Quy trình chiết xuất dầu từ vỏ hạt điều bằng phương pháp ép lạnh

Dầu vỏ hạt điều – còn gọi là dịch vỏ hạt điều hoặc CNSL (Cashew Nut Shell Liquid) – là loại dầu nhựa tự nhiên màu vàng nâu được tìm thấy trong cấu trúc tổ ong của vỏ hạt điều. Dầu này chiếm khoảng 15% trọng lượng của hạt điều thô, tương đương khoảng 20–25% trọng lượng vỏ hạt. CNSL là sản phẩm phụ quan trọng của quá trình chế biến hạt điều, có nhiều ứng dụng công nghiệp như làm nhựa phenolic, sơn, chất chống mối, chất bôi trơn, chất bảo quản gỗ, v.v. Dầu vỏ hạt điều không phải là dầu thực phẩm; nó có tính ăn mòn và gây kích ứng da mạnh, do đó cần được xử lý cẩn thận.

Phương pháp ép lạnh quy mô công nghiệp nhằm trích xuất dầu từ vỏ hạt điều bằng áp lực cơ học, giữ nhiệt độ thấp để bảo toàn chất lượng dầu. Dưới đây là quy trình kỹ thuật chi tiết, gồm các bước chính từ chuẩn bị nguyên liệu, xử lý sơ bộ, ép lạnh, thu hồi dầu, xử lý bã đến bảo quản sản phẩm. Cũng có phần so sánh ngắn giữa ép lạnh với ép nóng và chiết dung môi, nêu rõ ưu nhược điểm của từng phương pháp.

1. Chuẩn bị nguyên liệu (vỏ hạt điều)

• Thu gom vỏ hạt điều: Nguyên liệu là vỏ cứng của hạt điều sau khi nhân điều đã được tách ra. Vỏ hạt điều thu thập từ các nhà máy chế biến nhân phải còn chứa lượng dầu đáng kể (không qua rang cháy kiệt dầu).

• Loại bỏ tạp chất: Vỏ được làm sạch sơ bộ để loại đất, cát, đá sỏi và các tạp chất khác bằng sàng rung và quạt hút.

• Phân loại kích cỡ (nếu cần): Vỏ hạt điều có thể được phân loại để xử lý đồng đều hơn.

2. Xử lý sơ bộ nguyên liệu

• Điều chỉnh độ ẩm: Vỏ được sấy khô đến độ ẩm khoảng 8–10%. Có thể dùng máy sấy thùng quay, máy sấy băng tải hoặc phơi nắng.

• Xay/đập nhỏ vỏ: Vỏ được nghiền hoặc đập thành mảnh nhỏ (cỡ 1–2 cm) để tăng hiệu quả ép.

• Gia nhiệt sơ (bỏ qua nếu ép lạnh triệt để): Có thể hâm nóng nhẹ dưới 50°C để giảm độ nhớt dầu, nhưng thường không thực hiện trong ép lạnh đúng nghĩa.

3. Ép lạnh trích xuất dầu

• Thiết bị ép: Dùng máy ép trục vít kiểu nằm ngang, hoặc máy ép thủy lực (ít phổ biến hơn).

• Nguyên lý hoạt động: Vỏ được nén dưới áp suất cao (~20–30 MPa), dầu thoát ra và chảy qua khe lọc.

• Điều kiện ép lạnh: Không có gia nhiệt ngoài, nhiệt phát sinh do ma sát được giữ dưới 50°C. Một số máy có hệ thống làm mát.

• Thông số kỹ thuật: Năng suất máy từ vài chục đến vài trăm kg/giờ, hiệu suất thu hồi dầu ~85–90%. Từ 1 tấn vỏ khô có thể thu được khoảng 180–220 kg dầu.

• An toàn lao động: Dầu có tính ăn mòn, cần bảo hộ khi vận hành, tránh tiếp xúc trực tiếp.

4. Thu hồi và xử lý dầu thô

• Lọc tách cặn: Sử dụng rây, máy lọc ép hoặc lọc ly tâm để loại bỏ tạp chất rắn.

• Lắng và tách pha (tuỳ chọn): Dầu để lắng vài giờ, gạn lấy lớp dầu trong phía trên.

• Xử lý ẩm và tạp chất: Có thể gia nhiệt nhẹ hoặc sục khí để loại bỏ nước nếu cần.

• Kiểm tra chất lượng: Đánh giá màu sắc, độ trong, độ nhớt, hàm lượng tạp chất và thành phần hóa học (anacardic acid, cardanol, cardol…).

5. Xử lý bã vỏ (bánh sau ép)

• Thu gom bã: Bánh vỏ sau ép còn ~10–15% dầu, cần trải mỏng để nguội tránh nguy cơ cháy.

• Sử dụng làm nhiên liệu: Làm chất đốt cho lò hơi, sấy hoặc nhiệt điện sinh khối.

• Chiết xuất bổ sung (tuỳ chọn): Ép lần hai hoặc chiết dung môi để thu nốt dầu còn lại.

• Tận dụng khác: Làm than sinh học, vật liệu đốt, hoặc phân bón từ tro sau đốt.

6. Bảo quản và lưu trữ dầu CNSL

• Thùng chứa: Dùng thùng thép hoặc bồn inox có nắp kín.

• Điều kiện bảo quản: Bảo quản nơi mát, tránh ánh nắng và nguồn nhiệt cao.

• Chống oxy hóa/polymer hóa: Có thể dùng khí trơ (như nitrogen), giữ nhiệt độ <25°C.

• Thời gian lưu trữ: An toàn trong vài tháng đến một năm nếu điều kiện bảo quản tốt.

• An toàn và vận chuyển: Dầu dễ cháy ở nhiệt độ cao, cần dán nhãn cảnh báo phù hợp.

7. Năng suất và hiệu suất thu dầu

• Vỏ điều chứa 20–25% dầu theo trọng lượng khô.

• Hiệu suất ép lạnh đạt ~85–90% lượng dầu.

• Năng suất máy ép công nghiệp: 100–500 kg nguyên liệu/giờ.

• Dầu thành phẩm có hàm lượng cao anacardic acid (~70%) và ít biến tính.

8. So sánh với ép nóng và chiết dung môi

Kết luận

Phương pháp ép lạnh là một giải pháp hiệu quả và an toàn để chiết xuất dầu vỏ hạt điều trong công nghiệp. Mặc dù không đạt hiệu suất cao như ép nóng hoặc chiết dung môi, nhưng nó giữ được chất lượng dầu nguyên bản, tiết kiệm năng lượng và dễ triển khai ở quy mô vừa đến lớn. Việc kết hợp ép lạnh với các giải pháp tận dụng phụ phẩm (bã vỏ làm nhiên liệu, dầu phụ xuất khẩu công nghiệp) sẽ nâng cao hiệu quả tổng thể và thân thiện với môi trường.