Nghiên cứu biến đổi của gạo trong kho bảo quản của cục dự trữ nhà nước khu vực đông bắc

... Những năm qua, Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc Hải Phòng Quảng Ninh bảo quản hàng triệu lương thực có gạo Cục dự trữ nhà nước khu vực Đông Bắc áp dụng phương pháp nhằm đảm bảo an toàn chất... thời gian bảo quản - Xác định biến đổi chất lượng gạo theo điều kiện bảo quản khác - Đề xuất điều kiện bảo quản gạo thích hợp với hệ thống kho dự trữ gạo Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc * Ý... Nghiên cứu biến đổi gạo kho bảo quản Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc cần thiết 2 * Mục tiêu đề tài: - Xác định biến đổi cảm quan gạo theo điều kiện bảo quản khác ( bảo quản yếm khí, bổ

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI CỦA GẠO

TRONG KHO BẢO QUẢN CỦA CỤC DỰ TRỮ

NHÀ NƯỚC KHU VỰC ĐÔNG BẮC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Khánh Hòa - 2015

NGUYỄN QUANG HÙNG

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI CỦA GẠO

TRONG KHO BẢO QUẢN CỦA CỤC DỰ TRỮ

NHÀ NƯỚC KHU VỰC ĐÔNG BẮC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành: Công nghệ sau thu hoạch

Mã số : 60540104

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN ANH TUẤN

Khánh Hòa - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nghiên cứu nào

Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Anh Tuấn – Khoa Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nha Trang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong Khoa Sau Đại học, Khoa Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nha Trang, Viện Nghiên cứu Hải sản đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Cục, tập thể cán bộ công chức phòng Kỹ thuật bảo quản, các Chi cục của Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài

Xin gửi lời biết ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn bên cạnh động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ vi

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ vii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Gạo bảo quản dự trữ quốc gia 4

1.1.1 Thành phần hóa học gạo dự trữ 4

1.1.2 Tính chất đặc điểm thành phần chính của gạo 4

1.1.3 Khối lượng riêng ρ 9

1.1.4 Độ rỗng của khối hạt ε 9

1.1.5 Khả năng trương nở 9

1.2 Yếu tố môi trường trong bảo quản gạo dự trữ 9

1.2.1 Phức hợp nhiệt ẩm và oxy hóa 9

1.2.2 Oxy không khí và hô hấp của gạo bảo quản 10

1.3 Tình hình bảo quản gạo trên thế giới 12

1.4 Bảo quản gạo ở nước ta 14

1.4.1 Bảo quản thông thường 14

1.4.2 Bảo quản kín 15

1.4.3 Các phương pháp bảo quản gạo 15

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.1.1 Gạo 25

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 25

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

2.2.1 Bố trí thực hiện nội dung 1 và 2: 25

quản gạo thích hợp với hệ thống kho dự trữ gạo tại Cục Dự trữ Nhà nước khu

vực Đông Bắc) 27

2.3 Phương pháp phân tích 27

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 28

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến chất lượng cảm quan của gạo và cơm 29

3.2 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến khối lượng riêng ρ 34

3.3 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến độ rỗng ε của hạt 36

3.4 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến khả năng trương nở của hạt 38

3.5 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến hàm lượng ẩm w 40

3.6 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến hoạt độ của nước aw 42

3.7 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến tỷ lệ hạt vàng 44

3.8 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến tỷ lệ hạt bạc phấn 46

3.9 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến hàm lượng aflatoxin 47

3.10 Đề xuất điều kiện và thời hạn bảo quản gạo thích hợp với hệ thống kho dự trữ gạo tại Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC 55

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

PVC : Polyvinyl clorua (nhựa PVC)

tbq : Nhiệt độ bảo quản (0C)

UNIDO : United Nationns Industrial Development Organization (cơ quan phát triển

công nghiệp Liên hiệp quốc)

φkk : Độ ẩm tương đối của không khí (%)

ρ : Khối lượng riêng (g/cm3)

ε : Độ rỗng của hạt (%/cm3)

DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ

Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình gạo dự trữ quốc gia 4

Sơ đồ 1.1: Quy trình bảo quản kín gạo dự trữ nhà nước (QCVN:06/2011/BTC) 17

Thuyết minh quy trình 17

Sơ đồ 2.1: Bố trí thí nghiệm xác định biến đổi của gạo theo điều kiện và 26

thời gian bảo quản 26

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến chất lượng cảm quan của gạo 30

Đồ thị 3.4: Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến độ

mềm dẻo của cơm 33

Đồ thị 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản tbq và thời gian bảo quản τ đến khối

lượng riêng ρ 35

Đồ thị 3.6: Ảnh hưởng của độ ẩm không khí ϕkk và thời gian bảo quản τ đến

khối lượng riêng ρ 35

Đồ thị 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản tbq và thời gian bảo quản τ 36

đến độ rỗng ε của hạt 36

Đồ thị 3.8: Ảnh hưởng của độ ẩm không khí ϕkk và thời gian bảo quản τ đến độ

rỗng ε của hạt 36

Đồ thị 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản tbq và thời gian bảo quản τ đến khả

năng trương nở của hạt 38

Đồ thị 3.10: Ảnh hưởng của độ ẩm không khí ϕkk và thời gian bảo quản τ đến khả

năng trương nở của hạt 38

Đồ thị 3.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản tbq và thời gian bảo quản τ đến

hàm lượng ẩm w 40

Đồ thị 3.12: Ảnh hưởng của độ ẩm không khí ϕkk và thời gian bảo quản τ đến

hàm lượng ẩm w 40

Đồ thị 3.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản tbq và thời gian bảo quản τ đến

hoạt độ của nước aw 42

Đồ thị 3.14: Ảnh hưởng của độ ẩm không khí ϕkk và thời gian bảo quản τ đến

hoạt độ của nước aw 42

ĐẶT VẤN ĐỀ

* Tính cấp thiết của đề tài:

Gạo là nguồn lương thực chính của hơn một nửa dân số thế giới, là một sản phẩm thu từ cây lúa, được trồng tập trung tại các nước châu Á, châu Phi và châu Mỹ Latinh Gạo có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực và ổn định xã hội

Mặc dù có tầm ảnh hưởng quyết định đến sự sống toàn xã hội như vậy nhưng sản xuất lương thực phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết, khí hậu, đất đai và thực tế đã không có đủ thường xuyên lương thực cho tiêu dùng Ở Việt Nam sản xuất lương thực trong điều kiện thủ công, lại trong vùng khí hậu nhiệt đới, bão lũ, mất mùa thường xuyên xảy ra, nên lương thực vẫn trong tình trạng thiếu trong mùa giáp hạt hay bão lũ

Dự trữ lương thực là một vấn đề tất yếu khách quan phù hợp với quy luật phát triển kinh tế xã hội, có một vai trò trọng yếu trong hoạt động xã hội, là nhân tố quyết định đảm bảo an ninh lương thực và ổn định xã hội

Gạo trong quá trình bảo quản thường bị biến đổi dẫn đến suy giảm chất lượng

do các biến đổi sinh lý, sinh hóa hoặc do vi sinh vật, côn trùng mọt, mạt phá hoại Việc bảo quản lương thực là công tác quan trọng nhất sau thu hoạch, góp phần bảo đảm an toàn lương thực quốc gia - vấn đề Đảng và Nhà nước ta rất quan tâm Trong bảo quản lương thực, công nghệ và kỹ thuật bảo quản là khâu then chốt nhất quyết định chất lượng hiệu quả của công tác bảo quản lương thực

Những năm qua, Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc tại Hải Phòng và Quảng Ninh đã bảo quản hàng triệu tấn lương thực trong đó có gạo Cục dự trữ nhà nước khu vực Đông Bắc luôn áp dụng các phương pháp nhằm đảm bảo an toàn về chất lượng, số lượng, đáp ứng nhu cầu an sinh xã hội, cứu đói (do thiên tai địch họa và bình

ổn thị trường) Việc bảo quản lương thực dự trữ Quốc gia với số lượng lớn, thời gian dài, cần được thường xuyên nghiên cứu hoàn thiện thay đổi công nghệ đảm bảo chất lượng tốt hơn, giảm hao hụt về số lượng , giảm giá thành bảo quản và phù hợp với vùng sâu, vùng xa, vùng núi hải đảo, xa khu công nghiệp sản xuất khí CO2 và N2 Cho đến nay ở Việt nam chưa thấy công bố sự biến đổi của gạo trong thời gian bảo quản

Chính vì vậy việc “Nghiên cứu biến đổi của gạo trong kho bảo quản của Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc” là cần thiết

* Mục tiêu của đề tài:

- Xác định sự biến đổi cảm quan của gạo theo điều kiện bảo quản khác nhau ( bảo quản yếm khí, bổ sung khí CO2, bổ xung khí N2) và thời gian bảo quản

- Xác định sự biến đổi chất lượng của gạo theo các điều kiện bảo quản khác nhau

- Đề xuất điều kiện bảo quản gạo thích hợp với hệ thống kho dự trữ gạo tại Cục

Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Kết quả nghiên cứu đưa ra số liệu khoa học có giá trị tham khảo về bảo quản gạo, đồng thời làm cơ sở để điều chỉnh các thông số của quy trình bảo quản và xác định thời gian cho phép bảo quản gạo tại kho dự trữ Quốc gia khu vực Đông Bắc

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Góp phần bảo đảm chất lượng, an toàn thực phẩm và hạn chế tổn thất trong quá trình bảo quản gạo tại Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc

* Nội dung của đề tài:

Để đạt được mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu gồm:

1 Nghiên cứu biến đổi vật lý và cảm quan của gạo theo điều kiện bảo quản (nhiệt độ tbq, độ ẩm tương đối của không khí trong kho ϕkk, môi trường bảo quản: CO2/

N2/ yếm khí) và thời gian bảo quản (τ), gồm:

- Khối lượng riêng ρ (g/cm3 hoặc số hạt/100g)

- Độ rỗng của hạt ε (% không khí chứa trong 1 m3 gạo)

- Khả năng trương nở của gạo sau khi nấu chín (cm3 cơm /100g gạo - thể tích tổng cộng của cơm của 100g gạo đem nấu)

- Tỷ lệ hạt vàng

- Tỷ lệ hạt bạc phấn

- Chất lượng cảm quan (màu, mùi, vị, trạng thái) của gạo và cơm

2 Nghiên cứu biến đổi về chất lượng theo điều kiện bảo quản (nhiệt độ tbq, độ

ẩm tương đối của không khí trong kho ϕkk, môi trường bảo quản: CO2/ N2/ yếm khí) và thời gian bảo quản (τ) Bao gồm:

- Hàm lượng ẩm (w)

- Hoạt độ của nước (aw)

- Hàm lượng aflatoxin

3 Đề xuất điều kiện bảo quản và thời hạn bảo quản gạo thích hợp với hệ thống kho dự trữ gạo tại Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc, góp phần đảm bảo chất lượng an toàn và giảm tổn thất cho quá trình bảo quản gạo

Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình gạo dự trữ quốc gia [14]

Thành phần chất dinh dưỡng Phân loại gạo

theo hàm

lượng

Glucid %

Muốn xác định lượng protid trong gạo ta chỉ cần xác định lượng nitơ rồi nhân với hệ số 6,25 (là hệ số thực nghiệm và hệ số này thay đổi khi loại hạt thay đổi ví dụ

hệ số đối với lúa mỳ và bột mỳ là 5,7)

Tất cả các protein đều cấu tạo từ các acid amin là các hợp chất đơn giản nhất của protid Nếu đem phân huỷ protein bằng acid, kiềm hoặc dưới tác dụng của các enzym phân huỷ protid ta sẽ được một hỗn hợp các acid amin

Trong protein thường gặp tất cả 20 acid amin khác nhau và chúng kết hợp với nhau tạo thành những phân tử protid Trong số 20 acid amin có 8 acid amin (lisine, tryptophan, phenylalanine, leucin, izoleucin, threonin, methionin và valin), đó là những acid amin giữ một vai trò vô cùng quan trọng đối với cơ thể người, vì cơ thể con người không thể tự tổng hợp được các acid amin này, mà phải lấy từ thức ăn có sẵn Trong thức ăn, nếu thiếu hoặc hàm lượng các acid amin không cân đối thì giá trị dinh dưỡng của thức ăn sẽ giảm đi

Protein là chất háo nước, có nghĩa là phân tử của nó có kết hợp với một lượng lớn nước và có thể nở trương ra để tạo thành keo hoặc gel protein

Protein dễ dàng biến tính dưới ảnh hưởng của các tác động khác nhau như acid, kiềm, nhiệt độ do đó nó mất tính tan, tính háo nước, tính hoạt động men ban đầu và giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị sinh học của protein giảm đi rõ rệt

Trong qúa trình bảo quản gạo, protein bị biến chất do ảnh hưởng của nhiệt độ cao và độ chua (do hoạt động của vi sinh vật và oxy hoá) là những yếu tố có ảnh hưởng tới quá trình biến chất của protein Nếu hàm lượng nước thấp thì protein ít bị biến chất dưới tác dụng của nhiệt độ cao

Ngoài các yếu tố ngoại cảnh, trong hạt còn có các enzym thủy phân protein Các enzym thủy phân protein gọi chung là proteaza Dưới tác dụng của enzym proteaza, protein kết hợp với nước và bị phân ly, cuối cùng tạo thành acid amin

Phân bố protein và enzym thủy phân protein trong gạo không đều, một lượng lớn protein và đặc biệt là enzym thủy phân protein nằm trong phôi và sau đó ở lớp alơron, trong nội nhũ chỉ chứa một lượng nhỏ protein và enzym thủy phân protein

Từ những trình bày trên ta thấy rằng trong bảo quản gạo, cần luôn bảo đảm thủy phần gạo không cao quá và giữ gạo ở nhiệt độ thấp để tránh sự biến chất của protein, dưới ảnh hưởng hoạt động mạnh của các enzym thủy phân có trong hạt

b Lipid [6,14]

Lipid là thành phần dinh dưỡng quan trọng trong gạo, hàm lượng lipid chiếm 0,5% trong gạo Lipid bao gồm: chất béo (Free fatty acid), lipid trung tính, glycolipid, phospholipid

Lipid là chất este phức tạp của glycerin và acid béo bậc cao và có công thức chung:

CH2O OC R1

CH2O OC R2

CH2O OC R3

R1.CO, R2.CO, R3.CO – là gốc của các axit béo bậc cao

Các lipid khác nhau về cấu tạo và thành phần hóa học, nhưng chúng đều giống nhau là có thể hòa tan dễ dàng trong các dung môi hữu cơ như etxăng, benzen Khi được hấp thụ vào cơ thể, nó sinh ra một năng lượng lớn hơn hai lần cùng lượng gluxid hoặc protid sinh ra

Trong các acid béo tạo thành lipid có acid béo no, quan trọng nhất là acid palmitic (CH3(CH2)14COOH) và acid stearic (CH3(CH2)16COOH)

Trong acid béo chưa no tạo thành lipid, quan trọng nhất là acid oleic, linolic và linoleic Các acid béo chưa no trong phân tử của nó có chứa một hoặc nhiều nối đôi

Do có các nối đôi nên các acid béo chưa no dễ bị oxy hóa và quá trình oxy hóa của lipid luôn luôn tạo thành các sản phẩm có mùi ôi, khét và có khi còn gây độc với cơ thể người khi ăn phải các sản phẩm của quá trình oxy hóa chất béo

Chất béo trong gạo và các hạt nói chung phần lớn là chứa các acid béo chưa no

Vì vậy trong quá trình bảo quản nếu gặp điều kiện nhiệt độ cao, kèm theo thủy phần của gạo cao, quá trình oxy hóa chất béo dễ dàng xảy ra và làm cho gạo có mùi ôi khét

và độ chua bị tăng

Các chất béo có trong hạt dễ dàng bị thủy phân dưới tác dụng của chất kiềm, còn trong quá trình bảo quản, dưới tác dụng của enzym lipaza có trong hạt, quá trình phân hủy chất béo thành glycerin và acid béo tự do xảy ra

Để xác định lượng acid béo tự do trong hạt người ta thường dùng chỉ số acid để biểu thị Chỉ số acid chính là số miligam KOH dùng để trung hòa acid béo tự do có trong 1gam chất béo Trong thực tế kiểm nghiệm thường dùng khái niệm độ chua (1

độ chua là 1ml NaOH 1N dùng để trung hòa 100g lương thực) Trong quá trình bảo quản gạo có phẩm chất xấu bao giờ có độ chua lớn hơn gạo có phẩm chất tốt và thời gian bảo quản càng lâu thì độ chua càng tăng

Quá trình oxy hóa chất béo trong hạt là quá trình phức tạp oxy gắn vào những dây nối đôi của chất béo và hình thành chất gọi là peoxyt không bền vững Trong quá trình bảo quản gạo cần tìm mọi biện pháp hạn chế quá trình oxy hóa và thủy phân chất béo để giữ gìn giá trị dinh dưỡng của gạo là một nhiệm vụ quan trọng

tỷ lệ giữa amyloza và amylopectin của tinh bột Trong gạo nếp hầu như không có amyloza, khi nấu cơm nếp hút ít nước, hạt cơm mềm, dẻo và chậm bị khô sau khi để nguội

Tinh bột phân tử được dự trữ trong hạt tinh bột Hạt tinh bột được xem như là một bào quang Nó có thành phần cấu trúc và các tính chất hóa lý rất đặc trưng Nói đến tính chất tinh bột nguyên thể là nói đến tích chất của dạng cấu trúc này Huyền phù nước – tinh bột bị đun nóng đến nhiệt độ nào đó hạt tinh bột bị vỡ ra Nhiệt độ này gọi là nhiệt độ hóa hồ của tinh bột Khi hóa hồ tính chất của huyền phù thay đổi hẳn, đặc tính độ nhớt tăng vọt Để nghiên cứu tính chất bột gạo người ta sử dụng dụng cụ gọi là amylograph Nguyên tắc hoạt động của dụng cụ là đo độ nhớt của huyền phù tinh bột theo thời gian và nhiệt độ Đây là phương pháp hiện đại để khảo sát tính chất của tinh bột Hạt tinh bột có các khe trống, kích thước và số lượng các khe này ảnh hưởng đến nhiệt độ hóa hồ Tinh bột tác dụng với iôt thì bị nhuộm màu xanh – đó là phản ứng đăc trưng để nhận biết tinh bột Tinh bột cấu tạo từ amylo và amylopectin Các chất này có tính chất khác nhau: phản ứng với iôt amylo nhuộm màu xanh; còn amylopectin nhuộm màu đỏ tím Amylo dễ tan trong nước nóng và dung dịch của nó không dính lắm, trong khi đó amylopectin chỉ tan trong nước đun nóng áp suất cao và tạo thành dung dịch rất dính

Đun nóng với acid hoặc dưới tác dụng của enzym amylaza tinh bột bị thủy phân

và tạo thành dextrin và manto, dextrin là sản phẩm trung gian của quá trình phân ly tinh bột

Tác dụng của enzym amylaza lên tinh bột có thể chia làm 3 giai đoạn đầu làm loãng tinh bột; sau đó dextrin hóa tinh bột, có nghĩa là biến tinh bột thành dextrin; cuối cùng là đường hóa tinh bột có nghĩa là biến tinh bột thành phần lớn manto Trong gạo enzym amylaza có dưới dạng tự do và dạng liên kết chặt chẽ với protid

Căn cứ vào cơ chế tác dụng, người ta chia thành α-amylaza còn gọi là dextrinogenamylaza và β-amylaza hay sacarogenamylaza α-amylaza thủy phân tinh

bột chủ yếu thành dextrin và một ít manto Ngược lại β-amylaza thủy phân tinh bột tạo thành phần lớn manto và ít dextrin

Đường tự do: Đường tự do có trong gạo xát khoảng 0,37- 0,53% đường trong

Hemicenlulose và cenlulose là chất liên quan chặt chẽ đến chỉ tiêu chất lượng thóc, vì đây là những thành phần con người không tiêu hóa được Vì vậy khi chế biến thành gạo cũng cần biết xem gạo có bao nhiêu hemicenlulose và bao nhiêu cenlulose Điều này rất khó xác định Trên thực tế lượng hemicenlulose và cenlulose có liên quan chặt chẽ đến độ tro của gạo mà độ tro lại xác định được dễ dàng hơn, do đó người ta thường xác định độ tro để đánh giá chất lượng của gạo

d Vitamin [5,14]

Vitamin là những hợp chất hữu cơ tuy cơ thể chỉ cần một số lượng nhỏ nhưng

vô cùng quan trọng, bởi vì cơ thể người không thể tự tổng hợp được mà phải lấy từ bên ngoài vào thông qua thức ăn, hơn thế nữa, nếu thiếu vitamin sẽ gây nên những rối loạn và dẫn tới các chứng bệnh hiểm nghèo Nếu thức ăn thiếu vitamin B1 thì lượng enzym cacboxylaza mà thành phần của nó có trong vitamin B1 sẽ không đủ cho cơ thể, enzym này xúc tác phản ứng phân ly acid piruvic Nếu thức ăn thiếu vitamin B1 thì acid piruvic sẽ tích tụ ở hệ thần kinh do enzym cacboxylaza phân ly acid piruvic và người ta sẽ mắc chứng bện đau thần kinh

Các vitamin được chia ra làm 2 nhóm lớn: các vitamin tan trong nước và các vitamin tan trong dầu:

- Vitamin tan trong nước: Vitamin B1 có nhiều trong cám và trong lớp aloron, phôi của thóc có tỷ lệ vitamin B1 cao nhất, sự phân bố trong gạo như sau: Tỷ lệ % về lượng vitamin B1 trong nội nhũ 5%, phôi 66%, lớp cám 29% Trong quá trình chế biến thóc thành gạo, một phần vitamin B1 bị mất đi do bóc lớp cám đi, gạo xát càng kỹ thị

lượng B1 càng giảm Trong quá trình bảo quản lượng vitamin B1 cũng giảm theo thời gian, gạo có thủy phần cao và thời gian bảo quản lâu thì lượng vitamin B1 giảm đi rõ rệt

- Vitamin PP (acid nicotic) trong thóc chỉ chứa một lượng rất nhỏ và trong quá trình chế biến bị tổn thất lớn, trong quá trình bảo quản nếu không tốt vitamin PP cũng

bị phân hủy Song trong gạo có một lượng đáng kể amin tryptophan (0,08g/100g gạo), trong cơ thể tryptophan dễ dàng được chuyển thành acid nicotic nên thường không thiếu vitamin PP

- Vitamin tan trong dầu: là các vitamin A, E và D, trong gạo các vitamin này rất

ít không đáng kể Carotinoit sẽ chuyển thành vitamin A; chất egosteron và các steron khác nếu được chiếu sáng bằng tử ngoại sẽ chuyển thành vitamin D Vitamin E hoặc tocoferon có một hàm lượng không đáng kể

1.1.3 Khối lượng riêng ρ [1, 9]

Khối lượng riêng là khối lượng một đơn vị thể tích của khối hạt thực (không kể

độ rỗng của khối hạt) nó đặc trưng cho độ chắc, độ mẩy và mức độ chín của khối hạt,

1.1.5 Khả năng trương nở [1, 9]

Khi ngâm tinh bột vào nước thì thể tích hạt tăng do sự hấp thụ nước, làm cho hạt tinh bột trương phồng lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của hạt tinh bột Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như sau: tinh bột bắp: 9,1 %, tinh bột khoai tây: 12,7 %, tinh bột sắn: 28,4 %

1.2 Yếu tố môi trường trong bảo quản gạo dự trữ

1.2.1 Phức hợp nhiệt ẩm và oxy hóa [14]

Như trên đã nêu, tác nhân chủ yếu gây ra oxy hóa trong quá trình bảo quản dự trữ là oxy môi trường Điều kiện nhiệt ẩm sẽ gia tăng động học, ví dụ nếu nhiệt độ tăng 100C sẽ làm tăng tốc độ phản ứng oxy hóa lên gấp đôi Tuy nhiên nếu không có oxy, quá trình oxy hóa này hoàn toàn dừng lại

1.2.2 Oxy không khí và hô hấp của gạo bảo quản [3, 4, 5, 7, 8, 14, 16]

Mặc dù đã được loại bỏ phôi và lớp cám, nhưng hạt gạo vẫn diễn ra quá trình

hô hấp (thực chất là quá trình oxy hoá các chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất đơn giản hơn)

Các đường đơn hexa, cơ chất chủ yếu của hô hấp, bị oxy hoá trong quá trình hô hấp theo phương trình phản ứng sau:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O Khi hô hấp, oxy hoá hoàn toàn glucid thì ứng với mỗi phân tử glucoza cần 6 phân tử oxy để tạo thành 6 phân tử CO2 và 6 phân tử nước H2O thải ra Tỷ số giữa CO2

và O2 bằng 1

Ngoài glucid, các chất khác cũng có thể là cơ chất hô hấp, ví dụ acid hữu cơ và acid béo Khi hô hấp xảy ra theo sơ đồ sau:

C4H6O5 + 3O2 4 CO2 + 3H2O Lúc này tỷ số giữa CO2 và O2 lớn hơn 1 (1,33) Khi chất bị oxy hoá có oxy ít hơn so với glucid, hệ số hô hấp (tỷ lệ giữa CO2 và O2) nhỏ hơn 1

Sự oxy hoá trong quá trình hô hấp diễn ra phức tạp và trải qua nhiều giai đoạn, dưới sự tham gia tác động của nhiềm enzym có trong tế bào hạt

Quá trình oxy hoá protid thông thường do các vi khuẩn hiếu khí phân huỷ các acid amin thành các acid hữu cơ và amoniac:

H

R- CH-CH (NH2)- COOH R – CH2 – CH2 – COOH + NH3

Acid amin Acid hữu cơ Amoniac

Từ cùng một loại acid amin, tuỳ thuộc theo cơ chế phản ứng, sẽ thành amoniac

và các acid hữu cơ khác Những acid này làm cho sản phẩm có mùi khó chịu

Các vi khuẩn kỵ khí lại phân huỷ acid amin theo cơ chế khác, hình thành amin

và CO2:

H

R- CH-CH (NH2)- COOH R – CH2 – CH2 – NH2 + CO2

Amin mới hình thành này thường có tính độc hại đối với cơ thể, loại acid amin mạch hở ít độc hơn

Nếu phối hợp cả tác dụng của vi khuẩn hiếu khí và yếm khí thì cơ chế của phản ứng phức tạp hơn, hình thành một số chất như phenol, indol scatol

Trong thời gian bảo quản, protein bị phân huỷ trước rồi đến lipid Quá trình thuỷ phân lipid xảy ra một cách từ từ Lipid kết hợp với một phân tử nước giải phóng

ra acid béo, rồi kết hợp với phân tử thứ hai, thứ ba để tiếp tục giải phóng acid béo theo

R- CH = CH – R – COOH R – OH- OH – R - COOH R – CH – CH – R - COOH

1.3 Tình hình bảo quản gạo trên thế giới [14]

Phương pháp bảo quản kín (hermetic storage) đã được người Hy Lạp và La Mã

cổ đại sử dụng trong những chum có trét sáp ong cách đây 2500 năm [18]

Hiện nay, kỹ thuật bảo quản kín sử dụng những vật liệu hiện đại ngày càng phổ biến Cách đây 2 năm, 1 trong những công ty hạt giống lớn nhất thế giới là Bayer CropScience đã thành công khi chuyển từ tồn trữ trong kho truyền thống sang bảo quản kín đối với hạt giống lúa lai Bayer hiện có thể hạn chế phát triển của sâu mọt và kéo dài khả năng nảy mầm của hạt giống đến 9 tháng [18] Các công ty khác đã áp dụng phương pháp của Bayer

Để tìm hiểu nguyên tắc của bảo quản kín, các nghiên cứu vào thập niên 1930 cho thấy các hạt được sấy tồn trữ rất lâu, lưu ý điều kiện độ ẩm và nhiệt độ được duy trì ổn định, nồng độ khí oxy thấp và khí cabonic cao Trong các thùng kín, điều kiện không khí trên được hình thành do hô hấp của hạt giống và các côn trùng có trong đó Tác động của các yếu tố đó làm nồng độ khí oxy hạ dưới 10 [18] Nếu duy trì điều kiện trên sẽ ngăn chặn bào tử nấm nảy mầm sản sinh ra các chất độc, nhất là chất mycotoxin Tất cả côn trùng trong hạt đều chết do thiếu khí oxy để thở khi giữ trong môi trường kín

Trong hơn 6 năm, Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI đánh giá và phổ biến kỹ thuật bảo quản kín cho các viện nghiên cứu các nước, nông dân và nhà máy xay xát [18] Xây dựng các mô hình bảo quản kín thích hợp với các nông dân có ít đất canh tác khắp thế giới Các kết quả nghiên cứu thực hiện tại IRRI đã khẳng định hiệu quả của phương pháp bảo quản kín so với các phương pháp bảo quản thông thường khác nhằm tồn trữ hạt đến 18 tháng Nó làm giảm nhanh chóng số mọt, côn trùng Chúng có thể sống trong hạt lúa ở nhiệt độ 200C khi bảo quản thoáng, nó chỉ chết khi nhiệt độ hạ xuống dưới 80C

Các loại bảo quản kín với các khối lượng khác nhau đều cho kết quả tương tự Phương pháp này đang phổ biến ở các nước Bangladesh, Campuchia Tại Campuchia,

tỷ lệ nảy mầm của hạt giống tồn trữ bằng phương pháp bảo quản kín sau 6 tháng đạt 90%, sau 12 tháng đạt 63% trong khi phương pháp bảo quản hở tỷ lệ này lần lượt là 51

và 8% trong cùng thời gian trên Kết quả nghiên cứu tại Campuchia cho thấy khi nồng

độ khí oxy tăng, sâu mọt cũng tăng theo Đã có ghi nhận số sâu mọt trong 1kg lúa giống là 332 con trong phương pháp bảo quản thoáng

Năm 2006, Phòng Nghiên cứu và Phổ biến sau thu hoạch Philippines (Philippine Bureau of Postharvest Research and Extension PBPRE) và Viện Nghiên cứu lúa Philippin (Philippine Rice Research In – Statute - PhilRice) khảo sát tỷ lệ nảy mầm của giống lúa lai Mestizo 1 qua các phương pháp tồn trữ khác nhau Kết quả cho thấy phương pháp bảo quản kín vẫn cho tỷ lệ nảy mầm sau 9 tháng tương đương với

để trong kho lạnh

Các kết quả nghiên cứu trên hạt giống lúa tại Bangladesh và Campuchia (100 -

398 ngày), trên hạt giống bắp tại Mexico, Thái Lan và Bangladesh (90 - 280 ngày), trên lúa mỳ, lúa mạch ở síp và Israel (120 - 900 ngày) cho thấy các hạt giống này vẫn giữ được tỷ lệ nảy mầm 81 - 95% sau 90 ngày ở phương pháp bảo quản kín Một nghiên cứu khác ở Việt Nam cho thấy hạt giống đậu phộng bảo quản kín sau 8 tháng vẫn giữ được tỷ lệ nảy mầm 98%, trong phương pháp bảo quản hở chỉ có 4%

Phương pháp bảo quản kín đã giúp Philippin phát triển hạt giống lúa lai Hạt lúa lai có nhược điểm giá rất đắt, nhanh mất sức nảy mầm Phương pháp bảo quản truyền thống chỉ giữ được hạt giống trong 3 tháng Phương pháp bảo quản kín giúp giảm chi phí so với các phương pháp khác

Để phổ biến phương pháp bảo quản kín, cần có vật liệu thích hợp cho mọi đối tượng nông dân Tại Philippin vật liệu phổ biến nhất là túi nhựa hiệu Super Grainbag

TM, có sức chứa 60kg, dày 0,078mm làm bằng nhựa dẻo (coextruded plastic) có lớp polyethylene bảo vệ bên ngoài Lớp plastic có độ thấm hơi nước và khí oxy rất thấp (hơi nước 8g/1m2/24giờ và khí oxy thấm 3cm3/1m2/24giờ) [17] Cocoon TM là thương hiệu của một loại bao khác được làm bằng nhựa polyvinyl chlorua (PVC) dày 0,83mm với độ thấm hơi nước 8g/1m2/24giờ và độ thấm khí oxy 55cm3/1m2/24giờ Loại bao này có sức chứa từ 5 - 1.000 tấn dành cho các trại giống có diện tích lớn [17]

Một thương hiệu khác là Trans Safeliner TM là loại container bảo quản kín hạt giống có kích thước 3 x 12 m chuyên chở bằng đường biển để giảm giá thành trong vận chuyển và xuất khẩu hạt giống

Qua nỗ lực của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI cùng với quốc gia thành viên phổ biến thành công phương pháp bảo quản kín ở các nước Bangladesh, Campuchia, Ấn Độ, Indonesia, Lào, Myanmar, Philippin và Thái Lan Nó còn được áp dụng đối với bảo quản lúa lương thực và gạo Các nghiên cứu của IRRI cho thấy lúa lương thực tồn trữ bằng phương pháp bảo quản kín làm tăng tỷ lệ gạo nguyên Tại

Campuchia tỷ lệ này tăng 10% (thu được 75 - 80% gạo nguyên) so với phương pháp bảo quản thông thường khi tồn trữ trên 12 tháng Tại Việt Nam kết quả khảo nghiệm năm 2003 phương pháp này làm tăng tỷ lệ gạo nguyên 4 - 5% sau thời gian bảo quản 6 tháng

Hiện nay túi plastic được sử dụng rộng rãi để bảo quản giống lúa, lúa lương thực, gạo trắng, gạo lức, bắp, lúa mỳ… sử dụng cho người và thức ăn gia súc, mang lại lợi ích to lớn cho nông dân tất cả các nước châu Á

Theo tài liệu của UNIDO (cơ quan phát triển công nghiệp Liên hiệp quốc) công nghệ bảo quản trong môi trường nitơ được nghiên cứu và áp dụng một cách rộng rãi ở nhiều nước vào những năm cuối 80 của thế kỷ 20 để bảo quản lương thực, thực phẩm chế biến [20], có nhiều ưu điểm kéo dài thời gian bảo quản hơn, sản phẩm không có côn trùng và nhiễm nấm mốc…

Trung Quốc từ năm 1980 đã tiến hành bảo quản thóc đóng bao và đổ rời ở trạng thái kín có bổ sung khí CO2 cho hàng ngàn tấn thóc và thu được kết quả tốt Công nghệ bảo quản như sau: dùng màng PVC che kín khối hàng, sau đó hàn kín rồi hút đến

áp suất 700mm Hg và bơm vào đo 80% khí CO2 sau 24 tháng bảo quản, chất lượng thóc vẫn tốt, tỷ lệ hao hụt giảm so với bảo quản thông thoáng [19]

Cho đến nay, hầu hết các nước trong khu vực có sản xuất lúa gạo đều áp dụng công nghệ bảo quản kín có bổ sung khí trơ để bảo quản lúa gạo như Malayxia, Philippin, Australia, Hong kong, Miến Điện…

1.4 Bảo quản gạo ở nước ta

1.4.1 Bảo quản thông thường [7, 8, 14]

Từ thập kỷ 70 trở về trước, gạo thường được bảo quản theo công nghệ truyền thống là đóng vào bao đay, xếp vào các kho bảo quản theo công nghệ mở (opening storage), thời gian gạo giữ được chỉ 3 tháng đến 4 tháng là phải xuất, sau thời gian này chất lượng gạo giảm nhanh (nấm, mốc, mức độ biến vàng phát triển nhanh) (theo kết quả nghiên cứu của Cục Dự trữ)

Năm 1993, theo kết quả nghiên cứu của Cục Dự trữ quốc gia, gạo bảo quản thông thường sau 3 tháng tỷ lệ hạt vàng tăng 0,3 đến 0,35%, mật độ côn trùng từ 10-20 con/kg; độ chua tăng 0,8 đến 0,9%; hàm lượng Protein giảm 1,1 đến 1,8 % Độ sáng của hạt lúc này giảm đi rõ rệt, mầu gạo trở nên đục, có mùi hôi và hạt mốc (950 đến

1640 bào tử mốc/1g gạo) Gạo sau khi thổi cơm rời rạc, không có mùi thơm tự nhiên

của gạo Để đảm bảo số lượng và chất lượng, Hội đồng nghiệm thu đã kết luận thời gian bảo quản gạo bằng phương pháp thông thường tối đa là 3 tháng

1.4.2 Bảo quản kín [7, 8, 14]

Từ những năm đầu thập kỷ 80, ở một số nước trên thế giới đã nghiên cứu và áp dụng công nghệ bảo quản kín (hermatic hay airtight storage) để hạn chế tác động xấu của oxy trong không khí đến lương thực trong quá trình bảo quản

Bảo quản kín có nhiều phương thức khác nhau: bảo quản trong môi trường chân không, môi trường khí trơ (N2), môi trường khí CO2

Ở nước ta lần đầu tiên công nghệ bảo quản thóc phủ kín có nạp khí CO2 được nghiên cứu tại Dự trữ Hải Hưng, số thóc này bảo quản 16 tháng (tháng 8/1991 đến tháng 12/1992), so với bảo quản tự nhiên thu được kết quả:

+ Lượng tạp chất không tăng

+ Tỷ lệ hạt vàng giảm

+ Côn trùng không phát triển

+ Nấm mốc giảm rõ rệ

+ Suy giảm chất dinh dưỡng (glucid, protid, lipid, vitamin ) đều giảm ít hơn

so với lô đối chứng (bảo quản đổ rời tự nhiên)

1.4.3 Các phương pháp bảo quản gạo

a Bảo quản gạo trong môi trường khí CO2 [7, 8, 14]

Trên cơ sở kết quả bảo quản thóc trong môi trường kín có nạp khí CO2 thành công và các kinh nghiệm của các nước trên thế giới, tháng 4/1993 Cục Dự trữ quốc gia

đã tiến hành nghiên cứu thí điểm bảo quản gạo trong môi trường kín có nạp khí CO2

Dùng khí CO2 hóa lỏng sđóng tỏng bình thép chịu lực phun vào lô gạo, sau khi nạp xong, nồng độ CO2 trong gạo phải đạt trên 50%

b Bảo quản gạo trong môi trường khí N2

Xuất phát từ những ảnh hưởng trong quá trình gạo bằng khí CO2 năm 2001 Cục

Dự trữ quốc gia tiếp tục “Nghiên cứu bảo quản gạo trong môi trường khí nitơ”

Về nguyên lý, bảo quản gạo phủ kín trong trong môi trường N2 và CO2 không khác nhau về tiêu chuẩn và cách thực kê lót Chỉ khác dùng khí N2 tinh khiết (khí nén)

có hàm lượng 99,99% đóng trong bình thép chịu áp lực, mỗi bình có 6m3 nitơ Sau khi thử độ kín hút chân không đạt yêu cầu tiến hành xả khí N2 vào trong lô hàng Nạp nồng độ đạt 95%

c Bảo quản gạo trong môi trường yếm khí [7, 8, 14]

Lô gạo sau khi đã được dán kín, tiến hành hút chân không tới áp suất âm (9807 Pa) Khi áp suất trong lô gạo giảm còn áp suất âm 98 Pa thì tiếp tục hút khí Thường xuyên duy trì áp suất âm trong lô gạo tối thiểu là 98 Pa, trường hợp cột nước trên áp kế trở lại vị trí cân bằng trước 24h cần kiểm tra dò tìm và khắc phục để tìm chỗ hở, rò khí

Sơ đồ 1.1: Quy trình bảo quản kín gạo dự trữ nhà nước (QCVN:06/2011/BTC) [2]

Thuyết minh quy trình

Bảo quản gạo theo phương

Bảo quản gạo theo phương thức nạp khí N 2

Trải tấm sàn, xếp palet vào đúng vị trí quy định

Xếp lô gạo đúng quy cách

Phủ, dán kín và kiểm tra độ kín lô gạo

Kiểm tra số lượng, chất lượng gạo trước khi nhập kho Chuẩn bị kho Chuẩn bị vật tư, thiết bị, dụng cụ

* Chuẩn bị kho

- Là loại kho kín; có tường bao; mái che chống nắng, mưa, gió, bão

- Nền kho cao ráo, mặt nền kho phẳng nhẵn, chịu tải trọng tối thiểu 3 tấn/m2;

tường và nền kho không bị ngưng tụ ẩm

- Không bị thấm dột, đảm bảo thoáng, mát đồng thời có thể chủ động hạn chế

được ảnh hưởng bất lợi của môi trường (nhiệt độ xuống thấp đột ngột, gió lạnh lùa vào

kho và ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp vào trong kho)

- Đảm bảo ngăn ngừa động vật gây hại và côn trùng, vi sinh vật hại lây nhiễm

- Diện tích trong kho, hiên kho và các vật tư dùng để kê lót kho chứa gạo

(màng, palet, cầu đi ) được vệ sinh sạch và xử lý sát trùng trước khi nhập gạo

- Trải tấm sàn và xếp palet (trong trường hợp nền kho ẩm thấp):

+ Kiểm tra kỹ mặt nền và các mối dán của tấm sàn

+ Trải phẳng tấm sàn theo vị trí lô gạo đã xác định

* Chuẩn bị vật tư, thiết bị dụng cụ

- Túi PVC

Túi bọc kín lô gạo được gia công từ màng PVC bao gồm tấm phủ (bao gồm mặt

trên và bốn mặt xung quanh lô gạo) và tấm sàn Màng PVC có độ dày (0,5 ± 0,03)

mm; đảm bảo trong suốt, không có lỗi kỹ thuật Các tấm màng PVC được gắn kết với

nhau (bằng keo dán PVC hoặc nhiệt) đảm bảo độ kín trong quá trình bảo quản

- Khí CO2 và khí N2 dùng trong bảo quản gạo

+ Khí CO2: Loại CO2 hoá lỏng được chứa trong các chai kim loại chịu áp lực

đảm bảo yêu cầu kỹ thuật quy định theo TCVN 5778: 1994 Cacbon đioxit dùng cho

thực phẩm Khí và lỏng

+ Khí N2: Loại N2 kỹ thuật có hàm lượng khí N2 cao nhất quy định theo TCVN

3286-79 Nitơ kỹ thuật Yêu cầu kỹ thuật

- Thiết bị, phụ kiện hút, nạp khí và xác định độ kín khí

+ Thiết bị hút khí có công suất đảm bảo hút được không khí trong lô hàng đạt

áp suất âm tối thiểu là 1000 Pa (Pascan)

+ Áp kế (Manomet) đảm bảo đo được áp suất trong lô gạo với mức sai số cho

phép ± 2 %

+ Vòi dẫn khí là một ống nhựa dẻo đường kính từ 5 mm đến 10 mm Một đầu gắn vào đỉnh lô gạo, đầu còn lại ở chân lô để gắn vào áp kế khi đo áp lực trong lô gạo

và để lấy mẫu khí khi kiểm tra nồng độ

+ Ống dẫn khí nạp vào lô gạo là một ống cao su hoặc nhựa dẻo chịu áp lực đường kính khoảng 3 cm độ dài bằng một phần ba chiều dài lô gạo, được gắn một van

khóa khí cách đầu ống từ 10 cm đến 15 cm để dẫn khí từ bình chứa vào trong lô gạo

- Bộ phận gia nhiệt

Khi bảo quản gạo theo phương thức nạp khí CO2 cần bố trí thêm bộ phận gia nhiệt gắn vào đoạn giữa ống dẫn khí CO2 và sử dụng trong trường hợp cần nạp nhanh khí CO2 vào lô gạo (tốc độ nạp từ 2 kg/phút đến 2,5 kg/phút) nhằm ngăn ngừa, hạn chế hiện tượng tạo tuyết bịt kín gây tắc, vỡ ống dẫn khí

* Kiểm tra chất lượng gạo nhập kho

Gạo nhập kho dự trữ nhà nước phải là gạo mới và đáp ứng được các chỉ tiêu sau:

- Các chỉ tiêu cảm quan

+ Màu sắc: Đặc trưng cho từng giống, từng loại gạo không biến màu

+ Mùi, vị: Không có mùi, vị lạ

- Sinh vật hại

Gạo nhập kho không bị men mốc, không có côn trùng sống nhìn thấy bằng mắt thường

* Xếp lô gạo đúng quy cách

- Các bao gạo cần được xếp ngay ngắn, thẳng hàng để mặt lô không bị lồi lõm lượn sóng Lớp bao đầu tiên xếp nhô ra ngoài cạnh palet từ 5 cm đến 10 cm (không để các cạnh palet cứa vào màng khi hút khí) Các hàng bao phía trên xếp thu dần vào sao cho đỉnh lô tạo với chân lô theo phương thẳng đứng một góc từ 30 đến 50 Các đầu miệng bao không để quay ra phía ngoài lô

- Không xếp gối các đầu bao lên nhau nhằm tạo ra các khe hở để khí nạp vào nhanh chóng phân bổ đều trong toàn lô

- Trong cùng một lớp các bao được xếp đan khóa vào nhau (hình 1.1) Toàn bộ

lô gạo khi xếp xong đảm bảo vững chắc không bị nghiêng, đổ trong quá trình bảo quản

- Gạo được xếp thành lô, mỗi lô có khối lượng không lớn hơn 250 tấn tuỳ theo kích thước, loại hình kho Chiều cao lô gạo xếp không lớn hơn 25 hàng bao, đảm bảo cách trần kho không nhỏ hơn 1,5 m Lô gạo cách tường không nhỏ hơn 0,5 m, các lô cách nhau không nhỏ hơn 0,8 m Trường hợp không sử dụng palet, các bao gạo thuộc lớp sát nền xếp cách nhau từ 3 cm đến 5 cm để đảm bảo độ thông thoáng

Hình 1.1: Cách xếp lô gạo

* Phủ, dán kín và kiểm tra độ kín lô gạo

Sau khi gạo được chất xếp đầy đủ khối lượng quy định, tiến hành phủ và dán kín lô gạo; ống hút, nạp khí được đặt chính giữa lô gạo về phía cửa kho và có cấu tạo phù hợp cho việc hút khí nhanh và khi nạp khí sẽ phân bổ đều trong lô gạo

- Dán kín và kiểm tra độ kín lô

+ Việc dán kín lô có thể thực hiện từ giữa lô về 2 góc hoặc ngược lại

+ Điều chỉnh để tấm phủ tiếp xúc khớp với riềm tấm sàn

+ Mối dán đảm bảo kín và chắc (nếu dán bằng keo thì vệt dán rộng khoảng 5 cm) + Kỹ thuật dán giống như khi dán tấm sàn

Chú ý khi dán phải điều chỉnh để tấm phủ phân bổ đều trên tấm sàn và xử lý để mối dán ở 4 góc không bị bong do màng phủ bị dồn Keo dán cần quét đều khắp mối dán Chọn loại keo có khả năng bám dính tốt, không tận dụng keo đã quá hạn dùng

+ Kiểm tra: Sau khi lô gạo đã được dán kín toàn bộ cần kiểm tra lại toàn bộ mối dán, chú ý kiểm tra kỹ ở 4 góc lô Những vị trí chưa đảm bảo phải xử lý gia cố ngay

+ Lắp đặt ống hút nạp khí: Đặt chính giữa lô phía cửa kho cách nền kho từ 10

cm đến 30 cm, được tạo bởi một ống nhựa cứng đường kính khoảng 3 cm xuyên qua tấm phủ Phần ống ngoài lô gạo dài từ 30 cm đến 40 cm, có một van khoá khí cách miệng ống từ 10 cm đến 15 cm Phần ống còn lại nằm trong lô gạo được khoan 4 hàng

lỗ so le dọc theo ống, đường kính lỗ khoan 0,5 cm, khoảng cách giữa 2 lỗ trong cùng hàng khoảng 10 cm để giúp cho việc hút khí nhanh và khi nạp khí sẽ phân bổ đều

Phần màng PVC tiếp xúc với ống phải đảm bảo kín, không bị bong trong suốt thời gian bảo quản

- Thử và kiểm tra độ kín của lô gạo

+ Gắn áp kế kín khít vào vòi dẫn khí và tiến hành hút khí

+ Cho máy hút khí hoạt động và thường xuyên theo dõi mức nước ở áp kế Hút khí lô gạo tới áp suất âm 9807 Pa (mức chênh lệch cột nước trên áp kế là 100 mm) khoá van ở cửa hút khí đồng thời tắt máy.Theo dõi ghi chép:

+ Sau khi khoá van, chờ 5 phút để ổn định, ghi lại mức cột nước trên áp kế và bấm đồng hồ theo dõi thời gian di chuyển của cột nước

+ Xác định khoảng thời gian độ chênh cột nước giảm xuống còn 85 mm Khoảng thời gian đó đạt mức từ 40 phút trở lên thì lô gạo được coi là đảm bảo độ kín, nếu ở mức dưới 40 phút thì cần tiến hành các biện pháp kiểm tra xử lý

Việc thử độ kín lô gạo tiến hành lặp lại 3 lần

+ Kiểm tra, xử lý màng bị thủng, hở: Để dò tìm các điểm thủng, hở gây lọt khí cần chọn thời điểm yên tĩnh, hút khí tới mức 9807 Pa, tập trung lắng nghe hoặc có thể dùng các thiết bị khuyếch đại âm thanh thông thường để kiểm tra phát hiện, xử lý

- Hút khí tăng cường

Lô gạo sau khi thử và kiểm tra độ kín đảm bảo yêu cầu, thì thực hiện tăng cường hút khí trong lô gạo ra ngoài nhằm giảm nhiệt, ẩm lô gạo và ổn định lô gạo, theo dõi độ kín lô gạo Thực hiện hút không khí trong lô gạo ra ngoài khoảng 5 lần đến

7 lần (chọn thời điểm khô ráo trong ngày hút khí tới mức cho phép, tiếp tục hút sau khi cột nước của áp kế về mức cân bằng và khi mực nước trên áp kế trở lại thăng bằng cho hút tiếp)

Các phương thức bảo quản

* Bảo quản gạo theo phương thức nạp khí CO 2

+ Tháo áp kế ra khỏi ống gel nhựa và nút kín ống gel khi nạp khí

+ Nối ống dẫn khí vào cửa nạp khí và bình chứa khí Các điểm nối phải chắc chắn đảm bảo kín khí

+ Thao tác nạp: Nạp liên tục, từ từ khí CO2 vào lô gạo Khi cần nạp nhanh phải

sử dụng bộ phận gia nhiệt Khi màng phủ bắt đầu căng phồng thì mở cửa thoát khí (được tạo ra bằng cách rạch màng phủ trên đỉnh lô theo hình chữ L mỗi chiều 20 cm) tại vị trí đã chọn để xả không khí ra ngoài và hạn chế sự pha loãng khí CO2 Khi nồng

độ CO2 tại cửa thoát khí khoảng 2 % đến 3 % thì dán kín cửa thoát khí Trường hợp màng phủ phồng căng thì tạm dừng nạp khí, chờ CO2 thấm vào lô gạo mới nạp tiếp Chú ý nạp hết lượng khí cần nạp trong thời gian ngắn nhất Kiểm tra lại toàn bộ xung quanh lô gạo để phát hiện các điểm rò, rỉ khí

+ Đo và ghi lại nồng độ CO2 sau khi kết thúc đợt nạp Nồng độ CO2 được đo ở đỉnh lô qua vòi dẫn khí

- Yêu cầu nồng độ khí CO 2 trong quá trình bảo quản

+ Nồng độ CO2 trong lô gạo sau khi nạp cần đạt 65 % trở lên tương đương khối lượng CO2 từ 1,8 kg CO2/tấn gạo đến 2 kg CO2/tấn gạo

+ Quá trình thâm nhập của CO2 vào các bao gạo diễn ra trong thời gian khoảng

15 ngày Nồng độ CO2 vào thời điểm này thường ở mức 40 % và có xu hướng giảm

dần trong quá trình bảo quản Mức độ giảm khí CO2 phụ thuộc phần lớn độ kín của lô gạo Nồng độ CO2 trong lô gạo sau 6 tháng bảo quản ở mức không nhỏ hơn 15 %

+ Khi nồng độ CO2 giảm xuống dưới 15 %, căn cứ kế hoạch xuất kho tính toán

bổ sung lượng CO2 cần nạp phù hợp Trường hợp thời gian lưu kho còn từ 3 tháng trở lên cần nạp để đảm bảo nồng độ CO2 không nhỏ hơn 25 %

* Bảo quản gạo theo phương thức nạp khí N 2

- Thao tác nạp khí N 2

+ Thao tác nạp khí N2 giống như nạp khí CO2 (không cần gia nhiệt)

+ Kiểm tra lại toàn bộ xung quanh lô gạo phát hiện các điểm rò, rỉ khí

+ Đo và ghi lại nồng độ khí N2 sau khi kết thúc đợt nạp khí Nồng độ khí N2được đo tại cửa hút, nạp khí

- Yêu cầu nồng độ khí N 2 trong quá trình bảo quản

+ Nồng độ N2 trong lô gạo sau khi nạp cần đạt 95 % trở lên tương đương khối lượng N2 từ 0,7 kg N2/tấn gạo đến 0,8 kg N2/tấn gạo Thông thường nồng độ N2 trong

lô gạo sau 7 tháng bảo quản ở mức không nhỏ hơn 90 %; nồng độ N2 trong lô gạo giảm nhanh hay chậm tùy thuộc chủ yếu vào độ kín của lô gạo

Khi nồng độ N2 giảm xuống dưới 90 % cần nạp bổ sung để đảm bảo ở mức không nhỏ hơn 95 %

* Bảo quản gạo theo phương thức áp suất thấp

- Để áp dụng phương thức bảo quản gạo trong điều kiện áp suất thấp cần chọn

các lô gạo đảm bảo độ kín tốt (sau mỗi lần hút khí trạng thái chênh lệch cột nước trên

áp kế giữ được ít nhất 24 giờ)

- Sau khi lô gạo được kiểm tra, đảm bảo độ kín, tiến hành hút khí tới áp suất âm

9807 Pa (mức chênh lệch cột nước trên áp kế là 100 mm) Khi áp suất trong lô gạo giảm còn áp suất âm 98 Pa (mức chênh lệch cột nước trên áp kế là 10 mm) thì tiếp tục hút khí như trên

- Thường xuyên duy trì áp suất âm trong lô gạo tối thiểu áp suất âm 98 Pa (mức chênh lệch cột nước trên áp kế là 10 mm) và theo dõi ghi chép diễn biến áp suất trên

áp kế Trường hợp cột nước trên áp kế trở lại vị trí cân bằng trước 24 giờ cần kiểm tra

dò tìm và khắc phục để tìm chỗ hở, rò khí

- Chỉ hút khí vào thời điểm thời tiết khô ráo (độ ẩm tương đối của không khí nhỏ hơn 80 % trong mùa mưa ẩm) Theo dõi và ghi chép diễn biến nhiệt độ, độ ẩm trong lô gạo và bên ngoài môi trường hàng tuần, hàng tháng

* Kiểm tra hàm lượng Aflatoxin trong gạo sau thời gian bảo quản khác nhau Sau thời gian bảo quản dưới tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm các nấm mốc phát sinh trong gạo; Một trong những nấm mốc nguy hại đến sức khỏe con người là Aflatoxin

Aflatoxin là độc tố vi nấm sản sinh tự nhiên bởi một số loài Aspergillus, là một loại nấm mốc, đáng chú ý nhất là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus

Aflatoxin là độc tố và là tác nhân gây ung thư Sau khi thâm nhập vào cơ thể, các aflatoxin có thể được gan chuyển hóa thành dạng trung gian epoxit hoạt hóa hoặc được

thuỷ phân ít độc hơn Các loài sinh aflatoxin thuộc chi Aspergillus phân bố rất rộng

trong tự nhiên Chúng có thể tạo khuẩn lạc và gây nhiễm vào hạt trước khi thu hoạch

và trong quá trình bảo quản Cây chủ rất dễ bị gây nhiễm bởi Aspergillus sau phơi

nhiễm kéo dài trong môi trường có độ ẩm cao hoặc bị tổn thương các điều kiện xấu

như hạn hán Các môi trường sống bản địa của Aspergillus là trong đất, thực vật mục

nát và ngũ cốc đang bị giảm sức đề kháng vi sinh vật và nó xâm nhập tất cả các loại chất hữu cơ mỗi khi có điều kiện được thuận lợi cho sự phát triển của nó Điều kiện thuận lợi bao gồm độ ẩm cao (ít nhất là 7%) và nhiệt độ cao Các loại nông sản thường

bị nhiễm aflatoxin như ngũ cốc (ngô, kê, lúa, miến, gạo, lúa mì), hạt có dầu (lạc, đậu tương, hạt hướng dương, hạt bông), gia vị (ớt, hạt tiêu đen, rau mùi, nghệ, gừng) và các loại quả hoặc hạt khác như hạt dẻ, dừa…

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Gạo

- Gạo được sử dụng trong nghiên cứu này là gạo Miền Nam vụ Đông xuân 15% tấm thu hoạch năm 2013 nhập kho bảo quản tại Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc vào tháng 4 - 5 năm 2013

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ

- Máy đo nhiệt độ điện tử Ba Lan 2010

- Máy đo nhanh độ ẩm Keet (Nhật bản 2012)

- Cân phân tích điện tử AR2140 (d = 0.0001g, Ohaus Crop - pine Brook, Mỹ 2010)

- Tủ sấy Đức Menmert 400, 2011

- Máy đo nồng độ khí O2 AII -2000A Nhật 2012

- Máy đo nồng độ khí N2 Nhật 2012

- Máy nghiền mẫu bảo ôn JFSD-70

- Máy xay xát phòng kiểm nghiệm Việt Nam 2010

- Bộ chia mẫu Việt Nam 2010

- Xiên Inox 2m Việt Nam 2010

- Xiên xử lý Inox 2,5m

- Bộ sàng nhôm Việt Nam 2010

- Đồng hồ đo nhiệt độ ẩm Trung Quốc 2010

- Nồi cơm điện Thái Lan 2010

- Bình định mức 100 ml; Cốc thủy tinh 100ml & 250 ml; Phễu lọc; Giấy lọc; Nhiệt kế; Bếp điện; Bình tam giác 250ml; Pipet bầu 25ml; Bình hút ẩm;

Thực hiện thí nghiệm tại các ngăn kho bảo quản gạo tại Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc

2.2 Phương pháp nghiên cứu

- Bố trí thí nghiệm

2.2.1 Bố trí thực hiện nội dung 1 và 2:

(Xác định biến đổi vật lý và cảm quan; biến đổi hóa học của gạo theo điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản)

Sơ đồ 2.1: Bố trí thí nghiệm xác định biến đổi của gạo theo điều kiện và

thời gian bảo quản

+ Tiến hành thí nghiệm:

Gạo được thực nghiệm đưa vào bảo quản tại Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc trong 03 ngăn kho với môi trường bảo quản khác nhau:

- C1/1 tích lượng 150 tấn: Bảo quản trong môi trường yếm khí;

- C1/2 tích lượng 150 tấn: Bảo quản trong môi trường kín có bổ sung khí CO2;

Lưu kho Thời gian bảo quản 0 – 2 – 4 n tháng; τ 0 =0 là mẫu đối chứng, bước nhảy ∆τ=2

Nhập kho C1/1

(yếm khí, t bq , ϕ kk )

Nhập kho C1/2 (Bổ sung CO 2 , t bq , ϕ kk )

Nhập kho C1/3 (Bổ sung N 2 , t bq , ϕ kk ) Gạo

Kiểm tra các chỉ tiêu vật lý và cảm quan:

- Chất lượng cảm quan (màu, mùi, vị, trạng

thái) của gạo và cơm

- Khối lượng riêng ρ

Kết quả, thảo luận Kết quả, thảo luận

- Kiểm tra chỉ tiêu vật lý và cảm quan

- Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học

Kết quả, thảo luận

Kết luận

- C1/3 tích lượng 150 tấn: Bảo quản trong môi trường kín có bổ sung khí N2 Gạo bảo quản kín là lô gạo được bọc kín trong túi nhựa Polyvinylclorua (PVC) kết hợp một trong các phương thức trên nhằm giảm tối thiểu nồng độ khí oxy trong lô gạo, đảm bảo hạn chế tối đa quá trình ôxy hóa làm suy giảm chất lượng gạo và các hoạt động sống của côn trùng, vi sinh vật

+ Kết quả nghiên cứu:

Từ số liệu phân tích thu được, qua xử lý thống kê và vẽ đồ thị bằng các phần mềm trên vi tính sẽ phản ánh được mục tiêu của đề tài là:

1 Biến đổi của các chỉ tiêu vật lý, cảm quan của gạo theo điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản

2 Biến đổi hóa học của gạo theo điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản

2.2.2 Bố trí thực hiện nội dung 3 (Đề xuất điều kiện bảo quản và thời hạn bảo quản gạo thích hợp với hệ thống kho dự trữ gạo tại Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Đông Bắc)

Nội dung 3 được thực hiện dựa vào kết quả nghiên cứu ở mục 2.2.1

2.3 Phương pháp phân tích

- Lấy mẫu gạo theo TCVN 9027: 2011 Ngũ cốc và sản phẩm ngũ cốc - Lấy mẫu

- Xác định độ ẩm hạt ngũ cốc (bằng phương pháp sấy nhanh ở nhiệt độ1300C);

- Xác định tỷ lệ hạt vàng theo tiêu chuẩn TCVN 1643 - 2008;

- Xác định tỷ lệ hạt bạc phấn theo tiêu chuẩn TCVN 1643 - 2008;

- Xác định tỷ lệ tổn thất/hao hụt gạo sau bảo quản;

- Đánh giá chất lượng cảm quan theo 10 TCN 590 - 2004

- Xác định hàm lượng Aflatoxin: Cục trồng trọt Bộ nông nghiệp và phát triển Nông thôn (Trung tâm chất lượng nông lâm thủy sản vùng I kiểm nghiệm, được VILAS công nhận)

2.5 Phương pháp xử lý số liệu

Hình vẽ biểu đồ được xử lý trên chương trình Excel (Microsoft Office 2007)

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến chất lượng cảm quan của gạo và cơm

Chất lượng cảm quan:

- Gạo: màu, mùi, trạng thái

- Cơm: màu, mùi, vị, trạng thái

- Đánh giá theo chấm điểm

Gạo bảo quản được kiểm tra chất lượng định kỳ và cuối cùng là sau 12 tháng (xuất kho) thử nghiệm Kết quả kiểm tra chất lượng cảm quan của gạo được thể hiện trong bảng 3.1

Dưới tác động của nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí và thời gian bảo quản thì gạo đã có nhiều biến đổi Sự biến đổi này còn phụ thuộc vào phương pháp bảo quản Sau 12 tháng bảo quản, đối với bảo quản yếm khí hạt gạo đã chuyển sang trắng ngà, có mùi hơi thơm và hạt khô Đối với bảo quản CO2 thì gạo có màu trắng ngà, mùi thơm nhẹ và hạt khô Bảo quản bằng N2 cho thấy gạo trắng, thơm dặc trưng

và hạt khô Từ bảng 3.1 cho thấy các chỉ tiêu chất lượng của gạo bảo quản có xu hướng giảm dần theo thời gian Trong đó sau 12 tháng bảo quản, các chỉ tiêu chất lượng của lô gạo bảo quản yếm khí giảm cao nhất, lô gạo bảo quản kín có bổ sung N2giảm thấp nhất Khi thời tiết thay đổi chuyển từ mùa nóng sang mùa lạnh, dao động nhiệt độ không khí ngoài lô cao hơn nhiệt độ khoảng không trong lô Ở thời điểm nhiệt

độ khoảng không thấp hơn nhiệt độ điểm sương, hiện tượng đọng sương bên trong màng phủ của lô xuất hiện Độ ẩm của lớp gạo phía ngoài rìa lô và trên đỉnh lô tăng lên xử lý không kịp thời sẽ bị mốc phần rìa bao sát màng PVC (thường xảy ra với bảo quản yếm khí) Gạo bảo quản bằng N2 có mùi thơm ngon và được đánh giá cao hơn gạo bảo quản bằng khí CO2 và bảo quản yếm khí Nguyên nhân có thể do nồng độ oxy trong lô gạo bảo quản bằng bổ sung N2 luôn luôn nhỏ hơn 2%, thấp hơn so với bảo quản bằng khí CO2 và bảo quản bằng yếm khí

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và thời gian bảo quản τ đến chất lượng cảm quan của gạo

Chất lượng cảm quan của gạo

thái Màu Mùi

Trạng thái Màu Mùi

Trạng thái

21 98 Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

26 76 Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

τ0 (tháng

4/2013)

23 96 Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

30 95 Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

33 72 Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

τ1 (tháng

6/2013)

27 93 Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

27 97 Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

32 75 Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

τ2 (tháng

8/2013)

25 96 Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

23 86 Trắng ngà Thơm nhẹ Hạt khô Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô

27 70 Trắng ngà Thơm nhẹ Hạt khô Trắng Thơm, đặc trưng Hạt khô Rất trắng Rất thơm, đặc trưng Hạt khô