TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ XỬ LÝ ẨM NHÂN ĐIỀU NĂNG SUẤT 1000 KGMẺ.

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ XỬ LÝ ẨM NHÂN ĐIỀU
NĂNG SUẤT 1000 KG/MẺ.

Tác giả

PHẠM HỮU PHƯỚC
NGUYỄN VĂN BẰNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn:
TS LÊ ANH ĐỨC
Th.S NGUYỄN DUY ĐỨC

Tháng 07 năm 2010
i


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập ở trường Đại Học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh và
cho đến khi hoàn thành luận văn này, chúng tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ, chỉ
dạy tận tình của các quý thầy cô. Qua luận văn này chúng tôi xin chân thành bày tỏ
lòng biết ơn đến:
Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ.
Các quý thầy cô đã chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời
gian học tập tại trường.
Đặc biệt bày tỏ sự biết ơn thầy Lê Anh Đức và Th.S Nguyễn Duy Đức, đã trực

tiếp theo dõi, hướng dẫn và giúp đỡ tạo điều kiện tốt để chúng tôi có thề hoàn thành đề
tài này.
Xin chân thành cảm ơn các anh ở Trung Tâm Công Nghệ và Thiết Bị Nhiệt
Lạnh đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi trong quá trình chế tạo thiết bị xử lý ẩm.
Chúng tôi bày tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, những người thân trong gia đình và
bạn bè đã động viên và giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho chúng tôi trong suốt thời
gian học tập, cũng như trong thời gian thực hiện đề tài này.
Trong suốt thời gian thực hiện chúng tôi đã cố gắng nỗ lực để hoàn thành đề tài
một cách tốt nhất. Nhưng do nhiều nguyên nhân nên trong quá trình thực hiện không
thể tránh những thiếu xót. Chúng tôi mong được sự cảm thông và động viên của quý
thầy cô và các bạn.
Chúng tôi xin chân thành gửi đến quý thầy cô, các bạn lời chúc sức khỏe và lời
cảm ơn chân thành.

Trân trọng cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh tháng 07 năm 2010.

ii


TÓM TẮT
Nhân điều là một loại nông sản xuất khẩu có giá trị kinh tế cao, tiềm năng sản
xuất điều nhân ở Việt Nam là rất lớn. Hiện nay, hạt điều sau khi thu hoạch được đưa
vào thiết bị sấy hạt điều thô nhằm để tách vỏ thô bên ngoài. Sau đó, tiến hành ngay
công đoạn tách vỏ lụa, lúc này vỏ lụa còn bám chặt vào nhân nên việc bóc vỏ lụa khó
khăn và tỉ lệ nhân bị vỡ rất cao. Nhằm hạn chế tỉ lệ nhân bị vỡ và để cho việc bóc vỏ
lụa được dễ dàng hơn, chúng ta phải tiến hành xử lý ẩm nhân điều sau khi tách vỏ thô
bên ngoài. Công đoạn xử lý ẩm nằm giữa hai công đoạn: sấy tách vỏ thô bên ngoài và
bóc vỏ lụa. Nghĩa là hạt điều thô sau khi thu hoạch được đưa vào thiết bị sấy tách vỏ
thô bên ngoài rồi nhân điều được đưa vào thiết bị xử lý ẩm sau đó mới tiến hành bóc

vỏ lụa. Mục đích của công đoạn xử lý ẩm:
- Làm tăng khe hở giữa nhân và vỏ lụa.
- Làm cho vỏ lụa có ẩm độ thấp hơn nhân, làm cho vỏ lụa giòn.
Nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm chúng tôi
thực hiện đề tài “ Tính toán, thiết kế, chế tạo thiết bị xử lý ẩm nhân điều năng suất
1000 kg/mẻ.”
™ Thời gian và địa điểm.
- Thời gian thực hiện đề tài từ 15/04 đến 15/07 năm 2010.
- Địa điểm thiết kế chế tạo và khảo nghiệm tại Trung Tâm Công Nghệ và Thiết
Bị Nhiệt Lạnh trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh..
™ Phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
- Phương pháp thiết kế máy.
- Phương pháp chế tạo máy.
™ Kết quả.
Tính toán, thiết kế, chế tạo thiết bị xử lý ẩm nhân điều năng suất 1000kg/mẻ đạt
được kết quả: có thể điều chỉnh được các thông số bên trong buồng xử lý ẩm.

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ viii
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1

1.2. Mục đích đề tài ..................................................................................................... 2
1.3. Nội dung thực hiện ............................................................................................... 2
1.4. Thời gian và địa điểm thực hiện ........................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN.................................................................................................3
2.1. Giới thiệu chung về cây điều. ............................................................................... 3
2.1.1. Cấu tạo của hạt điều thô. ............................................................................... 4
2.1.2. Nhân điều....................................................................................................... 5
2.1.3. Dầu vỏ điều.................................................................................................... 6
2.1.4. Công nghệ chế biến nhân hạt điều................................................................. 6
2.1.5. Kết luận. ......................................................................................................11
2.2.Tổng quan về sấy. ................................................................................................11
2.2.1. Sơ lược về sấy.............................................................................................11
2.2.2. Bản chất của quá trình sấy đối lưu. .............................................................12
2.2.3. Mối liên kết ẩm của vật liệu sấy. .................................................................12
2.2.4. Nguyên lý thoát ẩm. ....................................................................................13
2.3. Sơ lược về phương pháp sấy lạnh. .....................................................................13
2.4. Sơ lược quá trình gia ẩm. ...................................................................................15
2.5. Tìm hiểu hệ thống lạnh .......................................................................................18
2.5.1. Chu trình lạnh của hệ thống.........................................................................18
2.5.2 Thiết bị bay hơi.............................................................................................20
2.5.3. Thiết bị ngưng tụ .........................................................................................22
2.5.4. Máy nén .......................................................................................................23
iv


Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN .......................................................26
3.1. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................26
3.1.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ..............................................................26
3.1.2. Phương pháp tính toán, thiết kế ...................................................................26
3.1.2. Phương pháp chế tạo ...................................................................................27

3.1.3. Nội dung thực hiện. .....................................................................................27
3.2 Phương tiện thực hiện . ........................................................................................27
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................29
4.1. Tính toán thiết kế thiết bị xử lý ẩm nhân điều....................................................29
4.1.1. Các thông số tính toán. ................................................................................29
4.1.2. Lựa chọn mô hình thiết kế. ..........................................................................29
4.1.3. Tính toán kích thước buồng sấy. .................................................................33
4.1.4. Tính toán quá trình gia ẩm...........................................................................35
4.1.5. Xây dựng quá trình xử lý ẩm trên đồ thị t-d. ...............................................38
4.1.6. Tính toán thiết bị cho hệ thống. ...................................................................40
4.1.7. Tính toán nhiệt cho quá trình xử lý ẩm. ......................................................46
4.2.2. Chế tạo xe goòng. ........................................................................................55
4.2.3. Chế tạo buồng xử lý ẩm...............................................................................56
5.1. Kết luận...............................................................................................................61
5.2. Đề nghị. ..............................................................................................................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................62

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
kkk

: Không khí khô.

VLS

: Vật liệu sấy.

TNS

: Tác nhân sấy.

HTS

: Hệ thống sấy.

HTL

: Hệ thống lạnh.

MN

: Máy nén.

TBNT : Thiết bị ngưng tụ.
TBBH : Thiết bị bay hơi.
MCL

: Môi chất lạnh.

TBS

: Thiết bị sấy.

kk

: Không khí.

vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Trái điều.
Hình 2.2: Cấu tạo hạt điều thô.
Hình 2.3: Máy hấp hạt điều.
Hình 2.4: Máy sấy nhân điều phổ biến hiện nay.
Hình 2.5: Các quá trình sấy trên giản đồ t-d.
Hình 2.6: Phun ẩm bằng hơi nước.
Hình 2.7: Phun ẩm bằng nước sử dụng loại cốc quay.
Hình 2.8: Phun ẩm bằng nước sử dụng bơm và miệng phun.
Hình 2.9: Quá trình gia ẩm trên giản đồ t-d.
Hình 2.10: Sơ đồ chu trình khô của hệ thống lạnh
Hình 2.11: Đồ thị lgP-h của chu trình khô.
Hình 2.12: Máy nén pittông kín và máy nén pittông nửa kín.
Hình 2.13 : Máy nén trục vít và máy nén xoắn ốc.
Hình 4.1: Sơ đồ thiết kế thiết bị xử lý ẩm nhân điều.
Hình 4.2: Bố trí cánh hướng dòng.
Hình 4.3: Kích thước xe goòng.
Hình 4.4: Bố trí xe goòng trong buồng xử lý ẩm.
Hình 4.5: Đồ thị t-d cho quá trình làm lạnh và tách ẩm của dàn lạnh 1.
Hình 4.6: Đồ thị t-d cho quá trình làm lạnh và tách ẩm của dàn lạnh 2.
Hình 4.7: Sơ đồ thiết kế quạt.
Hình 4.8: Chu trình lạnh khô của R22.
Hình 4.9: Sơ đồ trao đổi nhiệt giữa không khí và thiết bị ngưng tụ.
Hình 4.10: Bản vẽ chế tạo khay.
Hình 4.11: Bản vẽ chế tạo xe goòng.
Hình 4.12: Bản vẽ chế tạo khung trước buồng xử lý ẩm.
Hình 4.13: Bản vẽ chế tạo khung bên hông buồng xử lý ẩm.
Hình 4.14: Bản vẽ chế tạo khung sau buồng xử lý ẩm.

Hình 4.15: Bản vẽ chế tạo khung trên trần buồng xử lý ẩm.
Hình 4.16: Bản vẽ chế tạo khung đặt ống gió.
vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Năng suất và sản lượng điều của cả nước theo năm, 1995-2008.
Bảng 2.2: Kích thước, trọng lượng hạt điều thô.
Bảng 2.3: Các thị trường xuất khẩu điều chính của Việt Nam năm 2009.
Bảng 4.1: Thông số các điểm nút của dàn lạnh 1.
Bảng 4.2: Thông số các điểm nút của dàn lạnh 2.
Bảng 4.3: Thông số các điểm nút của chu trình lạnh.

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Cây điều có thể đã được đưa vào trồng ở Miền Nam Việt Nam từ rất lâu. Tuy
vậy việc khai thác tiềm năng kinh tế to lớn của cây điều ở Việt Nam chỉ mới thật sự
khởi đầu từ thập niên 80, người dân được khuyến khích trồng điều để lấy hạt điều
xuất khẩu.
Tới cuối thập niên 90, diện tích cây điều ở Việt Nam đã phát triển 250.000 ha.
Do tốc độ phát triển công nghiệp chế biến thời kỳ đầu chưa kịp tốc độ phát triển trồng
điều, nên Việt Nam cho tới giữa thập niên 90 chủ yếu vẫn xuất khẩu điều thô.
Từ năm 1995 trở đi Việt Nam không còn xuất khẩu hạt điều thô mà chuyển
sang xuất khẩu nhân điều: Lý do nhân điều có hàm lượng các chất đạm, các chất béo
và hydrat cacbon khá cao, có mặt nhiều loại Vitamin, axitamin, và các chất khoáng rất
cần cho sức khỏe con người.

Nhưng việc bóc vỏ lụa ra khỏi nhân điều là vấn đề khó khăn. Nhân điều sau khi
tiến hành sấy bằng các phương pháp thông thường thì khe hở giữa vỏ lụa và nhân điều
rất nhỏ, nhân điều giòn. Do vậy, việc bóc vỏ lụa khó khăn lại rất dễ bị vỡ nhân. Vấn đề
đặt ra là phải tìm ra phương pháp xử lý nhân điều để hạn chế những nhược điểm trên.
Gia ẩm và xử lý ẩm nhân điều là phương pháp hiện chưa được áp dụng, vừa
làm tăng khe hở giữa vỏ lụa và nhân điều, làm giảm sự bám dính của vỏ lụa vào nhân
nên việc lột vỏ lụa được dễ dàng; vừa làm tăng ẩm độ của nhân để đảm bảo nhân
không bị giòn, dễ vỡ. Bằng cách sử dụng phương pháp này, việc lột vỏ lụa rất dễ dàng.
Nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế về chất lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Chúng tôi thực hiện đề tài: “Tính toán, thiết kế, chế tạo thiết bị xử lý ẩm nhân điều
1


năng suất 1000 kg/mẻ” dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Anh Đức và Th.S Nguyễn
Duy Đức (Phân viện cơ điện nông nghiệp và sau thu hoạch).
1.2. Mục đích đề tài
Tính toán, thiết kế, chế tạo thiết bị xử lý ẩm nhân điều còn vỏ lụa năng suất
1000 kg/mẻ.
1.3. Nội dung thực hiện
- Nghiên cứu tổng quan về tình hình chế biến hạt điều.
- Nghiên cứu lý thuyết.
- Tính toán thiết kế.
- Tiến hành chế tạo.
1.4. Thời gian và địa điểm thực hiện
Đề tài được thực hiện từ tháng 04 năm 2010 tới tháng 07 năm 2010 tại Trung
Tâm Công Nghệ và Thiết Bị Nhiệt Lạnh trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh.

2

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu chung về cây điều.
Điều là cây ăn quả lâu năm, tên khoa học là acardium occidentale, thuộc họ
anacardiae, tên tiếng Anh là cashew-nut, ngoài ra còn có tên là “đào lộn hột” vì quả
điều có hột lộn ra ngoài. Thật ra về phương diện thực vật học, hạt điều chính là quả
điều, còn phần giống như quả lê mà ta thường gọi là quả chỉ là quả giả ( false fruit) do
cuống quả phình to mà thành.
Cây điều có nguồn gốc từ Brazin, Nam Mỹ được đưa vào vùng bờ tây của Ấn
Độ bởi các nhà thương gia Bồ Đào Nha và được trồng ở nước ta từ sau thế kỉ 16 – 17.
Cho đến nay, sản xuất hạt điều nước ta xếp hạng thứ ba trên thế giới sau Brazin và
Ấn Độ.
Bảng 2.1: Năng suất (tạ/ha) và sản lượng (nghìn tấn) điều của cả nước theo
năm, 1995-2008.

(Nguồn: Cục trồng trọt MARD và GSO)
3


2.1.1. Cấu tạo của hạt điều thô.
Hạt điều thô có hình quả thận, cấu tạo gồm có lớp vỏ dày cứng bao bọc nhân
bên trong. Phần vỏ hạt cấu tạo gồm 3 lớp:
- Lớp ngoài cùng là lớp vỏ dai, nhẵn.
- Lớp giữa là lớp vỏ xốp có nhiều nang nhỏ chứa dầu.
- Lớp trong cùng là lớp vỏ mịn tiếp xúc với nhân hạt điều.

Hình 2.1: Trái điều

Hình 2.2: Cấu tạo hạt điều thô

Thông thường hạt điều có kích thước: dài 2,5 – 3,5 cm, rộng 1,8 – 2,0 cm, dày 1
– 1,5 cm, nặng 5 – 6 gram, khi tươi có màu xanh nhạt khi khô có màu nâu xạm. Trọng
lượng thể tích trung bình của hạt điều thô từ 590 – 650 kg/m3.
Góc ma sát trung bình với thép là 350 ( với độ ẩm trung bình của hạt là 20%)
Độ cầu của hạt từ 68 – 70 %.
Độ rỗng trung bình của khối hạt điều là 0,42.
Tuy theo từng vùng trên thế giới mà kích thước cũng như trọng lượng của hạt
điều khác nhau rất nhiều. Brazin là nước tập trung nghiên cứu cải tạo giống điều rất tốt
nên hạt điều tại đây có kích thước lớn hơn các vùng khác. Hạt điều trồng ở châu Á
thường có kích thước trung bình ( 150 – 200 hạt/ kg).

4


Bảng 2.2: Kích thước, trọng lượng hạt điều thô.
Brazin

Đông Phi

Srilanka

Philippin

Dài (cm)

3,7 – 4,3

1,5 – 2,8

2,8 – 3,5

3,0 – 3,3

Rộng (cm)

2,3 – 3,2

1,6 – 1,8

2,3 – 2,6

2,1 – 2,2

Dày (cm)

1,7 – 2,5

1,5 – 1,6

1,6 – 2,0

1,7 – 2,0

Trọng lượng (g)

5,8 – 15,3

3,9 – 4,1

5,3 – 8,0

6,0 – 7,2

(Nguồn : Phạm Văn Nguyên, Cây đào lộn hột, 1990)
Thành phần cấu tạo của hạt điều thông thường hiện nay như sau: Nhân: 20 – 25
%, dầu vỏ: 18 – 23%, vỏ lụa: 2 – 5 %, Vỏ ( bã): 45 – 50%.
2.1.2. Nhân điều.
Nhân điều là sản phẩm được giao dịch chủ yếu trên thị trường quốc tế. Nhân
điều có giá trị dinh dưỡng cao. Thành phần chủ yếu: 45 – 46% chất béo, 15 – 20% chất
đạm và 20 – 25 % chất đường bột.Tùy theo tỉ lệ chất béo, đạm và đường bột của nhân
điều gần giống với nhân đậu phộng nhưng chất lượng của chúng khác nhau: Nhân điều
có chứa nhiều chất béo không no và giàu axít amin hơn nhân đậu phộng.
Nhân điều giàu đạm, Ca, P hữu cơ, các axít béo không no, các Vitamin B1, B2,
D, E, PP vì vậy nhân điều giàu dinh dưỡng nhưng dễ tiêu, thích hợp ngay với cả chế
độ ăn kiêng.
Trong thành phần chất đạm của nhân điều hầu như không có đầy đủ các axít
amin không thể thay thế được với con người tương tự như trứng, thịt, sữa. Về mặt
cung cấp năng lượng, nhân điều vượt xa so với ngũ cốc, thịt và hoa quả. Nhân điều:
6000kcal/kg, Ngũ cốc: 3.600 kcal/kg, thịt: 1.800 kcal/kg, hoa quả: 650 kcal/kg.

5


Bảng 2.3: Các thị trường xuất khẩu điều chính của Việt Nam năm 2009
STT

Nước

1
2

3
4
5
6
7
8
9
10

Hoa kỳ
Trung Quốc
Hà Lan
Australia
Anh
Canada
LB Nga
Đức
Israel
Tây Ban Nha

Kim ngạch nhập
khẩu điều năm
2008 (triệu USD)
268,22
160,15
152,37
67,39
49,14
37,44
36,02

11,65
11,05
10,92

Tăng trưởng KN
nhập khẩu điều
năm 2008 (%)
134
144
162
134
136
230
168
118
194
133

Tăng trưởng
kinh tế năm
2008 (%)
1,1
9
2,3
2,5
0,7
0,6
6,2
1,3
6,1

1,2

Tăng trương
kinh tế năm
2009 (%)
-1,6
6,7
1
2,2
-2,8
-1,2
-0,7
-2,5
3,9
-1,7

(Nguồn: Agroinfo tổng hợp)
2.1.3. Dầu vỏ điều ( CNSL: Cashew Nut Shell Liquid)
Dầu vỏ điều có màu nâu, rất đặc, dính, mùi rất hăng. Thành phần hóa học của
vỏ thay đổi theo phương pháp chiết xuất và nhiệt độ sử dụng. Hai thành phần chính là
axít anacardic ( khoảng 90%) và cardol, là một dẫn xuất của phenol. Công dụng của vỏ
điều rất nhiều và có giá trị cao.
Polime hóa có hoặc thêm phenol để ché vecni, sơn chống thấm, làm thuốc
nhuộm, cách điện, nhựa ép má phanh ô tô và bộ ly hợp trong các động cơ.
Polime với furfurol để làm sơn chống ăn mòn hóa học, sơn chịu nhiêt.
Thêm các este để chế các chất cố định mùi, làm hương liệu, mỹ phẩm, làm
dung môi đặc biệt, thuốc trừ sâu.
Thêm phenolic chế xi măng đặc biệt, làm ruy băng, sơn cách điện.
Nhiều tác giả cho rằng cho tới nay chưa có loại dầu thực vật nào so được với
dầu vỏ điều về phương diện nhiều công dụng và những ứng dụng có tầm quan trọng

đặc biệt trong công nghiệp.
Niar (1979) cho biết khối lượng dầu vỏ điều được ứng dụng trong công nghiệp
ngày càng tăng. Đến giữa thập kỷ 80 nhu cầu vỏ điều trên thế giới đã lên tới trên
100.000 tấn. Nước ta đã chế biến thành công dầu vỏ điều để làm sơn mài, sơn cách
điện, keo dán… nhưng chỉ mới là quy mô nhỏ.
2.1.4. Công nghệ chế biến nhân hạt điều.
Trong quy trình chế biến hạt điều thì khâu xử lý nhiệt cho vỏ hạt điều trước khi
đem tách vỏ cứng là quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm
6


nhân điều. Chính vì thế, người ta căn cứ trên khâu xử lý nhiệt để phân loại phương
pháp chế biến.
Hiện nay, có hai phương pháp chủ yếu ứng dụng tại Việt Nam là: chao dầu và
hấp. Phương pháp chao dầu xuất hiện trước và được các cơ sở sử dụng từ những năm
80 của thế kỷ trước. Tuy nhiên phương pháp này gây ô nhiễm môi trường rất nhiều cả
về lượng khí thải trong quá trình chao dầu cũng như lượng nước thải trong quá trình
xử lý ẩm cho hạt trước khi chao. Chính vì thế sau năm 2000, các công ty chế biến hạt
điều đã chuyển qua sử dụng công nghệ hấp hạt điều bằng hơi bão hòa. Đây là công
nghệ được Ấn Độ nghiên cứu và ứng dụng từ những năm 60 của thế kỷ trước. Phương
pháp chế biến theo công nghệ hấp đã chứng tỏ được nhiều ưu điểm trong quá trình sản
xuất nhất là giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Chính vì thế, hầu hết các công ty chế biến
hạt điều đã ứng dụng công nghệ hấp này cho qui trình chế biến nhân điều xuất khẩu.

7


Quy trình sản xuất hạt điều.
Hạt điều thô
Phân cỡ sơ bộ ( lớn, trung bình, nhỏ )

Rửa sạch đất cát
Ẩm hóa
Rang trong dầu vỏ điều

Dầu vỏ điều

( 180 – 2000C)
Hấp hơi nước
Ly tâm

Dầu vỏ điều

Làm nguội
Vào téc chứa
Phân chính xác cỡ hạt
Cắt bóc vỏ
Vỏ
Sấy khô

Ép (dùng máy)
Bã

Lấy vỏ lụa

Dầu vỏ điều

Phân loại và cấp sản phẩm
Đóng gói
Vào kho.

a. Nguyên liệu hạt điều thô.
Hạt điều sau khi được phơi nắng đạt ẩm độ từ 9 – 10% sẽ được lưu kho ít nhất
là 20 ngày mới đem ra chế biến. Quá trình lưu kho với thời gian khá lâu để cho ẩm đọ
từ trong nhân hạt điều có đủ thời gian để thoát ra ngoài cùng lớp vở cứng, như vậy
nhân hạt điều sẽ ít bị bể hơn trong quá trình chế biến.
8


b. Phân cỡ.
Trước khi chế biến, hạt điều thô được phân thành 6 cỡ, để thuận lợi trong quá
trình hấp đặc biệt là quá trình tách vỏ cứng. Máy phân cỡ hạt điều hiện nay được dùng
phổ biến là trống phân loại dạng lục giác, dạng lỗ tròn, với kích thước lỗ phân ly là 19,
20, 21, 22 và 23 mm.
c. Hấp.
Là công đoạn hết sức quan trọng. Hạt điều sau khi phân cỡ tiếp tục được
chuyển tơi khâu hấp hạt. Mục đích khâu hấp là làm cho lớp vỏ cứng của hạt điều nóng
lên, mềm ra, lượng dầu trong vỏ cũng nóng lên, giãn nở làm căng phồng lớp vỏ cứng,
tạo ra khoảng trống giữa lớp vỏ này với nhân bên trong. Sau khi làm nguội, vỏ cứng
này trở nên cứng, giòn, thuận lợi cho khâu tách vỏ.

Hình 2.3: Máy hấp hạt điều.
d. Sấy khô nhân điều.
Hạt điều thô khi lưu trữ, ẩm độ khoảng 9 -10%, nhưng sau khi qua quá trình
hấp, ẩm độ trong khoảng từ 4 – 5 % ( cơ sở ướt ). Chính vì thế nhân điều sau tách vỏ
cứng phải được sấy khô. Ngoài nhiệm vụ làm khô, khâu sấy còn có thể để tác động
đến cơ lý tính của lớp vỏ lụa. Nhiệm vụ là làm sao cho lớp vỏ lụa giòn, dễ tróc ra
khỏi nhân.
Hiện nay, hầu hết các cơ sở chế biến trong cả nước đều sử dụng máy sấy buồng,
vật liệu đặt trên khay, gió thổi ngang khay, đảo gió và có hồi lưu. Dạng máy này được

9


chế tạo theo kiểu Ấn Độ. Đánh giá chung thì máy đáp ứng được yêu cầu về ẩm độ sản
phẩm sau cùng ( 4 – 5%), với thời gian sấy từ 9 – 10 giờ.
Về kết cấu, thường máy sấy này được thiết kế gồm 4 xe goòng, trên mỗi xe có
18 tầng khay, khoảng cách mỗi tầng là 0,1m, mỗi tầng có 4 khay. Như vậy chiều cao
buồng sấy ( phần chứa xe goòng) là 1,9m. Tuy nhiên kênh cấp gió cho buồng sấy là
kênh đứng với bề rộng chỉ 0,2m. Đây chính là nguyên nhân chính tạo ta sự không
đồng đều gió và dẫn đến không đồng đều nhiệt trong buồng sấy. Đây là một nhược
điểm cần phải khắc phục để nâng cao hiệu quả khâu sấy nhân hạt điều.
Ø Ưu, nhược điểm của máy sấy khay.
3 Ưu điểm.
- Không cho phép vỡ hạt trong quá trình sấy nên nguyên lý sấy tĩnh là
thích hợp.
- Vật liệu sấy dạng hạt, hình dáng không tròn nên độ rỗng cao, thích hợp cho
sấy tĩnh vĩ ngang. Tuy nhiên, do yêu cầu độ đồng đều ẩm độ cuối của sản phẩm tương
đối cao, nên nguyên lý sấy khay kiểu gió thổi ngang khay sẽ thích hợp hơn.
- Khảo sát hiện nay, đa số máy sấy nhân điều trong các cơ sở chế biến đều là
máy sấy khay kiểu thổi ngang khay.

Hình 2.4: Máy sấy nhân điều phổ biến hiện nay.
3 Nhược điểm.
Máy sấy khay là một dạng của máy sấy tĩnh nên sự phân bố gió trong khi sấy
không đồng đều, do đó chất lượng của sản phẩm sấy thường không đồng đều. Vì vậy,
công nhân vận hành phải thực hiện được các thao tác phụ trợ là đảo xe, đảo khay và
đảo hạt. Việc đảo khay được thực hiện theo thời gian dãn cách là 1 – 2 giờ một lần,
10

đảo càng nhiều thì ẩm độ cuối cùng càng đồng đều. Khi đảo khay, công nhân phải kéo
tất cả các xe goòng ra ngoài, đảo các khay từ trên xuống dưới và ngược lại, đồng thời
phải xoa đều để đảo các lớp hạt trên từng khay. Việc đảo xe được thực hiện hai lần
trong một mẻ sấy theo thời gian dãn cách là 4 giờ. Khi đảo xe, công nhân kéo hết xe
goòng ra ngoài, đổi vị trí xe trong ra ngoài, ngoài vào trong, trái qua phải và phải qua
trái. Tất cả những công việc trên đều hết sức khó khăn vì nhiệt độ buồng sấy cao ( 70 –
800C) và tốn nhân công rất nhiều.
e. Bóc vỏ lụa.
Trước kia thì khâu bóc vỏ lụa được thực hiện hoàn toàn bằng tay nhưng hiện
nay việc nghiên cứu máy bóc vỏ lụa hạt điều thành công đã thay thế hoàn toàn cho
việc bóc vỏ lụa thủ công.
g. Phân cấp.
Nhân hạt điều sau khi bóc vỏ lụa sẽ được công nhân tiếp tục lựa bằng tay để
phân loại hạt nguyên, hạt bể và những hạt bị biến màu. Sau đó các máy sàng phân cấp
sẽ phân cấp hạt nguyên thành nhiều cấp tùy theo kích thước của hạt.
2.1.5. Kết luận.
- Ngày nay, hạt điều thô sau khi được sấy để tách vỏ cứng bên ngoài rồi tiến
hành ngay công đoạn bóc vỏ lụa thì rất khó bóc, tỉ lệ nhân bị vỡ rất cao.
- Đề xuất: cần thêm một công đoạn xử lý ẩm nhân điều sau khi tách vỏ cứng
bên ngoài, rồi mới tiến hành bóc vỏ lụa.Vì vậy, phải cần có một thiết bị xử lý ẩm
nhân điều.
- Để khắc phục những nhược điểm của máy sấy khay, chúng tôi lựa chọn mô
hình máy sấy khay kiểu thổi ngang khay kết hợp đảo gió có hồi lưu tác nhân sấy để
thiết kế thiết bị xử lý ẩm nhân điều.
2.2.Tổng quan về sấy.
2.2.1. Sơ lược về sấy.
Sấy là một công đoạn phức tạp liên quan đến truyền nhiệt truyền chất không ổn
định và các quy trình có tốc độ. Công đoạn sấy biến đổi một nguyên liệu rắn, nửa lỏng,
hoặc lỏng thành sản phẩm dạng rắn bắng cách bốc hơi chất lỏng thông qua sử dụng
nhiệt . Nhiệt lượng cung cấp có thể bằng đối lưu, dẫn nhiệt, bức xạ hoặc theo thể tích

khi vật liệu sấy được đặt trong trường vi ba hoặc điện từ trường. Tất cả (chỉ trừ sóng vi
11


ba và điện từ) cung cấp nhiệt ở mặt bên vật liệu sấy, và nhiệt phải khuếch tán vào phía
trong nhờ dẫn nhiệt. Chất lỏng phải di chuyển từ trong ra lớp mặt ngoài của vật liệu
trước khi được tác nhân sấy mang đi.
2.2.2. Bản chất của quá trình sấy đối lưu.
Trong hệ thống sấy đối lưu, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một lưu chất nóng mà
thông thường là không khí nóng hoặc khói lò, đây là hệ thống sấy phổ biến nhất. Độ
khuếch tán nước từ vật liệu vào tác nhân sấy phụ thuộc vào hình dạng của vật liệu, chế
độ sấy. Hệ số khuếch tán hữu hiệu được coi là một tính chất gộp, không phân biệt
được sự di chuyển nước bằng khuếch tán thể lỏng hay thể hơi, mao dẫn hay dòng chảy
thủy động xảy ra trong quá trình sấy.
2.2.3. Mối liên kết ẩm của vật liệu sấy.
Ẩm trong vật liệu hình thành nhiều mối liên kết khác nhau. Dựa vào bản chất
của lực liên kết, người ta xếp thành 3 nhóm: liên kết hóa học, liên kết lý hóa và liên kết
cơ lý.
3 Liên kết hóa học: thể hiện dưới dạng liên kết ion hay liên kết phân tử. Lượng
ẩm trong liên kết hóa học chiếm tỉ lệ nhất định. Vật liệu khi bị tách ẩm hóa học thì tính
chất của nó bị thay đổi. Nói chung trong quá trình sấy (nhiệt độ nhỏ hơn 1200C –
1500C) không thể tách ẩm liên kết hóa học.
3 Liên kết hóa lý: thể hiện dưới dạng liên kết hấp thụ và liên kết thẩm thấu.
Liên kết hấp thụ bao gồm liên kết hấp thụ đơn phân tử và liên kết hấp thụ đa phân tử.
Ẩm hấp thụ trong vật liệu có tính chất đặc biệt, không có khả năng hòa tan các chất,
khối lượng riêng lớn, điện trở và nhiệt trở lớn, nghĩa là ẩm hấp thụ mang tính chất của
vật rắn đàn hồi. Trong quá trình sấy khô thường chỉ tách một phần ẩm hấp thụ. Còn ẩm
liên kết thẩm thấu thì tính chất của nước không khác nước tự do, có thể tách khỏi vật
liệu hoàn toàn trong quá trình sấy.
3 Liên kết cơ lý: thể hiện dưới dạng liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên

kết thấm ướt. Liên kết cơ lý được đặc trưng bằng sức căng bề mặt của nước, nó thay
đổi tuyến tính với nhiệt độ. Lực liên kết ẩm cơ lý không lớn nên dễ dàng tách khỏi vật
liệu trong quá trình trong quá trình sấy.

12


2.2.4. Nguyên lý thoát ẩm.
Quá trình tách ra khỏi vật liệu khi sấy diễn tiến theo quá trình chủ yếu sau: sự di
chuyển ẩm bên trong vật liệu, sự tạo hơi và sự di chuyển ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi
trường. Trong quá trình sấy, vật liệu nhận được sự di chuyển liên tục của dòng ẩm từ
bên trong ra bên ngoài rồi khuếch tán vào môi trường. Trong suốt tiến trình này, nước
thoát ra sẽ bị cản trở theo mức độ nào đó, điều này tùy thuộc vào từng vật liệu và hình
thức liên kết của phân tử đó trong vật liệu. Theo các mối liên kết thì nước tự do sẽ bay
hơi và thoát ra ngoài đầu tiên, sau đó là các phân tử nước liên kết đa phân tử, đơn phân
tử và cuối cùng là các phân tử liên kết ion. Ảnh hưởng của quá trình này liên quan đến
năng lượng dùng để thoát ẩm.
2.3. Sơ lược về phương pháp sấy lạnh.
- Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa
VLS và TNS bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS Ph nhờ giảm độ chứa
ẩm d. Mối quan hệ đó được thể hiện theo công thức:
Ph =

B.d
0,621 + d

(2.2)

Trong đó: B: áp suất môi trường (áp suất khí trời).
- Khi đó, ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường

có thể trên dưới nhiệt độ môi trường (t > 0 oC) và cũng có thể nhỏ hơn 0 oC.
Ø Các quá trình sấy trên giản đồ t-d.

Hình 2.5: Các quá trình sấy trên giản đồ t-d.
13


3 Quá trình làm lạnh đẳng ẩm:
- Không khí được làm lạnh khi đi vào dàn lạnh nhưng vẫn chưa tách được ẩm
trong không khí (quá trình 1→2 trên hình 2.5).

3 Quá trình làm lạnh tách ẩm:
- Không khí tiếp tục trao đổi nhiệt với dàn lạnh. Đến khi nhiệt độ của không
khí thấp hơn nhiệt độ điểm sương thì ẩm trong không khí bắt đầu ngưng tụ thành nước
(quá trình 2→3 trên hình 2.5).

3 Quá trình gia nhiệt:
- Không khí sau khi được tách ẩm tiếp tục qua TBNT để gia nhiệt làm giảm độ
ẩm tương đối φ% nhằm tăng khả năng lấy ẩm từ VLS. Đồng thời làm tăng nhiệt độ t
(0C), enthalpy I (kJ/kgkkk), thể tích riêng (m3/kgkkk). Quá trình 3→ 4 trên hình 2.5
chính là quá trình gia nhiệt TNS.

3 Quá trình sấy:
- Không khí sau quá trình gia nhiệt được quạt thổi qua buồng sấy.
Do áp suất riêng phần của hơi nước trong TNS nhỏ hơn áp suất riêng phần
của nước trong VLS nên nước từ VLS chuyển thành hơi và đi vào tác nhân
sấy (quá trình 4→1 trên hình 2.5).
- Phương pháp sấy lạnh có thể phân loại như sau:

3 HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 oC.

- Với hệ thống sấy này, nhiệt độ VLS cũng như nhiệt độ TNS xấp xỉ bằng nhiệt
độ môi trường, TNS thường là không khí. Trước hết, không khí được khử ẩm bằng
phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ. Sau đó được đốt nóng
hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua VLS. Khi đó, phân áp suất hơi nước
trong TNS bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt VLS nên ẩm từ dạng lỏng sẽ bay
hơi và đi vào TNS. Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm trong lòng VLS và từ bề mặt vật
vào môi trường trong các HTS lạnh giống như các loại HTS nóng. Điều khác nhau ở
đây là cách giảm phân áp suất hơi nước Ph trong TNS. Trong các HTS nóng đối lưu
người ta giảm Ph bằng cách đốt nóng TNS (d = const) để tăng áp suất bão hoà dẫn đến
giảm độ ẩm tương đối ϕ. Còn các HTS lạnh có nhiệt độ TNS bằng nhiệt độ môi trường
chẳng hạn, người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của TNS bằng cách giảm
14


lượng chứa ẩm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử ẩm bằng hấp phụ) hoặc đốt
nóng (sau khử ẩm bằng làm lạnh).

3 HTS thăng hoa.
- HTS thăng hoa là HTS lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp
biến thành hơi đi vào TNS. Trong HTS này người ta tạo ra môi trường trong đó nước
trong VLS ở dưới điểm 3 thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T<273 oK và áp suất TNS
bao quanh vật P<610 Pa. Khi đó nếu VLS nhận được nhiệt lượng thì nước trong VLS
ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi và đi vào TNS. Như vậy trong HTS thăng
hoa, một mặt ta làm lạnh vật xuống dưới 0 oC mặt khác tạo chân không xung
quanh VLS.
 Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh
3 Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan, mùi vị, khả năng bảo toàn
vitamin C cao.
3 Thích hợp để sấy các loại vật liệu sấy yêu cầu chất lượng cao, đòi hỏi phải
sấy ở nhiệt độ thấp.

3 Sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện bên ngoài
3 Quá trình sấy kín nên không phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường.

 Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh.
3 Giá thành thiết bị cao, tiêu hao năng lượng lớn.
3 Vận hành phức tạp, người vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao.
3 Cấu tạo thiết bị phức tạp, thời gian sấy lâu.
3 Nhiệt độ môi chất sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với
một số loại vật liệu, không sấy được các vật liệu dể bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt độ
môi trường như bị ôi, thiu, mốc…
3 Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh.
2.4. Sơ lược quá trình gia ẩm.
Tùy theo yêu cầu của quá trình sản xuất đòi hỏi môi trường không khí trong
phòng phải được xử lý để giữ nhiệt độ t và độ ẩm ϕ không thay đổi (tùy theo công
nghệ khác nhau sẽ có yêu cầu riêng) không phụ thuộc vào sự biến đổi của môi trường
ngoài, do vậy có lúc cần phải khử ẩm nhưng cũng có lúc cần phải tăng ẩm. Trong quá
trình gia ẩm, nước hoặc hơi được phun vào không khí ẩm làm tăng độ chứa hơi và độ
15


ẩm ϕ nếu không khí ẩm là không khí ẩm chưa bão hòa. Có thể phun nước lạnh, nước ở
nhiệt độ bình thường tùy điều kiện cân bằng năng lượng mà nhiệt độ ra của không khí
sau xử lý có khác nhau, tuy nhiên phương pháp tính toán hoàn toàn giống nhau.
3 Sơ đồ nguyên lý phun hơi và phun nước thể hiện ở các hình sau:
2

t2
I2

t1

I1
d1

d2

1
Ho i vào

Hình 2.6: Phun ẩm bằng hơi nước.
Trong đó:
1: Van một chiều.
2: Dàn phun ẩm.
1

3

2

t1

t2

I1

I2

d1

d2

Hình 2.7: Phun ẩm bằng nước sử dụng loại cốc quay.
Trong đó:
1: Van một chiều.
2: Cốc quay.
3: Nước vào.

16


t2
I2
d2

1

Hình 2.8: Phun ẩm bằng nước sử dụng bơm và miệng phun.
Trong đó:
1: Bơm.
3 Biểu diễn quá trình gia ẩm trên giản đồ t-d:
RH1

2

d2
RH2

1

t1

d1
t2

Hình 2.9: Quá trình gia ẩm trên giản đồ t-d.
1-2: Quá trình gia ẩm.
Ở trạng thái 1 có t1, d1, RH1 khi đi qua thiết bị gia ẩm thì được trạng thái 2 có:
⎧t 2 > t1
⎪
⎨d 2 > d 1
⎪ RH > RH
1
⎩ 2

3 Các công thức tính toán.
Nếu gọi lưu lượng không khí khô vào và ra khỏi hệ là Ga1 và Ga2, lượng hơi
nước phun vào là Gw, lượng hơi nước trong không khí ẩm vào và ra là Gh1 và Gh2.
Phương trình cân bằng vật chất có dạng:
Ga1 = Ga 2 = Ga 3

(a)

Gh1 + G w = Gh 2

(b)
17