Nghiên cứu tách chiết dầu vỏ hạt điều và ứng dụng làm nhiên liệu sinh học

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
o0o





NGUYỄN THỊ THANH HIẾU




NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT DẦU VỎ HẠT ĐIỀU VÀ
ỨNG DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU SINH HỌC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Nha Trang, tháng 06 năm 2014

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
o0o





NGUYỄN THỊ THANH HIẾU




NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT DẦU VỎ HẠT ĐIỀU VÀ
ỨNG DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU SINH HỌC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

GVHD: PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA





Nha Trang, tháng 06 năm 2014
i

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực tập ở phòng thí nghiệm, được sự hướng dẫn và giúp
đỡ tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè, cùng với những kiến thức tích lũy được
trong 4 năm học đến nay em đã hoàn thành đề tái tốt nghiệp của mình.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn:
Thầy PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo
điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình hoàn thành đề tài này.
Quý thầy cô Viện Công nghệ sinh học và Môi trường, trường Đại học Nha
Trang đã dạy bảo em trong suốt thời gian học tại trường, và nhiệt tình chỉ bảo em
trong thời gian làm đề tài.
Cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm công nghệ môi trường, phòng công nghệ
sinh học, phòng hóa – vi sinh, phòng sắc ký đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em
trong thí nghiệm nghiên cứu.

Cảm ơn anh Huy, giám đốc công ty Casanco đã nhiệt tình giúp đỡ.
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ và động viên em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn!
Nha trang, tháng 06 năm 2014
Sinh viên thực hiện



Nguyễn Thị Thanh Hiếu

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU v
DANH MỤC HÌNH vi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Đặc điểm sinh học cây điều. 3
1.1.1. Phân loại và nguồn gốc . 3
1.1.2. Đặc điểm thực vật 4
1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ điều ở Việt Nam 7
1.2. Nhân hạt điều 10
1.2.1. Quy trình sản xuất nhân điều 11
1.2.2. Các phương pháp xử lý tách nhân điều 14

1.2.2.1. Phương pháp dùng nhiệt 14
1.2.2.2. Các phương pháp chế biến khác 15
1.2.3. Vấn đề môi trường trong sản xuất hạt điều 15
1.3. Tổng quan về vỏ và dầu vỏ hạt điều 17
1.3.1. Vỏ hạt điều và hướng sử dụng vỏ hạt điều 17
1.3.2. Thành phần, tính chất dầu vỏ hạt điều 18
1.3.3. Ứng dụng dầu vỏ hạt điều 22
1.3.4. Tình hình sản xuất, tiềm năng và triển vọng của dầu vỏ hạt điều ở nước
ta. 23
1.4. Tổng quan về quá trình tách dầu điều 25
1.4.1. Giới thiệu về phương pháp ép 25
1.5. Tổng quan về nhiên liệu sinh học 27
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
2.1. Đối tượng nghiên cứu: 30
2.2. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm 30
iii

2.3. Quy trình thí nghiệm 31
2.4. Phương pháp tiến hành 34
2.4.1. Chuẩn bị nguyên liệu 34
2.4.2. Chiết tách dầu vỏ hạt điều bằng phương pháp ép cơ học 34
2.4.3. Trích ly dầu vỏ hạt điều bằng phương pháp chiết Soxhlet 36
2.4.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết. 38
2.4.5. Xác định các chỉ số hóa - lý của dầu vỏ hạt điều. 40
2.4.6. Phương pháp xử lý số liệu 41
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42
3.1. Kết quả khảo sát độ ẩm nguyên liệu 42
3.2. Kết quả tách chiết dầu vỏ hạt điều 42
3.2.1. Kết quả hàm lượng CNSL thu được từ phương pháp ép. 42
3.2.2. Chiết dầu vỏ hạt điều bằng dung môi 44

3.3. Thí nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết CNSL với dung
môi n-hexan. 47
3.3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến
hiệu suất trích ly. 47
3.3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chiết. 49
3.4. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của dầu vỏ hạt điều. 50
3.4.1. Hàm lượng nước 51
3.4.2. Hàm lượng tro 51
3.4.3. Tỷ trọng 52
3.4.4. Xác định độ nhớt 52
3.4.5. Xác định chỉ số Acid: 53
3.4.6. Nhiệt độ chớp cháy cốc hở 54
3.4.7. Nhiệt trị 54
3.5. So sánh với các dầu thực vật được ứng dụng làm nhiên liệu sinh học khác 55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56
Kết luận 56
Kiến nghị 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
PHỤ LỤC
iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CNSL: Cashew nut shell liquid
DVHĐ : Dầu vỏ hạt điều
NL/DM: Nguyên liệu/dung môi
NN & PTNT: Nông nghiệp và phát triển nông thôn
VHĐ: Vỏ hạt điều
g: gam
h: giờ

v

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Thị trường xuất khẩu hạt điều của Việt Nam 11 tháng đầu năm 2012
(ĐVT: USD). 8
Bảng 1. 2 Đặc tính một số loại dầu vỏ hạt điều thương phẩm 19
Bảng 1. 3 Thành phần các chất có trong DVHĐ 21
Bảng 1. 4 Các nghiên cứu và các ứng dụng chính của DVHĐ 23
Bảng 1. 5 Sử dụng dầu thực vật các loại trên thế giới, năm 2011 29

Bảng 3. 1 Độ ẩm nguyên liệu vỏ hạt điều 42
Bảng 3. 2 Kết quả hàm lượng dầu trong vỏ hạt điều bằng phương pháp ép 42
Bảng 3. 3 Kết quả hàm lượng dầu trong vỏ hạt điều thu được bằng phương pháp
chiết dung môi 44
Bảng 3. 4 Hàm lượng dầu vỏ hạt điều thu được khi chiết bằng n-hexan theo tỷ lệ
nguyên liệu/dung môi (g/ml) 47
Bảng 3. 5. Hàm lượng CNSL khi chiết trong n-hexan theo thời gian 49
Bảng 3. 6. Một số chỉ tiêu hóa lý của CNSL 50
Bảng 3. 7. Kết quả đo độ nhớt ở các tốc độ quay 53
Bảng 3. 8 Bảng so sánh các chỉ tiêu của một số loại dầu thực vật được ứng dụng
làm nhiên liệu sinh học. 55

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 Cây điều và quả điều 4
Hình 1. 2 Cấu tạo quả điều 6

Hình 1. 3 Sự thay đổi diện tích trồng điều ở nước ta giai đoạn 2000-2013. 7
Hình 1. 4 Nhân hạt điều 10
Hình 1. 5 Quy trình sản xuất nhân hạt điều. 12
Hình 1. 6. Cấu tạo vỏ hạt điều 17
Hình 1. 7 Thành phần vỏ hạt điều 17
Hình 1. 8 Cấu tử chính trong dầu vỏ hạt điều 20
Hình 1. 9 Ép dầu vỏ hạt điều tại công ty Donafoods. 24
Hình 1. 10. Tỷ lệ sử dụng dầu thực vật để sản xuất nhiên liệu sinh học ở một số nước 28

Hình 2. 1 Vỏ hạt điều sau chao dầu và tách nhân. 30
Hình 2. 2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 32
Hình 2. 3 Máy ép thủy lực 34
Hình 2. 4 Cối ép 35
Hình 2. 5 Bộ chiết Soxhlet 36
Hình 2. 6. Quy trình chiết dung môi 37
Hình 2. 7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ NL/DM 38
Hình 2. 8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát điều kiện thời gian chiết 39
Hình 2. 9 Máy đo độ nhớt 40

Hình 3. 1 Vỏ hạt điều trước và sau khi ép lấy dầu 43
Hình 3. 2 Hiệu suất thu hồi dầu của phương pháp ép. 43
Hình 3. 3 Dầu vỏ hạt điều thu được bằng phương pháp chiết dung môi hexan. 45
Hình 3. 4 Vỏ hạt điều trước và sau khi chiết bằng dung môi hexan. 45
Hình 3. 5 Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly. 46
Hình 3. 6 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng dầu 48
Hình 3. 7. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng dầu 49
1

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nhóm cây công nghiệp đang ngày càng nổi bật

trong cơ cấu kinh tế Việt Nam. Một trong số đó, nhân hạt điều với kim ngạch xuất
khẩu đứng đầu thế giới và không ngừng tăng lên hằng năm.
Năm 2013, Việt Nam xuất khẩu hạt điều đạt 261,0 nghìn tấn với kim ngạch gần
1,7 tỷ USD, tăng 17,9 % về lượng và tăng 12,0 % về kim ngạch so với năm 2012. Giá
xuất khẩu bình quân năm 2013 của hạt điều đạt 6.305 USD/tấn, tăng 31,9 % so với
năm 2012. Nếu tính cả mặt hàng dầu vỏ hạt điều và các sản phẩm hạt điều chế biến
sâu thì cả năm 2013, kim ngạch xuất khẩu của ngành điều vào khoảng 1,8 - 1,9 tỷ
USD.Riêng trong tháng 2/2014, xuất khẩu hạt điều cả nước ước đạt 9.000 tấn, với
kim ngạch là 57 triệu USD. Tính chung 2 tháng đầu năm nay, khối lượng xuất khẩu
đạt 28.000 tấn với giá trị 169 triệu USD, giảm 0,1 % về khối lượng, nhưng tăng hơn 2
% về giá trị so với cùng kỳ năm 2013. Khối lượng hạt điều xuất khẩu tháng 5/2014
ước đạt 23 nghìn tấn với giá trị đạt 151 triệu USD, đưa khối lượng xuất khẩu năm
tháng đầu năm 2014 đạt 98 nghìn tấn với 618 triệu USD. Nhờ đó, Việt Nam tiếp tục
là nước xuất khẩu nhân điều số một thế giới và đóng góp không nhỏ vào GDP quốc
gia, cây điều trở thành một trong nhưng cây công nghiệp trọng điểm [3].
Với một lượng lớn nhân điều được xuất khẩu hằng năm, một vấn đề tồn tại
song song là lượng vỏ hạt điều phế thải rất lớn, gây ô nhiễm môi trường nếu
không xử lý đúng cách. Hiện nay, việc khai thác tiềm năng của vỏ hạt điều là
chưa triệt để, bởi cho đến thời điểm này vỏ hạt điều chỉ được dùng để đốt, ép lấy
dầu hay thu lấy dịch hạt điều (CNSL) sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất
sơn cao cấp, sơn phủ bề mặt, vecni… Một số cơ sở đốt bỏ vỏ hạt điều gây nên
một số vấn đề môi trường nghiêm trọng.
Thực tế hàm lượng vỏ hạt chiếm khoảng 60% toàn bộ hạt thu hoạch,
tương ứng lượng vỏ thải ra hàng năm rất lớn vào khoảng 330.000 tấn/năm.
Trong khi đó, vấn đề năng lượng đang là vấn đề cấp bách của toàn cầu. Việc
tìm ra những nguồn nguyên nhiên liệu xanh, sạch, thay thế cho nguồn nhiên
2


liệu hóa thạch gây ô nhiễm môi trường, đang dần cạn kiệt không chỉ là mục

tiêu, còn là trách nhiệm của toàn cầu.
Một trong những giải pháp xử lý là nghiên cứu tái sử dụng, tận dùng vỏ hạt
điều trong trong công nghiệp sẽ đem lại lợi nhuận lớn. Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu
tách chiết dầu vỏ hạt điều và ứng dụng làm nhiên liệu sinh học” là vấn đề rất
cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn.
Đề tài bao gồm các nội dung nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu chiết tách dầu từ vỏ hạt điều.
- Phân tích các chỉ tiêu hóa lý của dầu vỏ hạt điều.
- Xác định đặc tính nhiên liệu của dầu vỏ hạt điều.
Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu các phương pháp tách chiết DVHĐ và xác định các đặc tính hóa
lý, nhiệt trị để đánh giá khả năng ứng dụng làm nhiên liệu sinh học của
DVHĐ.
Ý nghĩa đề tài:
- Kết quả nghiên cứu có thể xem là cơ sở bước đầu của việc xây dựng quy
trình sản xuất DVHĐ trên quy mô công nghiệp cũng như cung cấp những
dẫn liệu về tính chất, đặc tính của DVHĐ.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế cũng như khó khăn về điều kiện
thực nghiệm nên mặc dù rất cố gắng song không tránh khỏi mắc những sai sót trong
đề tài. Rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô để đề tài hoàn thiện hơn.

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Đặc điểm sinh học cây điều.
1.1.1. Phân loại và nguồn gốc .
Cây điều có tên khoa học là Anacardium occidentale L, thuộc Bộ Rutales, họ
thực vật Anacardiaceae (họ Xoài), chi Anacardium, loài Occidentale, tên Tiếng anh
là Cashew nut tree.
Ở các nước, tên gọi của cây điều và các sản phẩm của cây điều cũng khác

nhau, như: Anacardio (Ý), Caju (Bồ Đào Nha), Cajou (Pháp), Acajuban (Đức),
Kasoy (Philippines), Kaju (Ấn Độ), Jambumente (Indonesia). Ở Việt Nam có tên là
cây điều hay đào lộn hột. Căn cứ vào màu sắc của quả thịt khi chín người ta phân
biệt thành hai giống là điều đỏ và điều vàng.
Cây điều có nguồn gốc từ vùng đảo Ăngti, miền Đông Bắc Brazil và lưu vực
sông Amazon ở Nam Mỹ, dần dần cây điều được phân tán đến Châu Phi, Châu Á, Châu
Úc. Người đầu tiên đã mô tả cây điều trong một chuyên khảo có tựa đề “The oddities of
Antarctic France otherwise known as America and of many lands and islands
discovered in outtimes” (1958) là tu sĩ kiêm nhà tự nhiên học người Pháp tên Thevet.
Người Bồ Đào Nha là những người đầu tiên đưa cây điều từ Brazil đến châu Á và châu
Phi. Ở châu Á, điều được đưa tới Goa (Ấn Độ) vào năm 1550 và tới Cochin 1578.
Cây điều chịu được điều kiện khí hậu đa dạng và khắc nghiệt, là cây ưa nhiệt
độ cao nhạy cảm với giá lạnh, khí hậu nhiệt đới một mùa khô rõ rệt là điều kiện
thích hợp để cây phát triển tốt. Theo FAO, có 32 nước xuất khẩu điều thương mại,
nhưng chỉ có 10 nước trồng điều nhiều nhất thế giới hiện nay là: Ấn Độ, Việt Nam,
Brazil, Nigenia, Tanzania, Indonesia, Guinea Bissau, Cotolvore, Monzambique và
Benin.
Ở các tỉnh miền bắc và miền Trung nước ta, cây điều còn có tên là đào lộn hột.
Điều du nhập vào nước ta từ thế kỷ 18, nhưng mãi đến năm 1975 mới chính thức là
loại cây trồng có trong danh mục, khắc phục những rừng đồi bị phá hoại do chiến tranh
gây nên. Diện tích điều từ đó tăng lên đến đầu năm 1990, cây điều trở thành loại cây
4


công ngiệp cho kinh tế cao, vừa phủ xanh đất trống đồi trọc vừa là cây xóa đói giảm
nghèo. Hiện nay, Việt Nam được coi là nước xuất khẩu hạt điều lớn trên thế giới. [4].
1.1.2. Đặc điểm thực vật

Hình 1. 1 Cây điều và quả điều
Cây điều sinh trưởng và phát triển từ vĩ độ 25

0
Bắc đến 25
0
Nam nhưng vùng
sản xuất chủ yếu từ vĩ độ 15
0
Bắc đến 15
0
Nam. Cây điều được trồng ở 4 vùng sinh
thái nông nghiệp: Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Duyên hải Trung Bộ, Đông bằng
sông Cửu Long; trong đó, vùng Đông Nam Bộ chiếm khoảng 70% diện tích điều
toàn quốc. Độ cao so với mặt nước biển của vùng đất trồng phụ thuộc vĩ độ, địa
hình và tiểu vùng khí hậu. Độ cao thích hợp là dưới 600m so với mặt nước biển. Độ
dài ngày và thời gian chiếu sáng không ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển cây
điều. Cây điều có thể sống từ 5
0
C - 45
0
C nhưng nhiệt độ thích hợp nhất khoảng
27
0
C. Điều thích nghi với lượng mưa dao động từ 400 mm – 5000 mm, thích hợp
nhất là từ 1000 mm – 200 mm. Đối với cây điều , sự phân bố lượng mưa (mùa)
quan trọng hơn lượng mưa vì cây điều cần ít nhất 2 tháng khô hạn hoàn toàn để
phân hóa mầm hoa. Ẩm độ ít ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển cây điều, tuy
nhiên trong thời kỳ ra hoa ẩm độ cao có thể làm bệnh thán thư và bọ xit gia tăng gây
5

khô bông và rụng quả non. Đất trồng thích hợp giàu chất hữu cơ, pH từ 6,3 – 7,3 và
thoát nước tốt [5].

Cây điều có tuổi thọ lên tới 30-40 năm, thuộc lớp cây hai lá mầm, thân mộc,
gỗ tương đối mềm và nhẹ.
Rễ cọc, bộ rễ phát triển có thể đâm sâu tới 5m, rễ ngang ăn rộng đến 6m, nhờ
vậy cây điều vẫn ra hoa kết quả trong suốt mùa khô kéo dài 5 – 6 tháng.
Thân cao từ 8-12 m, trồng nơi đất tốt có thể đạt chiều cao tới 20m còn đất khô
hạn, đất cát không chăm sóc cây cao không quá 6m. Thân phân cành sớm, cành mọc
ngang ngay từ gốc với cả cành sơ cấp và thứ cấp, cành phát triển đầy đặn và tạo
thành một tán hình ô xòe rộng tới 12 -15 m. Vỏ thân và vỏ nhánh có nhiều nhựa.
Lá đơn nguyên, mọc so le, thường tập trung ở đầu cành, lá hình trứng đuôi lá
nhọn, dài 15-20cm, rộng 8-12cm. Khi non, lá có màu xanh nhạt hoặc màu đỏ, già có
màu xanh sậm.
Hoa nhỏ màu vàng, mọc thành từng chùm. Trong một chùm có đến hàng ngàn
hoa gồm hoa đực, hoa lưỡng tính và hoa cái thoái hóa, trong đó phần lớn là hoa
đực, hoa lưỡng tính chiếm khoảng 14%, tỷ lệ này thay đổi theo điều kiện ngoại
cảnh. Bao hoa có 5 cánh đều nhau, các nhị đực thẳng đứng trong đó chỉ có 1 – 2
nhị lớn là có khả năng thụ phấn. Nhụy cái là bầu đơn. Thời gian cây trổ hoa thường
kéo dài trung bình 85,2 ngày. Hoa thụ phấn chéo nhờ gió và côn trùng, thời gian ra
hoa kết trái là từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Ngay sau khi được thụ phấn hoa
điều có những biến đổi: noãn biến đổi thành hạt (nhân), bầu chuyển thành vỏ bao
bọc quanh nhân để bảo vệ hạt. Nhân và vỏ quả tạo ra quả thật (hạt lộn ra ngoài) của
cây điều, cuống và đế bông phồng lên phát triển thành quả giả [7].
Quả giả có hình trái lê, nặng 45 – 60 g, màu đỏ hồng hay vàng, cơm mềm và
nhiều nước, vị thơm, ngọt, hơi chua và chát, ăn gắt cổ. Loại điều vàng thường có
quả lớn hơn, nhiều nước và vị ngọt hơn giống điều đỏ. Hạt điều hình quả thận, khi
còn tươi có màu xanh, khi khô chuyển thành màu nâu xám; có chiều dài trung bình
6


2,5 – 3,5 cm, rộng 2 cm, dày 1 – 1,5 cm, trọng lượng 5 – 6 g, gồm vỏ và nhân điều.
Trong đó:

Phần vỏ ngoài, chiếm 70% trọng lượng hạt, có ba lớp. Vỏ ngoài dai, cứng, vỏ
giữa xốp có cấu tạo hình tổ ong, trong chứa dầu. Trọng lượng dầu vỏ hạt điều
khoảng 21% trọng lượng hạt. Vỏ trong rất cứng
Phần vỏ lụa bao quanh nhân, chiếm 5% trọng lượng hạt
Phần nhân điều chiếm 25% trọng lượng hạt, nhân màu trắng, chứa nhiều dầu,
ăn bùi béo và thơm [7].

Hình 1. 2 Cấu tạo quả điều
Các bộ phận của quả điều bao gồm: Cashew apple (quả giả), testa skin (vỏ
lụa), nut shell (vỏ cứng), kernel (nhân điều) [5].
Sản phẩm của cây điều gồm:
Trái điều: chứa nhiều vitamin B và C, có thể ăn sống, chế biến làm nước giải
khát, mứt, làm thức ăn gia súc…
Nhân hạt điều: có giá trị dinh dưỡng cao, dùng để ăn, sử dụng trong công
nghiệp chế biến thực phẩm (chocolate, bánh kẹo, ), làm dầu thực vật
Dầu vỏ hạt điều: trích ly từ vỏ hạt điều trong quá trình chế biến tách nhân hạt
điều, được sử dụng để điều chế Verni, sơn chống thấm, dầu sơn mài,… phần vỏ còn
lại sau trích ly dùng làm chất đốt.
Lá và thân: được sử dụng làm dược liệu, hóa chất
Gỗ: thân điều dùng làm gỗ mộc và nguyên liệu giấy [5]
7

1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ điều ở Việt Nam
Ở Việt Nam ta trước đây, nông dân trồng điều hoàn toàn không chăm sóc, bón
phân, tưới nước. Chỉ từ những năm 90 thế kỷ XX trở lại đây, khi sản phẩm hạt điều
xuất khẩu được và trở nên có giá trị cao thì cây điều mới được coi là cây trồng nông
nghiệp, có vai trò, vị trí tương tự như cây cà phê, cao su.
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 điều ở miền
Nam đạt 420.098 ha, giảm 7 %; còn diện tích ở miền Bắc là 1400 ha, giảm 51 % so

với 2007. Tuy giảm đáng kể trong năm 2008, nhưng xét trong vòng 10 năm trở lại
đây, diện tích gieo trồng Điều ở Việt Nam vẫn tăng, trung bình khoảng 23.000
ha/năm, tốc độ tăng trưởng đạt 8 % năm [1].
Sự thay đổi diện tích trồng điều ở nước ta trong giai đoạn 2000 – 2013 thể
hiện ở hình 1.3. (Bảng số liệu Phụ lục 4).

Hình 1. 3 Sự thay đổi diện tích trồng điều ở nước ta giai đoạn 2000-2013.
Theo thống kê của Cục Trồng trọt thuộc Bộ NN & PTNT cho thấy diện tích
trồng điều giảm mạnh gần 107.392 ha trong vòng 7 năm qua xuống còn 326.037 ha
100
150
200
250
300
350
400
450
500
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Diện tích
(×1000 ha)
Năm
8


năm 2012. Kết quả là nguồn cung cấp trong nước chỉ đáp ứng 30m% khả năng chế
biến và hiện đang giảm. Nguyên nhân là do nông dân đang có xu hướng chặt bỏ cây
điều để trồng rừng, hoặc trồng những cây công nghiệp khác như cao su, hồ
tiêu…Điều này đòi hỏi cần có một chiến lược phát triển để ngành điều
Việt Nam phát triển một cách bền vững trong những năm tới.

Điều được trồng ở 23 tỉnh (thành phố), trong đó ít nhất là tỉnh Long An (75
ha) và nhiều nhất là tỉnh Bình Phước (196.029 ha), tiếp đến là tỉnh Đồng Nai
(50.092 ha).
Thị trường xuất khẩu chủ lực của nhân điều Việt Nam là Mỹ: 42 %, Trung
Quốc: 17 %, EU: 20 %, Australia, Canada, Nhật,… và đang tiếp tục mở rộng. Ngoài
sản phẩm chính là nhân điều, mỗi năm ta còn xuất khẩu 15.000 tấn dầu vỏ hạt điều
tạo thêm 6.45 triệu USD [1].
Bảng 1. 1 Thị trường xuất khẩu hạt điều của Việt Nam 11 tháng đầu năm
2012 (ĐVT: USD) [13].

Thị trường Tháng
11/2012

11 tháng/2012
% tăng, giảm
KN T11/2012
so với
T10/2012
% tăng,
giảm
11T/2012 so
với cùng kỳ
Tổng cộng 123.132.507

1.357.228.959

-10,66

+1,61

Hoa Kỳ 31.739.040

376.446.462

+18,58

+0,87

Trung quốc 32.466.162

260.294.320

-8,61

+4,34

Hà Lan 15.957.259

161.674.353

-34,92

-20,14

Australia 7.219.326

96.574.579

-30,70

+1,18

Nga 3.088.886

49.006.277

+23,25

-1,93

Anh 2.402.908

46.514.305

-26,61

+2,67

Canada 6.142.667

45.270.781

+63,19

+2,59

Thái Lan 2.518.185

33.880.096

+50,78

+38,10

Đức 1.025.383

26.736.447

-50,48

+43,89

Israel 1.814.421

23.277.213

-19,35

+65,96

9

Italia 708.274

18.889.961

-59,80

+86,97

Ấn Độ 1.131.983

15.845.624

+258,69

+32,16

Tiểu vương quốc
Ả Rập thống
nhất
485.086

15.128.128

-80,85

-28,08

Đài Loan 1.615.173

14.807.656

+65,88

+19,79

New Zealand 782.902

13.096.189

-43,93

+8,09

Tây Ban Nha 533.211

10.130.437

-44,10

+1,32

Hồng Kông 1.100.590

9.397.787

-16,37

+11,14

Pháp 540.999

8.586.539

-58,71

+14,02

Nhật Bản 849.506

8.358.961

-2,99

+9,74

Nam Phi 205.885

7.291.514

-77,33

+15,23

Philippines 477.182

6.394.313

+9,17

+164,46

Ucraina 922.787

5.228.001

+193,58

+5,32

Nauy 441.680

4.941.354

+150,54

-26,68

Singapore 444.542

3.961.912

-46,88

-47,65

Pakistan 1.063.785

3.405.592

+20,17

-19,22

Bỉ 133.392

3.150.749

-53,75

+40,13

Malaysia 51.100

1.145.379

-91,93

-73,83

Hy Lạp 250.059

581.059

+88,58

-70,81

Riêng trong tháng 2/2014, xuất khẩu hạt điều cả nước ước đạt 9.000 tấn, với
kim ngạch là 57 triệu USD. Tính chung 2 tháng đầu năm nay, khối lượng xuất khẩu
đạt 28.000 tấn với giá trị 169 triệu USD, giảm 0,1 % về khối lượng, nhưng tăng hơn
2 % về giá trị so với cùng kỳ năm 2013. Khối lượng hạt điều xuất khẩu tháng
5/2014 ước đạt 23 nghìn tấn với giá trị đạt 151 triệu USD, đưa khối lượng xuất khẩu
năm tháng đầu năm 2014 đạt 98 nghìn tấn với 618 triệu USD.
Song song với sự phát triển của ngành điều, các nhà khoa học cũng cần đầu tư
nghiên cứu để tìm ra những giống điều có năng suất cao, quy trình chăm sóc và
10

phòng trừ sâu bệnh góp phần tăng năng suất cây trồng. Đồng thời tăng thêm các
chương trình khuyến nông từ Trung ương đến địa phương với các biện pháp tập
huấn, chyển giao kỹ thuật và đầu tư hỗ trợ vốn các mô hình đầu tư thâm canh, cải
tạo diện tích điều giống cũ và trồng mới giống điều cao sản.
Với những ưu thế và kết quả đạt được trong những năm qua, cây điều đã hoàn
toàn khẳng định được tiềm năng và triển vọng tốt trong hệ thống giống cây trồng
Việt Nam.
1.2. Nhân hạt điều

Hình 1. 4 Nhân hạt điều
Thành phần của nhân hạt điều bao gồm:
- Các chất khoáng như: P (0,88 %), K (0,57 %), Ca (0,04 %), Mg (0,28 %),
Fe, Na, Zn, Cu, Mn
- Các chất đạm: chứa trên 20 % các chất đạm thực vật, về số lượng tương
đương đậu nành và đậu phộng nhưng về chất thì tương đương với thịt, trứng
sữa. Bao gồm nhiều loại acid amin như: glutamic acid (20,0 %), leucine
(11,93 %), arginine (10,30 %), tyrosine (3,2%), lysine (3,32 %), threonine
(2,78 %), …
- Chất béo: các acid béo hỗ trợ việc điều chỉnh sự cân bằng của các chất béo
bão hòa và cholesterol trong các tế bào EFAs , gồm các acid béo của nhân
11

điều như: acid oleic (73,3 %), acid linoleic (7,67 %), acid palmitic (0,89
%), stearic acid (11,24 %), Lignoseric acid (0,15 %).
- Cacbohydrat : hàm lượng đường khử từ 1 - 3 %, các loại đường không
khử từ 2,4 – 8,7 %. Hàm lượng tinh bột 23,49 %.
- Vitamin: chứa nhiều vitamin, đặc biệt là vitamin B
1
, vitamin E.
Năng lượng nhân điều cung cấp là 6000 calo/1kg thực phẩm.

Trong nhân điều, thành phần đến 80 % chất béo chưa bão hòa có tác dụng
điều hòa và làm giảm lượng cholesterol trong máu giúp tránh được các bệnh về
tim mạch. Thành phần xơ trong nhân điều có tác dụng chữa táo bón, bảo vệ cơ
thể khỏi bệnh ung thư, thận và viêm ruột thừa. Nhân hạt điều là một sản phẩm
có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao.
Nhân điều có thể làm thực phẩm ăn liền, hoặc làm nguyên liệu cho dầu
điều, khô dầu điều có thể làm bột dinh dưỡng mang lại nhiều công dụng lớn.
1.2.1. Quy trình sản xuất nhân điều

12




H
ạ
t đi
ề
u

Ti
ế
p nh
ậ
n nguyên li
ệ
u

Sàng phân lo
ạ

i

Ngâm
ủ
, h
ấ
p

C
ắ
t tách

Phân c
ỡ

nhân đi
ề
u

S
ấ
y

Bóc v
ỏ

l
ụ
a

Phân lo
ạ
i

Hun trùng

N
ạ
p CO
2
Đóng gói

S
ả
n ph
ẩ
m

Hình 1.
5

Quy trình s
ả
n xu
ấ
t nhân h
ạ
t đi
ề
u

.
13

Thuyết minh quy trình sản xuất:
Tiếp nhận nguyên liệu: Mục đích tiếp nhận những lô nguyên liệu đạt yêu cầu
cho sản xuất đó là những lô hạt điều không sâu mọt, màu sắc đạt yêu cầu, không lẫn
cát sạn…Tiến hành đánh giá theo phương pháp cảm quan và phương pháp đo độ ẩm
sao cho không có màu sắc và mùi lạ, tỷ lệ sâu mọt và nấm mốc cho phép, kiểm tra
độ ẩm, đếm số lượng hạt/kg.
Sàng phân loại: Mục đích nhằm phân cỡ hạt điều phù hợp cho công đoạn
ngâm ủ, hấp, cắt tách, loại bỏ các tạp chất cơ học. Dung thiết bị kiểu sang lồng quay
hình lục giác có lưới để phân loại.
Ngâm ủ, hấp: Mục đích làm cho khối lượng đạt độ ẩm 15 – 16 % tạo điều kiện cho
quá trình hấp đồng thời tiêu diệt vi sinh vật, làm sạch bụi bám trên bề mặt hạt. Nguyên
liệu được chuyển lên bồn chứa nhờ gầu tải, nước ấm có nhiệt độ 40 – 45
0
C được phun
thành tia đều lên lớp nguyên liệu với tần suất 10 phút/lần sau 15 phút lại phun. Tổng thời
gian ủ từ 12 – 15 giờ. Sau đó đưa nguyên liệu lên thiết bị hấp nhờ vít tải.
Cắt tách: Mục đích lấy vỏ ra khỏi nhân để thu lại nhân điều mang lại giá trị
kinh tế cao hơn. Công đoạn này được thực hiện nhờ sử dụng máy cắt tách vỏ, mỗi
công nhân điều khiển một máy cắt tách vỏ thủ công.
Phân cỡ nhân điều: được thực hiện nhờ máy phân cỡ kiểu trục để tạo điều kiện
cho công đoạn sấy sau này.
Sấy: Mục đích làm bay hơi nước để sản phẩm đạt đến độ khô theo yêu cầu,
thuận tiện cho quá trình bảo quản và lưu kho, tạo điều kiện cho quá trình bóc vỏ lụa
và tiêu diệt vi sinh vật. Sử dụng không khí nóng để sấy thường nhiệt độ là 75
0
C.
Bóc vỏ lụa: Mục đích loại bỏ lớp vỏ lụa bên ngoài vì lớp ngày chứa nhiều chất

đắng chát và không có giá trị dinh dưỡng. Dùng mũi dao khẩy nhẹ phần cong lõm
của hạt và dùng dao gạt nhẹ quanh hạt, không để xướt nhân và làm vỡ nhân.
Phân loại: Điều sau bóc vỏ lụa được đem đi phân loại theo cỡ nhằm tăng giá
trị sản phẩm.
Hun trùng: Mục đích tiêu diệt vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản.
Sau đó đong vào khay nhựa hay bao PP, PE cân tịnh, đem vào phòng hun trùng
trong khoảng thời gian 7 ngày đối với khay 22,68kg, và 3 tháng đối với túi PE 48,36 kg.

14


1.2.2. Các phương pháp xử lý tách nhân điều [10], [20].
Hiện nay, quá trình tách nhân và dầu đang tiến hành tại các nhà máy chế biến
nhân điều với 2 giai đoạn chính: Giai đoạn 1 gia nhiệt hạt điều trong dầu vỏ hạt điều
để tách dầu và làm chín nhân điều; giai đoạn 2 tách vỏ hạt thu hồi nhân
1.2.2.1. Phương pháp dùng nhiệt
Với phương pháp này nguyên tắc kỹ thuật là dùng nhiệt để làm cho vỏ hạt vỡ
ra để dầu bên trong vỏ chảy ra, làm chín nhân, giòn vỏ để chuẩn bị cho giai đoạn
tách vỏ hạt, thu hồi nhân.
- Phương pháp rang đơn giản:
Rang hạt điều trực tiếp trong một chảo hở hoặc trong một thùng rang hình ống
có đục lỗ. Trong quá trình rang vỏ hạt điều cháy xém lại, vỡ ra để dầu trong vỏ chảy
ra ngoài. Phương pháp này dầu bị trùng hợp một phần và có lẫn một số tạp chất
khác nên dầu thu được chất lượng kém và hiệu suất thấp. Nhân hạt dễ bị cháy xém
và vỡ vụn. Điều kiện lao động của công nhân vất vả, kém an toàn lao động. Phương
pháp này hiện không sử dụng trong công nghiệp
- Phương pháp dùng chính dầu vỏ hạt điều để rang:
Đây là một phương pháp chế biến phổ biến vẫn được ưa chuộng cho đến nay
mặc dù phương pháp này đã được áp dụng ở Ấn Độ từ năm 1935, bao gồm các giai
đoạn:

Xử lý nước: ngâm hạt điều vào nước để hạt đạt độ ẩm 15 – 17%, mục đích của
công đoạn này là để khi rang vỏ hạt vỡ, dầu chảy nhanh, nhiều, dễ tách vỏ.
Xử lý nhiệt (rang): dùng chính dầu vỏ hạt điều để rang, đun dầu vỏ tới nhiệt
độ 180
0
C – 190
0
C, cho hạt đã xử lý nước vào, giữ trong dầu 2 – 4 phút rồi vớt ra.
Dầu trong vỏ chảy ra sẽ được lấy dần theo lớp trên mặt.
Phương pháp này có ưu điểm là nhân đạt tỷ lệ nguyên vẹn cao, dầu vỏ đạt
chất lượng tốt, đáp ứng được các tiêu chuẩn xuất khẩu và sử dụng trong công
nghiệp, thiết bị đơn giản, điều kiện lao động của công nhân được cải thiện và đảm
bảo an toàn lao động. Có thể áp dụng cho mọi qui mô sản xuất.
15

Tuy vậy phương pháp này còn có một số hạn chế như nếu không cơ giới hóa
được khâu đập hạt thì năng suất bóc nhân thấp
- Phương pháp dùng hơi nước quá nhiệt:
Cho hạt vào nồi hấp dùng hơi nước quá nhiệt đun nóng tới nhiệt độ 300
0
C để
làm cho vỏ vỡ ra dầu trong vỏ sẽ chảy ra. Phương pháp này có ưu điểm chất lượng
nhân hạt và dầu đều cao nhưng thiết bị tương đối phức tạp, chỉ thích hợp trong các
nhà máy có công suất lớn.
1.2.2.2. Các phương pháp chế biến khác
- Phương pháp đông lạnh:
Làm lạnh hạt điều tới nhiệt độ đủ làm cho dầu ở trong vỏ hạt đông cứng lại rồi
đập hạt tách lấy nhân còn dầu trong vỏ được lấy ra bằng cách ép hoặc dùng dung
môi trích ly ra. Phương pháp này được áp dụng ở Tandania.
- Phương pháp dùng dòng điện cao tần:

Dưới tác dụng của dòng điện cao tần dầu trong vỏ sẽ chảy ra khi đã lấy hết
dầu khỏi vỏ mới đập hạt lấy nhân. Phương pháp này đã được áp dụng ở
Môdămbich.
- Phương pháp dùng dung môi:
Dùng dung môi thích hợp để trích ly dầu ra khỏi vỏ, phương pháp này cho
phép trích xuất tối đa lượng dầu trong vỏ hạt nhưng tốn kém và đòi hỏi kỹ thuật cao
nên ít phổ biến. Các dung môi có thể dùng như hexan, benzene, toluene, ancol.
- Phương pháp rang hạt dùng hợp kim nóng chảy:
Dùng một hợp kim có nhiệt độ nóng chảy ở 200
0
C để rang hạt làm cho vỏ vỡ
ra và dầu trong vỏ chảy ra nổi lên trên bề mặt hợp kim và được lấy ra. Phương pháp
này chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học, chưa được sử dụng trong sản xuất.
1.2.3. Vấn đề môi trường trong sản xuất hạt điều
Công nghệ sản xuất để tạo nhân hạt điều từ hạt điều thô được áp dụng chính
hiện nay là công nghệ chao dầu hoặc hấp.
Ở phương pháp chao dầu, ô nhiễm môi trường là do khí thải và nước thải.
Khí thải chính là khói bụi, acid anacardic và các dẫn suất sản phẩm cháy không
16


hoàn toàn của của nó từ lò đốt hơi và từ chảo chao. Trong quá trình ngâm ẩm trước
khi chao dầu, lượng nước thải ra trung bình của một nhà máy chế biến hạt điều công
suất 35 tấn/ngày là khoảng 3 – 5 m
3
/ngày. Do chỉ tiếp xúc với vỏ ngoài của hạt điều
nên nước thải sản xuất chỉ chứa chất rắn lơ lửng (đất cát) và một phần dầu vỏ hạt
điều. Ngoài ra, một lượng nước nhỏ (30 lít/giờ) nước thải phát sinh từ cửa buồng
đốt hạt điều thô có chứa dầu điều và tro. Loại nước thải này có lưu lượng ít nhưng
nồng độ các chất ô nhiễm rất cao.

Ở phương pháp hấp, ô nhiễm môi trường do khí thải và chất rắn gây ra.
Công nghệ hấp bằng nhiệt hơi nước sử dụng hệ thống lò hơi với nhiên liệu chủ yếu
là than đá. Trong trường hợp công suất chế biến trung bình 30 – 35 tấn/ngày thì 1 lò
hơi sử dụng khoảng 2 tấn nguyên liệu, mức tiêu hao nhiên liệu của lò hơi là 300
kg/giờ đối với than antraxit. Tại công đoạn hấp sản phẩm, lượng nước thải phát sinh
chủ yếu là nước ngưng tụ từ hơi lò hơi và nước hấp hạt điều. Trong hai nguồn thải
này thì nguồn nước thải hấp hạt điều có mức độ ô nhiễm cao nhất. Nếu không có
biện pháp xử lý triệt để thì sẽ gây tác động tiêu cực đến nguồn tiếp nhận.
Trong quá trình sản xuất hạt điều, khối lượng chất thải rắn (sinh ra chủ yếu
từ vỏ hạt) là rất lớn chiếm 60 % sau quá trình tách nhân hạt điều. Từ lâu các cơ sở
chế biến hạt điều xuất khẩu đều coi vỏ hạt điều là rác, đa số bị loại bỏ hoặc đem đốt
gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Nhưng vỏ, bã và dầu vỏ hạt điều là chất dễ
cháy, cung cấp nhiều nhiệt lượng, vì vậy hiện nay các nhà máy, xí nghiệp thường sử
dụng làm nhiên liệu đốt trong quá trình sản xuất hoặc bán cho các lò gạch làm
nguyên liệu đốt Tuy nhiên, khí thải phát sinh từ quá trình đốt vỏ, bã và dầu vỏ hạt
Điều chứa nhiều chất độc hại tồn tại trong môi trường không khí và khó xử lý.Kết
quả nghiên cứu từ các nhà máy cho thấy, hàm lượng tro trung bình của vỏ hạt điều
sau đốt chiếm khoảng 6,5%. Như vậy, lượng chất thải phát sinh hằng ngày rất lớn,
là nguyên nhân tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường. Ô nhiễm nhất vẫn là khí thải,
trong đó đặc trưng nhất vẫn là mùi hôi.

17

1.3. Tổng quan về vỏ và dầu vỏ hạt điều
1.3.1. Vỏ hạt điều và hướng sử dụng vỏ hạt điều
Vỏ hạt điều thường dày 0,4 cm, chiếm 60 % trọng lượng hạt, gồm 3 lớp: lớp vỏ
ngoài màu xanh dai, nhẵn cứng; lớp giữa xốp có cấu trúc tổ ong, trong chứa dịch dầu
phenolic gọi là CNSL; lớp vỏ trong màu nâu xám, rất cứng bao bọc nhân và lớp vỏ lụa.

Hình 1. 6. Cấu tạo vỏ hạt điều

Thành phần hóa học vỏ hạt điều được thể hiện ở hình 1.6 bao gồm các thành
phần cellulose, chất khoáng, carbon và đường, chất chứa protein, tro, chất trích ly
(CNSL). Tổng giá trị calo là 5056 Kcal/Kg, có tỷ trọng 0,4430 g/cc.

Hình 1. 7 Thành phần vỏ hạt điều
11.50%
1.60%
17.35%
37.44%
6.47%
4.06%
21.58%
Độ ẩm
Chất khoáng
Cellulose
Vỏ ngoài
Lớp vỏ giữa
Lớp vỏ trong
Nhân điều