Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây chuyền bóc vỏ cứng hạt điều

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
Mã số:120.11RD/HĐ-khcn

Tên đề tài
:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong
dây chuyền bóc vỏ cứng hạt điều




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

Hà Nội 12/2011



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
Mã số: 120.11 rd/HĐ-khcn


Tên đề tài
:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong
dây chuyền bóc vỏ cứng hạt điều



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

Th.S. Đoàn Văn Cao

Hà Nội 12/2011



NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN


TT Họ và tên
Học hàm, học vị ,
chuyên môn
Cơ quan
1 Đoàn Văn Cao Thạc sĩ
Viện NCTKCT máy
NN
2 Nguyễn Tường Vân Tiến Sỹ
Viện NCTKCT máy
NN
3 Nguyễn Văn Thành Kỹ sư
Viện NCTKCT máy
NN



Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây

bóc vỏ cứng hạt điều
1

MỞ ĐẦU
Cây điều (Anacardium Occidentale L, ) có nguồn gốc từ Brazil đã du nhập
vào nước ta khoảng thế kỷ 18. Ban đầu điều được trồng với với diện tích nhỏ chủ
yếu ở Bình Phước, trước giá trị kinh tế mà cây điều mang lại nên diện tích trồng
điều ngày càng được mở rộng, phổ biến từ những năm 1980 và cũng từ đấy bước
đầu có sự quan tâm đến công nghệ chế biến điều xuất khẩu. Tuy nhiên ở thời kỳ
này Việt Nam chủ yếu xuất khẩu điều thô, do vậy giá trị kinh tế thấp thường xuyên
bị ép giá ở nước ngoài. Đến những năm 1990 ngà bnh điều Việt Nam mới có bước
chuyển biến mạnh mẽ, năm 1999 Việt Nam đã có sản lượng 100 ngàn tấn điều thô,
năm 2006 ngành điều Việt Nam vượt qua Ấn Độ trở thành quốc gia xuất khẩu
điều nhân hàng đầu thế giới (Ấn Độ và Brazi xếp thứ 2 và 3).Theo báo cáo của
Hiệp hội điều và Bộ khoa học công nghệ, công nghiệp chế biến điều của Việt Nam
hiện nay còn lạc hậu, trên 60% nhà máy vẫn sử dụng công nghệ chao dầu làm ô
nhiễm môi trường, tốn nhiều nhân công. Nhiều nhà máy do khan hiếm lao động
nên chỉ hoạt động khoảng 50 -60% công suất. Trong bối cảnh hội nhập kinh tế
quốc tế, phương án để cho các doanh nghiệp điều tồn tại là tăng lương thêm cho
công nhân để có nguồn lao động, hoặc phải thay đổi công nghệ bóc tách vỏ hạt
điều theo hướng tự động hóa để giảm chi phí lao động. Theo những chuyên gia có
kinh nghiệm thì hiện nay Việt Nam đang tạm giữ vị trí số 1 thay bởi Ấn Độ, do
nước này đã rơi vào tình trạng khan hiếm lao động và chưa kịp thay đổi công nghệ
chế biến mới phù hợp. Bởi vậy, nếu Việt Nam không làm cuộc cách mạng thứ hai
về đổi mới công nghệ (sau khi cuộc cách mạng thứ nhất cách đây trên 10 năm là
dùng công nghệ chế biến điều nhân thay vì xuất khẩu hạt điều thô), thì không lâu
nữa Ấn Độ vượt qua.
Hai mươi năm qua từ khi hình thành công nghiệp chế biến hạt điều, Việt
Nam đã áp dụng hệ thống sản xuất cơ giới kết hợp thủ công ( hai công đoạn chủ
yếu là cắt tách nhân và bóc vỏ lụa thực hiện thủ công) nên việc phân loại kích

thước hạt trước khi vào chế biến không đòi hỏi khắt khe, do khi cắt thủ công người
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
2

công nhân có thể điều chỉnh tay mà không làm vỡ hạt. Hiện nay theo khảo sát một
số cơ sở đang sử dụng máy bóc vỏ cứng hạt điều tự động, việc không chú ý tới
khâu phân loại kích thước hạt điều trước khi chế biến lượng nhân điều bị vỡ quá
cao (trên 35%), đồng thời lượng nhân vỡ vụn bị lẫn trong lớp vỏ lụa ( khoảng 2%)
và lớp vỏ lụa 3% thải ra ngoài sau công đoạn này, tổng cộng là 5% so với khối
lượng hạt đưa vào bóc vỏ[6]. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân
loại hạt điều trong dây chuyền bóc vỏ cứng hạt điều thực sự có ý nghĩa về mặt
kinh tế.
Đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
chuyền bóc vỏ cứng hạt điều” do Viện Nghiên Cứu Thiết Kế Chế Tạo máy Nông
Nghiệp đề xuất đáp ứng yêu cầu bức xúc hiện trạng trong ngành công nghiệp chế
biến hạt điều cho tiêu dùng và xuất khẩu. 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 bền vững trong sản xuất chế biến, không phụ thuộc vào nhập ngoại đặc
biệt là phụ 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 tới.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM

Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1.Tình hình trồng và chế biến điều trên thế giới.
Trên thế giới hiện nay có trên 32 quốc gia trồng điều. Một trong những cường
quốc về điều có thể kể tới: Việt Nam - Ấn Độ - Brazin, chỉ riêng 3 nước này đã
chiếm 70% tổng sản lượng điều thế giới, kế đến là các nước châu Phi như Bờ Biển
Ngà, Tanzania, Guinea Bissau, Benin… Từ năm 1996 trở về trước, Ấn Độ luôn
đứng đầu thế giới về diện tích trồng điều và sản lượng điều nhân xuất khẩu. Từ
năm 1996 cho tới nay, ngành điều Việt Nam không ngừng lớn mạnh và trưởng
thành, để giữ vị trí số 1 thế giới về xuất khẩu điều nhân. Đa phần các nước châu
Phi đều xuất điều thô cho Ấn Độ để chế biến thành phẩm, Việt Nam - Ấn Độ -
Brazin cũng là 3 nước chế biến điều lớn nhất thế giới [7].
Các thị trường tiêu thụ điều lớn có thể kể tới: Bắc Mỹ - tiêu thụ khoảng
50% tổng số lượng nhân điều thế giới, liên minh châu Âu (EU) chiếm 29%, còn
lại là các nước châu Á, chủ yếu là Ấn Độ và Trung Quốc chiếm 21%. Ấn Độ xuất
khẩu được khoảng 100 - 125 ngàn tấn nhân điều mỗi năm. Hoa Kỳ, Hà Lan và
Các tiểu Vương quốc Ả rập thống nhất (UAE), Anh và Nhật Bản là những khách
hàng chính của Ấn Độ. Trong khi đó, bạn hàng của Việt Nam là: Hoa Kỳ, Trung
Quốc, Anh, Úc, Hồng Kông…[7]
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
4

Hình 1.1.Sản lượng điều (tonnes) toàn cầu từ năm 1961 – 2000.
Bảng 1: Sản lượng điều (tonnes) ở các nước Châu Á [5]
Nước 2000 1998 1995 1990 1985 1980 1975 1970 1965
1961

Bangladesh 10 10 20 80 60 20
10


China 2 000 2 000 923 1 000 6 500 6 000 4 800 3 250 2 400
2 00

India 440 000 440 000 321 640 285 590 221 330 180 266 144 254 123 319 100 000
85 000

Indonesia 69 027 69 027 74 995 29 907 21 114 9 074
9 122


Malaysia 13 000 13 000 13 000 10 000 6 000 5 200 11 200 4 300 3 600
3 600

Sri Lanka 15 000 15 000 13 000 10 000 9 500 8 260 4 330 2 770 8 800
4 240

Thailand 22 000 21 000 18 000 11 850 9 500 4 500 1 800 1 300 800
500

Vietnam 41 200 54 000 52 800 26 000 9 000 5 600 3 500 2 100 700

700

Total Asia 602 237 614 037 494 378 374 427 283 004 218 920 179 016 137 039 116 300

96040

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
5

Chế biến là một trong những khâu quan trọng trong chuỗi giá trị hạt điều, hiện
nay có một số nước sử dụng phương pháp cơ giới hóa như Tanzania, Venuzula sử
dụng hai hệ thống chính đó là máy tách vỏ cứng hạt điều theo nguyên lý va đập
của người Anh ( British Sturtevant System) có tỷ lệ vỡ cao 40-45%, và theo
nguyên lý cắt ( Italia Oltremare System) có tỷ lệ vỡ 35%, cả hai phương pháp này
có tỷ lệ vỡ cao hơn nhiều so với phương pháp thủ công (3%).









Hình 1.2. Công nghệ chế biến hạt điều ở Châu Phi chủ yếu
dùng th

ủ công

Hình 1.3 công nghệ chế biến điều ở Ấn Độ thủ công có hỗ trợ cơ cấu cắt
kẹp
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
6

1.2. Tình hình trồng và chế biến điều ở Việt Nam
1.2.1.Diện tích gieo trồng
Năm 2008, diện tích 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 chỉ 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 [5].

(Nguồn: Cục trồng trọt Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (MARD) và tổng 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 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.
Hình 1.4 Diện tích gieo trồng và điện tích thu hoạch điều của cả nước
theo năm, 1995-2008 (Ha)
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
7

1.2.2.Sản lượng: Theo hình 1.5 năm 2008, Việt Nam thu hoạch khoảng 348.910
tấn điều nguyên liệu, tăng 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 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)
H
ình1. 5 S
ản l
ư
ợng điều của cả n
ư

ớc theo năm, 1995
-
2008 (nghìn t
ấn)

Hình 1.6. Năng suất (tạ/ha) và sản lượng (nghìn tấn) điều của cả
nư
ớc theo năm, 1995
-
2008

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
8


1.2.3. Năng suất. Năng suất 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 điều của Việt Nam có tăng nhưng tốc độ tăng khá chậm và không ổn
định, nếu như năng suất 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 tệ 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 về 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 điều 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
trường Trung Quốc - nơi có đến 1,3 tỉ dân - họ rất thích hạt điều Việt Nam.

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
9

Tình hình chế biến điều ở Việt Nam, theo VINACAS, hiện nay các cơ sở
chế biến hạt điều đang gặp khó khăn do thiếu lao động trầm trọng, 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 trọng trách nghiên cứu đổi mới công nghệ
chế biến điều 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. Hiện nay, tổng số
lao động ngành điều có 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 thiếu lao động là do thu
nhập thấp, nhiều công nhân hạt điều đã bỏ sang các ngành chế biến gỗ, thực phẩm,
thuỷ sản, những nơi có thu nhập đảm bảo cuộc sống cho họ hơn.

Hình 1.7. Công nghệ chế biến hạt điều ở Việt Nam thủ công kết
hợp với cơ giới
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
10

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ
2.1. Cơ sở khoa học lựa chọn công nghệ

2.1.1. Cấu tạo của quả điều
Cấu tạo quả điều được thể hiện trên hình 2.1gồm hai phần chính là: táo điều và hạt
điều
Táo 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 quả lê, hình nón cụt hoặc hình
thoi. Màu sắc thay đổi từ vàng nhạt đến đỏ tươi có những 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.
- Táo điều thường được chế biến và tiêu thụ tại địa phương, trong thành phần táo
điều giàu vitamin C, Fe, P, C được dùng trong nước ép trái cây, rượu vang, ngoài
ra táo điều còn có tác dụng để chữa một số bệnh đau thần kinh, bệnh thấp khớp,













Ph
ần táo
đi
ều

Ph
ần hạt
đi
ều

Hình 2.1. Qu
ả điều


Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
11

Hạt điều
Để làm cơ sở cho việc lựa chọn nguyên lí phân loại, đặc biệt là kiểu sàng phân
loại, điều đầu tiên cần phải tìm hiểu về đặc tính và các thông số kích thước của hạt
cần phân loại ( ở trường hợp này là hạt điều)
- Hạt điều có dạng hình quả thận, khi còn tươi có màu xanh, khi khô chuyển màu
nâu hơi xám. Hạt có kích thước theo chiều dài trung bình l = 2 – 3,5cm, chiều rộng
h = 1,7- 2,8cm, chiều dày
δ
= 0,9 – 2,5cm, trọng lượng 5 – 6g, các kích thước cơ
bản của hạt điều được thể hiện trên hình 2.2
- Nhân điều 60% tiêu thụ trong các hình thức đồ ăn nhẹ, 40% còn lại sử dụng
trong các loại bánh kẹo.

Hình 2.2 Các kích thước cơ bản của hạt điều
δ
h
L
A
L
-
kích thư
ớc chiều d
ài h
ạt

h- kích thước chiều rộng
δ
- kích thước chiều dày
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
12

2.1.2 Quy trình công nghệ chế biến hạt điều.
Phân loại hạt điều là một trong những công đoạn của quá trình chế biến hạt
điều, để đảm bảo quá trình phân loại chính xác cần quan tâm tới quy trình công
nghệ chế biến hạt điều. Hình 2.3 thể hiện sơ đồ chế biến hạt điều.

Hình 2.3.Sơ đồ chế biến hạt điều
Hạt điều sau thu hoạch
Phân loại theo kích thước

Cắt tách vỏ Ủ

Hấp
Tách dầu
bám dính

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
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều

13

Giải thích quy trình công nghệ
Quả điều tươi được thu hoạch với độ ẩm hạt điều thô khoảng 15 -17%.
Thường hạt được phơi nắng hoặc sấy để đạt độ ẩm 11-12% đưa vào tồn trữ. Khi
chế biến, hạt được phân loại theo kích thước, điều được phân thành 6 loại nhờ
thiết bị phân loại theo kích thước. Sau đó hạt điều được chuyển tới công đoạn làm
chín (hấp bằng hơi nước trên các vít tải hoặc chao trong dầu nóng). 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.
Các loại hạt chín có cùng cỡ kích thước được đưa lên phễu nhận của máy bóc vỏ
cứng, điều chỉnh 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 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.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM

Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
14

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 nhiệt 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 sạch được nung nóng sau khi đi qua bộ trao
đổi nhiệt không khi – hơi nước.Khi sấy, nhân điều được ủ để hồi ẩm (nhằm tạo
điều kiện cho vỏ lụa của nhân dễ tách ra khỏi thịt nhân), và 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.
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 sau bóc vỏ lụa được đóng gói và tiêu thụ
như một loại nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM

Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
15

2.1.3 Các phương pháp phân loại hạt
Đối với các loại hạt nói chung và hạt điều nói riêng, người ta có thể sử
dụng một số phương pháp phân loại hạt như dưới đây hạt như dưới đây. Tuy
nhiên, để lựa chọn phương pháp sao cho hiệu quả cần phải căn cứ vào đối tượng
phân loại cụ thể ( loại hạt cần phân loại).
- Phân loại theo kích thước của hạt
- Phân loại theo trạng thái bề mặt của hạt
- Phân loại theo tính chất khí động của hạt
- Phân loại theo màu sắc
- Phân loại theo khối lượng riêng
- Phân loại theo từ tính
Phương pháp được sử dụng phổ biến hơn cả để phân loại hạt rời, lúa, ngô, đỗ, điều
thường người ta sử dụng sàng phân loại, dựa vào các kích thước của sàng. Dưới
đây nhóm thực hiện đề tài xin phép trình bày sơ lược về một số loại nguyên lý,
thiết bị phân loại hạt hiện đang được sử dụng trong và ngoài nước.
• Sàng phẳng
- Sàng phẳng là một loại thiết bị phân loại-làm sạch được sử dụng từ thời cổ. Sàng
phẳng có thể làm bằng các loại vật liệu tre trúc hoặc có thể là một máy sàng hiện
đại có khả năng phân loại chính xác các loại vật liệu rời theo các kích thước khác
nhau.
- Nguyên tắc làm việc của sàng phẳng là phân chia khối hạt theo kích thước nhờ
một bề mặt kim loại có đục lỗ hoặc lưới, hạt chuyển động trên bề mặt sàng và
được phân chia thành hai loại:
+ Phần lọt qua sàng là những hạt có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ sàng.
+ Phần không lọt qua sàng có kích thước hạt lớn hơn kích thước lỗ sàng, do đó hạt

sẽ nằm lại trên bề mặt của sàng.
Tùy theo yêu cầu vật liệu cần phân loại, có thể bố trí các hệ thống sàng gồm một
tầng sàng hay nhiều tầng sàng. Thí dụ, sàng 2 lớp sẽ phân chia vật liệu thành 3 loại
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
16

kích thước khác nhau, sàng 3 lớp sẽ phân chia vật liệu thành 4 cỡ kích thước khác
nhau Kích thước của lỗ sàng ở lớp trên lớn hơn ở lớp sàng dưới. Hình 2.4 một số
mẫu máy sàng phẳng đang được sử dụng ở Việt Nam.

Hình 2.4a: Sơ đồ cấu tạo sàng phẳng

Hình 2.4b: Máy sàng phẳng
Nhận xét
- Ma sát vật liệu làm sàng và nguyên liệu lớn làm cho sàng mau hỏng, dẫn tới chất
lượng không ổn định.
- Dùng sàng phẳng chỉ thích hợp để phân loại nguyên liệu có tỷ lệ chính phẩm lớn
còn tỷ lệ phế phẩm nhỏ.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
17

- Sử dụng sàng phẳng để phân loại hạt có kích thước lệch nhau khá khác biệt, với

nguyên liệu hạt điều việc phân loại bằng sàng phẳng là không thích hợp vì hạt điều
có sự sai khác về kích thước không đều, lẫn ít tạp chất, độ sạch hỗn hợp cao.
- Mặt sàng có bề dày mỏng khi phân loại hạt điều sẽ bị lẫn giữa các sai hạt.
• Phân loại theo kích thước của hạt
- Dùng ống phân loại hình trụ, làm từ thép tấm mỏng cuộn tròn lại. Bề mặt bên
trong ống được tạo các hốc lõm có kích thước chính xác và bằng nhau bằng
phương pháp dập bên trong, đồng trục với ống có một vít tải và máng hứng có thể
điều chỉnh vị trí hứng được bằng cách quay máng. Ống và vít tải có thể quay cùng
số vòng quay hoặc có thể khác nhau.
Hình 2.5: Nguyên lý cấu tạo ống phân loại hạt
- Nguyên liệu được đưa vào ở một đầu của ống. Khi quay, hạt sẽ chui vào hốc.
Các hạt dài rơi ra ngay khi hốc vừa được quay lên. Trái lại, hạt ngắn nằm sâu
trong hốc nên rơi ra sau khi ống đã quay lên cao. Phần hạt ngắn sẽ rơi vào máng
hứng và được vít tải đẩy dọc theo máng ra ngoài và rơi theo một đường riêng. Sau
một số lần quay, hấu hết hạt ngắn được chuyển lên máng hứng, phần còn lại trong
ống chỉ là hạt dài. Do ống quay đặt hơi dốc nên hạt dài di chuyển dần về đầu thấp
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
18

của ống và rơi ra. Tùy theo vị trí của máng hứng, kích thước của các hạt dài và
ngắn được phân riêng sẽ thay đổi. Năng suất và chất lượng làm việc của ống phân
loại tăng khi ống dài hơn. Ngoài ra kích thước lỗ cần chính xác và đồng nhất, nếu
không rất khó phân loại.Trong trường hợp quay nhanh, lực ly tâm quá lớn sẽ làm
hạt bám chặt lên thành ống làm giảm khả năng phân riêng hoặc đôi khi không
phân riêng được.
Nhận xét.

- Chỉ thích hợp cho phân loại sản phẩm có tính đồng dạng cao (ví dụ như phân loại
tấm ra khỏi gạo), không thích hợp cho phân loại hạt điều vì không phân riêng
được các dải kích thước, gây khó khăn trong quá trình cắt tách.
- Việc chế tạo sàng rất phức tạp, giá thành cao.
• Máy tách hạt màu
Máy tách hạt màu làm việc dựa theo nguyên tắc phân biệt hạt màu bằng
cảm biến màu của dòng hạt đang trượt trên rãnh. Nếu phát hiện hạt có màu khác
lạ, một ống thổi khí sẽ thổi hạt màu ra khỏi rãnh và rơi xuống máng hứng bên
dưới. Máy có thể tách hầu hết các hạt có màu sẫm ra khỏi khối hạt có màu sáng.
Hình 2.6: Nguyên lý tách hạt màu

Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
19

Nhận xét
- Chỉ phân biệt được hạt có màu sắc khác nhau, không thích hợp đối với phân loại
hạt điều.
• Phân loại theo tính chất của bề mặt nguyên liệu
Các cấu tử trong khối hạt có trạng thái bề mặt không giống nhau. Bề mặt
của chúng có thể xù xì, rỗ, nhẵn bóng, có vỏ hoặc không vỏ v.v Những trạng thái
bề mặt khác nhau ấy có thể áp dụng để phân loại trên mặt phẳng nghiêng. Khi các
phần tử có trạng thái bề mặt không giống nhau chuyển động trên mặt phẳng
nghiêng sẽ chuyển động với những vận tốc khác nhau. Vì vậy nên có những phần
tử rơi xa hơn, có những phần tử rơi gần hơn. Nếu đặt trên quỹ đạo rơi những tấm
chắn thì có thể phân loại hỗn hợp ra làm nhiều phần khác nhau theo tính chất bề
mặt. Phương pháp phân loại dựa vào sự khác nhau về hệ số ma sát có ý nghĩa rất

lớn trong trường hợp phân loại hỗn hợp gồm hai hoặc nhiều dạng hạt có kích
thước gần nhau (hình 2.7).








Nhận xét
- Không thích hợp để phân loại hạt điều vì thiết bị phân loại theo tính chất bề mặt
dựa vào sự khác nhau về hệ số ma sát của vật liệu.

Hình 2.7 thiết bị phân loại theo tính chất bề mặt
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
20

• Phân loại theo trọng lượng riêng
Các tạp chất như đất, đá, sỏi, mảnh thủy tinh v.v rất khó tách ra khi phân loại
theo kích thước vì chúng rất gần với kích thước của hạt. Tuy nhiên do khối lượng
riêng của chúng khác nhau nên có thể dựa vào sự khác nhau đó để phân loại. Nếu
các cấu tử trong hỗn hợp cần phân loại có sự khác nhau rõ rệt về khối lượng riêng
thì càng dễ để phân chia riêng ra. Khối lượng riêng khác nhau có thể dẫn tới sự
phân lớp của hạt hoặc có hướng chuyển động khác nhau do tác động của lực quán
tính. Sự phân lớp xảy ra khi khối hạt có chuyển động thích hợp sẽ làm cho thành

phần khối lượng riêng nhỏ nổi lên phía trên còn thành phần khối lượng riêng lớn
nằm bên dưới.


Hình 2.8 nguyên lý phân loại theo trọng lượng riêng
Nhận xét
- Sử dụng phương pháp phân loại theo trọng lượng riêng không thích hợp đối với
phân loại hạt điều, vì để phân loại được thì nguyên liệu phải có sự sai khác rất lớn
về khối lượng riêng của các phần tử.
• Phân loại theo tính chất khí động.
Giữa hạt và tạp chất có trong khối hạt luôn có sự khác nhau về tính chất khí
động, sự khác nhau này được trưng bằng trị số của tốc độ tới hạn (tốc độ không
khí bắt đầu thổi bay vật thể). Trị số của tốc độ khác nhau đối với mỗi vật thể, nó
phụ thuộc vào trạng thái và hình dạng của vật thể, trọng lượng và vị trí của vật thể
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
21

trong dòng khí, tính chất của dòng khí. Lợi dụng tính chất này người ta cho hạt rơi
vào trong dòng không khí, thường thổi phương ngang hay phương xiên, chúng lần
lượt rơi xuống mặt phẳng nằm ngang ở những vị trí khác nhau. Hạt hay tạp chất có
tốc độ tới hạn càng bé, càng rơi ở khoảng cách xa so với điểm cấp liệu và hạt có
tốc độ tới hạn lớn thì ngược lại. Nhờ quá trình này, ta có thể tách các tạp chất ra
khỏi khối hạt một cách dễ dàng hơn.

Hình 2.9 sơ đồ nguyên lý sàng phân loại hạt theo tính chất khí động.
Hỗn hợp hạt đi qua phễu cấp liệu 2 gặp luồng không khí do luồng 1 thổi vào. Hạt

nặng lắng xuống máng gần cửa nạp liệu, hạt nhẹ hơn lắng lại ở các máng tiếp theo
có khoảng cách xa hơn, tạp chất nhẹ sẽ lắng đọng xuống đáy và được định kỳ tháo
ra. Như vậy ta sẽ thu được ở các máng 3; 3
’
; 3
”
;3
”’
các loại sản phẩm có khối lượng
riêng nhất định.
Nhận xét.
- Phân loại theo tính chất khí động kém chính xác khi hạt bay ra xa hay rơi trong
không khí, bản thân hạt sẽ bị quay, sức cản dòng khí sẽ thay đổi làm cho việc phân
loại không triệt để, chủ yếu thích hợp cho làm sạch hạt, không thích hợp cho phân
loại hạt điều.
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông Nghiệp – RIAM


Đề tài A – 2011- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phân loại hạt điều trong dây
bóc vỏ cứng hạt điều
22

• Sàng trống quay
Nguyên liệu cần làm sạch đi ngang qua trống quay hoặc đổ vào bên trong
trống. Trường hợp đi bên ngoài, vật liệu di chuyển ngang qua trống, phần có kích
thước nhỏ hơn lỗ lưới sẽ chui qua lưới rơi xuống phía dưới, phần có kích thước
lớn không qua lưới được đi ngang qua trống và được hứng phía sau. Trường hợp
nguyên liệu đổ vào bên trong trống, khi trống quay, phần có kích thước nhỏ rới
qua lỗ lưới, phần có kích thước lớn di chuyển dọc theo trống đến đầu kia. Vật liệu
di chuyển từ đầu này đến đầu kia được là nhờ trống được đặt nghiêng một góc 2-7

0

so với mặt phẳng nằm ngang.

Hình 2.10 Nguyên lý phân loại hạt sử dụng sàng trống quay

Hình 2.10a: Nguyên liệu đi bên ngoài sàng ống quay