TÊN ĐỀ TÀI: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY TÁCH HẠT CACAO

1. NỘI DUNG

   TÊN ĐỀ TÀI: 

   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY TÁCH HẠT CACAO

   Với các yêu cầu sau:

   A-  PHẦN BẢN VẼ

   1. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý máy tách hạt cacao A0.
   2. Bản vẽ lắp máy tách hạt cacao A0.
   3. Bản vẽ lắp cụm của máy A0.
   4. Bản vẽ các chi tiết gia công A4/A3.
   5. Bản vẽ sơ đồ nguyên công của quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình.

   B-   PHẦN THUYẾT MINH

   1 - Tổng quan

   + Yêu cầu xã hội

   + Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước của máy tách hạt cacao

   + Yêu cầu của máy

   2 - Thiết kế máy

   + Lựa chọn nguyên lý làm việc

   +Tính toán bộ truyền cơ khí của máy

   3. Kết luận

   + Nhận xét đánh giá máy

   +Hướng dẫn sử dụng bảo quản

   4 – Chế tạo thử nghiệm thử mô hình, điều chỉnh, sửa chữa lại thiết kế.

   Mục Lục

   LỜI CẢM ƠN.. 1

   LỜI MỞ ĐẦU.. 3

   Nhiệm Vụ đồ án. 5

   PHẦN I: TỔNG QUAN.. 7

   I        Yêu cầu xã hội7

   II      Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước của máy tách hạt cacao. 19

   III     Yêu cầu của máy. 23

   PHẦN II : THIẾT KẾ MÁY.. 24

   I        Lựa chọn nguyên lí làm việc :24

   II      Tính toán bộ truyền cơ khí máy 33

   1. Nguyên lý máy. 33
   2. Tính toánvà phương án thiết kế các cụm.. 34
   3. Cụm rulo. 34
   4. Cụm dao 42
   5. Cụm sàng thùng 56

   Phần III: KẾT LUẬN.. 62

   1. Đánh giá chung và đưa ra dự kiến:62
   2. Hướng dẫn sử dụng :62
   3. Bảo dưỡng máy. 62

   PHẦN IV : CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH, ĐIỀU CHỈNH, SỬA CHỮA LẠI THIẾT KẾ.. 63

   Phần V: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT CHI TIẾT.. 66

   I        Thuyết minh :66

   II      Tính toán chế độ cắt69

   Phần V :TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 82

    

    

    

    

    Phần I. PHẦN TỔNG QUAN

   I. Yêu cầu xã hội

             1. Lịch sử nguồn gốc

   Cây ca cao có xuất xứ từ vùng Trung Mỹ cách đây hàng ngàn năm. Cây thưòng mọc dưới bóng râm của các loại cây khác. Nó có thể cao khoảng 12m và có quả hơn chiều dài bàn chân người (khoảng 30cm). Quả có thể có màu vàng nâu, chuyển dần sang màu tím, và chứa khoảng 20 – 40 hạt cacao màu hồng, cùi quả có vị ngọt. [9]

   Hình 1.1: Trái cacao và hạt cacao

   Người Maya và Aztec cổ đã biết sử dụng hạt ca cao lên men làm thức uống bổ dưỡng hay trong các nghi lễ. Người Aztec thậm chí dùng hạt ca cao làm tiền tệ để trao đổi hàng hóa; 100 hạt ca cao tương đương một con gà tây. Khi Tây Ban Nha xâm chiếm vùng đất này vào thế kỷ 15, hạt ca cao theo những chiếc thuyền buồm đến Châu Âu và trở thành một loại thức uống quý tộc. Cái tên Latin của giống cây này là “Theobroma Cacao” nghĩa là “Thực phẩm của Chúa”. Người Aztec gọi thức uống từ hạt ca cao lên men là Xocolatl, nhưng người Tây Ban Nha không thể phát âm được cái tên như vậy nên biến thành Chocolat, và đến người Anh thì gọi là Chocolate. [9]

    

   Hình 1.2: Sản phẩm từ hạt cacao.

   
             Tuy nhiên, lúc này thức uống ca cao chỉ được uống dưới dạng nóng vì trong bột ca cao vẫn còn nguyên bơ ca cao, dễ bị kết tinh thô nhám khi bị lạnh. Giữa thế kỷ 17, người Anh cho bột ca cao vào bánh. Năm 1828, một nhà hóa học người Hà Lan tên Johannes Van Houten phát minh ra phương pháp ép bơ ca cao ra khỏi bột ca cao. Lúc này, người ta có thể uống lạnh thức uống ca cao với mùi vị thơm ngon. Năm 1875, nhà sản xuất Daniel Peter người Thụy Sỹ trộn bột ca cao, bơ ca cao, sữa bột, đường, vv, lần đầu tiên chocolate sữa với mùi vị thơm ngon hơn được sản xuất công nghiệp. Năm 1879, Rodolphe Lindt phát minh ra máy nghiền ủ đảo trộn, giúp cho chocolate sữa có cấu trúc mịn, đồng nhất và mùi vị dễ chịu. Kể từ đây, quy trình sản xuất chocolate sữa quy mô công nghiệp đã gần hoàn chỉnh.                                                                                  [9]
             Cây ca cao theo chân người Pháp đến Nam Bộ vào đầu thế kỷ 20, nhưng cây ca cao chưa bao trồng với quy mô đồn điền như cây cao su. Có lẽ vì cao su không thể thiếu đối với ngành công nghiệp Pháp, cacao không được như vậy. [9]
             Khoảng năm 1994, một dự án của Nhà Nước về trồng cây ca cao quy mô 10.000 hecta được thực hiện, chủ yếu ở Quảng Ngãi nhưng đã thất bại vì nhiều lý do. Mong muốn phát triển trồng cây ca cao tương tự như cây cà phê không thành.[9]
             Khoảng năm 2002, tổ chức Success Alliance có dự án phát triển cây ca cao mà khởi đầu từ Bến Tre. Đến năm nay, 2006, chuyến hàng xuất khẩu hạt ca cao được thực hiện dù sản lượng vẫn còn rất thấp, từ đây cây cacao dần được chútrọng.[9]
             Tương lai của cây ca cao ở Đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam bộ, Tây Nguyên rất hứa hẹn, có thể từ một quốc gia vô tiếng vô tăm về sản xuất hạt ca cao, Việt Nam có thể bước lên thành một cường quốc xuất khẩu hạt ca cao trên thế giới, như đã thành công với cây cà phê Robusta.[9]

             2. Sự phát triển của cây cacao trên thế giới:

             Nguồn gốc của cây ca cao là từ Trung Mỹ và Mexico, được những người Aztec và Maya bản xứ khám phá và gọi là “thức uống của trời” vì có khả năng kéo dài tuổi thọ và mang đến “sức mạnh siêu việt”. Lá, vỏ cây, hạt và cả rễ ca cao là những thành phần có mặt trong các đơn thuốc và ẩm thực Trung Mỹ.[10]

   Cây cacao được trồng phần lớn là những nước ở Tây Phi chiếm gần 2/3 sản lượng cacao của thế giới, trong đó hai nước Bờ Biển Ngà và Ghana là hai nước có diện tích trồng cacao lớn nhất thế giới, Indonesia là nước trồng cacao nhiều nhất Đông Nam Á.  Sản lượng cacao sản xuất hàng năm khoảng 3,47 triệu tấn, côte d’lvoire và Ghana chiếm 62%. Ở Đông Nam Á ,Indonesia đang là nước chiếm nhiều sản lượng xuất khẩu. Về vấn đề tiêu thụ cacao, Bắc Mỹ đang là nơi tiêu thụ lớn nhất với 50% sản lượng cacao thế giới, Thụy Sĩ là nước tiêu thụ lớn nhất Châu Âu (tính trên đầu người 6,5kg/người mỗi năm). Cacao cũng được ưa chuộng rộng rãi tại các nước ưa chuộng trà như Nhật Bản (tiêu thụ khoảng 152000 tấn/ năm), Trung Quốc thì có mức tiêu thụ cacao tăng 40% mỗi năm. (số liệu vào năm 2011 của Vinacacao).[10]

   3. Sự phát triển của cây cacao ở nước ta:

             Ngày 28/7 tại TPHCM, Bộ NN&PTNT và Ban Điều phối phát triển ca cao Việt Nam tổ chức hội nghị đánh giá 10 năm phát triển ca cao Việt Nam, định hướng thời gian tới. Đây là dịp để cơ quan quản lý, các công ty, các địa phương, người dân nhìn lại những việc đã làm được, chưa làm được trong hơn 10 năm qua.[11]

             Theo ông Nguyễn Văn Hòa, Phó Cục trưởng Cục Trồng trọt (Bộ NN&PTNT), trong những năm qua, một điều dễ nhận thấy là diện tích trồng cây ca cao sau một thời gian tăng trưởng mạnh rồi đột ngột giảm nhanh do nông dân chặt bỏ để trồng cây trồng khác có giá trị kinh tế hơn.[11]

             Thực tế cho thấy, giai đoạn 2004-2012, cây ca cao Việt Nam có rất nhiều chương trình hỗ trợ của các chính phủ, các tổ chức phi chính phủ cũng như tập đoàn sản xuất sô-cô-la trên thế giới về tài chính, kỹ thuật, xây dựng cơ sở hạ tầng nhằm biến Việt Nam trở thành một thủ phủ về cây ca cao của châu Á.[11]

             Một vài dự án như dự án PSOM được Chính phủ Hà Lan tài trợ, Winrock và WWF hỗ trợ cho dự án ca cao sinh thái ở Lâm Đồng, dự án SUCCES ALLLINACE hỗ trợ cho người trồng ca cao các tỉnh phía Nam, các dự án ở dạng hợp tác công-tư (PPP) trong việc xây dựng các trung tâm trình diễn, khảo nghiệm các giống ca cao phù hợp với từng địa phương.[11]

             Vì thế, trong giai đoạn từ 2005-2012, theo số liệu của Cục Trồng trọt, diện tích ca cao từ 4.270 ha (năm 2005) đã tăng liên tục trong các năm sau đó và đạt 25.700 ha trong năm 2012. Tuy nhiên, sau năm 2012, giá ca cao đột ngột giảm sâu chỉ còn 3.000 đồng/kg trái tươi, giảm hơn 50% so với trước đó.[11]

             Cùng với đó là giá những sản phẩm cạnh tranh đất trồng với cây ca cao như dừa, bưởi da xanh, hồ tiêu luôn tăng mạnh. Vì thế, người dân đã chặt bỏ ca cao để trồng cây trồng có giá trị kinh tế cao hơn. Tính đến nay, sau 3 năm kể từ thời điểm nói trên, tổng diện tích trồng ca cao của cả nước chỉ còn chưa đến 11.700 ha, giảm 14.000 ha.[11]

             Theo Cục Trồng trọt, trong mục tiêu phát triển ca cao đến năm 2020, tổng diện tích trồng ca cao vào khoảng 50.000 ha, năng suất trung bình khoảng 1,2 kg hạt khô/cây.[11]

             Theo ông Lâm, với năng suất như vậy sẽ không khuyến khích người dân. Vì thế, Cục Trồng trọt phải làm sao nâng được năng suất trung bình ở mức 2 kg hạt khô/cây thì mới thúc đẩy người dân mở rộng phát triển cây ca cao bền vững.

             Mặc dù cây ca cao trải qua những giai đoạn thăng trầm, song đại diện một công ty sản xuất sô-cô-la tại Việt Nam, ông Gricha Safarian, Giám đốc điều hành Công ty Puratos Grand Place Việt Nam lại tin rằng, vào thời điểm hiện tại, Việt Nam đang hội tụ đầy đủ những yếu tố để trở thành một quốc gia sản xuất ca cao có tầm cỡ ở châu Á.[11]

             Theo vị giám đốc này, ngoài điều kiện tự nhiên phù hợp với cây ca cao, thì lý do quan trọng là nông dân Việt Nam có thể tiếp thu nhanh kỹ thuật trồng, chăm sóc ca cao. Cụ thể, trong thời gian qua những nông dân được hướng dẫn kỹ thuật trồng và chăm sóc ca cao đã nâng năng suất thu hoạch hạt ca cao lên khá cao, có thể đạt đến 3 kg hạt khô/cây, tức là gấp 3 lần so với khi chưa được tập huấn.[11]

     Theo cục trồng trọt, hiện nay diện tích cây cacao trên cả nước còn ít mới đạt khoảng 20000ha, trong khi quy hoạch đến 2020 là 60000ha, phần lớn trồng xen trong các vườn dừa, vườn cây ăn trái ở Đồng bằng sông Cửu Long; trồng trong các vườn cây công nghiệp ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên.  Theo Hiệp hội cà phê - ca cao Việt Nam, hiện nhu cầu chế biến và tiêu thụ ca cao của thế giới tăng từ 3-4%/năm (tương đương 100.000-120.000 tấn). Hiện nay, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho phép các cơ quan chuyên ngành tiến hành xây dựng quy hoạch trồng ca cao trên cả nước, phấn đấu đạt năng suất bình quân 18 tạ/ha, sản lượng khô 108.000 tấn, hạt ca cao xuất khẩu đạt 86.000 tấn/năm và kim ngạch xuất khẩu đạt 100-120 triệu USD/ năm.[12]

   4. Phân tích sản phẩm:

             a. Đặc điểm cây cacao:

             * Điều kiện sống: Cây ca cao thích hợp với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều. Thích hợp với nhiệt độ trung bình 25^oC, độ ẩm 85%, lượng mưa bình quân trên 1500 mm/năm. Ca cao là cây ưa ánh sáng tán xạ (50-60% cường độ ánh sáng tự nhiên) nên thích hợp trồng dưới tán cây ăn trái hoặc cây che bóng.[13]

             Cây ca cao thích hợp với nhiều loại đất khác nhau: đất đỏ, đất xám, đất phù sa cổ, song thích hợp nhất với đất có thành phần cơ giới trung bình đến nhẹ, pH từ 5,5- 5,8, tầng canh tác dày 1-1,5 m, dễ thoát nước, có khả năng giữ nước cao, giàu chất hữu cơ. Tuy nhiên bằng biện pháp canh tác (bón vôi, bón phân hữu cơ…) có thể giúp cây ca cao đạt năng suất cao trên vùng đất kém mầu mỡ.[13]

   b. Đặc điểm thực vật học của cây ca cao:

   Ca cao là loại cây thân gỗ nhỏ, tán lá thuộc tầng trung bình, cây ca cao có thể cao  10–20 m nếu mọc tự nhiên. Trong sản xuất, khống chế ở chiều cao trung bình khoảng 3 – 5 m, đường kính thân 10 – 18 cm.Thời kỳ kinh doanh hiệu quả có thể kéo dài 25 – 40 năm, sau 3 năm cây bắt đầu ra hoa, kết quả và cho quả quanh năm. [9]

   - Rễ cây cacao:

   Bộ rễ ca cao gồm một rễ trụ chính dài 1,5 – 2,0 m, hệ thống rễ chủ yếu nằm ở tầng đất mặt 20 – 25 cm. Trên suốt chiều dài của rễ trụ có rất nhiều rễ ngang và 10 phân nhánh với nhiều rễ con. Các rễ con tập trung chủ yếu ở vùng phía dưới cổ rễ khoảng 20 cm, chiếm 80% khối lượng rễ. [9]

   - Thân cây: Cây ca cao có hai loại thân:

   + Thân ca cao phát triển từ hạt có thể chia thành 3 giai đoạn sau:

   Giai đoạn 1: Hạt nảy mầm vươn lên mặt đất, đoạn thân dưới tử diệp không có mầm bất định là nơi để ghép khi nhân giống vô tính.

   Giai đoạn 2: Cây sinh trưởng về chiều cao, tử diệp mở 4 lá đầu, mỗi đợt sinh trưởng thường kéo dài 6 tuần, đốt thường mọc dài trong giai đoạn này. Tuỳ theo điều kiện môi trường, trong giai đoạn này thân có thể cao 0,5 – 2,0 m.

   Giai đoạn 3: Cây tạm ngừng sinh trưởng về chiều cao. Cành ngang trên đỉnhvngọn phát triển tạo tầng cành đầu tiên, cành ngang phát triển theo hướng nằm ngang hoặc nghiêng và lá đính trên cành ngang theo vị trí đối cách trong khi thân chính mọc thẳng đứng và lá mọc xoắn ốc. Nếu đỉnh ngọn bị tổn thương trước khi phát triển tầng cành, chồi bên ở nách lá tăng trưởng theo hướng thẳng đứng thành chồi vượt và sau đó cũng phân cành như thân chính. Sự phát triển lặp lại nên cây có thể có 4 – 5 tầng lá. [9]

   + Thân phát triển từ cành ghép (mầm ghép lấy từ thân cành chính hoặc chồi vượt của cây ca cao khác có nhiều ưu điểm hơn so với cây mọc từ hạt) không tăng trưởng thẳng đứng mà mọc ngang. Sự sinh trưởng của thân mọc từ cành ghép cũng giống như thân của cây mọc từ hạt. Thân phát triển gồm nhiều cành chính, chồi nách phát triển sớm và nhiều nên cây có dạng bụi gồm nhiều cành chính và không có tầng cành.[9]

   - Lá cây:

   Lá non phát triển theo từng đợt, sau mỗi đợt lá đỉnh cành rơi vào trạng thái ngủ. Thời gian ngủ của lá ca cao phụ thuộc vào điều kiện môi trường nhưng thường kéo dài 4 – 6 tuần. Màu sắc lá non thay đổi tuỳ giống ca cao. Lá trên cành chính (cành vượt) có cuống dài 7 – 9 cm, mọc theo hình xoắn ốc và dễ bị gió làm hư. Lá trên cành ngang có cuống ngắn từ 2 – 3 cm mọc đối cách và chịu được cường độ ánh sáng cao hơn lá trên thân chính. [9]

    

   Hình 1.3:Lá ca cao

   - Hoa:

   Hình 1.4: Hoa cây cacao.

   Hoa ca cao thuộc hoa lưỡng tính, xuất hiện trên sẹo lá ở thân hoặc cành. Hoa ca cao thường nở tập trung vào mùa mưa, những nơi có đủ nước hoa thường ra quanh năm nhưng vẫn có đỉnh ra hoa rộ, hoa dài từ 1 – 3 cm, có 5 cánh đều đặn. Hằng năm hoa xuất hiện cùng một chỗ nên lâu ngày phình to ra được gọi là đệm hoa. Mỗi đệm hoa mang rất nhiều hoa và nếu bị tổn thương số lượng hoa sẽ giảm hoặc không ra hoa nữa. Hoa bắt đầu nở từ khoảng 3 giờ chiều hôm trước đến 9 giờ sáng hôm sau. Hoa ca cao ra nhiều nhưng chỉ thụ phấn và đậu khoảng 1 – 5%, phần lớn hoa không được thụ phấn sẽ rụng sau 48 giờ. [10]

   - Quả

   Sự phát triển của quả ca cao: Sau khi thụ phấn, quả tăng trưởng chậm trong khoảng 40 ngày đầu và đạt tối đa sau 75 ngày. Sau khi quả được 85 ngày, sự tăng trưởng của quả chậm lại, hạt bên trong bắt đầu tăng trưởng nhanh, đây là thời kỳ hạt tích luỹ chất béo. Lớp cơm nhầy hình thành khi quả được 140 ngày, khi hạt tăng trưởng tối đa thì quả bắt đầu vào giai đoạn chín. Quả chín không nở bung ra và rất ít khi rụng khỏi cây nên cuống hóa gỗ rất dai. Từ khi thụ phấn đến khi quả ca cao chín kéo dài 5 – 6 tháng tùy theo giống. [10]

   Hình 1.5: Quả ca cao

   Hình dạng: Quả ca cao có hình dạng thay đổi theo giống, có thể là dạng hình cầu, hình trứng… Số lượng rãnh và độ sâu của rãnh trên quả cũng thay đổi, thường từ 5 – 10 rãnh, rãnh có thể nông, sâu hoặc trơn nhẵn. Màu sắc: Quả ca cao có màu sắc khá đa dạng. Quả chưa chín có màu xanh, đỏ, xanh điểm đỏ tím… đến khi chín quả màu xanh chuyển sang màu vàng, đỏ tím chuyển sang màu da cam. Vỏ quả có thể dày từ 1 – 3 cm, trọng lượng quả nặng từ 0,2 – 1 kg. Cây cho sản lượng cao nhất khoảng 9 – 10 tuổi. [10]

   - Hạt

   Hạt ca cao có lớp cơm nhầy bao quanh có vị chua, ngọt và có mùi thơm. Hạt có vỏ mỏng, nhiều đường gân. Hạt ca cao rất dễ mất sức nảy mầm sau khi tách khỏi quả nên phải gieo ngay. Hạt khi tách khỏi lớp cơm nhầy và hong khô nếu được giữ trong mùn cưa có thể giữ sức nảy mầm khoảng 3 – 4 tuần. Lá mầm có màu tím, trắng ngà hoặc vàng nhạt tuỳ theo giống và sẽ hoá nâu sau khi lên men. Trong mỗi quả có từ 30 – 40 hạt và thường được chia làm 5 dãy. Mỗi hạt ca cao khô nặng khoảng 1 gram. Kích thước hạt thay đổi tuỳ theo giống và mùa vụ. Hạt phát triển trong mùa khô thường có kích thước và trọng lượng nhỏ, lượng chất béo thấp và tỉ lệ hạt lép nhiều hơn trong mùa mưa. [10]

   Hình 1.6: Hạt cây cacao.

   Lấy ngẫu nhiên 10 quả cacao ta được thông số theo bảng:

    

   Hình 1.7 Mẫu 10 cacao được lấy ngẫu nhiên

    

   Bảng 1.1: Thông số 10 quả cacao lấy ngẫu nhiên

   stt	Chiều dài(mm)	Đường kính(mm)	Khối lượng(g)	Kl hạt(g)
   1	180	82	456	80
   2	165	80.8	445	75
   3	160	79.5	405	74
   4	150	76.4	335	82
   5	142	73.3	305	70
   6	160	76.4	360	75
   7	163	81.4	470	100
   8	168	75	410	80
   9	165	85	490	110
   10	145	79	315	70
   Trung bình	159.8	78.88	399.1	81.6

    

             c. Lợi ích của hat cacao:

             Bột từ hạt ca cao phơi khô là nguyên liệu chính làm thành món quà ăn vặt khoái khẩu chocolate, có nhiều tính năng tốt đối với sức khỏe. Theo một số nghiên cứu thì ca cao sử dụng như thực phẩm có tác dụng kích thích hệ thần kinh, tuy lượng caffeine thấp hơn nhiều so với cà phê. Có thể hỗ trợ điều trị các chứng trầm cảm nhẹ và các bệnh tim mạch, nếu bạn ăn chocolate hai hay vài lần trong tuần. Bột ca cao dưới dạng viên thì lại có tác dụng tích cực với trường hợp dư cân hoặc thừa mỡ.[14]

             Tất cả những tính năng kể trên là do ca cao chứa thành phần magnésium, théobromin, sérotin, phényléthylamin, tyramine và flavonoïd với hàm lượng cao hơn so với trà xanh. Các bác sĩ dinh dưỡng hiện nay có khuynh hướng khuyên dùng chocolate đen (50 gr/ngày) trong chương trình giảm cân.[14]

   Ngoài ra, ca cao còn là nguồn khoáng chất cô đặc và là thực phẩm giàu khoáng chất được con người sử dụng nhiều nhất, vừa là một phụ tác cực mạnh cho trí nhớ, giúp giảm căng thẳng, cung cấp calcium cho xương, phosphor cho não và hỗ trợ hệ miễn dịch.[14]

             Trong công nghệ mỹ phẩm thì ca cao cũng được sử dụng dưới dạng chất béo có khả năng làm ẩm da; bột từ vỏ hạt có khả năng chống viêm mô mỡ thừa cao gấp 50 lần so với hạt nho. Đối với trẻ trên 8 tháng tuổi, các bác sĩ dinh dưỡng khuyên có thể bổ sung thêm một ít bột ca cao trong bình sữa buổi sáng.[14].

    

   d. Quy trình sản xuất hạt cacao: [15]

   Trái cacao tươi

   Tách vỏ (quan trọng)

   Sàn hạt

   ủ hạt

   Bỏ Vỏ

   Phơi hạt

   Làm sạch

   Rang

   Nghiền thô

   Tách vỏ

   Nghiền

   Kiềm hóa

   Bỏ tạp chất

   Ép bơ

   Nghiền mịn

   Bơ cacao

   Phân loại

   Bao gói

   Bột cacao

    

   v   Bước đầu tiên là thu hoạch quả ca cao: cây ca cao sau khi trồng 3-4 năm thì bắt đầu cho quả và sản lượng có thể tăng trông vòng 8-10 năm nếu được chăm sóc tốt. Trái cacao  được thu hoạch dựa vào màu sắc vỏ. Có nhiều loại cacao khác nhau nên khi chín nên màu vỏ có thể khác nhau khi chín. Ví dụ các màu đặc trưng:

   Hình 1.8: Trái cacao chín có màu nâu đỏ.

   Hình 1.9: Trái cacao chín có màu cam.

   Ngoài ra còn có các màu khác như nâu, vàng....

   Hình 1.10: Trái cacao khi chín.

       Người ta cũng dùng cách lắc nhẹ quả cacao, nếu bên trong quả phát ra tiếng “bụp bụp” thì quả có thể thu hoạch được. Quả được thu hoạch bằng tay nhằm đảm bảo không hoa trên thân cây không bị chạm vào, người ta dùng kéo cắt bỏ cuốn ra khỏi thân. Nếu cacao được thu hoạch với số lượng lớn, quả cần được lưu trữ để được tách vỏ sau vài ngày từ 5-7 ngày.

   v   Tiếp theo là tách vỏ ca cao, quả cacao sau khi thu hoạch thường được tách hạt bằng cách dùng dao bổ làm hai phần sau đó hạt được lấy ra khỏi phần vỏ.

   Hình 1.11: Quả và hạt cacao sao khi cắt vỏ.

   Hình 1.12: Tách hạt cacao bằng cách thủ công.

   v    Sau đó là giai đoạn ủ lên men. Hạt cacao đặt lên trên bề mặt khay được làm nóng, có diện tích rộng và nông, sau đó nó được phủ lên trên một lớp lá chuối. Nếu thời tiết thuận lợi, hạt cacao có thể được ủ lên men dưới ánh nắng mặt trời. Quá trình lên men là khi hạt chuyển sang màu nâu. Giai đoạn này diễn ra trong khoảng từ 5 đến 8 ngày. Việc lên men có mục đích chính nhằm:

   • Làm thay đổi những sinh hóa học trong phôi nhũ, giảm vị đắng chát trong hạt, tạo điều kiện cho hương vị, màu sắc của hạt sau này.
   • Làm cho phôi nhũ nở rộng và giòn, giúp vỏ hạt nở ra, diệt được mầm hạt bên trong.
   • Hóa lỏng và loại bỏ lớp vỏ nhầy, thuận lợi cho giai đoạn phơi khô.

   v   Giai đoạn tiếp theo là phơi khô. Sau khi lên men, hạt cacao phải được sấy khô trước khi cho vào bao tải và vận chuyển đến các nhà máy. Người nông dân chỉ việc trải hạt cacao đã lên men trên khay, nền xi măng...và phơi khô dưới ánh nắng mặt trời. Quá trình này thường mất khoảng một tuần. Khi được phơi khô, hạt chỉ nặng một nửa so với trọng lượng ban đầu.

   Hình 1.13: Phơi hạt cacao.

   v   Giai đoạn rang và sàng lọc cacao. Đầu tiên hạt cacao được rang lên để tạo màu sắc và hương vị phù hợp với khẩu vị người tiêu dùng. Hạt được cho vào những máy rang lớn hình trống. Tuỳ thuộc vào loại cacao, hạt rang ở nhiệt độ 250 đến 350⁰C trong 30 phút đến hai giờ đồng hồ. Đó là những bước sơ bộ trước khi đưa đến nhà máy sản xuất bột cacao, để có được bột cacao thì hạt cacao cần phải trải qua một quy trình công nghệ sản xuất rất khắc khe.

   v  Giai đoạn bảo quản: do nước ta là nước có khí hậu gió màu nên viecj bảo quản nông sản sau thu hoạch cần được chú trọng. Hạt cacao sau khi sấy cần được bỏ vào bao bố hay bao nhựa bịt kín, để ở những nơi khô ráo, thoáng mát.

    

   II. Tình Hình Nghiên Cứu Trong và Ngoài Nước Của Máy Tách Hạt Cacao.

   1. Các nghiên cứu của nước ngoài

    a/. Máy tách hạt ca cao hiệu Pinhalens [5]

    

   Hình 1.14: Máy tách hạt cacao Pinhalens.

   - Thông số kỹ thuật:

   + Năng suất: 1200 kg/giờ

   + Công suất động cơ: 1,5/2,0/3HP

   + Khối lượng máy: 1,430 kg

   + Hiệu suất tách hạt: 94 – 96%

   + Số lượng trục nghiền: 2

   + Điện áp sử dụng: 230/400V, 50/60 Hz, 3 pha

   - Máy gồm các các bộ phận:

   Phễu chứa ca cao; Trục nghiền; Máng; Sàng lắc; Bộ phận đảo trộn;  Sàng tách vỏ lớn; Sàng tách hạt ca cao; Sàng tách vỏ vụn; Lò xo lá; Motor và cate sàng lắc; Motor trục nghiền; Bộ truyền xích.

   - Nguyên lý hoạt động:

   Máy tách hạt ca cao Pinhalense của Brazil hoạt động theo nguyên lý nghiền. quả ca cao được đưa vào phễu , hai trục nghiền có rãnh quay ngược chiều nhau ép vỡ vỏ quả ca cao. Hỗn hợp vỏ và hạt ca cao rơi qua máng hứng đến bộ phận sàng lắc. Phía trên sàng lắc có bộ phận tay gạt để đảo, trộn hỗn hợpgiúp cho các hạt ca cao rơi xuống dưới được dễ dàng. Vỏ ca cao có kích thước lớn được phân loại ở sàng số, hạt ca cao và một phần vỏ có kích cỡ gần bằng hạt được đưa ra ở sàng số, phần vỏ ca cao bị bể vụn được phân loại ở sàng số.

   - Ưu điểm:

   + Tách hạt theo nguyên lý này có ưu điểm cắt liên tục.

   + Không giới hạn về kích thước quả ca cao.

   - Nhược điểm:

   + Dùng phương pháp này vỏ lẫn vào hạt nhiều, gây trở ngại trong quá trình ủ.

   + Tốn nhiều thời gian để phân loại phần vỏ còn lẫn trong hạt ca cao sau khi bóc vỏ.

   + Kích thước của máy lớn (dài 5,35 m, cao 1,45 m, rộng 2,55 m) cũng gây nhiều khó khăn trong việc lắp đặt. Đặc biệt là những nơi có mặt bằng hạn chế.

   b/. Máy tách hạt ca cao hiệu Cobre - PI20071690 [6]

   Hình 1.15: Máy tách hạt cacao Cobre - PI20071690.

   - Thông số kỹ thuật:

   + Năng suất: 3000 quả/giờ

   + Tốc độ gầu tải: 7 m/phút

   + Công suất động cơ gầu tải: 5HP

   + Công suất động cơ sàng: 2HP

   Máy tách hạt ca cao hiệu Cobre - PI20071690 xuất xứ từ Malaysia, hoạt động theo nguyên lý tách vỏ ca cao bằng dao được gắn cố định. Người công nhân đặt quả ca cao vào gầu tải có xẻ rãnh gầu tải đưa quả ca cao qua dao cắt  được lắp cố định. Quả ca cao sau khi được dao cắt ra làm đôi sẽ rớt xuống máng  và đến bộ phận sàng thùng . Vỏ ca cao được đưa ra ngoài ở cuối sàng thùng. Hạt ca cao sẽ lọt qua các lỗ của sàng và đến khay chứa hạt.

   - Ưu điểm:

   + Phương pháp này có hiệu quả trong việc tách hạt ra khỏi vỏ.

   + Giảm số lượng lao động cần thiết trong quá trình tách hạt ra khỏi vỏ.

   + Công việc vận hành máy rất đơn giản, người công nhân chỉ cần đặt trái ca cao vào gầu tải và việc cắt vỏ tách hạt ca cao được thực hiện bằng máy.

   - Nhược điểm:

   + Lao động làm việc trong điều kiện nhàm chán do chỉ có thao tác đặt ca cao vào gầu tải nên dễ gây nên tình trạng buồn ngủ, mỏi mệt.

   + Vẫn còn một phần hạt còn dính lại trong vỏ.

   + Phương pháp đưa quả ca cao qua dao trong trường hợp này còn làm cho

   hạt ca cao có thể bị cắt đứt.

   c/. Máy tách hạt ca cao hiệu NACDA [7]

   Hình 1.16: Máy tách hạt cacao NACDA

   Máy tách hạt ca cao hiệu NACDA được Brazil bắt đầu nghiên cứu vào đầu năm 2001 với phiên bản đầu tiên được thử nghiệm vào tháng 8 năm 2001.

   Nguyên lý hoạt động: Loại máy này hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng khí nén để đẩy quả ca cao từ trên xuống qua một ống có đường kính khoảng 100 mm, trên ống có gắn 3 con dao cắt lệch nhau một góc 120⁰.

   Quả ca cao được đưa vào trong ống tự động, hệ thống khí nén từ trên ép quả ca cao đi qua 3 con dao, hỗn hợp vỏ và hạt ca cao được đưa qua hệ thống sàng thùng.

   Bộ phận sàng được thiết kế với đường kính sàng là 800 mm, dài 1800 mm, quay với tốc độ 30 – 50 vòng/phút. Lồng sàng được tạo hình lục giác, lưới sàng được thiết kế từ các thanh thép có đường kính 6 mm, lồng sàng được hàn cách nhau một đoạn từ 9 – 15 mm từ đầu đến cuối. Với kết cấu này, vỏ ca cao sẽ được giữ lại ở lưới sàng và đưa ra ngoài theo hướng sau. Hạt ca cao sẽ lọt qua các khe hở để rơi xuống máng hứng bên dưới.

   - Ưu điểm:

   + Kết cấu đơn giản.

   + Tiết kiệm năng lượng vì chỉ dùng motor quay sàng và khí nén.

   - Nhược điểm:

   + Phương pháp này có năng suất tách hạt không cao, và khi hệ thống khí nén đẩy quả ca cao qua dao làm cho vỏ ca cao bể thành nhiều mãnh.

   + Năng suất không cao do dùng hệ thống khí nén.

   + Tỉ lệ tách hạt không cao, vỏ lẫn vào hạt nhiều.

   2. Các nghiên cứu trong nước

   Máy bóc vỏ ca cao của cơ sở Phú Bình, xã Phú Túc, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre. Máy này được cải tiến từ nguồn kinh phí nhà nước của sở Khoa Học và Công Nghệ tỉnh Bến Tre. Máy được thiết kế khá đơn giản gồm một khay đựng quả ca cao để cấp nguyên liệu qua hệ thống dao cắt. Sau khi quả ca cao được cắt xong, hỗn hợp vỏ và hạt ca cao được đưa qua hệ thống sàng để phân loại. Công trình nghiên cứu này được đăng tải trên báo Đồng Khởi ngày 22 tháng 12 năm 2011.[8]

   Hình 1.17: Máy tách hạt cacao của cơ sở Phú Bình.

   • Kết luận: Qua quá trình tìm kiếm tài liệu, nghiên cứu từ nhiều nguồn như thư viện, nhà sách và internet, tác giả chưa tìm thấy công trình nào ở Việt Nam đã được công bố về máy tách hạt ca cao. Từ đó nhóm tác giả đã lên ý tưởng, tìm hiểu thông tin về những máy tách hạt cacao được chế tạo, tổng hợp những thông tin có được nhằm mục đích chế tạo thử nghiệm một mô hình máy tách hạt cacao.

   III. Yêu Cầu Máy

   Hiện nay hầu hết các công đoạn chế biến hạt cacao đều được cơ khí hóa, nhưng công đoạn tách hạt cacao vẫn là một công đoạn được làm thủ công. Việc tách hạt thủ công làm tốn nhiều thời gian, sức lao động. Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nên việc có lao động làm việc tách hạt cacao cũng không nhiều, hầu hết chủ yếu đang tham gia vào các ngành công nghiệp nơi có thu nhập ổn định hơn. Nhu cầu lớn nhưng trên thị trường nước ta vẫn chưa có một máy nông nghiệp cho công việc này. Giải pháp cho vấn đề này là cần thiết kế một máy tách hạt cacao cho ngành sản xuất cacao, đây sẽ là cơ hội để ngành sản xuất cacao nước ta phát triển trong tương lai.

   v  Các yêu cầu của máy tách hạt cacao:

   -            Kết cấu máy đơn giản, dễ sử dụng.

   -            Năng suất tách hạt phải từ 3000 – 3600 (trái/giờ).

   -            Tỉ lệ tách hạt cao.

   -            Máy sử dụng nguồn điện dân dụng 220V – AC.

   -            Phải đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

..................................

Phần III: KẾT LUẬN

1. Đánh giá chung và đưa ra dự kiến:

-  Đề tài máy Tách Hạt Cacao và lấy hạt của nhóm em thực hiện đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dân, góp phần nâng cao năng suất, giảm bớt thời gian sản xuất, giảm sức người lao động.

-  Từ những mặt hạn chế trong quá trình thực hiện đề tài này, sẽ có một số vấn đề còn tồn tại cần giải quyết cho những nghiên cứu sau này. Cần kết hợp sản xuất hoàn thiện từng cụm máy cần thực nghiệm trên đơn vị số lượng năng suất của máy để đưa ra thong số tối ưu ho hệ thống. Trên cơ sở số liệu thực tế để có thể phát triển cải tiến cho đề tài được năng suất và chất lượng hơn.

2. Hướng dẫn sử dụng :

-       Máy gồm 3 công tắc điều khiển riêng biệt:

o  Công tắc bộ dao, bộ điều hướng.

o  Công tắc bộ rulo.

o  Công tắc lồng sàn.

-       Kiểm tra, làm tra sạch bộ dao, lồng sàn trước và sau khi vận hành máy.

3. Bảo dưỡng máy:

-       Nên bôi trơn các ổ lăn thường xuyên để tăng tuổi thọ của máy bằng cách là luôn đảm bảo nhớt trong ống trục luôn có đủ để bôi trơn ổ lăn quay nhẹ nhàng.

-       Thường xuyên vệ sinh máy, bộ dẫn, dao cắt, lồng sàn, máng hứng.

-       Kiểm tra xích, căn chỉnh xích.

1. Thông Số Kỹ Thuật Máy

Bảng 4.1: Thông số máy

Bảng 4.2:  Thông số thực nghiệm