Nghiên cứu quá trình bảo quản gạo dự trữ sử dụng chất khử oxy

Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu trình bảo quản gạo dự trữ sử dụng chất khử oxy MỞ ĐẦU Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Mơi trường - khí hậu kỹ thuật bảo quản 1.1.1 Khí hậu nhiệt đới nước ta 1.1.2 Ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới đến sản xuất nước ta 1.1.3 Vi khí hậu kỹ thuật – môi trường kỹ thuật 1.1.4 Suy giảm chất lượng tác động khí hậu 10 1.1.5 Phân loại môi trường theo quan điểm kỹ thuật 11 1.2 Gạo bảo quản dự trữ quốc gia 11 1.3 Yếu tố môi trường bảo quản gạo dự trữ 19 1.4 Kỹ thuật bảo quản giới 22 1.5 Bảo quản gạo nước ta 26 1.5.1 Bảo quản thông thường 26 1.5.2 Bảo quản kín 27 1.5.3 Tạo môi trường - vi khí hậu bảo quản 27 CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 42 2.1 Nguyên liệu - đối tượng nghiên cứu 42 2.2 Chất khử Oxy 42 2.3 Phương pháp 47 2.3.1 Chuẩn bị gạo dự trữ 49 2.3.2 Kiểm tra chất lượng gạo nhập kho 50 2.3.3 Chất xếp gạo 50 2.3.4 Phủ dán kín lơ 50 2.3.5 Hút chân khơng thử độ kín 51 2.3.6 Đặt chất khử oxy vào lô 53 2.3.7 Kiểm tra nồng độ oxy lô 53 2.3.8 Kiểm tra định kỳ - xử lý biến động 53 2.3.9 Xuất kho 53 2.4 Phương pháp đánh giá chất khử oxy 54 2.5 Phương pháp đánh giá chất lượng gạo bảo quản 55 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 3.1 Kết tạo môi trường vi hậu bảo quản 57 Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN 3.1.1 Chất lượng màng PVC bảo quản 57 3.1.2 Kiểm tra độ kín lơ bảo quản 59 3.2 Biến thiên nồng độ oxy 61 3.2.1 Biến đổi nồng độ oxy đầu sau đặt chất khử oxy 61 3.2.2 Biến đổi nồng độ oxy 48 đầu thử nghiệm 63 3.2.3 Biến đổi nồng độ oxy 60 ngày thử nghiệm 68 3.2.4 Biến động nồng độ oxy 11 tháng thí nghiệm 72 3.2.5 Thảo luận chất khử biến thiên nồng độ oxy 75 3.3 Kết chất lượng gạo bảo quản 77 3.3.1 Diễn biến tiêu hóa lý chất lượng gạo 77 3.3.2 Độ giảm chất lượng dinh dưỡng 79 3.3.3 Tổn thất vật chất khô 83 3.4 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật 83 3.5 Thảo luận 85 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN MỞ ĐẦU Trong đời sống hàng ngày người vấn đề ăn đặt trước tiên lương thực thuộc nhu cầu thiết yếu, Như Hồ Chủ Tịch dạy "Muốn nâng cao đời sống Nhân dân trước hết phải giải vấn đề ăn đến mặc vấn đề khác" Lương thực người nhu cầu thiết yếu, số tồn xã hội Với vị trí có tầm ảnh hưởng định đến sống toàn xã hội vậy, sản xuất lương thực phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu, đất đai thực tế khơng có đủ thường xun lương thực cho tiêu dùng Nước ta sản xuất lương thực điều kiên thủ cơng, lại vùng khí hậu nhiệt đới, bão lũ, mùa thường xuyên xảy ra, nên lương thực tình trạng dù thu hoạch mùa ngày giáp hạt, khan lương thực giá tăng cao Dự trữ lương thực vấn đề tất yếu khách quan phù hợp với quy luật phát triển kinh tế xã hội, có vai trị trọng yếu hoạt động xã hội, nhân tố định đảm bảo an ninh lương thực ổn định xã hội Trong kinh tế quốc dân nước ta, với 70% nơng dân, lương thực đóng vai trị trọng yếu, có tác động mở đường thúc đẩy phát triển ngành sản xuất khác Khơng có dự trữ lương thực quyền nhà nước trở nên không vững Dự trữ lương thực không đầy đủ Nhà nước khơng tập trung ý vào xây dựng công nghiệp lớn Trong thời kỳ lâu dài nữa, hoạt động sản xuất nước ta nông nghiệp, chăn nuôi Khi đủ ăn nhà nước tiến hành phát triển ngành khoa học phục vụ đời sống sinh hoạt khác Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN Sau 20 năm đổi mới, kinh tế nước ta đạt thành tựu quan trọng nông nghiệp đặc biệt lương thực Năng suất lúa nước ta cao trước đạt 5-6 tấn/ha/vụ Đã đáp ứng nhu cầu nước, đảm bảo dự trữ quốc gia liên tục xuất khẩu, Việt Nam nước xuất gạo đứng thứ giới Từ số thống kê số lượng lương thực tổn thất nước tiên tiến Liên xô, Mỹ, Nhật Bản số lương tổn thất bảo quản hàng năm khoảng 5% Ở nước nhiệt đời mức hao hụt cao lên đến 10% Bảo quản lương thực công tác quan trọng sau thu hoạch, góp phần bảo đảm an tồn lương thực quốc gia – vấn đề Đảng Nhà nước ta quan tâm Trong bảo quản lương thực vấn đề công nghệ kỹ thuật bảo quản khâu then chốt định chất lượng hiệu công tác bảo quản lương thực Gạo thức ăn chủ yếu người dân Việt Nam, chứa nhiều chất dinh dưỡng hoạt tính cao gluxit, lipit, protit, vitamin trình bảo quản bị biến đổi dẫn đến suy giảm chất lượng gạo Gạo bảo quản bị suy giảm chất lượng trình sinh hóa tự nhiên hơ hấp, tác động mơi trường gây phản ứng oxy hóa vi sinh vật, côn trùng mọt, mạt phá hoại Những năm qua, Ngành Dự trữ Quốc gia (DTQG) bảo quản hàng triệu lương thực đảm bảo an toàn chất lượng, số lượng đáp ứng nhu cầu an sinh xã hội, cứu hộ cứu nạn thiên tai địch họa bình ổn thị trường Việc bảo quản lương thực DTQG số lượng lớn, thời gian dài, cần thường xuyên nghiên cứu hoàn thiện thay đổi công nghệ đảm bảo chất lượng tốt hơn, hao hụt số lượng thấp hơn, giảm giá thành bảo quản phù hợp với vùng sâu vùng xa, vung núi hải đảo, xa khu cơng nghiệp sản xuất khí Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn lĩnh vực quan trọng đảm bảo Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN an ninh lương thực ổn định trị xã hội, địi hỏi cấp thiết cải tiến khoa học công nghệ Tổng cục dự trữ Nhà nước, cập nhật phát triển khoa học công nghệ nước giới, sở kết khả quan công nghệ bảo quản nhiều triển vọng, chọn đề tài" Nghiên cứu trình bảo quản gạo dự trữ sử dụng chất khử oxy" Thực chất trinh tạo trì mơi trường vi khí hậu có nồng độ oxy thấp thời gian dài sử dụng chất khử oxy để bảo quản, niêm cất chống oxy hố Mơi trường bảo quản xem môi trường vi khí hậu kỹ thuật, điều kiện mơi trường vi khí hậu (thành phần, nhiệt độ, áp suất ) chủ động kiểm soát cho phù hợp với mục đích sử dụng nhằm bảo quản sản phẩm cụ thể Việc nghiên cứu đề tài nhằm thực mục đích yêu cầu sau: + Đánh giá q trình hình thành mơi trường nghèo oxy để bảo quản gạo dự trữ quốc gia + Đánh giá chất lượng gạo qua kết kiểm tra dinh dưỡng trình bảo quản gạo dự trữ sử dụng chất khử oxy so sánh với công nghệ bảo quản gạo kín khí khác Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Mơi trường - khí hậu kỹ thuật bảo quản [6a] 1.1.1 Khí hậu nhiệt đới nước ta Nước ta có lãnh thổ nằm hồn tồn vùng nhiệt đới (bán cầu Bắc) trải dài gần mười lăm độ vĩ tuyến (23o 22’N Đồng Văn đến 8o 30’N Cà Mau), chịu ảnh hưởng hoàn lưu phức hợp chế độ gió mùa [3], nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm độc đáo với hình thái khí hậu khác vùng dọc theo đất nước 1.1.1.1 Bức xạ mặt trời Tổng lượng xạ trung bình hàng năm khoảng 120 kcal/cm2/năm Cường độ xạ trực tiếp đạt cực đại 0,6 kcal/cm2/ngày vào tháng miền Bắc tháng 4-5, 8-9 miền Nam Cực tiểu cường độ xạ trực tiếp đạt vào tháng miền Bắc tháng 12 tháng miền Nam, có giá trị khoảng 0,1-0,2 kcal/cm2/ngày 1.1.1.2 Nhiệt độ Chế độ nhiệt khí hậu thay đổi đáng kể theo vùng Nhiệt độ khơng khí trung bình năm Hà Nội 23,5oC, thành phố Hồ Chí Minh 27 oC Nhiệt độ cực đại tuyệt đối Hà Nội 42,8oC thành phố Hồ Chí Minh 40 oC Biên độ biến đổi nhiệt độ lớn ngày quan sát thấy (T đạt 20oC Tây Bắc, miền Nam thường 10oC Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN 1.1.1.3 Gió mùa, mưa, bão độ ẩm Nước ta có khí hậu thuộc loại hình khí hậu nhiệt đới gió mùa châu Á, cú loại hình thời tiết độc đáo Đó là: lạnh hanh, lạnh ẩm, nồm, ẩm, mưa phùn, mưa ngâu, nắng nóng gió Tây (gió Lào) Do ảnh hưởng chế độ gió mùa, mưa nước ta phân theo mùa Lượng mưa trung bình nước hàng năm vào khoảng 1800 mm Thời tiết làm cho độ ẩm khơng khí nước ta cao Ở miền Bắc, độ ẩm tương đối trung bình tháng 81 - 88%, có đến gần nửa thời gian độ ẩm cao 90% Ở miền Nam có mùa khô rõ rệt hơn, độ ẩm tương đối trung bình năm có giá trị 75% Ở miền Bắc trời nồm có mưa phùn độ ẩm tương đối cao 95% Những đặc điểm chứng tỏ nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa đặc thù, có mặt thuận lợi đồng thời mặt khắc nghiệt 1.1.2 Ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới đến sản xuất nước ta Ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới đến sản xuất có mặt tích cực mặt tiêu cực phát triển sản xuất nước ta Xét theo quan điểm bảo quản niêm cất có số tác động cần quan tâm - Trước hết ảnh hưởng tiêu cực đến độ bền, tuổi thọ vật tư, trang bị kỹ thuật, dây chuyền sản xuất, v.v phát từ lịch sử xa xưa, trở nên nghiêm trọng vào cơng nghiệp hố - Các vật liệu phi kim loại (chất dẻo, chất phủ hữu cơ, chất cách điện ) bị suy thoái nhanh giảm độ bền học, độ bền điện, bị xuống cấp tính kỹ thuật - Trong thiết bị kỹ thuật, lúc tượng mịn gỉ, ăn mịn vi sinh, suy thối chất bôi trơn, nấm mốc phát triển lớp cách điện Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN xảy Do dẫn đến “cộng hưởng” làm cho thiết bị nhanh chóng bị loại Rất nhiều trường hợp thiết bị hư hỏng kho chưa sử dụng Nói chung, khơng có biện pháp đặc biệt, sản phẩm từ nước ôn đới hoạt động nước ta có tuổi thọ giảm khoảng nửa, số phụ tùng kèm theo nói chung phải có số gấp đôi bảo đảm hoạt động ổn định - Tác nhân chủ yếu dẫn đến suy giảm chất lượng nhanh điều kiện nhiệt đới ẩm nước ta là: + Phức hợp nhiệt ẩm + Vi sinh, côn trùng, nấm mốc + Bức xạ - Tác nhân chu yếu oxy hóa làm suy giảm chất lượng điều kiện nhiệt đới ẩm nước ta oxy 1.1.3 Vi khí hậu kỹ thuật – mơi trường kỹ thuật 1.1.3.1 Khái niệm mơi trường - khí hậu kỹ thuật Ngay từ xa xưa người nhận thức ảnh hưởng to lớn khí hậu đời sống lao động, sản xuất Cho đến ngày quen với tên gọi “khí hậu nơng nghiệp ”, “khí hậu xây dựng ” Đó nội dung khí hậu ứng dụng, khí hậu nơng nghiệp nghiên cứu khí hậu theo u cầu sản xuất nông nghiệp (như điều kiện độ ẩm, ánh sáng ảnh hưởng đến sinh trưởng trồng) khí hậu xây dựng nghiên cứu khí hậu theo quan điểm xây dựng, chủ yếu xây dựng nhà (như tốc độ gió, hướng gió thịnh hành, nhiệt độ phù hợp với sinh lý người ở) Tương tự, khí hậu kỹ thuật nội dung khí hậu ứng dụng, nghiên cứu khí hậu theo yêu cầu việc chế tạo, sử dụng, bảo quản sản phẩm 1.1.3.2 Phân loại Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN Khí hậu phân loại theo quan điểm kỹ thuật: đại khí hậu, khí hậu vùng, vi khí hậu ẩn khí hậu Đại khí hậu: thường hiểu khí hậu phạm vi lớn khơng gian, vị trí địa lý, nước ta có đại khí hậu nhiệt đới châu Á Khí hậu vùng: (hay khí hậu khu vực) cịn bị chi phối yếu tố địa hình Độ cao so với mặt biển, thung lũng, đất, đá khác nhau, thảm thực vật yếu tố quan trọng tạo nên khác biệt khí hậu vùng Vi khí hậu: khí hậu phạm vi hẹp khác hẳn điều kiện khí hậu sát cạnh Ví dụ vi khí hậu hầm mỏ, nhà máy, kho bảo quản Ẩn khí hậu khí hậu bên vi khí hậu (thậm chí thiết bị, khối sản phẩm… vi khí hậu đó), bị chi phối chủ yếu trình hoạt động thân vật phẩm (máy - sinh nhiệt, chín sau thu hoạch sinh nhiệt ẩm ) 1.1.4 Suy giảm chất lượng tác động khí hậu Khi có tác động yếu tố khí hậu thời gian tính vật liệu, thiết bị, sản phẩm, lương thực … thường biến đổi nói chung biến đổi thường dẫn tới giảm giá trị sử dụng sản phẩm Ta gọi suy giảm Sự suy giảm thường có trình định Quá trình suy giảm làm hai loại: suy giảm vĩnh cửu (không thuận nghịch) suy giảm tạm thời (thuận nghịch) Suy giảm chất lượng lương thực thuộc loại suy giảm vĩnh cứu, không phục hồi Giá trị tới hạn - yếu tố định Mặc dù tất yếu tố khí hậu tác động đến trình suy giảm thường có số yếu tố (hoặc nhiều hai yếu tố) gây nên suy giảm đáng kể chất lượng vật phẩm Ta gọi yếu tố yếu tố định 10 Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN 3.3.3 Tổn thất vật chất khô Trong trình bảo quản gạo chất khử O2 bị giảm lượng oxy tác động phản ứng gạo khơng bị oxy hóa tạo thành khí CO2 H2O lên hệ ezym có gạo hoạt động phân hủy gạo bị hạn chế, phần tiêu hao chất dinh dưỡng giảm lên lượng hao hụt không đáng kể 0,05% Qua thực tế xuất gạo kho dùng chất khử O2 có lượng hao từ 0,03 - 0,04%, thấp định mức (qui định 0,01%) lấy mẫu trình bảo quản 3.4 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật Hiệu kinh tế kỹ thuật phương pháp (sử dụng chất khử oxy so sánh với phương pháp công nghệ khác) ta có bảng 3.14 Bảng 3.14 So sánh số thơng số bảo quản 100 bảo quản kín sử dụng chất khử oxy với nạp khí N2 CO SốTT Một số Sử dụng chất thông số khử oxy Nạp khí Nitơ Nhu cầu vật Chất khử Cân tư nặng 15-25 kg Bình Nạp khí CO2 thép 10 150at Bình thép 150at Số lương 12-25 van an toàn van an toàn túi đồng hồ áp lực đồng hồ áp lực mở chuyên mở chuyên dùng dùng Cân nặng tổng Cân nặng tổng cộng 300kg cộng 1000kg 83 Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN Bảng 3.14 Tiếp theo SốTT Một số Sử dụng chất thơng số khử oxy Nạp khí Nitơ Vận chuyển Các loại phươn Ơ tơ vận tải Nạp khí CO2 Ơ tô vận tải tiện vận chuyển 300kg/100 1000kg/ 100 12-25 kg/100 gạo gạo gạo Khi tiến Thơng thường Phịng cháy nổ Phịng nổ hành Sử dụng Không cần hút Hút chân không Hút chân không chân không 2-3 lần 2-3 lần Đặt chất khử Bơm khí 2-3 lần lần Phức tạp vần Phức tạp vần bình Thời gian nồng bình lần đặt từ 5-10 Sau 2-3 lần hút Sau 2-3 lần hút xả trung bình xả trung bình -10 ngày oxy 0,992 R>0,996 R>0,983 Một số điểm ý bảo dưỡng màng phủ kín - Về ngun tắc, lơ bảo quản phải kín khí Trong thực tế vật liệu bao gói, với diện tích lớn hàng trăm mét vng, bị thủng, châm kim, kiến mối gặm nhấm, đường dán bị hở, bong Điều đặc biệt cần ý buồng bảo quản sử dụng loại vật liệu bao gói cũ, tác nghiệp hồn tồn thủ cơng - Vì cần đo nồng độ oxy theo qui định cụ thể, với khoảng cách thời gian hai lần đo hợp lý giai đoạn đầu, khoảng 24h sau đặt chất khử oxy Giai đoạn đầu khoảng cách thường 10 phút đến 87 Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN 20 phút lần đo Về sau từ đến 12 lần đo, nồng độ oxy giảm đến Sau tiếp tục theo dõi xác định nồng độ oxy buồng bảo quản tuần đến tháng lần Mục đích việc theo dõi nhanh chóng xác định tượng thủng hở màng bao gói (do học, trùng động vật ) để kịp thời xử lý - Trong trường hợp phát vết thủng hở chậm, xử lý hàn kín khơng nhanh, dẫn đến việc nồng độ oxy tăng cao mức quy định ảnh hưởng đến chất lượng bảo quản, mặt khác tiêu tốn lượng chất chât khử oxy nhiều mức tính tốn ban đầu, phải bổ sung gây tốn Tuy nhiên chất khử oxy, việc xử lý kỹ thuật đơn giản, nhanh chóng tiêu tốn vật tư, ngun vật liệu ban đầu không tiêu tốn điện Trong trường hợp đo nồng độ oxy tự động hoá, với xenxơ đo oxy kết nối máy tính, cơng việc theo rõi chất lượng bảo quản đơn giản thuận lợi hiệu nhiều 88 Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN KẾT LUẬN Tổng hợp kết nghiên cứu sử dụng chất khử oxy tạo môi trường vi khí hậu nghèo oxy, kiểm sốt mức độ nghèo oxy thời gian dài môi trường vi khí hậu này, ứng dụng bảo quản gạo dự trữ quốc gia, cho phép rút số kết luận sau a) Khử oxy tạo môi trường bảo quản chống oxy hoá - Chất khử oxy làm giảm nồng độ oxy lô bảo quản 100 gạo xuống đến 0%, nồng độ nitơ > 98%, ln trì nồng độ đến 12 tháng, đáp ứng yêu cầu khắt khe bảo quản kín chống oxy hố, thay hồn tồn việc hút - nạp khí nitơ bảo quản kín - Tốc độ làm giảm nồng độ oxy tăng nồng độ nitơ lô 100 phụ thuộc vào lượng chất khử oxy Với 12 kg chất khử oxy cho lô 100 đáp ứng yêu cầu kỹ thuật bảo quản tạo trì mơi trường vi khí hậu bảo quản có nồng độ oxy ln nhỏ 2% mà khơng cần tác nghiệp bổ sung, không thêm chất khử oxy, nồng độ oxy