Xử lý nhiệt là một trong những công đoạn quan trọng nhất trong quá trình chế biến hạt điều. Xử lý nhiệt nhằm mục đích tạo ra khe hở giữa lớp vỏ điều và nhân điều, làm cho vỏ mềm và dễ tách ra hơn, từ đó hỗ trợ cho khâu bóc tách vỏ điều trong bước tiếp theo của quy trình chế biến hạt điều.
Hiện nay có hai công nghệ xử lý nhiệt được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất hạt điều là công nghệ rang (xử lý bằng nhiệt) và công nghệ hấp bằng hơi nước.
Xử lý hạt điều bằng công nghệ rang - Xử lý nhiệt
Phương pháp này dùng nhiệt để tác động trực tiếp vào hạt điều, làm cho vỏ hạt phồng lên tạo ra khoảng hở giữa vỏ và nhân. Theo đó, có hai cách để xử lý hạt điều bằng công nghệ rang là rang trực tiếp và rang trong dầu vỏ điều.
Rang trực tiếp đơn giản - còn gọi là phương pháp đốt (Drum roasting)
Cách thực hiện: hạt điều được cho vào thùng quay, sau đó được đốt nóng bằng lửa hở, lửa lúc này sẽ bén vào thùng và làm cho hạt điều bốc cháy khi quay trong thùng. Khi cháy, lượng dầu có trong vỏ sẽ xì ra và tạo thành các tiếng nổ nhỏ (vỏ hạt bung ra làm lớp dầu bắn ra ngoài). Lượng dầu vỏ bốc cháy giúp giữ nhiệt độ cao trong thùng quay ổn định. Hạt điều được quay trong thùng khoảng 2 đến 4 phú, sau đó dùng tro bếp phủ lên để dập lửa và hấp thụ lượng dầu vỏ bên ngoài hạt, lúc này thu được hạt và có thể chuyển qua khâu tách vỏ.
Về hình thức, có thể thấy phương pháp này tương tự như cách nướng hạt điều mà người dân ở các vùng trồng điều nước ta hay dùng. Ưu điểm của phương pháp này là việc bóc vỏ có thể nhanh và tỷ lệ nhân nguyên vẹn cao. Song, phương pháp này lại dẫn đến tỷ lệ hạt bị cháy xém cao, chất lượng nhân thấp, không thu hồi được dầu vỏ điều và môi trường sản xuất rất ô nhiễm, ảnh hưởng tiêu cực đến người lao động. Chính vì vậy mà phương pháp rang trực tiếp như thế này gần như không còn được sử dụng trong ngành sản xuất điều hiện nay nữa.
Hình - Công đoạn rang trực tiếp hạt điều tại Krabi, Thái Lan
Rang hạt điều trong dầu vỏ điều (CNSL) - Chao dầu (Oil bath roasting)
Chao dầu là công nghệ rang được sử dụng phổ biến vào những năm 2000 trước khi công nghệ hấp phát triển và hoàn thiện. Theo đó, công nghệ này dùng dầu vỏ điều (CNSL) làm chất dẫn nhiệt để xử lý hạt điều. Hạt điều sau khi đã được làm sạch và ẩm hóa sẽ được đưa vào các thùng (bể) có chưa CNSL đã được gia nhiệt ở mức 180 đến 200 độ C. Thời gian chao dầu kéo dài từ 1 đến 3 phút phụ thuộc vào kích cỡ hạt.
Quá trình chao dầu làm cho lớp vỏ hạt phồng lên (do lượng nước chuyển trạng thái làm tăng áp suất), sau đó lớp vỏ cứng sẽ bị nứt chân chim làm cho dầu có trong lớp vỏ thoát ra ngoài và hòa cùng lượng CNSL có sẵn. Chính vì vậy, lượng dầu vỏ điều trong thùng liên tục tăng lên và được lấy ra đều đặn trong suốt quá trình chao dầu.
Sau khi chao dầu, hạt điều được lấy ra và chuyển vào máy ly tâm để tách lớp dầu vỏ điều còn dính trên bề mặt vỏ, sau đó hạt điều được làm nguội và sẵn sàng cho khâu bóc tách vỏ. Trong trường hợp vẫn còn sót lượng dầu vỏ bám trên bề mặt, người ta sẽ dùng tro bếp để hấp thu hết phần dầu này.
Yêu cầu kỹ thuật của chao dầu
Quá trình chao dầu đạt kỹ thuật phải đáp ứng các tiêu chuẩn:
- Lấy ra được ít nhất 50% lượng dầu vỏ điều có trong vỏ.
- Bề mặt hạt sau khi chao không được dính dầu vỏ.
- Về hình thức và cảm quan: phải thấy các vết nứt chân chim trên vỏ, cầm hạt lắc nhẹ có thể cảm nhận được khoảng trống giữa nhân và vỏ điều.
Các thông số kỹ thuật của hạt điều để đảm bảo quá trình chao dầu có chất lượng
- Độ ẩm của hạt điều phải đạt từ 15 - 18% khi đưa vào chao dầu.
- Dầu vỏ điều dùng làm dung môi chao không được lẫn tạp chất và phải có chất lượng tốt (CNSL lỏng). Tỷ lệ hạt trên dầu phải đạt từ 1/20 đến 1/50 (tốt nhất là 1/50). Điều này có nghĩa là tỷ lệ dầu tốt nhất là 50kg dầu cho 1kg điều trong một mẻ chao dầu.
- Thời gian chao dầu từ 1 đến 3 phút trong hỗn hợp với nhiệt độ từ 180 đến 200 độ C tùy thuộc vào độ ẩm và kích cỡ của hạt điều.
Các thông số kỹ thuật trên thường sẽ biến động và phụ thuộc qua lại lẫn nhau, chính vì vậy, các kỹ thuật rang cần nắm rõ và phối hợp các thông số này để đạt hiệu quả chao dầu tốt nhất. Ví dụ khi hạt thiếu ẩm sẽ dễ bị quá khô, vàng xém, nhân dễ vỡ và chất lượng nhân thấp nếu không điều chỉnh nhiệt độ và thời gian chao dầu. Nếu hạt điều lúc chao dầu bị thừa ẩm mà không điều chỉnh kỹ thuật chao sẽ dẫn đến nhân bị nhiễm dầu (độ ẩm lớn kết hợp nhiệt độ cao làm xảy ra các quá trình hóa học như thủy phân, phản ứng oxy hóa,...tạo ra các chất mới không tốt như các pexoxyt và các axit béo tự do trong nhân), nhân sau khi chao dễ bị hiện tượng có màu vàng nước, tỷ lệ nhân trắng giảm nhiều. Bên cạnh đó, nếu chất lượng của dầu vỏ điều không tốt như kém chất lượng hoặc đã bị đặc sẽ làm hiện tượng nhiễm dầu càng trở nên nặng hơn.
Đối với hạt điều bị thiếu hoặc thừa ẩm, chỉ được sử dụng dầu CNSL có chất lượng đảm bảo để chao, đồng thời áp dụng đồng bộ các biện pháp xử lý sự cố theo từng trường hợp cụ thể:
- Xử lý khi hạt điều bị thiếu ẩm: giảm nhiệt độ chao và giữ nguyên thời gian hoặc giữ nguyên nhiệt độ và rút ngắn thời gian chao.
- Xử lý khi hạt điều bị thừa ẩm: giữ nguyên nhiệt độ và kéo dài thời gian chao hoặc tăng nhiệt độ và giữ nguyên thời gian chao.
Phương pháp chao dầu có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp đốt, một số ưu điểm chủ yếu như:
- Chất lượng nhân hạt điều thu được cao nhờ giữ được màu sắc tự nhiên và không bị dính dầu vỏ điều, đồng thời thu được thứ phẩm là dầu vỏ điều với hơn 50% lượng dầu có trong vỏ.
- Công đoạn chao dầu có thể linh động từ thủ công, cơ giới hóa từng phần hoặc tự động hóa hoàn toàn.
- Môi trường làm việc của phương pháp chao dầu này tương đối sạch sẽ và an toàn, không độc hại, và ít tác động đến môi trường.
Ngoài phương pháp xử lý ở nhiệt độ cao cũng có thể sử dụng phương pháp xử lý hạt điều ở nhiệt độ thấp hơn vào khoảng 100 đến 120 độ C trong trường hợp điều chỉnh độ ẩm của hạt về mức phù hợp, phương pháp này được gọi là phương pháp chao dầu nhẹ (mild oil bath roasting) và phương pháp đốt nhẹ (mild drum roasting).
Các thiết bị kỹ thuật của công đoạn chao dầu
- Thiết bị chao dầu thủ công: cấu tạo đơn giản gồm bể chứa kim loại (bể chứa CNSL) được tiếp nhiệt bằng cách đốt củi hoặc vỏ điều phí dưới buồng đốt. Hạt điều được chao dầu bằng cách cho vào một cái giỏ làm bằng lưới sắt, sau đó công nhân sẽ nhúng giỏ trực tiếp vào bể chứa một khoảng thời gian theo quy trình rồi lấy giỏ ra và chuyển hạt điều vào vẩy quay ly tâm để tách vỏ dầu điều còn dính. Ưu điểm của phương pháp này là cấu tạo đơn giản, chi phí đầu tư thấp. Nhược điểm của chao dầu thủ công là rất tốn sức người, môi trường lao động cực kỳ nóng và độc hại do hơi dầu bốc lên, đồng thời rất nguy hiểm do nguy cơ cháy nổ dễ xảy ra.
Hình - Lò chao dầu thủ công
- Thiết bị chao dầu cơ giới: dầu vỏ điều CNSL được gia nhiệt gián tiếp thông qua giàn caloriphe, nguyên liệu đốt được sử dụng có thể là dầu vỏ điều, dầu DO hoặc cũng có thể dùng vỏ điều. Khi nhiệt độ của dầu đã được gia nhiệt đúng yêu cầu kỹ thuật, hạt điều được nhúng vào dầu chao thông qua băng tải chao liên tục hoặc chao từng mẻ bằng cách nhúng vào dầu chao tuowg tự như phương pháp chao thủ công nhưng đã được cơ giới hóa. Ưu điểm của thiết bị cơ giới là giúp hạn chế sử dụng sức người trong công việc, môi trường làm việc an toàn và sạch sẽ hơn, tiết kiệm được dầu chao và đảm bảo được chất lượng và kỹ thuật.
Hình - Thiết bị chao dầu nhúng từng mẻ được cơ giới hóa của Việt Nam
Xử lý hạt điều bằng hơi nước - Phương pháp hấp (Steam roasting)
Phương pháp hấp dùng hơi nước có thể dùng hơi nước ở 100 độ C (áp suất thường) hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao 170 độ C (áp suất > 8kg/cm2) làm cho vỏ hạt điều phồng lên tạo ra một khoảng hở giữa vỏ và nhân để cắt bóc vỏ lấy nhân được dễ dàng. Thời gian hấp tùy thuộc độ ẩm và kích cỡ của hạt có thể kéo dài 30 - 45 phút. Khoảng hở giữa vỏ và nhân được tạo ra ở hấp thường nhỏ hơn ở chao dầu vì ở hấp do thời gian hấp kéo dài nên cả vỏ và nhân cùng xảy ra giãn nở vì nhiệt, trong khi ở chao dầu nhiệt độ cao thời gian chao ngắn (1 - 3 phút) nên giãn nở nhiệt chỉ xảy ra ở vỏ là chủ yếu.
Những ưu thế của hấp so với chao dầu:
- Tỷ lệ sản phẩm nhân trắng thu được cao hơn.
- Môi trường làm việc không có hơi dầu CNSL bốc ra nên không bị ô nhiễm và an toàn với người lao động.
- Thiết bị hấp tương đối đơn giản, chi phí đầu tư và chế biến thấp hơn phương pháp chao dầu.
Chính nhờ những lợi thế ưu việt này mà hiện nay gần như trên 90% các nhà máy ở nước ta áp dụng phương pháp hấp là chủ yếu trong ngành chế biến hạt điều.
Số liệu so sánh các kết quả chế biến theo phương pháp chao dầu và phương pháp hấp của một nhà máy chế biến điều Ấn Độ thuộc công ty Swiss Singapore overseas Ent. Pte .Ltd như sau:
- Hạt điều đưa vào chế biến: 80kg.
- Nguồn gốc của hạt điều: Bờ Biển Ngà.
- Chất lượng đầu vào: 51.5 lb/80kg; 28.2%.
Sản phẩm sản xuất ra:
| Chao dầu | Hấp | |||
| Lb/kg | % hạt thô | Lb/kg | % hạt thô | |
| W180 | 0 | 0 | 0.05 | 0.03 |
| W210 | 0.18 | 0.1 | 0.45 | 0.25 |
| W240 | 2.82 | 1.56 | 4.84 | 2.69 |
| W320 | 14.07 | 7.8 | 16.69 | 9.27 |
| W450 | 1.8 | 1 | 3.35 | 1.87 |
| Cộng | 18.87 | 10.46 | 25.38 | 14.11 |
| Mảnh nhỏ trắng | 7.58 | 4.2 | 10.17 | 5.76 |
| Các cấp vàng | 11.35 | 6.29 | 3.75 | 2.07 |
| Các cấp thấp hơn | 3.97 | 2.2 | 3.21 | 1.9 |
| Tổn thất và loại bỏ | 10 | 5.5 | 8.92 | 4.96 |
| Tổng cộng | 51.77 | 28.65 | 51.43 | 28.8 |
Hình - Nối hấp sử dụng hơi nước ở 100 độ C (Ấn Độ)
Tiến trình hấp đối với nồi hơi nước 100 độ C: mở van cho nước chảy vào nồi hấp tới mức quy định trên ống thủy. Nạp 300 kg hạt điều vào nồi qua phễu nạp liệu. Sau đó bắt đầu lò đốt, dùng vỏ hạt điều để đun sôi nước. Khi nước sôi có hơi nước bốc ra bắt đầu tính thời gian. Tiếp tục đun sôi nước liên tục trong 30 - 45 phút (tùy thuộc độ ẩm của nhân) rồi ngừng đun sau 5 - 10 phút tháo hạt đã hấp ra qua phễu tháo liệu số. Hạt được tải mỏng để nguội ít nhất 24 giờ đưa đi cắt tách vỏ.
Hình - Nối hấp sử dụng hơi nước 165 - 170 độ C (áp suất hơi 120 psi tương đương 8.76 kg/cm2)
Hình - Cấu tạo nồi hấp
Tiến trình hấp: đầu tiên làm nóng nồi bằng cách xả hơi nước vào nồi hấp trong 10 - 15 phút rồi ngưng cấp hơi, sau đó nạp 320 kg hạt điều vào nồi thông qua cửa nạp liệu (7), sau đó xả hơi nước ở 120 psi vào nồi hấp trong thời gian 30 - 45 phút thì ngưng xả hơi. Trong thời gian này có thể có một số hơi thoát ra ngoài qua cửa tháo liệu nhưng không cần phải đóng chặt kín. Để nguyên trong 10 phút để nhiệt độ trong nồi hấp đồng đều rồi tháo hạt đã hấp ra qua cửa tháo liệu (5) tải mỏng để làm nguội. Trong thời gian hấp cứ 10 phút lại tháo nước ngưng 1 lần qua van xả (4). Quá trình được lặp lại cho mẻ hấp mới. Hạt để nguội ít nhất 24 giờ mới đưa đi cắt tách vỏ.
Hình - Khu vực hấp tại Pagacas
Nguồn tham khảo:
- Phạm Đình Thanh, Hạt điều - Sản xuất và chế biến, 2003.
Xem thêm:
Phương pháp đóng gói sản phẩm nhân điều
Bóc vỏ lụa trong chế biến hạt điều - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp
Sấy hạt điều - Yêu cầu kỹ thuật và các loại lò sấy
Cắt bóc vỏ (chẻ tách vỏ) trong chế biến hạt điều
Phân loại hạt điều - Phân loại (phân cấp) hạng sản phẩm nhân điều
