa một chất dầu, trong tự nhiên là chất bảo vệ hạt chống lại sự phá hại của
côn trùng. Lớp trong cùng của vỏ thì mỏng hơn và rất cứng.
Phần thịt quả điều Phần hạt quả điều
Hình 2.1. Quả điều

24










Như vậy, để tách được vỏ hạt điều ra khỏi nhân thì việc đầu tiên là phải
giữ được hạt cố định theo vị trí mong muốn sau đó đưa dao cắt vào cắt đứt
lớp vỏ cứng bao bên ngoài. Trong quá trình bóc thủ công, người công nhân
dùng hai ngón tay kẹp hạt điều sau đó đưa vào vị trí hai lưỡi dao cắt tiến hành

cắt. Khi hai lưỡi dao bập vào lớp vỏ
cứng bên ngoài tới một độ sâu nhất định
thì một dao đứng yên, một dao xoay 45° quanh trục dao bẻ tách hai nửa vỏ hạt
ra khỏi nhân. Khi cắt bằng máy, ngón tay giữ hạt điều của người công nhân
được thay bằng các kẹp nhựa và các lò xo đẩy. Khoảng cách dịch chuyển của
kẹp nhựa và độ cứng của lò xo được lựa chọn theo kích hạt và mức độ kẹp
chặt.










Hình 2.2. Cấu tạo bên trong của hạt điều
Dao cắt
Dao cắt đã
xoay 45°
Hình 2.3. Quá trình cắt-tách hạt điều thủ công

25
Hình 2.4. Nhân hạt điều sau khi tách vỏ cứng
a: Nhân nguyên ; b: Nhân vỡ đôi
a
b
2.2. Nguyên lý hoạt động, kết cấu của máy bóc vỏ cứng hạt điều.
Máy bóc vỏ cứng hoạt động dựa trên truyền động của một động cơ tới

cơ cấu chấp hành qua các cam và xích.
Quá trình cắt – tách của máy tách nhân





Nguyên liệu (hạt điều) được cấp vào máng chứa, dưới đáy máng có một
đĩa quay tròn có khoan các lỗ. Khi đĩa quay, hạt điều nằm lọt trong lỗ được
đĩa chuyển tới miệng ra, tại đây hạt điều rơi xuống các rãnh để chuyển tới quá
trình lật úp hạt. Trên rãnh lật, hạt điều được một ngón gạt đẩy dọc theo chiều
dài rãnh, trong quá trình di chuyển, những hạt nào n
ằm ngửa (phần lõm
hướng lên trên) sẽ được xoay úp xuống dưới.
Sau quá trình di chuyển trên rãnh, phần lớn hạt điều đã được lật úp, tại
đây hạt điều được các ngón ấn ấn vào bộ phận kẹp hạt. Trong cơ cấu kẹp hạt
có hai má nhựa nằm hai bên (hạt điều nằm ở giữa), trên các má nhựa có rãnh
và gờ định vị để hạt điề
u nằm đúng vào vị trí của dao cắt.
Do hạt điều có hình thù đặc trưng có phần lõm và phần lồi nên hình
dạng lưỡi dao cắt cũng phải có hình thù để làm sao khi cắt và tách lớp vỏ
cứng bên ngoài không phạm vào nhân bên trong. Bên cạnh đó việc cắt và tách
lớp vỏ ngoài của hạt điều theo chiều nào (chiều ngang hoặc chiều dọc của hạt)
cũng rất quan trọng để đảm bảo tỷ
lệ vỡ nhân nhỏ nhất.

H
ạ
t điều
Phễu
cấ
p
li
ệ
u
Rãnh lật
h
ạ
t
Ngón ấn
h
ạ
t
Hộp kẹp
h
ạ
t
Dao cắt
Xoay
tách vỏ
Đẩy nhân, vỏ
ra n
g
oài