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

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

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

Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thơng
Đơn vị chủ trì: viện nctkct máy NN
Chủ nhiệm đề tài: Th.S. Lê Văn Ninh
8496

Th.S. lê văn ninh

Hà Nội 12/2010

3
NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

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

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

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

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

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

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

Hình 1.3. Năng xuất (tạ/ha) và sản lượng (nghìn tấn) điều của
cả nước theo năm, 1995-200810
Năng xuất
Năng xuất điều bình quân cả nước năm 2008 đạt 10,9 tạ/ha, tăng 6% so
với năm 2007. Đây là mức cao nhất trong lịch sử ngành điều Việt Nam. Có
được thành quả này là nhờ sự đóng góp đáng kể của việc phát triển giống điều
cao sản tại các Viện nghiên cứu khoa học kỹ thuật nông nghiệp tại các vùng.
Mặc dù năng xuất đ
iều của Việt Nam có tăng nhưng tốc độ tăng khá chậm và
không ổn định, nếu như năng xuất năm 2005 đạt 10.74 ha, đến năm 2006
giảm xuống còn 9,87 tạ/ha, năm 2007 lại tăng lên 10,31 tạ/ha và năm 2008 là
10,9 tạ/ha. Nguyên nhân chính là do điều là loại cây trồng chịu ảnh hưởng rất
nhiều bởi điều kiện thời tiết chỉ cần khoảng 2-3 cơn mưa trái mùa vào
đúng
lúc điều trổ bông là vụ điều sẽ có nguy cơ mất mùa hoàn toàn. (Nguồn tin
AgroInfo)
Theo thống kê của Hiệp hội điều Việt Nam (Vinacas), trong năm 2007,
trên 200 doanh nghiệp đã chế biến được khoảng 600.000 tấn điều thô, cho ra
153.000 tấn điều nhân các loại (tăng 20,6% so năm 2006). Số điều nhân này
được 20 doanh nghiệp xuất khẩu ra nước ngoài, mang về cho đất nước khoản
ngoại t
ệ trên 650 triệu USD (tăng 29,03% so với năm 2006). Với số lượng và
số kim ngạch xuất khẩu trên, một lần nữa Việt Nam lại đứng đầu thế giới về
xuất khẩu hạt điều. Cùng với việc xuất khẩu số lượng hạt điều lớn nhất thế
giới, hạt điều Việt Nam cũng nổi tiếng thế giới v
ề hương vị thơm ngon, màu
sắc tự nhiên, không nhiễm dư lượng thuốc bảo vệ thực vật. Bởi vậy, giá xuất

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

12

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

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

đó nhận được nhân điều sạch.

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

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

16
Hạt điều có 3 kích thước đặc trưng: chiều dài chiều rộng và chiều dày
(xem hình 1.5) Cấu tạo sinh học của vỏ hạt tương tự như vỏ quả lạc, vỏ có hai nửa
ghép lại với nhau bằng liên kết yếu bao quanh biên dạng vỏ theo chiều dài.
Lực cắt, nếu được tác động theo đúng vị trí và hình dáng biên dạng “biên giới
yếu” giữa hai nử
a vỏ sẽ dễ dàng cắt đôi theo chiều dọc vỏ hạt. Ở những vị trí
khác của vỏ, khi cắt dễ gây ra vỡ vỏ và thường sẽ làm tổn thương (vỡ, mẻ)
nhân sau khi cắt, ngoài ra lực cắt còn phải lớn hơn khi cắt đúng vị trí biên giới

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


ếu lao động là do thu nhập thấp, nhiều công nhân hạt điều đã bỏ sang các
ngành chế biến gỗ, thự phẩm, thuỷ sản, nhưng nơi có thu nhập đảm bảo cuộc
sống cho họ hơn.
19 Trước những lợi ích to lớn mà ngành điều mang lại nhiều cơ sở sản
xuất đã nghiên cứu chế tạo các thiết bị phục vụ cho công việc chế biến hạt
điều như máy bóc vỏ lụa, máy tách hạt điều ra khỏi quả … và trong đó có cả
máy tách nhân ra khỏi vỏ cứng. Theo thông tin Thanh niên online ngày
20/06/2008, Ông Nguyễn Văn Lãng và Hu
ỳnh Lê Cam đã công bố cho ra đời
Hình 1.9. Máy bóc vỏ cứng hạt điều của hãng Oltremare - Italy
Hình 1.10. Phương pháp tách vỏ hạt điều phổ biến hiện nay
ở Việt Nam

21
máy máy bóc vỏ cứng vỏ hạt dùng khí nén với tỉ lệ vỡ dưới 10% (18 hạt bị vỡ
khi bỏ 200 hạt vào thử nghiệm), tuy nhiên cần phải thử nghiệm trong điều
kiện sản xuất mới có thể có số liệu đáng tin cậy.
làm cấp thiết nhất là đối với một đất nướ
c có sản lượng hạt điều xuất khẩu lớn
như nước ta. Qua quá trình nghiên cứu nhóm đề tài lựa chọn mẫu máy của
hãng Oltremare-Italy làm cơ sở cho quá trình thiết kế mẫu máy phù hợp với
điều kiện sản xuất và chế tạo trong nước. Hình 1.13. Máy bóc vỏ cứng hạt điều của hãng Oltrema-Italia

23
Chương II Nguyên lý kết cấu và các thông số kỹ thuật thiết bị bóc vỏ cứng
hạt điều 40-50kg/h
2.1. Cấu tạo và hình dáng của hạt điều
Quả điều có hình dạng, kích thước, trọng lượng và màu sắc rất khác
nhau tùy theo giống và điều kiện sinh sống. Về hình dạng có thể là hình trụ,
hình quả lê, hình nón cụt hoặc hình thoi. Màu sắc thay đổi từ vàng nhạt đến
đỏ tươi có nhữ
ng mảng đốm xanh trên bề mặt. Chiều dài quả thay đổi từ 3 –
20cm, chiều rộng từ 3 – 12cm. Trọng lượng từ 30 – 150g, cá biệt tới 500g
cắt. Khi hai lưỡi dao bập vào lớp vỏ
cứng bên ngoài tới một độ sâu nhất định
thì một dao đứng yên, một dao xoay 45° quanh trục dao bẻ tách hai nửa vỏ hạt
ra khỏi nhân. Khi cắt bằng máy, ngón tay giữ hạt điều của người công nhân
được thay bằng các kẹp nhựa và các lò xo đẩy. Khoảng cách dịch chuyển của
kẹp nhựa và độ cứng của lò xo được lựa chọn theo kích hạt và mức độ kẹp
chặt.

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

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


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