Chương 4: NGUYÊN TẮC BẢO QUẢN SAU THU HOẠCHQ trình sản xuất ra lương thực gồm 2 giai đoạn trước và sau thu hoạch. Giai đoạn trước thuhoạch quyết định năng suất và chất lượng nơng sản. Trong đó giai đoạn cận thu hoạch nằmtrong các hoạt động trước thu hoạch nhưng lại ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩmSTH. Trong giai đoạn này cây sẽ tích lũy các chất dinh dưỡng vào củ hay hạt. Nông sản sẽđạt chất lượng cao nếu giai đoạn này cây được chăm sóc đúng kỹ thuật. Giai đoạn sau thuhoạch gồm các khâu thu hái, sơ chế [tách hạt, làm sạch, làm khô, phân loại…], vận chuyển,chế biến và cả tiếp thò, mua bán nông sản. Như vậy giai đoạn sau thu hoạch chính là cầu nốigiữa sản xuất nông nghiệp và người tiêu dùng. Các công nghệ liên quan đến nhưng hoạtđộng này nói chung được gọi là “Công nghệ sau thu hoạch”.Công nghệ sau thu hoạch được hiểu là hệ thống các công cụ, các phương tiện và giải phápđể biến đổi các loại nông sản thô thành các sản phẩm phục vụ trực tiếp và gián tiếp cho nhucầu của con người. Công nghệ sau thu hoạch góp phần ổn đònh cho sản xuất nông nghiệp,mở rộng thò trường cho nông sản và tạo nhiều sản phẩm mới có tính cạnh tranh cao. Nếuquan tâm đúng mức đến công nghệ sau thu hoạch sẽ khắc phục được hiện tượng “mất mùatrong nhà”, tạo việc làm cho người lao động và tăng thu nhập cho xã hội4.1. Các dạng tổn thất sau thu hoạchTổn thất sau thu hoạch là dạng tổn thất của sản phẩm thực phẩm từ khi thu hoạch đến tayngười sử dụng sản phẩm đó. Các đối tượng phải chòu tổn thất bao gồm cảø nông dân, ngườiphân phối, nhà sản xuất và cả người tiêu dùng. Thường tổn thất hay được hiểu là các mấtmát, hao phí, thối hỏng, hư hại… của nông sản. Các dạng tổn thất sau thu hoạch này có thểphân thành 4 dạng tổn thất chính: tổn thất về khối lượng, tổn thất về giá trò dinh dưỡng, tổnthất về giá trò cảm quan và trên hết là tổn thất về mặt kinh tế.4.1.1. Tổn thất về mặt số lượng : Trong bảo quản lương thực thì khối lượng là một thông sốquan trọng. Khi bảo quản, ta mong muốn cho thông số này ít thay đổi nhất. Sự tăng hay giảmvề khối lượng hay thể tích lương thực trong quá trình bảo quản đều bất lợi. Các nguyên nhânchính gây thất thoát về mặt số lượng là do côn trùng, vi sinh vật, chim, chuột và các rơi vãitrong quá trình vận chuyển và chế biến. Cần lưu ý một điều là khối lượng sẽ giảm đi khi tasấy khô lương thực, nhưng sự giảm khối lượng này không tính là tổn thất vì đó là điều kiệnbắt buộc để bảo quản lương thực được lâu. Do đđó trong khoa học xét về tổ thất khối lượnglà xét trên chất khô của của hạt lương thực chứ không xét trên khối lượng chung toàn khối,4.1.2. Tổn thất về chất lượng : chất lượng của lương thực ở đây được hiểu là chất lượng vậtlý, hoá học và cảm quan. Chất lượng sẽ được kiểm tra dựa trên hình dạng, kích thước, màu,mùi, độ sạch sẽ không lẫn sâu mọt, vi sinh vật và tạp chất lạ. Nguyên nhân chính gây tổnthất về mặt chất lượng là trong quá trình bảo quản đã không thực hiện đúng các điều kiệncông nghệ đã được khuyến cáo. Các biến đổi về chất lượng thường khá trầm trọng, đặc biệtcác biến đổi bất lợi về mặt hoá học sẽ dẫn đến dạng tổn thất thứ ba, tổn thất về mặt dinhdưỡng.4.1.3. Tổn thất về giá trò dinh dưỡng: Khi hạt đã bò biến đổi về mặt hoá học, giá trò dinhdưỡng của hạt cũng sẽ bò biến đổi. Năng lượng cung cấp trên 1 đơn vò khối lượng giảm. Khả230năng tiêu hoá cũng sẽ giảm. Đặc biệt, cùng với sự tăng trưởng của vi sinh vật hay quá trìnhoxy hoá dưới sự có mặt của oxy có khả năng sinh ra các chất gây độc cho người sử dụng.4.1.4. Tổn thất về kinh tế: Từ các tổn thất trên sẽ dẫn đến các tổn thất về mặt kinh tế nhưgiảm giá sản phẩm, giảm uy tín trên thương trường, mất cơ hội buôn bán… Đồng thời còn tổnthất về mặt xã hội như an ninh lương thực, an toàn thực phẩm, môi trường sinh thái4.2. Các nguyên nhân chính gây tổn thất sau thu hoạch của hạt lương thựcNhư đã trình bày ở phần trước, hạt từ khi thu hoạch cho đến khi được tiêu thụ phải trải quarất nhiều quá trình khác nhau và chỉ một sai sót trong một quá trình đều có thể dẫn đến tổnthất. Khi ở trên cây, người nông dân có thể bò thiệt hại do sâu rầy phá hại, nhưng sau khi thuhoạch nếu không biết cách bảo quản thì thiệt hại có thể còn lớn hơn. Bảng 4.1 trình bày tómtắt các nguyên nhân chính gây nên tổn thất sau thu hoạchBảng 4.1: Các nguyên nhân chính gây nên tổn thất sau thu hoạchTổn thấtNguyên nhân gián tiếpThờiNguyên nhânMin[%]Max[%]KhốilượngChấtlượngThời tiết, thiên tạiThu Quá sớm13hoạch Quá trễĐập lúa đổ vãi Trình độ nông dân26xxSấy/phơi chưa Thiết bò15xxkhôSơchế Không sạchTrình độ nông dânx27Chim, chuộtBao gói chưa tốtxVi sinh vậtThời tiết và kho bảoxxquảnBảo26quản Chuột, bọKho bảo quảnxxBiến đổi sinh Thông thoáng và độxxhọcẩm chưa hợp lýVận Thay đổi khí Điều kiện vận chuyểnxx210chuyể hậunRơi vãiTrình độ công nhânx1037Tổng tổn thấtBảng 4.2: Tổn thất STH lúa ở VN theo Lê Doãn Diên [1994]STTCác khâu sản xuấtTổn thất[%]1Thu hoạch1,3-1,72Đập, tuốt1,4-1,83Sấy khơ, làm sạch1,9-2,14Vận chuyển1,2-1,55Bảo quản3,2-3,9 [Daođộng lớn giữa các khu vực]6Xay xát4,0-5,0Cộng13,0-16,0Dinhdưỡngxxxxxx231Trên đồngVận chuyểnTừ đồng đến nơi sơchếTừ nơi sơ chế đến kho bảoquảnGiữa các vùng khác nhauChuẩn bị đấtLn canhHạt giốngDiệt khuẩnTưới tiêuCày cấyChuẩn bị đấtBón phânTừ kho đến tay người tiêu dùngThu hoạchChất lượng hạtĐộ ẩmNhiệt độThơng thốngLàm sạch hạtHố chất bảo quảnThành phầnkhíChiếu xạBảo quảnHình 4.1:Các ngun nhân ảnh hưởng tới chất lượng đống hạt4.3. Tình hình tổn thất lương thựcLương thực trên thế giới bị tổn thất trong q trình bảo quản là khá lớn và phụ thuộc nhiều vàonhiều yếu tố như thời tiết, khí hậu, trình độ phát triển của khoa học kỹ thuật của từng khu vực.Tình hình tổn thất tlương thực sau thu hoạch của một số nước chấu Á được trình bày trong bảng4,3 và 4,4, Các nhà khoa học và các nhà kinh tế đang phối hợp với nhau nhằm giảm tối đa cáctổn thất sau thu hoạch của nơng sản nói chung và lương thực nói riêng.Bảng 4.3: Tổn thất trong bảo quản lương thực ở một số nước trước 1970 [Theo số liệu củaChrisman Sititonga, Indonexia. Tạp chi Changein Post Harvest Handling of Grain 1994]NướcLoại nông sảnTỷ lệ tổn thất [%]Thời gian bảo quản[tháng]NigeriaLúa nước3424Ấn độNgũ cốc2012MalaysiaGạo179InđonexiaLúa12 –2112Thái lanGạo109PakistanLúa8,86Bảng 4.4: Tổn thất trong bảo quản lương thực ở một số nước châu Á trong những năm 1990Nguồn tài liệuNướcLoại nông sảnTỷ lệ tổn thất [%]NigeriaNgũ cốc2,1 –6,7A.Radnadan1992Trung QuốcNgũ cốc3,6Ren Jong1992IndonexiaLúa,ngơ5,0J. S. Davis 1994Thái LanLúa,ngơ5,0J .S. Davis 1994PakistanLúa,ngơ3,5 –5,2V.K.Baloch1994Việt NamLúa3,2 –3,7LêDỗn Diên1994232a. Tình hình tổn thất ở Việt namTheo Báo Nhân dân Điện tử - [18/05/2005] nông nghiệp là một ngành kinh tế quan trọng trong nền kinhtế Việt nam. Với gần 80% dân số và hơn 73% lực lượng lao động của cả nước sinh sống bằng việc canhtác nông nghiệp tại vùng nông thôn thì thu nhập từ lúa, ngô đóng một vai trò vô cùng quan trọng trongđời sống của người nông dân. Từ sau khi đổi mới nền kinh tế, nhờ áp dụng các loại giống mới, kỹ thuậtcanh tác mới... nên năng suất và sản lượng lúa ngày càng tăng [trung bình sản lượng lúa nước ta mỗinăm tăng thêm một triệu tấn]. Nhờ đó, thu nhập của phần lớn nông dân đã được cải thiện. Tuy nhiên, tổnthất sau thu hoạch đối với sản xuất lương thực [chủ yếu là lúa và ngô] ở nước ta còn khá cao.Theo số liệu điều tra của Viện Công nghệ sau thu hoạch, năm 2003, tổn thất sau thu hoạch trungbình về số lượng trong sản xuất lúa ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long vào khoảng 12,7%, ởcác khu vực còn lại khoảng 11,6% so với sản lượng. Trên thực tế, tổn thất này dao động rất lớntùy theo từng khu vực và từng mùa vụ. Ðối với khu vực đồng bằng sông Hồng thì tổn thất sauthu hoạch của vụ đông xuân luôn cao hơn vụ mùa do những biến động thất thường của thời tiết.Trong khi đó, ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long do phải thu hoạch vụ lúa hè thu trong mùamưa cho nên tổn thất sau thu hoạch do không được làm khô kịp thời có khi lên đến 15-20% sảnlượng. Cùng với tổn thất về số lượng, những hạn chế về công nghệ sau thu hoạch cũng làm giảmđáng kể chất lượng và tỷ lệ thu hồi. Lúa sau khi thu hoạch không được làm khô kịp thời thườngbị hấp hơi, mọc mầm làm cho gạo có nhiều hạt biến mầu, tỷ lệ tấm cao. Ngược lại, khi làm khôkhông đúng kỹ thuật, làm khô quá nhanh, ở nhiệt độ quá cao hạt lúa thường bị rạn nứt nên tỷ lệtấm khi xay xát cũng rất cao...Ðối với sản xuất ngô, tổn thất sau thu hoạch cũng rất lớn. Riêng tổn thất về số lượng đã daođộng trong khoảng 18-19%, thậm chí 23-28% tùy theo vùng và mùa vụ thu hoạch. Ðối với ngôlai, tổn thất sau thu hoạch còn có thể cao hơn do những loại ngô này thường có hàm lượng prôtê-in cao, vỏ mỏng nên rất dễ bị mốc. Hơn nữa, tổn thất về chất lượng của ngô trong quá trìnhbảo quản còn cao hơn nhiều. Thông thường, giá ngô giảm 10-20% sau khoảng ba, sáu tháng tồntrữ do bị nhiễm mọt, nấm mốc. Ðặc biệt, do bị nhiễm nấm mốc cho nên hầu như 100% lượngngô sau bảo quản ở khu vực nông thôn đều bị nhiễm aflatoxin [một loại chất độc] ở các mức độ10-100ppb.Theo Ông Bạch Quốc Khang, Cục trưởng Cục Chế biến Nông lâm sản và nghề muối [Bộ NNPTNT], cho biết, tổn thất sau thu hoạch đối với lúa gạo của Việt Nam vào loại cao nhất tại châuÁ, dao động trong khoảng 9-17%, thậm chí 20-30%, tuỳ theo từng khu vực và mùa vụ. Với tỷ lệtổn thất này, chúng ta bị mất khoảng 3,000 tỷ đồng mỗi năm - số tiền lớn hơn tổng thu ngânsách trên địa bàn nhiều tỉnh. Tổn thất sau thu hoạch [TTSTH] không chỉ làm giảm sản lượng,mà còn ảnh hưởng lớn đến thu nhập của nông dân. Chỉ riêng đối với việc sản xuất lúa tạiĐBSCL, mỗi 1% TTSTH làm thiệt hại tới 7 triệu USD. Với tỷ lệ tổn thất 20-30% mỗi năm đốivới lúa gạo, Việt Nam đã mất tới 150-200 triệu USD, tương đương khoảng 2300-3000 tỷ đồng.Việt Nam có hai khu vực sản xuất lúa chủ yếu, đó là Đồng bằng sông Hồng và ĐBSCL. Tổngdiện tích trồng lúa trên 7 triệu ha, năng suất dao động 4,2-4,4 triệu tấn/ha/vụ nên sản lượnglương thực hàng năm đạt 32-34 triệu tấn. Với 17 triệu tấn lúa mỗi năm, nếu tỷ lệ tổn thất giảmđược một nửa, chúng ta sẽ thu thêm 1,5-1,8 triệu tấn lúa. Thí dụ Cần Thơ đạt 2 triệu tấnlúa/năm, nếu giảm được một nửa mức tổn thất sẽ thu thêm khoảng 40 tỷ đồng do quá trình trướcthu hoạch tạo ra hàng năm.b. Nguyên nhân chủ yếu và giải pháp khắc phụcTổn thất trong khâu thu hoạch là 1,3-2,9% đối với lúa tùy theo khu vực và mùa vụ. Trong vụđông xuân ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long do thời tiết khô, cho nên, tổn thất ở khâu nàyhầu như không đáng kể. Trong khi đó, vụ xuân ở khu vực đồng bằng sông Hồng và vụ hè thu ởkhu vực đồng bằng sông Cửu Long do phải thu hoạch trong mùa mưa, bão nên tổn thất cao,233khoảng 3,5-4,0%. Nguyên nhân của tổn thất chủ yếu do lúa bị đổ, thu hoạch không đúng độ chín[thu hoạch chạy mưa, chạy bão, chạy lũ...] hoặc do thu hoạch khi lúa đã bị ngập nước vì lũ, lụt...Ðể khắc phục tình trạng này, các cơ quan chức năng của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nôngthôn đã nghiên cứu và chuyển giao đến nông dân các giống lúa thấp, cứng cây, chống đổ, chịuúng ngập và có thời gian sinh trưởng ngắn vào sản xuất. Lựa chọn thời vụ thích hợp nhằm tránhnhững bất lợi của thời tiết trong khi thu hoạch; thử nghiệm và đưa một số mẫu máy thu hoạchlúa vào sản xuất, thay thế việc thu hoạch thủ công nhằm thu hoạch lúa trong thời gian thích hợpnhất.Tổn thất trong khâu tách hạt là 1,4-2,3% đối với sản xuất lúa và 3-4% đối với ngô. Tổn thất chủyếu là do lúa phải thu hoạch trong những ngày mưa, khi lúa bị đổ... lúa bị ướt nên bị cuốn rangoài theo rơm cũng như bị rơi, vãi trong quá trình vận chuyển đến máy tuốt. Ngoài ra hạt lúa bịvỡ, gãy do va đập cơ khí trong quá trình tuốt cũng là nguyên nhân dẫn đến tổn thất. Ðối vớikhâu tẽ hạt ngô, có đến 1,2% tổn thất là do hạt còn sót lại trên bắp sau khi tẽ hạt và 2,5% tổnthất do hạt bị vỡ trong quá trình tách hạt.Nhằm hạn chế tổn thất trong công đoạn này, nông dân cần được trang bị các loại máy tách hạtphù hợp, có tỷ lệ hạt gãy, vỡ do va đập cơ khí ở mức thấp nhất; không tuốt lúa, tẽ hạt ngô khichúng còn quá ướt...Tổn thất trong khâu phơi, sấy bình quân là 1,6-1,9% đối với lúa và vào khoảng 5% đối với ngô.Nhưng nếu tính cả những tổn thất về chất lượng thì đôi khi là rất lớn đối với một số khu vựctrong các vụ thu hoạch khác nhau. Vụ lúa hè thu ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long có tổnthất ở khâu phơi sấy rất cao do thu hoạch trong điều kiện thời tiết mưa nhiều. Chưa có những sốliệu chính xác về tổn thất trong khu vực này, nhưng phần lớn các số liệu đã công bố đều chorằng tổn thất dao động trong khoảng 10-15%, thậm chí là 20% tùy theo từng địa phương.Nguyên nhân chủ yếu của tổn thất này là do rơi, vãi trong quá trình làm khô, mọc mầm hoặcnứt, gãy, vỡ hạt... nhưng tổn thất chủ yếu vẫn là quá trình làm khô không kịp thời, làm khôkhông đúng kỹ thuật dẫn đến hạt thóc, ngô bị mọc mầm, bị biến mầu, bị nứt gãy, bị nhiễm visinh vật... không đủ phẩm chất để xay xát và sử dụng. Vì vậy, giải pháp hạn chế những tổn thấttrong khâu này là trang bị các máy sấy phù hợp cho nông dân để làm khô lương thực, nông sảnđúng kỹ thuật và kịp thời.Tổn thất trong khâu bảo quản vào khoảng 2,6-2,9% trong sản xuất lúa và 10% đối với ngô, chủyếu do bảo quản không đúng kỹ thuật, làm cho côn trùng, sâu, mọt... có điều kiện xâm nhập vàgây hại; do sự tự bốc nóng của khối hạt... Ðây là một nguyên nhân được nhiều nhà khoa học trênthế giới quan tâm, nhưng sự tổn thất này ở nước ta lại ít được chú ý, do lượng lương thực hànghóa được tồn trữ trong dân không lớn [tính theo quy mô mỗi gia đình]. Vấn đề này cần đượcquan tâm, đề cập một cách nghiêm túc hơn.Tổn thất trong quá trình xay xát, chế biến vào khoảng 2,2-3,3%. Ngoài những nguyên nhân vềchất lượng hạt thóc không bảo đảm do các khâu công nghệ sau thu hoạch làm chưa tốt, thì tổnthất này còn do việc sử dụng các loại máy xát, máy chế biến không phù hợp; việc phân loại hạttrước khi xát, cũng như việc xay xát đúng độ ẩm chưa được coi trọng... Hầu như các công ty chếbiến lương thực ở nước ta ít quan tâm sự tổn thất này, trong khi đây là nguyên nhân chủ yếu làmcho gạo của nước ta luôn có tỷ lệ thu hồi và phẩm cấp thấp, giá thành chế biến cao. Ðiều cầnkhuyến cáo là các đơn vị chế biến lương thực nên có công đoạn sấy nguyên liệu trước khi đưavào chế biến để nâng cao tỷ lệ thu hồi cũng như phẩm cấp của sản phẩm.Mặc dù một số công nghệ sau thu hoạch đối với lúa gạo đã được nghiên cứu, chuyển giao đếnnông dân Việt Nam, như cải tiến giống lúa, lựa chọn thời điểm thích hợp, đưa gần 3,000 máy gặtvào sản xuất, sử dụng các loại máy tuốt cơ khí... , song, năng lực máy sấy đáp ứng không quá20% nhu cầu sản xuất, đặc biệt là cho vụ hè thu tại ĐBSCL. Việc bảo quản tập trung, sử dụng234các giải pháp tiên tiến ít được chú trọng nghiên cứu và triển khai, mà chủ yếu vẫn bằng các biệnpháp truyền thống, như trong bồ, cót quây, thùng, chum...Để giảm hao hụt lúa sau thu hoạch, từ năm 2001, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đãxây dựng Đề án đầu tư công nghệ sau thu hoạch, nâng chất lượng, hạ giá thành xuất khẩu gạoViệt Nam tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long với số vốn đầu tư cần là 2550 tỉ đồng.Đề án này nhằm hiện đại hóa công nghệ sau thu hoạch, công nghệ chế biến [bao gồm hệ thốngcác nhà máy chế biến, bảo quản, kho bãi, phương tiện vận chuyển, đào tạo nhân lực, khuyếnnông, đổi giống].Theo đề án, đến năm 2010 khu vực đồng bằng sông Cửu Long sẽ giảm tổn thất sau thu hoạch960000 tấn lúa/năm, chi phí sản xuất giảm thêm 28000 đồng/tấn. Bộ và các tỉnh đồng bằng sôngCửu Long đã qui hoạch và dự kiến, từ năm 2002-2010, đồng bằng sông Cửu Long thu hoạch từ17 đến 19 triệu tấn lúa/năm.Nếu đề án này được thực hiện, mỗi năm đồng bằng sông Cửu Long sẽ tăng thu từ lúa ít nhất là476 tỉ đồng; giá trị tăng thêm của lượng lúa hè thu và thu đông [do không còn bị hao hụt] là1,728 tỉ đồng; giá gạo xuất khẩu sẽ tăng từ 10-15USD/ tấn nhờ chất lượng lúa gạo được nângcao toàn diện.Hiện nay, mỗi năm khu vực đồng bằng sông Cửu Long đang thiệt hại khoảng 900 tỷ đồng dohao hụt sau thu hoạch từ 580,000 đến 600,000 tấn lúa trong vụ hè thu và thu đông do thiếu máysấy.Năm 2001, Bộ Công nghiệp đã qui hoạch đến năm 2010, xây dựng 70 hệ thống sấy đồng bộ,hiện đại, công suất từ 10 đến 30 tấn lúa/giờ, gắn với các trung tâm chế biến gạo xuất khẩu, bảođảm sấy 4 triệu tấn lúa/ năm. Cộng với số máy sấy trong dân, sẽ bảo đảm sấy khoảng 80%lượng lúa hè thu, thu đông hàng năm.Cũng theo qui hoạch của Bộ Công nghiệp, sẽ xây dựng mới hệ tống kho chuyên dùng có sứcchứa 610,000 tấn phục vụ chế biến gạo xuất khẩu tại các tỉnh có lượng lúa hàng hóa lớn, là đầumối lưu thông lúa gạo gồm Kiên Giang, Long An, An Giang, Sóc Trăng, bảo đảm chế biến 3triệu tấn gạo/ năm. Đến thời điểm 2010, tổng công suất chế biến gạo xuất khẩu ở đồng bằngsông Cửu Long là 3,5 triệu tấn, đáp ứng 80 đến 90% lượng gạo xuất khẩu của cả nước.Ngoài những giải pháp mang tính kỹ thuật nêu trên, để đạt mục tiêu đến năm 2010 tỷ lệ tổn thấtsau thu hoạch đối với lúa là 9-10% và đối với ngô là 10-11% [bằng tỷ lệ tổn thất của các nướctiên tiến khu vực Ðông - Nam Á], cần phải thực hiện các giải pháp tổng thể, đồng bộ. Ðó là, đẩymạnh thông tin tuyên truyền trên các phương tiện thông tin đại chúng để mọi người, mọi tầnglớp xã hội nhận thức được tầm quan trọng của các hoạt động trong lĩnh vực công nghệ sau thuhoạch. Từ đó, huy động được ngày càng nhiều nguồn lực xã hội phục vụ công tác này. Tiếp tụcđẩy mạnh công tác nghiên cứu và chuyển giao các tiến bộ kỹ thuật vào thực tiễn sản xuất. Trongnhững trường hợp cần thiết, Nhà nước cần hỗ trợ một phần kinh phí để mua hoặc nhập các côngnghệ tiên tiến của nước ngoài. Nhanh chóng xây dựng các khu liên hợp, các chợ đầu mối nôngsản...; trong đó có các khu vực phân loại, làm khô, sơ chế, chế biến lương thực hiện đại làm dịchvụ hoặc thu mua nông sản cho nông dân, tạo điều kiện giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch, cũngnhư giảm chi phí đầu tư của xã hội trong lĩnh vực này. Ðiều quan trọng hơn cả là phải xây dựngđược chiến lược cũng như kế hoạch thực hiện cụ thể trong lĩnh vực giảm dần tỷ lệ tổn thất sauthu hoạch đối với sản xuất lương thực nói riêng và nông sản nói chung, giúp cho nông dân giảmnhẹ được thiệt hại trong sản xuất, bảo quản và chế biến.4.4. Nguyên tắc bảo quản hạtNhư các phân tích ở các chương trước, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng hạt. Cácyếu tố này quan hệ phụ thuộc lẫn nhau, do đó không được bỏ qua bất cứ yếu tố nào. Các tínhchất đó được tóm tắt trong hình 4.2235Tính chất đống hạtThành phần đống hạt1, Tính chất vật lýKích thước vàhình dángTrọng lượng hạtĐộ rờiTính tự phân loạiĐộ chặt và độ rỗngTính chất dẫn nhiệt2, Tính chất hoá lýSự hấp thuvà nhả khíSự hấp thu và nhả ẩmThành phần đống hạtHạtcây chínhTạp chất vô cơTạp chất hữu cơTạp chất sốngKhông khí3, Tính chất hoá họcThànhphầnGlucidProtidLipidVitaminKhoángBiến đổiGlucidProtid4,Tính chất hoá sinhQuá trìnhLipidhôhấpVitaminQuátrình chín sau thu hoạchKhoátrìnhng tự bốc nóngQuá5, Tính chất sinh họcQuá trìnhnảy mầmHoạt động vi sinh vậtHoạt động côn trùngCác ýêu tố ảnh hưởngđến tính chất đống hạt1, Các yếu tố nguyên liệuLoài,giốngTạp chất: loại và lượng1, Các yếu tố phươngphápCách thức trồng trọt, chămbón [thời tiết, đất, phân…]Cách thức và thời điểm thuhoạchCách thức sơ chế bảo quản trênđồng1, Các yếu tố kỹ thuậtĐộ ẩmhạt [W] và môi trường [ϕ ]Nhiệt độ đống hạt [th] và môitrường [tmt]Tỷ lệ CO2/O2 trong đống hạtSự thông thoáng gióHoá chất bảo quảnChiếu xạ5, Tính chất cảm quanMàuMùiVòĐộ dẻo, mềm, tơi xốpĐộ trong, đụcCÁc yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đống hạt và các biện pháp bảo quảnMuốn có được hạt chất lượng cao, chúng ta phải chăm chút cho hạt từ khi còn là hạt giống, đếnkhi gieo trồng gặt hái, thu hoạch, sơ chế và vào kho. Trong cuốn sách này, chỉ xin trình bày vềcác cơng đoạn sau khi đã gặt hái thu được hạt lương thực. Đặc biệt các yếu tố kỹ thuật sẽ ảnhHình 4.2:236hưởng nhiều nhất trong q trình lưu hạt trong kho. Các thơng số cần kiểm sốt được tóm tắttrong hình 4.3Hình 4.3:Các thông số cần kiểm soát trong quá trình bảo quản hạt trong kho. Mẫu cácthông số kiểm soát bằng máy tính [Jayas 1995]Từ sơ đồ trên và các tính chất đống hạt trình bày trong chương 3 ta nhận thấy vận tốc biến đổichất lượng hạt tỷ lệ thuận với độ tăng hàm ẩm, nhiệt độ và nồng độ khí oxy trong đống hạt. Từđó, ba ngun tắc chính trong bảo quản hạt là giảm ẩm – bảo quản khơ; giảm nhiệt – bảo quảnlạnh và giảm lượng oxy trong khơng khí quanh đống hạt – bảo quản kín. Tuy nhiên trong điềukiện khí hậu và kinh tế Việt nam, hai biện pháp bảo quản hữu hiệu nhất là bảo quản khơ và bảoquản kín hay kết hợp cả 2 phương pháp này. Riêng biện pháp bảo quản lạnh chỉ thích hợp đốivới các vùng xứ lạnh hay ưu tiên bảo quản số lượng nhỏ đối với hạt giống q. Ngồi 3 nguntắc chính trên thì các biện pháp phụ trợ khác như làm sạch khối hạt trước khi bảo quản, thơngthống gió trong q trình bảo quản, sử dụng hố chất diệt trùng hay chiếu xạ trước và trong qtrình bảo quản đều có tác dụng tốt cho bảo quản hạt.4.1. BẢO QUẢN KHƠ4.1.1. Cơ sở lý thuyết và ngun tắc của phương pháp bảo quản khơNhư phần phân tích về ảnh hưởng của độ ẩm đến tính chất của hạt cho thấy độ ẩm của hạt càngcao thì độ ẩm của hạt càng cao thì cả hệ enzyme của hạt lẫn các vi sinh vật đều hoạt động làmhư hỏng hạt. Do đó giảm ẩm sẽ kéo dài được thời hạn bảo quản hạt. Mối tương quan giữa ẩmhạt và nhiệt độ với các biến đổi của khối hạt trong q trình bảo quản được tóm tắt trong hình4.4.237Ảnh hưởng của độ ẩm hạt và nhiệt độ bảo quản đến sự phát triển của vsv, côntrùng và nẩy mầmNhiệt độ và độ ẩm càng thấp thì hạt càng bảo quản được lâu. Như vậy nếu sau khi thu hoạch,nhanh chóng đưa hạt về đến độ ẩm thích hợp sẽ bảo quản hạt được lâu dài. Nếu độ ẩm hạt lươngthực trong khoảng 11 – 13% thì thời hạt bảo quản có thể lâu hơn 1 năm. Thông thường muốngiảm ẩm của hạt lương thực phải qua quá trình sấy tức cần tốn một lượng năng lượng. Chính vìvậy, lựa chọn độ ẩm bảo quản là một bài toán tối ưu giữa thời gian bảo quản và chi phí nănglượng. Thông thường hạt được bảo quản trong vùng thứ hai của đường hấp thụ đẳng nhiệt tứcđộ ẩm khoảng từ 10 – 17% tuỳ loại hạt. Khoảng độ ẩm tối đa có thể bảo quản hạt gọi là ẩm bảoquản kí hiệu Wbq = 15 – 17% còn khoảng nhiệt độ bảo quản hạt tốt là ẩm an toàn – W at = 10 –14%. Thí dụ Linko năm 1960 đã dựng được toán đồ biểu thị thời gian bảo quản theo nhiệt độ vàđộ ẩm của hạt lúa mì. Năm 1958, Kreyger cũng xây dựng được đồ thị mối quan hệ tương tự củahạt đại mạchHình 4.4:238Một số dạng đồ thị biểu diễn mối tương quan nhiệt độ, độ ẩm và thời gian bảoquản hạt lúa mì, yến mạch và đại mạch.Bảng 4.5 trình bày độ ẩm an toàn để có thể bảo quản lâu dài một số loại hạt ở các vùng khí hậunhiệt đới. Độ ẩm này thay đổi tuỳ thuộc vào hàm lượng chất béo có trong hạt. Hàm lượng chấtbéo càng cao thì độ ẩm an toàn càng thấpHình 4.5:Bảng 4.5: Độ ẩm an toàn để có thể bảo quản lâu dài một số loại hạt ở các vùng khí hậu nhiệt đới.HạtThócGạoNgôLúa mìẨm hạt14,0%13,0%13,0%13,0%HạtCà phêCao lươngHướng dươngCa caoẨm hạt13,0%12,5 %9,0%7,0%4.1.2. Ảnh hưởng của quá trình sấy khô tới chất lượng của hạtQúa trình sấy khô ít nhiều sẽ ảnh hưởng tới chất lương của hạt. Mức độ ảnh hưởng nhiều hay ítphụ thuộc vào chế độ sấy. Nếu nhiệt độ sấy càng thấp, tốc độ bốc hơi ẩm càng chậm thì biến đổivề mặt chất lượng càng giảm. Quá trình sấy hạt thường dẫn đến các biến đổi làm tăng độ cứng,độ dẻo, giảm độ trắng, và giảm khả năng hấp phụ nước của hạt hay bột.Thí dụ các bíên đổi chất lượng hạt gạo trong quá trình làm khô hạt thóc được trình bày trongbảng và bảngBảng 4.6: Biến đổi chất lương hạt sau quá trình thổi gió khô để sấy thócNhiệt độ dòng không khí sấy là 30 ± 4 °C và độ ẩm là 76 ± 8%, tỷ lệ hạt nguyên 0,93 – 0,981MẫuTrước sấyVân tốcgió[m3/min m3thóc]0,932Sau sấyTrước sấy0,653Sau sấyTrước sấy1,204Sau sấyTrước sấySau sấy1,50239Ẩm [%]Độ cứng[kg]Độ dẻo[kg]PV [RVU]FV [RVU]Tỷ lệ hạtngunĐộ trắngtrung bìnhKhả năngnẩy mầm20,114,418,513,320,114,019,522,84±3,419,28±0,0 16,86±0,416,66±4,25 23,87±5,28 16,14±1,8920,18±0,69348––––––0,17±0,03 –0,29±0,060,11±0,04 0,07±00,06 0,17±0,04293,33304,58246,58266,81239,00255,17247,39380,50389,67286,01311,47261,25272,17267,6113,717,61±0,03–0,29±0,01313,72264,7710,9310,9410,9510,9850,348,849,849,051,149,351,250,1––97,296,397,796,897,797,2Bảng 4.7: biến đổi chất lượng hạt thóc trong các q trình sấya. Khả năng xay xát hạtHạt sau khi sấy khơ trở nên cứng giòn hơn nên tốn năng lượng hơn trong q trình xay xát.Trong q trình bốc hơi nước từ hạt, phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm ban đầu của hạt và củadòng tác nhân sấy mà tốc độ bốc hơi ẩm khác nhau có thể dẫn đến hiện tương rạn nứt hạt làmtăng lượng hạt vỡ khi xay xát. Điều này thấy rất rõ đối với hạt thóc. Ngun nhân gây ra hiệntượng nứt gãy là do gradient ẩm từ ngồi vào tâm hạt thóc khi sấy q cao. Độ ẩm bên ngồigiảm nhanh trong khi bên trong ẩm còn nhiều. Khi nhiệt độ tăng hơn 550C, thể tích tăng sẽ tạo ralực căng cục bộ trong hạt và nếu lực căng này lớn sẽ làm nứt, gãy hạt, đặc biệt dọc theo các váchngăn giữa các hạt protein và hạt tinh bột [Hình 4.6]. Khơng chỉ nhiệt độ, thời gian sấy kéo dàicũng có tác động làm gãy vỡ hạt.Lô hạt càng không đồng đều về ẩm độ thì xay xát càng bò gãy vỡ nhiều. Nếu nhiệt độ hạtđạt lớn hơn 450C trong thời gian 1 giờ, thì độ gãy vỡ gạo tăng lên đáng kể. Tốc độ giảm ẩmcàng nhanh thì càng gãy nhiều. Chính vì vậy trong q trình sấy thóc, người ta chia ra thànhcác giai đoạn sấy – ủ – sấy để hạt có khả năng tự phục hồi các điểm gãy vỡ. Thí dụ ở máy sấyliên tục, sau khi giảm 2-3% ẩm độ trong 15-20 phút, người ta phải ủ trong 4 giờ, để ẩm độhạt đồng đều trở lại240Mặt cắt ngang của hạt gạo sau khi sấy bằng các phương phápa = hạt gạo trước khi sấy; b = quạt gió ở nhiệt độ phòng vận tốc gió 0,65m 3/phút.m3 thóc; c =phơi trong mát, d = phơi nắng; e = Sấy trong lò sấy ở 450C; f = Sấy trong lò sấy ở 600C; g = sấyliên tục ở 600C; h = sấy liên tục ở 700CChính nhiệt độ sấy nhiệt độ, độ ẩm bảo quản và thời gian bảo quản sẽ ảnh hưởng đến độ gãy vỡcủa hạt khi xay xát. Tuy nhiên các biến đổi này có những quy luật biến đổi phức tạp, thí dụ đốivới thóc các biến đổi được trình bày trong hìnhHình 4.6:Tỷ lệ hạt nguyên khi xay xát phụ thuộc vào thời gian và độ ẩm bảo quảnĐối với hạt bắp, nếu sấy quá khô sẽ không thể sản xuất bột theo phương pháp ướt do khả nănghoà tan của tinh bột vào nước giảm. Đối với hạt lúa mì khi nhiệt độ sấy cao hơn 80 0C thì sau quátrình sấy khô sẽ trở nên cứng hơn nên khó khăn hơn trong quá trình xay bộtb. Tính chất công nghệHình 4.7:241Sau khi sấy khô hạt gạo trở nên cứng hơn, khả năng hấp phụ nước giảm, do đó gạo nấu dễ bịnhão hơn. Quá trình sấy cũng sẽ ảnh hưởng tới độ nhớt của hồ tinh bột. Tính chất nướng bánhcủa bột mì có thể giảm khi sấy hạt lúa mì ở nhiệt độ cao hơn 80 0C do các biến tính của proteinlúa mì.Thí dụ đối với khả năng hấp phụ nước và đỉnh nhớt cực đại của gạo được trình bày trong hình4.8 và 4.9Hình 4.8:Tỷ số hấp thu nước của gạo ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm bảo quản242Hình 4.9:Đỉnh nhớt cực đại của gạo ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm bảo quảnc. Giá trị dinh dưỡngKhi ta sấy hạt mà đảm bảo cho hạt không bị hư hỏng về tính chất công nghệ thì gây rất ít biếnđổi về dinh dưỡng. Nhưng khi sấy với nhiệt độ cao để làm thức ăn gia súc thì có các biến đỏi vềdinh dưỡng, nhất là các vitamin nhạy với nhiệt có thể sẽ mất hoạt tính vitamin.d. Tính chất cảm quan:Kết quả trong bảng cho thấy sau thời gian sấy hạt, dù chế độ sấy rất nhẹ độ trắng của hạt cũng bịthay đổi theo khuynh hường giảm độ trắng, tăng độ vàng của hạt. Độ dẻo của gạo có thể tăngcũng có thể không thay đổi trong quá trình sấy hạt. Nhưng thông thường khi nhiệt độ cao, tốc độbốc hơi ẩm quá nhanh sẽ có khả năng làm đứt các mạch tinh bột và làm giảm độ nhớt, dẻo.e. Khả năng nẩy mầm của hạt:Hạt dùng để làm giống hay hạt đại mạch dùng để sản xuất malt thì khi sấy khô cần lưu ý đếnnhiệt độ làm giảm khả năng nẩy mầm của hạt. Thông thương nhiệt độ này là 43 0C. Nhiệt độ làm243giảm khả năng nẩy mầm hạt phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của hạt, độ ẩm càng cao thì nhiệt độcần phải càng thấp.f. Điểm cần lưu ý:Sấy không nâng cấp được hạt sắp hư. Nếu đống lúa sau khi đập đã bốc nóng và sắp sửa nảymầm thì sấy chỉ cứu cho kỏi đổ bỏ. Trong trường hợp này không thể so sánh chất lượng hạtsấy với hạt phơi nắng thông thường.4.1.3. Giới thiệu chung về q trình sấy khơ hạtBiện pháp phổ biến nhất để làm khơ hạt là thực hiện q trình sấy. Quá trình sấy rất phức tạpvà không ổn đònh, trong đó đồng thời xảy ra nhiều quá trình như quá trình truyền nhiệt từ tácnhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt trong vật sấy, bay hơi của ẩm, dẫn ẩm từ trong ra bề mặtcủa vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt của vật sấy vào môi trường sấy [tác nhân sấy].a. Cơ chế quá trình sấy khôĐộng lực của quá trình sấy chính là sự chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trên bềmặt hạt và trong tác nhân sấy. Hai quá trình truyền khối cơ bản diễn ra trong quá trình sấykhô bao gồm[1] Sự di chuyển ẩm từ trong lòng nguyên liệu ra bề mặt nguyên liệu[2] Sự bốc hơi ẩm từ bề mặt nguyên liệu ra ngoài môi trườngb. u cầu của q trình sấy khơ hạtu cầu căn bản nhất của q trình sấy là hạt phải khơ đều và sau khi sấy hạt vẫn còn giữđược tính chất cơng nghệ cần thiết. Thí dụ nếu sấy hạt giống thì hạt vẫn còn có khả năng nẩymầm; nếu sấy hạt để làm thức ăn cho người dạng ngun hạt [hạt gạo, hạt bắp…] thì hạt cầnngun vẹn, tỷ lệ rạn nứt ít; nếu sấy hạt để sau này sản xuất bột thì màu của hạt và hoạt lực mộtsố loại enzyme càng ít biến đổi càng tốt…Như vậy, hạt qua q trình sấy phải đảm bảo các tínhchất sau• Độ ẩm cả khối hạt giảm thấp đúng u cầu và đồng đều;• Lượng hạt bị hư hỏng gãy vỡ, biến màu do q trình sấy thấp;• Khả năng sống, nẩy mầm của hạt cao;• Hàm lương vsv,cơn trùng và tạp chất thấp;• Giá trị dinh dưỡng cao;• Được sự chấp nhận của đơng đảo người tiêu dùng.c. Các thơng số đặc trưng của q trình sấy hạt lương thực[i] Độ ẩm của hạtTrong q trình sấy khơ hạt, các giá trị về độ ẩm của hạt mà ta cần quan tâm là độ ẩm ban đầuW0, độ ẩm cân bằng Wcb, độ ẩm cuối Wc và độ ẩm tại thời điểm đang xét W t. Các giá trị ẩm nàythường được tính trên căn bản chất khơ của hạt, nhưng đơi khi cũng được tính dựa trên căn bảnkhối lượng hạt ướt. Giá trị độ ẩm tại thời điểm t được tính theo cơng thức [Wd + 1] G Wt − kho = −1Gt [1 − W D ] G Gthay Wt −uot = 1 − Độ ẩm cân bằng của hạt được xác định dựa vào thực tế [xem thêm chương III ][ii] Lượng ẩm tách ra: phụ thuộc vào khối lượng của đống hạt, độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuốicủa q trình sấy. Lượng nước bốc hơi từ hạt tính theo công thức:244∆G =G [WD − Wc]hay ∆G = Gkhô. [Wđ - Wc]100 − WCTrong đó:∆G: Khối lượng nước thoát ra trong quá trình [kg]G : Khối lượng ban đầu của hạt [kg]Gkhơ: Khối lượng chất khô của đống hạt [kg]WC, WD: Độ ẩm cuối và độ ẩm ban đầu của hạt tính trên căn bản hạt ướt[%]Wđ , Wc: Hàm ẩm ban đầu và hàm ẩm sau của hạt tính trên căn bản chất khơ hạt [%]Cũng có thể tra bảng hay dựa vào các tốn đồ để xác định nhanh lượng ẩm thốt ra trong qtrình sấy hạtBảng 4.8: Lượng ẩm mất đi trong thời gian sấy[iii] Nhiệt hố hơi ẩm trong hạtNăng lượng cần thiết để bốc hơi ẩm phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của hạt. Độ ẩm càngnhỏ , liên kết ẩm với chất khơ của hạt càng lớn, năng lượng cần thiết để bốc hơi 1kg nước sẽcàng cao. Sự khác nhau giữa các loại hạt do sự khác nhau về thành phần hoá học đặc biệt làtinh bột và protein đóng vai trò là chất hấp phụ nước . Thí dụ bảng cho biết nhiệt hố hơi nướctừ hạt thóc ở các độ ẩm khác nhau do Brooker và các đồng sự đưa ra năm 1974Bảng 4.9: Nhiệt hoá hơi nước của thóc phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của hạt245Hình 4.10: Mối quan hệ giữa nhiệt hoá hơi của nước trong hạt với độ khô của hạt [theoCenkowski và đồng nghiệp [1992] ][iv] Nhiệt độ sấyĐối với sấy hạt lương thực, do u cầu đảm bảo tính chất cơng nghệ như khả năng nẩy mầm,chống nứt, vỡ hạt…nên nhiệt độ của hạt khi sấy phải nằm dưới nhiệt độ biến tính. Thơng thườngđể sấy hạt người ta đưa ra ba ngưỡng nhiệt độ:•Đối với hạt giống, nhiệt độ sấy phải nhỏ hơn nhiệt độ biến tính của hệ enzyme để hạt còn cóthể nảy mầm, thường nhiệt độ này là nhỏ [khoảng 25 - 45 0C] đối với các hạt nhạy cảm như đậu,thóc… và đạt cao nhất là 50 – 600C đối với hạt lúa mì, yến mạch, cao lương•Đối với hạt chỉ bóc vỏ, cần hạt “gạo” ngun như thóc, kê… hay hạt sản xuất bột nhưng cầngiữ tính chất của các enzyme như lúa mì, đại mạch…nhiệt độ sấy có thể cao hơn sấy cho hạtgiống một chút nhưng vẫn phải thấp hơn nhiệt độ gây nứt gãy hạt. Thơng thường thấp nhất củasấy hạt làm lương thực cho người là 450C và cao nhất là 700C•Đối với hạt làm thức ăn gia súc, u cầu về cảm quan khơng cao, nhiệt độ hạt sấy có thể lênđến 80 – 1000CBảng 4.10:Nhiệt độ tối đa trong q trình sấy hạt [Theo Friesen 1982]246Tuy nhiên cần lưu ý là nhiệt độ sấy tối đa mà hạt chịu còn phụ thuộc vào phương pháp vàthíêt bị sấy mà chúng ta lựa chọn. Thiết bị sấy dòng liên tục cho phép nhiệt độ sấy cao hơn thiếtbị sấy tĩnh. Thí dụ đối với lúa mì cứng, sấy bằng máy sấy liên tục có thể nâng nhiệt độ hạt lên800C còn với thùng sấy tĩnh nhiệt độ tối đa là 600CĐể bảo đảm chất lượng hạt các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu chế độ sấy nhiệt độ thấp.Sấy nhiệt độ thấp là phương pháp sấy hạt với nhiệt độ sấy bằng hoặc cao hơn không quá 5 0Cso với nhiệt độ môi trường. Nếu ϕkk =75%, không cần nâng nhiệt độ cho không khí sấy trongquá trình sấy, hạt sẽ giảm độ ẩm đạt 14%, đúng yêu cầu bảo quản. Nếu ϕkk = 85%, hạt sẽđạt ẩm độ 15,7%, gần với yêu cầu bảo quản. Chỉ cần nâng nhiệt độ lên một ít, để hạ ϕkkxuống 75%, sẽ đạt yêu cầu bảo quản[v] Trở lực đống hạtTrong trường hợp sấy tĩnh, chiều cao đống hạt tạo nên một trở lực đối với dòng tác nhân sấy,trở lực đó tùy thuộc vào nhiều yếu tố như hình dạng, cấu trúc vỏ hạt, tạp chất trong hạt, độ ẩmhạt… [xem thêm chương III]Việc lựa chọn một chiều dày lớp hạt thích hợp với mỗi chiếc quạt là việc hết sức quan trong đểgió có thể thơng thống hết tồn bộ thiết bị, có như vậy mới tránh tình trạng hạt ẩm cục bộ[vi] Lưu lương khơng khí sấyDòng khơng khí khơ do quạt tạo thành sẽ đi xun qua khối hạt và sẽ mang lượng ẩm do hạtnhả ra ngồi thiết bị sấy. Lưu lương khơng khí sấy được tính bằng đơn vị thể tích khí trong mộtđơn vị thời gian xét cho một đơn vị thể tích hạt sấy, thí dụ m 3/phút.m3 hạt. Lưu lượng khí phụthuộc vào chênh lệch nhiệt độ cho phép giữa tác nhân sấy và hạt cần sấy; độ ẩm tương đối củakhí và của hạt, trở lực đống hạt…Lưu lượng khí càng cao thì thời gian sấy càng nhanh nhưngcác bíên đổi trong hạt càng sâu sắc.d. Phương trình sấyPhương trình sấy là phương trình mô tả mối tương quan giữa hàm ẩm vật liệu hay vận tốcbốc hơi ẩm và thời gian sấy. Các số liệu về mối tương quan giữa vận tốc sấy và các thông sốcủa không khí sấy được lấy từ thực nghiệm và xây dựng thành các phương trình toán học.Các kết quả thực nghiệm được vẽ trên đồ thị như hình và được gọi là đường cong sấy và đườngcong tốc độ sấy247Đường cong sấy [A] ; đường cong vận tốc sấy [B] và đường cong biểu thò mốitương quan giữa độ ẩm hạt và tốc độ bốc hơi ẩm [C][i] Đường cong sấy:Đường cong sấy là đường cong biểu diễn độ ẩm của vật liệu sấy theo thời gian sấy. Đường biểudiễn đường cong của quá trình sấy chia làm 3 phần:• Giai đoạn đun nóng sản phẩm , đưa từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ cao có thể bay hơi được.• Giai đoạn thể hiện sự bay hơi đều đặn của sản phẩm sấy .Giai đoạn này phụ thuộc rấtnhiều vào môi trường thoát ẩm. Nếu thoát ẩm tốt thì quá trình sấy sẽ nhanh.• Giai đoạn thể hiện hơi nước trong sản phẩm bay ra chậm dần và cuối cùng đường biểudiễn song song với trục hoành , lúc này đạt đến độ ẩm cân bằng, quá trình sấy dừng lại.Đường cong sấy có thể được lập dưới 2 dạng• Dạng độ ẩm thực tế tính theo % chất khơ hạt theo thời gian – dạng có thứ ngun [hình 4.A]• Dạng thay đổi tỷ số ẩm theo thời gian – dạng khơng có thứ ngun [hình 4.12]. Tỷ số ẩmcủa quá trình sấy là một hàm số phụ thuộc nhiệt độ, hàm ẩm không khí và thời gian sấyHình 4.11:WR =Wt − Wcb= f [T , ϕ kk , t ] = Ae − KtWd − WcbTrong đóWt: Độ ẩm trong hạt tại thời điểm đang xét, % chất khôWcb : Độ ẩm cân bằng của hạt, % chất khô;Wd: Độ ẩm ban đầu của hạt, % chất khô;TC, TF : Nhiệt độ không khí [0C hay 0F];ϕkk: Độ ẩm tương đối của không khí, [%]ϕo: Độ ẩm tương đối của khơng khí trước khi sấy [%]ts, tp, tg: Thời gian sấy tính theo giây, phút hay giờ.A, K : Hằng số thay đổi phụ thuộc vào thiết bò sấy, loại hạt sấy…248Hình 4.12:Đường biểu diễn không thứ nguyên của vận tốc sấy phụ thuộc vào thời gian sấy vàchiều cao lớp hạt sấyCó rất nhiều nghiên cứu để xác đònh đường cong sấy cho các loại hạt khác nhauThí dụ dạng đđường cong sấy khơng thứ ngun và hệ số K của trường hợp sấy buồng cho mộtsố loại hạt được cho trong bảngBảng 4.11:Dạng đđường cong sấy khơng thứ ngun và hệ số K của trường hợp sấy buồngcho một số loại hạtHạtDạng phương trìnhCác hằng sốGạoA = 0,01579 + 0,0001746T – 0,01413ϕoWR = exp [–AtpK]K = 0,6465 + 0,002425T +0,07867ϕoThócA = 0,02958−0,44565ϕo+0,01215TKWR = exp[− At g ]K=0,13365+1,93653ϕo−1,77431ϕo2+0,009468TLúa mìWR = exp [–Atp]A = 2000exp[-9179/[Tf +460]]KNgơA = -3,47.10-2 + [2,87.10-3.T]WR = exp [–Atgio ]K = 0,54 + 3,24.10-3.ϕot = Aln[WR] +B[ln[WR]]2Đại mạchCao lươngK = 139,3 + exp[ -7676/[Tf + 460]WR = exp [–Atp]t = Aln[WR] +B[ln[WR]]2Đậu nànhKWR = exp [–[Atp] ]A = -0,207 + 3,57.10-3+0,216W0 + 0,216ϕo +3,20210-4W0TK = 0,33 + 0,00238 ϕo + 0.00276TVới ϕo : Độ ẩm ban đầu của tác nhân sấyW0: Độ ẩm ban đầu của hạtTg, tp, tgio: thời gian sấy tính theo giây, phút hay giờT, Tf: Nhiệt độ sấy tính theo 0C hay 0FWR: tỷ số ẩm[ii] Đường cong vận tốc sấy:249Đường cong vận tốc sấy cho biết tốc độ thoát ẩm theo thời gian sấy. Đường cong sấy cũngđược chia thành 3 đoạn ứng với:Giai đoạn sấy tăng tốc, lượng nhiệt cung cấp một phần làm nóng ngun liệu, một phần nữa đểbốc hơi một phần nước tự do trong hạt. Trong giai đoạn này lượng nước thoát nhanh;Giai đoạn sấy đẳng tốc, tòan bộ nhiệt cung cấp cho sản phẩm dùng vào việc bốc hơi nước,lúc này nhiệt độ sản phẩm hầu như không thay đổi và bằng nhiệt độ hơi nước bốc ra.Giai đoạn cuối là giai đoạn vận tốc sấy giảm. Nhiệt ở giai đoạn này một phần để hơi nướctiếp tục bốc hơi và một phần để sản phẩm tiếp tục nóng lên. Tốc độ sấy giảm dần cho đếnlúc thủy phần sản phẩm đạt tới mức cân bằngHình 4.13:Các giai đoạn của quá trình sáyLewis [1921] đề nghị đường cong vận tốc sấy có dạng chung là:∂Wt= − K d [Wt − Wcb ]∂tVới Kd là hằng số sấy thay đổi tùy theo q trình sấy cụ thểThí dụ theo [Brooker, Bakker-Arkema, & Hall, 1992], đối với gạo lậtln [ − ϕ kk ]Kd=a exp[-b′/T] Và Wcb = 0,01−5 2,31 × 10 [ T + 55,815] 1 / 2 , 99Trong đó theo Verma, Bucklin, Eadan, & Wratten, [1985], đối với gạo lật có hệ số dẫn nhiệtK = 308–333 W m−1 K−1 thì a = 13,88 s−1, b′ = 3818,2 K Vận tốc sấy phụ thuộc vào các điều kiên sau:• Kết cấu của sản phẩm, thành phần , tính chất hóa học của sản phẩm.• Hình dạng và kích thước sản phẩm• Vận tốc sấy tỷ lệ với tỉ số giữa bề mặt [S] bốc hơi nước với thể tích [V] của sản phẩm sấyS/V. Nếu V cố đònh , khi S tăng thì vận tốc sấy tăng.• Độ ẩm ban đầu và cuối của sản phẩm W 0 và WC. Nếu W0-WC càng lớn thì thời gian sấycàng lâu.• Độ ẩm , nhiệt độ và vận tốc của không khí nếu độ ẩm tương đối ϕ của không khí càngnhỏ , nhiệt độ lớn và vận tốc không khí lớn thì sấy nhanh hơn, nhưng nhiệt độ và vận tốckhông khí bò khống chế bởi qui trình công nghệ sản phẩm chứ không phải tăng nhiệt độ vàthể tích V lên bao nhiêu cũng được.• Trạng thái của sản phẩm đem sấy , sản phẩm ở trạng thái động sấy nhanh hơn trạng tháitónh.Vì vậy phải căn cứ vào các yếu tố thúc đẩy quá trình sấy để chọn chế độ sấy thích hợp.4.1.4. Các thiết bị sấy250a. Phân loại thiết bị sấy hạtCó nhiều cách phân loại máy sấy dựa khác nhau dựa trên chuyển động hạt, trên năng lượng cungcấp, trên dạng ngun liệu vào… Nhưng có một số cách phân loại thơng dụng nhất sau đây• Theo cách nhập liệu vào ta có sấy theo mẻ, sấy liên tục hay hỗn hợp• Theo chuyển động của dòng hạt ta có sấy tĩnh, sấy động hay sấy khí động• Theo phương thức truyền nhiệt ta có dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt hay bức xạ nhiệt hay hỗn hợp• Theo tương quan giữa dòng khí và dòng hạt ta có sấy cùng chiều, ngược chiều, chéo dònghay hỗn hợp• Theo nguồn cung cấp năng lượng ta có sấy nhờ chất đốt [như than, củi, trấu, dầu, hay cácloại khí sinh học – biogas] và sấy nhờ năng lượng mặt trời• Theo tác nhân sấy ta có sấy nhờ khơng khí nóng, khói lò hay hơi nước q nhiệtLựa chọn kiểu sấy nào phụ thuộc vào tính chất vật liệu vào sấy, u cầu của sản phẩm sấy vàcác yếu tố xã hội khác như trình độ khoa học kỹ thuật và điều kiện kinh tếb. Dạng thiết bị sấy tĩnhCác thiết bị sấy tĩnh thường là sấy theo mẻ, quy mơ nhỏ và vừa. Thiết kế chung của thiết bị sấytĩnh gồm có thùng sấy trong có chứa hạt, quạt để di chuyển dòng tác nhân sấy qua lớp hạt và lòđốt để nâng nhiệt tác nhân sấy khi cần thiết. Dòng tác nhân sấy sẽ chuyển động ngang qua lớphạt và mang ẩm tách ra từ hạt thốt ra ngồi. Để nâng nhiệt dòng tác nhân sấy, ta có thể sử dụngmọi nguồn năng lượng như năng lượng từ mặt trời hay năng lượng từ chất đốt. Khi thiết kế thiếtbị sấy tĩnh, các thơng số chính cần phải xác định là nhiệt độ và vận tốc dòng tác nhân sấy cũngnhư chiều dày lớp hạt trong thiết bị. Các thơng số này sẽ ảnh hưởng tới nhiệt độ hạt và tốc độbốc hơi ẩm.Trong các thiết bò sấy tónh, không nhất thiết phải thổi khí nóng mà ta có thể chỉ cần thổikhông khí khô vào thiết bò. Khi thổi khí khô, nhiệt độ thấp như vậy chất lượng hạt sẽ cao hơnkhi sấy với nhiệt độ cao. Sau khi sấy, hạt khô có thể lấy ra hoặc tiếp tục để lại trong thùngsấy như là kho bảo quản có kết hợp thông thoáng. Kết cấu thùng sấy như là kho bảo quản cóquạt gió và hệ thống phân phối gió. Thực chất của quá trình sấy nhiệt độ thấp là quá trìnhthông thoáng sản phẩm sấy, không cần cấp nhiệt, hoặc chỉ cấp nhiệt một ít. Lớp hạt đem sấyđược đổ khá dày, 1-4 m tuỳ theo ẩm độ hạt và ẩm độ môi trường, thời gian sấy kéo dài từvài ngày đến vài tuần.Dạng sấy tĩnh đơn giản nhất là các thùng sấy chất hạt phía trên và có quạt thổi khí nóng từ dướilên trên được gọi là máy sấy tĩnh vỉ ngang [hình ].Hình 4.14:Sơ đồ máy sấy tĩnh251Hình 4.15:Biến đổi ẩm trong quá trình sấy tónhCác buồng sấy có thể làm bằng gỗ, gạch, betơng hay kim loại tuỳ thuộc điều kiện kinh tế từngvùng. Sàn của buồng sấy có thể bằng lưới đan hay tấm kim loại đột lỗ. Trong thiết bị sấy nhưvậy hạt được đổ vào và lấy ra bằng tay. Để thuận tiện hơn cho việc tháo hạt, thùng sấy được đặttrên một khung nghiêng như hìnhHình 4.16:Máy sấy mẻ tĩnh năng suất 2tấn/mẻ với thùng bằng gỗHình 4.17:Buồng sấy mẻ tĩnh đặt trên khung nghiêngCông nghệ sấy hạt bằng máy sấy tónh vỉ ngang đã có từ giữa thế kỉ thứ 20 ở Mỹ và Nhật.Vào những năm 1970, ở Philippine, hai bản thiết kế máy sấy tónh vỉ ngang đã được đưa rado Đại học UP Los Bano [1,8 tấn/mẻ] và viện lúa Quốc Tế IRRI [1 và 2 tấn/mẻ]. ViệtNam, thiết kế này đã được trøng Đại Học Nông Lâm TP.HCM thiết kế lại với những cỡ252công suất lớn hơn. Mẫu máy máy sấy tónh vỉ ngang đầu tiên, có năng suất 8 tấn/ mẻ, đượclắp đặt vào năm 1983 tại huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng. Sự phát triển máy sấy tónh từ consố không năm 1980, đã gia tăng không ngừng theo đà tăng trưởng của diện tích và sản lượnglúa ĐBSCL.Ở quy mơ nhỏ hộ gia đình chúng ta có thể tận dụng các bồ chứa, thùng chứa làm thiết bị sấy nhưtrong hình B. Sau khi lúa được nạp vào khỏang giữa 2 bồ cót và bạt phủ được cột lại, đóngcầu dao điện cho quạt hoạt động. Quạt hút không khí trời thổi xuyên qua lớp hạt làm khô hạtdần từ trong ra ngòai. Ban đêm thì ngưng quạt để tiết kiệm điện, tránh hồi ẩm vì ẩm độtrong không khí cao, nhiệt độ thấp. Nếu muốn rút ngắn thời gian sấy thì đêm vẫn chạy quạtvà phải đốt điện trở hoặc đốt lò than thêm để giảm độ ẩm không khí sấy. Tương tự, ngàymưa dầm phải mở điện trở hoặc lò than để hạt khô nhanh hơn. Nếu ban ngày nắng, vẫn tiếptục đóng điện trở hoặc đốt lò thì lúa sẽ khô nhanh hơn, nhưng hao điện và lớp lúa trong sẽquá khô làm mất khối lượng và khi xay sẽ bò gãy gạo nhiều hơn.Ngun tắc cấu tạo máy sấy SRR của đại học nơng lâm tp HCMMột số dạng thiết bị sấy tĩnh quy mơ nhỏ được giới thịêu ở các hìnhTrong các dạng thiết bị này, hạt được trải thành lớp mỏng khoảng 0,3 – 1,2m, nhiệt độ hạt sấykhoảng 430C. Lưu lượng gió khoảng 50m3/phút.tấnHình 4.18:Hình 4.19:Sơ đồ máy sấy tĩnh vỉ ngang do CPCRI sáng chế [Patil and Singh, 1983].253Hình 4.20:Dạng thiết bị sấy tĩnh dành cho đâu nành [Patil and Sukla, 1988].Máy sấy tĩnh cũng có thể sử dụng làm khô hạt với quy mô lớn khoảng từ 10 tấn đến vài trămtấn. Với các thiết bị lớn như vậy, buồng sấy có thể có nhiều hình phức tạp như trụ, lục lăng, hộpchữ nhật…với nhiều chất liệu khác nhau như gỗ, thép hay nhựa tổng hợpHình 4.21:Hình 4.22:Dạng buồng sấy mẻ tĩnh hình chữ nhậtHệ 4 buồng sấy mẻ tĩnh hình trụ bằng lưới đan dùng để sấy trong nhà254