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

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 thự

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

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

TT Họ và tên Học hàm, học vị ,

M Ở 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

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

CHƯƠNG 1

1.1.Tình hình tr ồng 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]

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]

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

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 thủ công

1.2 Tình hình tr ồng 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)

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)

Hình1 5 Sản lượng điều của cả nước theo năm, 1995-2008 (nghìn tấn)

Hình 1.6 Năng suất (tạ/ha) và sản lượng (nghìn tấn) điều của cả

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

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

CHƯƠNG 2

C Ơ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ

2.1 C ơ sở khoa học lựa chọn công nghệ

2.1.1 C ấu 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,

Hình 2.1 Quả điều

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

L A

L-kích thước chiều dài hạt h- kích thước chiều rộng

δ - kích thước chiều dày

2.1.2 Quy trình công ngh ệ 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

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

Phân loại nhân nguyên theo yêu cầu sản phẩm

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

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

2.1.3 Các ph ương 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

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

- 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

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

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)

• 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

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

• 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 2-70

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

Hình 2.10b: Nguyên liệu đổ vào bên trong sàng ống