Nghiên cứu công nghệ bảo quản sản phẩm dạng củ bằng phương pháp chiếu xạ

lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực cha sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận văn đà đợc cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn đợc rõ nguồn gốc Ninh Bình, ngày 10 tháng 09 năm 2004 Tác giả luận văn Phạm Ngọc Vũ i lời cảm ơn Trong thời gian làm luận văn, cố gắng nỗ lực thân, đà nhận đợc giúp đỡ thầy cô giáo bạn bè Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu Trờng Đại học Nông nghiệp I, Ban Chủ nhiệm Khoa thầy cô giáo Khoa Cơ điện đà bảo giúp đỡ suốt trình qua Đặc biệt chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn TS Trần Đình Đông - Trởng Bộ môn Vật lý thầy giáo TS Trần Nh Khuyên - Trởng Bộ môn Máy nông nghiệp - Khoa Cơ điện - Trờng Đại học Nông nghiệp I Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lÃnh đạo tập thể nhân viên Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội Ban lÃnh đạo, cán Phòng Hoá sinh - ứng dụng - Viện Sinh học Nông nghiệp - Trờng Đại học Nông nghiệp I Đồng thời xin đợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình toàn thể bạn bè đà tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập, thực đề tài Mặc dù có cố gắng nỗ lực thân, nhng điều kiện thời gian khả có hạn nên trình thực đề tài tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận đợc giúp đỡ, góp ý bảo thầy, cô giáo bạn bè để đề tài đợc hoàn thiện Ninh Bình, ngày 10 tháng 09 năm 2004 Tác giả luận văn Phạm Ngọc Vũ ii Mục lục Mở đầu 1 Tỉng quan nghiªn cøu 1.1 Giới thiệu chung sản phẩm chiếu xạ 1.1.1 TÇm quan träng cđa sản phẩm chiếu xạ 1.1.2 Các trình xảy rau, cũ b¶o qu¶n 1.2 Các phơng pháp bảo quản sản phẩm dạng củ 13 1.2.1 Phơng pháp bảo quản trạng thái thoáng 13 1.2.2 Phơng pháp bảo quản trạng thái lạnh 14 1.2.3 Phơng pháp b¶o qu¶n b»ng hãa chÊt 15 1.2.4 Phơng pháp bảo quản chất đồng vị phóng xạ 15 1.3 Tình hình bảo quản sản phẩm dạng củ nớc 16 1.3.1 Tình hình bảo quản sản phẩm dạng củ 16 1.3.2 Tình hình bảo quản sản phẩm khoai t©y 17 1.3.3 Tình hình bảo quản sản phẩm hành tây 19 1.4 Tình hình nghiên cứu bảo quản sản phẩm dạng củ phơng pháp chiếu xạ nớc 20 1.4.1 Tình hình bảo quản sản phẩm dạng củ phơng pháp chiếu xạ 20 1.4.2 Tình hình Bảo quản sản phẩm chiếu xạ khoai tây 22 1.4.3 Tình hình bảo quản sản phẩm chiếu xạ hành tây 23 1.5 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 23 1.5.1 Mục đích nghiên cứu 23 1.5.2 NhiÖm vụ đề tài 24 1.5.3 Phơng pháp nghiên cứu 24 Cơ sở lý thuyết chiếu xạ bảo quản sản phẩm dạng củ 25 2.1 Cơ sở lý thuyết chiếu xạ 25 2.1.1 ChÊt ®ång vị phóng xạ không bền - Nguồn chủ yếu phát tia bøc x¹ nhiƯt 25 iii 2.1.2 Các quy luật phóng xạ 28 2.1.3 Cơ sở lý thuyết phóng xạ cobalt-60 (co60) 30 2.2 Những đại lợng đo lờng dùng sinh học phóng xạ 31 2.2.1 Đơn vị liều lợng chiếu xạ 31 2.2.2 Đơn vị liều lợng hấp thụ 32 2.2.3 Đơn vị sinh học R¬nghen 32 2.3 Tác dụng sinh học xạ ion hãa 32 2.3.1 Sự phân ly nớc xạ ion hóa 33 2.3.2 T¸c dơng xạ ion hóa lên phân tử sinh vật 34 2.4 ¶nh h−ëng cđa chiÕu xạ đến sản phẩm dạng củ 36 Nghiªn cøu thùc nghiƯm 41 3.1 VËt liệu phơng pháp nghiên cứu 41 3.1.1 VËt liƯu sư dơng nghiªn cøu 41 3.1.2 Phơng pháp nghiên cứu 41 3.2 Kết nghiên cứu thùc nghiÖm 42 3.2.1 Kết nghiên cứu thực nghiệm khoai tây 43 3.2.2 Kết nghiên cứu thực nghiệm hành tây 49 3.2.3 Sự thay đổi hàm lợng vitamin C hàm lợng đờng khoai tây 56 Cơ sở tính toán thiết kế kho bảo quản sản phẩm dạng củ sau chiếu xạ 58 4.1 Tính toán thông gió tự nhiên 58 4.1.1 Kh¸i niƯm chung 58 4.1.2 Thông gió tự nhiên dới t¸c dơng cđa nhiƯt thõa 60 4.1.3 Thông gió tự nhiên dới tác dụng gió 61 4.1.4 Th«ng giã tự nhiên dới tác dụng tổng hợp nhiệt thừa gió 62 4.2.3 Thiết bị lắp đặt kho 68 4.3 Thiết lập mối quan hệ thông số kho bảo quản 70 iv 4.3.1 Đặt vấn đề 70 4.3.2 Các thông số lựa chọn ban đầu 70 4.3.3 Nhiệt lợng kho bảo quản 71 4.3.4 Xác định độ tăng nhiệt độ kho bảo quản 72 4.3.5 Xác định áp suất thừa kho 72 4.3.6 Xác định diện tích thông gió 73 4.3.7 LËp mèi quan hệ vận tốc không khí, diện tích thông gió nhiệt độ môi trờng 73 KÕt luận đề nghị 76 Tài liệu tham khảo 77 v Mở đầu Trong năm qua kể từ đất nớc ta thực công đổi mở cửa nông nghiệp nớc ta đà đạt đợc thành đáng khích lệ Từ nớc nhập lơng thực trở thành nớc xuất lơng thực đứng thứ giới, tổng sản lợng nông nghiệp hàng năm tăng lên rõ rệt Năm sau cao năm trớc [1] Đó nhờ lÃnh đạo đắn Đảng nhà nớc nh Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn, đà giải tơng đối đồng lĩnh vực thuỷ lợi, phân bón, giống trồng Những công đoạn nhằm tăng suất sản lợng lơng thực thu hoạch Tuy nhiên quan tâm đến tổn thất sau thu hoạch Điều xảy nớc ta mà nhiều nớc giới Theo Tổ chức Nông nghiệp Lơng thực Thế giới (FAO - Food Agriculture Organization), hàng năm giới nớc phát triển, tổn thất nông sản sau thu hoạch lớn, mặt số lợng chất lợng khoảng từ - 30% Đối với loại màu, có củ nh Khoai tây, khoai lang, sắn, hành, tỏi Sự hao lớn nhiều[5] Nếu lấy mức hao hụt trung bình 10% sản lợng lơng thực nớc ta 2003 Thì tổng sản lợng lơng thực bị hao hụt ta 3,6 triệu tơng đơng 458,640 triệu $ Mỹ (tổng sản lợng quy thóc 36 triệu tấn) Đó cha tính đến hao thất loại rau loại đậu đỗ nh loại nông sản khác công đoạn sau thu hoạch Ngoài hao thất số lợng, hao thất chất lợng nghiêm trọng gây hậu xấu mặt kinh tế xà hội tiêu dùng Đặc biệt loại rau, củ thực phẩm cần thiết đời sống hàng ngày thay cung cấp cho thể chất quan trọng nh− protein, lipÝt, vitamin, axit amin Ngoµi nhiỊu rau củ nh gừng, nghệ, hành tây đợc sử dụng nh loại dợc liệu quý Gieo trồng loại rau, củ cho hiệu kinh tÕ cao, c©y rau cã thêi gian sinh tr−ëng ng¾n, cã thĨ gieo trång nhiỊu vơ năm, nên tăng đợc sản lợng đơn vị diện tích canh tác góp phần tăng thu nhập cho ngời lao động, giải việc làm cho nông dân Khoai tây hành tây loại rau dạng củ có giá trị dinh dỡng cao trồng vụ đông lu vực đồng Bắc Khoai tây lơng thực nhiều nớc giới đợc xếp hàng thứ sau lúa mì, lúa gạo, ngô Ngoài giá trị lơng thực khoai tây nguyên liệu cung cấp cho ngành công nghiệp thực phẩm thức ăn cho gia súc Khoai tây đợc du nhập vào nớc ta từ kỷ 19 đợc trồng Có năm diện tích trồng khoai tây nớc ta lên tới 103000 với suất trung bình 12,5 tấn/ha Hành tây lâu đời, chiếm vị trí quan trọng sản suất rau giới, hầu nh tất nớc giới đa hành tây vào phần ăn hàng ngày Hành tây có giá trị mặt dinh dỡng mà đợc sử dụng nh loại thuốc quý, chữa đợc nhiều loại bệnh, kích thích hoạt động tim, thận Khoai tây, hành tây lại tổn thất sau thu hoạch lớn nhất, lên tới 40% tổng sản lợng tợng mọc mầm nấm mốc gây thối trình bảo quản Hầu nh tất tổn thất công đoạn sau thu hoạch khâu bảo quản cha vào nề nếp, trình độ thấp, kho tàng cũ thiếu, không đảm bÃo quy cách phơng tiện phòng chống vi sinh vật phá hại (chuột, nấm mốc ) cha đáp ứng đợc kịp thời đòi hỏi sản xuất, trang bị kho, vận chuyển nh hệ thống kiểm tra chất lợng từ trung ơng đến sở nghèo nàn, lạc hậu Bảo quản phơng pháp chiếu xạ sử dụng chất đồng vị phóng xạ để hạn chế hô hấp, tiêu diệt số vi sinh vật So với phơng pháp bảo quản khác bảo quản phơng pháp chiếu xạ có nhiều u điểm: + Sản phẩm sau chiếu xạ giữ nguyên vẹn màu sắc giá trị dinh dỡng + Hiệu bảo quản cao, xạ gamma có sức xuyên thấu mạnh, nhanh chóng tiêu diệt côn trùng, ẩu trùng, vi khuẩn, nấm mốc, côn trùng ẩn nấp sau lần vỏ mà sử dụng hóa chất tiêu diệt đợc + Không để lại d lợng hoá chất độc hại nh dùng hoá chất để bảo quản thực phẩm Điều đặc biệt quan trọng thời gian gần nhiều nớc đà cấm dùng loại hoá chất thờng dùng từ trớc tới nh etylen oxyt, etylen dibromua hoá chất có khả gây ung th + Tiết kiệm lợng [9] Xuất phát từ nhu cầu thực tế Đợc giúp đỡ hớng dẫn Thầy giáo TS Trần Đình Đông Trởng môn Vật lý Trờng Đại học Nông Nghiệp I Thầy giáo TS Trần Nh Khuyên Trởng Bộ Môn Máy Nông Nghiệp, Trờng Đại học Nông Nghiệp I Chúng đà tiến hành thực đề tài "Nghiên cứu công nghệ bảo quản sản phẩm dạng củ phơng pháp chiếu xạ" Trong nội dung luận văn hớng chủ yếu vào việc nghiên cứu công nghệ bảo quản khoai tây hành tây hai sản phẩm nông nghiệp quan trọng Bằng phơng pháp chiếu xạ mà nguồn chiếu xạ Co60 đợc sản xuất từ Coban thiên nhiên lò phản ứng hạt nhân Tổng quan nghiên cứu 1.1 Giới thiệu chung sản phẩm chiếu xạ 1.1.1 Tầm quan trọng sản phẩm chiếu xạ a) Tầm quan trọng ngành sản xuất rau, củ nói chung Rau, củ thức ăn thiết yếu đời sống hàng ngày ngời thay Vì có ý nghĩa quan trọng sức khỏe ngời, cung cấp cho thể chất quan trọng nh protein, lipít, muối khoáng, axít hữu cơ, vitamin (vitamin A, B1, B2, C, E, ), chất thơm Chúng có tác dụng quan trọng trình phát triển thể, thiếu chất gây nhiều bệnh tật Rau, củ trồng cho hiệu kinh tế cao, giá trị sản xuất gấp - lÇn mét trång lóa, thêi gian sinh trởng ngắn trồng nhiều vụ năm tăng sản lợng đơn vị diện tích, góp phần tăng thu nhập cho ngời lao động, giải việc làm cho ngời nông dân Ngoài rau, củ có giá trị xuất cao, thời gian 1986 - 1990, n−íc ta ®· xt khÈu rau, củ đến số nớc nh Liên Xô với sản lợng 290000 tấn/năm, giá trị đạt 5,15 triệu USD Sau năm 1990 biến động trị Liên Xô nớc Đông Âu phe XHCN, nên việc xuất sang khu vực bị gián đoạn Từ năm 1995 xuất rau, củ đợc phục hồi trở lại tăng thêm số lợng, thị trờng xuất mở rộng Đến Việt Nam đà xuất sang thị trờng khoảng 30 nớc Rau, củ hỗ trợ cho ngành công nghiệp khác phát triển nh chế biến tinh bột từ khoai, sắn, chế biến đồ hộp rau cung cấp thức ăn cho ngành chăn nuôi [4] Ngoài rau, củ đợc xem nh loại dợc liệu quý (tỏi, gừng, nghệ, hành tây ), đặt biệt tỏi đợc xem nh loại dợc liệu quý y học cổ trun cđa nhiỊu n−íc nh− Ai CËp, Trung Qc, ViƯt Nam Chính rau, củ có giá trị nh mà việc trồng rau, củ đà đợc phát triển từ lâu Ngay từ thời kỳ cổ đại ngời đà biết đem dại trồng chăm sóc trở thành rau, củ ngày Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngày đà tạo nhiều giống rau, củ đa dạng phong phú, cho suất hiệu kinh tế cao b) Vai trò sản phẩm khoai tây hành tây sản xuất nông nghiệp Vai trò sản phẩm khoai tây Khoai t©y (Potato) cã ngn gèc tõ vïng nói cao nam Mỹ, dÃy Andes phía Bắc Bolivia; lơng thực chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân nhiều nớc giới [15] Khoai tây loại có giá trị dinh dỡng cao, quan trọng nh protein, đờng, lipít, vitamin B1, B2, B3, B6, PP vµ nhiỊu nhÊt lµ vitamin C (20 - 25 mg%) chất K, Ca, P Mg, đồng thời có mặt nhiều axít amin tự làm tăng giá trị dinh d−ìng cho khoai t©y Víi 100g khoai t©y cã thĨ cung cÊp Ýt nhÊt 5% vỊ nhu cÇu protein, 3% nhu cầu lợng, - 12 % nhu cầu Fe, 10% nhu cầu vitamin B6 50 % nhu cầu vitamin C cho ngời /ngày [4] Trong số trồng vùng nhiệt đới cận nhiệt đới khoai tây sinh lợi cho suất lợng prôtêin cao Khoai tây hỗ trợ cho ngành công nghiệp khác phát triển nh làm thức ăn cho gia súc, nguồn nguyên liệu cho công nghiệp chế biến Tinh bột khoai tây đợc dùng công nghiệp dệt, sợi gỗ ép, giấy đặc biệt công nghiệp chế biến axít hữu (lactíc, xitrit), dung môi hữu (etanol, butaol) số sản phẩm phụ khác Khoai tây đợc trồng từ 710 vĩ độ bắc đến 400 vĩ độ nam, đợc trồng vùng nam Mỹ, Tây Ban Trong ®ã: α= L2 ; L3 β= F2 F3 b) Ph−¬ng pháp tính toán * Lu lợng không khí trao đổi lµ: [16] Qth , ( kg/h ) C P (t R t N ) L= (4.22) (Lợng không khí vào lợng không khí L1+L3=L2=L) Trong đó: Qth nhiệt thừa kho kJ/h tR,tN nhiệt độ không khí vào Cp nhiệt dung riêng không khí C kJ/kg 0C Lợng không khí vào là: L1 = µ F1 ρ N ( p1 p x ) , (kg/h) (4.23) q Lợng không khÝ lµ: L = µ F 2 ρ T ( p x − p ) ,(kg/h) (4.24) * Diện tích cửa vào cưa sÏ lµ : F1 =F3= F2 = L1 , µ1 ρ N ( p1 − p x ) L2 µ 2 ρ T ( p x − p2 ) q− , ( m2 ) (4.25) ( m2 ) (4.26) * Độ tăng nhiệt độ kho bảo quản khối khoai tây kho toả Theo số liệu nghiên cứu N.V.Akintre nhiệt độ không khí từ nhà toả nhiệt đợc xác định theo c«ng thøc sau: 2/3 2/9 3,14q / ∆tvlv hvlv , ( 0C) ∆t R = 1/ H (4.27) Trong đó: q= Qth : Nhiệt thừa đơn vÞ kho, kcal/m3h V V : ThĨ tÝch cđa kho (m3 ) ∆tvlv : HiƯu sè nhiƯt ®é ë vïng lµm viƯc (cã thĨ nhËn b»ng - 0C) 64 H : Khoảng cách chiều cao tâm cưa giã vµo vµ cưa giã ra, ( m) hvlv : Chiều cao vùng làm việc kể từ mặt nền,( hvlv = 1,5 - m) 4.2 Tính toán thông gió tự nhiên cho kho bảo quản sản phẩm chiếu xạ với dung tích 50 4.2.1 Thể tích mặt kho bảo quản 50 khoai tây Theo tính toán thiết kế kho bảo quản 50 Tấn nông sản dạng củ, trình tính toán dựa theo khối lợng riêng khoai tây, hành tây giàn lắp đặt kho để đảm bảo chứa đủ số lợng khoai tây hành tây cần bảo quản Ta có khối lợng riêng khoai tây hành tây là: Khoai tây 650 kg/m3 Hành tây 600 kg/m3 Chọn khối lợng riêng trung bình khoai tây hành tây 625 kg/m3 Vậy thể tích mặt kho bảo quản (V) m3 (thể tích phần chứa nông sản) V= E (m3) Trong đó: - khối lợng nông sản cần bảo quản (kg) ( =50 tấn) - Khối lợng riêng khoai tây hành tây bảo quản (kg/m3) 50000 V= = 80 (m3) Vậy thể tích phần chứa nông625 sản cần bảo quản V = 80 (m3) 4.2.2 Sơ đồ kết cấu kho bảo quản Sơ đồ cấu tạo bố trí kho phải gần nơi sản suất, xử lý bảo quản phải phù hợp với dây truyền công nghệ, tối u vỊ kinh tÕ vµ sư dơng thn tiƯn vËt liƯu kết cấu xây dựng phải đảm bảo xạ nhiƯt lµ thÊp nhÊt a) Mãng kho vµ cét kho Móng kho nên tránh xây dựng vùng đất lầy, đất bồi đắp, móng phải chịu đợc tải trọng toàn kết cấu xây dựng nông sản bảo quản móng kho phải kiên cố vững lâu bền Độ sâu móng 65 dới đất 0,75m (có thể 1,7 m, phần móng mặt đất đắp thêm cao m) Phải có gờ úp xuống để tránh cho chuột khỏi chèo lên, phải có biện pháp chống thấm, ẩm móng phải có ô để xây cột chịu lực b) NỊn kho CÊu tróc cđa nỊn kho cã ¶nh hởng lớn đến độ bền kho bảo quản Nền kho chịu tải trọng hàng bảo quản mà với kho giới phải đảm bảo cho xe giới bốc dỡ hàng xuất vµ nhËp kho NỊn kho th−êng cã kÕt cÊu nh− hình vẽ: a) Sàn xi măng không tránh nhựa đờng Lớp nhựa đờng dày cm b) Sàn xi măng tráng nhựa đờng Đất nện chặt Cát dáy dày khoảng 15 - 20 cm Bê tông sỏi hay gạch vụn dày 10 cm Giấy cách ẩm lớp Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo kho Nền kho phải đảm bảo yêu cầu: 66 * Phải bền vững, chịu đợc áp lực, không bị lún vận chuyển * Cách ẩm tốt, ngăn đợc mạch nớc ngầm khí ẩm vào * Tránh tạo điều kiện cho côn trùng, sâu phá hại c) Tờng kho Tờng kho phải đảm bảo yêu cầu vững chắc, rẻ tiền, khó cháy, dẫn nhiệt kém, không xạ nhiệt từ vào kho Các lớp vữa trát dày khoảng 10 mm, lớp cách ẩm dày từ 2,5 - mm, líp chÞu lực đợc xây gạch Tờng kho có kết cấu xây dựng nh hình vẽ: - Lớp vữa trát xi măng - Lớp tờng chịu lực - Líp bitum c¸ch Èm - Hai líp c¸ch nhiƯt - Lới thép - Lớp vữa trát Hình 4.3 Sơ đồ kết cấu tờng kho Các lớp cách nhiệt dán vào tờng lớp lới thép vừa có tác dụng chống loại gặm nhấm nh chuột, vừa làm để trát lớp vữa phía kho bảo quản d) Mái kho hiên kho Mái kho nơi hấp thụ nhiều nhiệt phải thiết kế đảm bảo cách nhiệt tốt Mái kho đợc làm tôn tráng bê tông, phải có khối lợng riêng nhỏ, tạo áp lực không lớn lên tờng kho Do điều kiện khí hậu Việt Nam nên mái kho thờng có trần, độ dốc mái 65%, độ dốc trần 30% Mặt trần phía có tráng lớp xi măng 67 phía dới trần có lớp chống ẩm bitum giấy dầu, lớp chống xạ mặt trời cách phủ lên lớp sỏi trắng dày khoảng - 15 mm Mái kho phải cách nhiệt tốt, tỏa nhiệt nhanh Hiên kho để tránh ma trực tiếp vµo kho vµo mïa m−a e) HƯ thèng cưa kho Những cửa có mái chìa hay vỉa chớp, có chấn song, cửa đà khép không đợc để khoảng trống Cửa vào có chiều rộng 1,4 m, chiều cao khoảng 2,2 - 2,4 m Cửa thông gió có hai lớp Lớp phía lớp lới mắt cáo để tránh cho chuột, sâu bọ xâm nhập vào kho Lớp làm cửa chớp cần thông gió tự nhiên ta mở cửa Cửa thông giã cã thĨ ®ãng më to hay nhá t theo chế độ thông gió Đáy cửa phải bọc tôn để chống chuột gặm 4.2.3 Thiết bị lắp đặt kho Để đảm bảo bảo quản đợc lâu dài mà chất lợng đảm bảo nên ta đổ đống khoai tây hay hành tây vào kho mà ta xếp khoai tây hay hành tây lên giàn bảo quản Do kho ta bố trí giàn để khoai tây hành tây Giàn gồm ngăn, tỉng chiỊu cao cđa giµn lµ 2,6 m 3,6 m 50 1,2 m 60 Hình 4.4 Giàn bảo quản khoai tây 68 Khoai tây hành tây sau đợc xử lý chiếu xạ ta xếp cẩn thận lên giàn, tầng xếp hai lớp có chiều dày 20 cm để đảm bảo cho khoai tây hay hành tây đợc thông thoáng tốt trình kiểm tra dễ dàng phát tợng không bình thờng xảy kho Số lợng giàn đặt kho đủ để bảo quản số lợng khoai tây hành tây cần bảo quản 50 Số giàn kho đợc xác định: Thể tích giàn kho chøa lµ Vg = 5x( 0,2 x 3,6 x 1,2) = 4,32 m3 80 Số lợng giàn cần bảo quản là: n = 20 (giàn) 4,32 Khoảng cách giàn xếp kho 800 mm, để đảm bảo lại bốc, xếp lên giàn Khoảng cách giàn tờng kho theo chiều Dọc x Ngang = 800 x 800 mm KÝch th−íc cđa kho là: dài x rộng x chiều cao kho phải đảm bảo độ lu thông không khí kho xếp đủ số giàn kho Kích thớc kho lµ Dµi x Réng x Cao = 21 x 12 x 4,8 (m) Sơ đồ cấu tạo kho nh hình vÏ: - M¸i kho - Mãng kho 69 - Tờng kho - Nền kho - Mặt đất - Giàn bảo quản - Trần cách ẩm cách nhiệt - Đờng để xe vận chuyển Hình 4.5 Mặt cách ngang kho bảo quản 4.3 Thiết lập mối quan hệ thông số kho bảo quản 4.3.1 Đặt vấn đề * Nớc ta nớc nhiệt đới gió mùa nhiệt độ thời tiết thay đổi phạm vi rộng điều gây ảnh hởng lớn đến trình bảo quản nông sản Vấn đề đặt cho có liên kết yếu tố tự nhiên (gió, nhiệt độ) với thông qua yếu tố nhân tạo Bài toán ta tạo mối quan hệ nhiệt độ trời, gió tự nhiên diện tích thông gió Cụ thể khảo sát nhiệt độ trời dao động từ 15oC đến 35oC với bớc 50C ứng với nhiệt độ khảo sát mối quan hệ vận tốc gió diện tích thông * Việc tính toán thông gió chủ yếu nhằm giải lợng nhiệt thừa, độ ẩm thừa kho độ độc hại do khối nông sản sinh Trong yếu tố lu lợng gió cần để giải lợng nhiệt thừa lớn trìng tính toán chủ yếu tính theo lợng nhiệt thừa 4.3.2 Các thông số lựa chọn ban đầu Hiệu số nhiệt độ vùng làm việc, tVLV = 0C Chiều cao vùng làm việc kể từ mặt nền, hVLV = 1,5 m Khoảng cách chiều cao tâm cửa gió vào cửa gió ra, H = m ThĨ tÝch kho b¶o qu¶n VTP = 1000 m3 70 Dung tÝch cđa kho lµ Etp = 50 Hệ số lu lợng cửa vào nh nhau, = 0,65 Diện tích cưa giã vµo vµ lµ nh− F1 + F3 = F2 (F1=F3) HƯ sè khÝ ®éng ë cưa giã vµo K = 0,6 vµ ë cưa giã K = - 0,3 Tỷ nhiệt không khí, CP = 0,24 kcal/kg.0C (tra b¶ng tÝnh chÊt vËt lý không khí khô) 4.3.3 Nhiệt lợng kho bảo quản Trong trình bảo quản lợng nhiệt sinh kho chủ yếu khối nông sản hô hấp tạo nên thiết bị lắp đặt kho nhiệt xạ mặt trời qua tờng, qua mái tạo nhỏ khắc phục cách tạo kết cấu xây dựng kho cách nhiệt cách ẩm tốt Vì nhiệt xạ qua tờng qua mái bỏ qua Mặt khác kho đặt giàn để xếp khoai tây hành tây mà không lắp đặt thiết bị máy móc Do nhiệt lợng kho bảo quản nhiệt khối nông sản toả Toàn nhiệt lợng sinh khối nông sản bảo quản hô hấp tính cách gần theo lợng CO2 sinh trình hô hấp [3] Nhiệt hô hấp khối nông sản đợc tính theo công thức: Q th = E TP ( ,1q n + ,9 q bq ) (W) (4.28) Trong ®ã: ETP - dung tích kho bảo quản q n ; qbq nhiệt lợng nông sản tỏa nhiệt độ nhập kho nhiệt độ bảo quản Do trình bảo quản thông thoáng gió tự nhiên nên nhiệt độ nhập 71 kho nhiệt độ bảo quản nên qn = qbq Do nhiệt độ nông sản tỏa là: Qth = E TP q n (W) (4.29) NhiƯt l−ỵng táa khoai tây[13] trình bảo quản phụ thuộc cờng độ hô hấp nông sản mà cờng độ hô hấp lại phụ thuộc vào nhiệt độ môi trờng Nhiệt lợng toả phụ thuộc vào nhiệt độ đợc thể bảng Bảng 4.1 Nhiệt lợng toả nông sản theo nhiệt độ Nhiệt ®é (0c) 15 20 25 30 35 qn (W/T) 44 59,8 74,4 91,6 80,7 4.3.4 Xác định độ tăng nhiệt độ kho bảo quản Thông thờng nhiệt độ kho thông gió, nhiệt độ tăng dần theo chiều cao từ mặt sàn đến mái nhà Mức độ tăng nhiệt độ theo chiều cao phụ thuộc vào nhiều yếu tố Kho có chiều cao thấp mức độ tăng nhiệt độ lớn, chiều cao lớn mức độ tăng nhiệt độ Mức độ tăng nhiệt độ phụ thuộc vào nhiệt thừa nhà nhiều hay Ýt 3,14 q / ∆ t vlv2 / hvlv2 / ,( C) Tõ c«ng thøc (4.27) ta cã: ∆ t R = H 1/ Vậy nhiệt độ không khí : tT = tN + tR (4.30) 4.3.5 Xác định áp suất thừa kho Do kho bảo quản có lợng nhiệt thừa khối nông sản sinh kho có cửa thông gió ta tính toán cho kho với tác động 72 nhiệt thừa gió ta chọn sơ đồ tính toán nh hình vẽ 4.1 với cửa gió vào dới cửa gió áp suất thừa đợc xác định theo công thức (4.21) p1 + β p q− px = α2 +β2 ( V× α = L2 L3 =2; β = F2 F3 p + p2 = q− (4.31) =2) 4.3.6 Xác định diện tích thông gió L1 Theo c«ng thø (4.25) ta cã F1 =F3= Tõ c«ng thức (4.18); (4.20) ta Đặt A = ( k1 N − k ρ N ) µ1 ρ N ( p1 − p x ) ⇒ p1 - p = ⇒ p1 - p = v g2 ( k1 ρ N − k ρ N ) v g2 A (4.32) (4.33) (4.34) Tõ công thức (4.31); (4.34); (4.14) ta có v g2 p1 − p x = A + H ( ρ N − ρ ) g tb T v g2 = A + H B Trong ®ã ®Ỉt B = ( ρ N − ρ Ttb ) g (4.35) ( 4.35’ ) Thay c«ng thøc (4.35) vào công thức (4.32) ta có L1 F1 = à1 ρ N ( v A + H B g (4.36) ) F2=2.F1 4.3.7 LËp mèi quan hÖ vận tốc không khí, diện tích thông gió nhiệt độ môi trờng Theo bảng 4.1 công thức (4.29), (4.27), (4.30), (4.15), (4.34), 73 (4.35) kết hợp tra bảng tính chất vật lý không khí khô ta đợc bảng số liệu sau theo nhiệt độ môi trờng khác nhau: Bảng 4.2 Các giá trị số liệu tính toán theo nhiệt độ khác t ∆T tT tTtb 0 ρN ρT ρTtb q Qth c w Kcal/h 15 44 1890 10,3 25,3 22,6 1,226 1,185 1,195 1,09 0,304 20 59,8 2570 11,0 31,0 28,0 1,205 1,163 1,175 1,07 0,294 25 74,4 3200 11,5 36,5 33,3 1,185 1,142 1,155 1,05 0,284 30 91,6 3940 12,1 42,1 38,6 1,165 1,125 1,137 1,04 0,275 35 80,7 3470 11,7 46,7 43,4 1,146 1,110 1,119 1,02 0,265 o c c c kg/m kg/m A B kg/m áp dụng công thức (4.22) (4.36) ta đợc: 4,187.Qth F1 = 2.ρ N (t T − t N ).3600.µ ρ N ( V g2 (4.41) A + H B) Nhận xét: + Qua đồ thị ta thấy: diện tích cửa thông gió tỷ lệ nghịch với vận tốc gió + Nhiệt độ môi trờng tăng diện tích cửa thông gió tăng khoảng 15 - 300C + Khi nhiệt độ 350C, nhiệt độ lớn, cờng độ hô hấp sản phẩm giảm, nhiệt lợng sinh khối sản phẩm giảm đi, dẫn đến nhiệt sinh kho giảm Do diện tích cửa thông gió giảm ®i so víi nhiƯt ®é b»ng 300C + §Ĩ đảm bảo lu lợng gió qua kho, cửa thông gió cần đợc điều chỉnh để phù hợp với điều kiƯn m«i tr−êng 74 F (m2 ) 10 9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 t = 300C t = 350C 4,5 t = 250C 3,5 t = 250C 2,5 t = 150C 1,5 0,5 Vg (m/s) 0 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ vận tốc gió diên tích thông gió 75 Kết luận đề nghị * Kết luận Bảo quản rau, củ nói chung bảo quản khoai tây hành tây nói riêng phơng pháp chiếu xạ phơng pháp đợc nghiên cứu đa vào áp dụng Việt Nam Phơng pháp có nhiều u điểm so với phơng pháp bảo quản khác Rau, củ sau chiếu xạ giữ đợc hàm lợng chất dinh dỡng màu sắc mùi vị Hạn chế nảy mầm sớm giảm tỷ lệ thối hỏng khoai tây, hành tây tiêu diệt số vi sinh vật, côn trùng gây hại gây hại, tăng thời gian bảo quản Bằng kết nghiên cứu thực nghiệm đà xác định đợc đồ thị biến thiên mối quan hệ q (krad), t (0C) (%) đến thông số Trên đồ thị từ hình (3-1) đến hình (3-10) Xác định liều lợng chiếu xạ 25 kard với khoai tây hành tây 35 kard Xác định đợc khoảng nhiệt độ thích hợp t = 15 - 25 (0C) Độ ẩm thích hợp là: = 70 - 80 (%) Vì khoai tây hành tây sau chiếu xạ bảo quản môi trờng tự nhiên Đà tính toán kho bảo quản sản phẩm dạng củ sau chiếu xạ với dung tích 50 điều kiện thông gió tự nhiên thiết lập mối quan hệ yếu tố tự nhiên (Vận tốc gió, nhiệt độ môi trờng) với yếu tố nhân tạo (diện tích thông gió) giúp cho việc lắp đặt thiết bị tự động sau * Đề nghị Cần phải thực lại nhiều lần chiếu xạ với nhiều mức liều lợng khác bảo quản với nhiều phơng pháp khác nhằm rút đợc kết luận xác để đa vào áp dụng thực tế Cần phải chiếu xạ với nhiều mức liều lợng bảo quản thời gian lâu để rút đợc liều lợng tối u cho bảo quản thông gió tự nhiên 76 Tài liệu tham khảo A Tiếng Việt Bộ Thuỷ sản (2001), Phát triển nuôi trồng thuỷ sản bền vững góp phần xoá đói giảm nghèo NXB Nông nghiệp, Hà Nội Trần Ngọc Chân (1997), Kỹ thuật thông gió NXB Xây dựng, Hà Nội Trần Văn Chơng (2001), Công nghệ bảo quản chế biến nông sản sau thu hoạch T1, T2.Hà Nội Tạ Thu Cúc, Hồ Hữu An, Nghiêm Thị Bích Hà (2000), Giáo trình rau NXB Nông nghiệp, Hà Nội Lê DoÃn Diễn (1990), Tổn thất lơng thực sau thu hoạch Việt Nam Thực trạng giải pháp Viện Công nghệ sau thu hoạch, Hà Nội Mai Đức, Nguyễn Vĩnh Châu (1993), Giáo trình lý sinh NXB Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Duy Động (2001), Thông gió kỹ thuật xử lý nớc thải NXB Giáo dục, Hà Nội Hoàng Thị Hiền (2000), Thiết kế thông gió công nghiệp NXB Xây dựng, Hà Nội Đinh Ngọc Lân (1990), Cơ sở lý thuyết kỹ thuật chiếu xạ Trung tâm chiếu xạ Hà Nội 10 Nguyễn Mạnh Liên, Bùi Minh Đức (1990), Nghiên cứu y sinh vệ sinh an toàn thực phẩm chiếu xạ - Khoa Y hoá phóng xạ 11 Mai Lê, Bùi Đức Lợi (1997), Bảo quản lơng thực NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 12 Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ, Đinh Văn Thuận (2001), Kỹ thuật lạnh ứng dơng NXB Khoa häc vµ Kü tht, Hµ Néi 77 13 Võ Hoàng Quân (1990), Tình hình nghiên cứu bảo quản lơng thực thực phẩm phơng phap chiếu xạ VN Trung tâm chiếu xạ, Hà Nội 14 Võ Hoàng Quân, Phạm Quang Vinh, Bùi Bình Thắng, Nguyễn Dục Tú - (1990), Đề tài nghiên cứu ảnh hởng thời kỳ chiếu xạ sau thu hoạch liều chiếu xạ khác đến chất lợng khoai tây, hành tây Công ty rau Hà Nội, Hà Nội 15 Nguyễn Văn Thoa, Quách Đĩnh, Nguyễn Vân Tiếp (1996), Công nghệ sau thu hoạch chế biến rau NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 16 Hà Đăng Trung, Nguyễn Quân (1997), Cơ sở điều tiết không khí NXB Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ Néi 17 Hµ Đăng Trung (1993), Giáo trình thông gió điều tiết không khí Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội 18 Phạm Xuân Vợng (1995), Lý thuyết tính toán máy sau thu hoạch Giáo trình dùng cho cao học, NXB Nông nghiƯp, Hµ Néi B TiÕng Anh 19 Acce ptance (1989), "Control of and Trade in Irradiated food"; Conf Procced, Geneva, 12- 16 Dec 1988; IAEA, Vienna 20 Ogama K Iwata K Chachin K (1959), Effect of gamma irradiationon sprout prevention and its physiological mechanism in potato tuberand onion bulb; bull inst, Chem, Rest; Kioto Univ; 37, 425 21 Langerak D Wolter th.C (1986), Application of food irradiation processes to developing countries; Rikillt Rep, 86-95; Wageningen 22 Mac Queen K.1 (1965), Sprout inhibition of vegetable using gamma radiation in: Radiation prevention of food; Nat, Acad, Sci/Nat, Res Council; Washington 23 Thomas P, Adam S, Dichi J.F (1979), Role of citric acid in the after cooking darkening of gamma irradiated potato tubers; J.Agr food chem 78 ... Èm bảo quản sản phẩm dạng củ sau chiếu xạ Nghiên cứu biện pháp bảo quản sản phẩm sau chiếu xạ điều kiện thông gió tự nhiên nhằm đảm bảo chất lợng sản phẩm dạng củ 1.5.2 Nhiệm vụ đề tài * Nghiên. .. phơng pháp chiếu xạ nớc 20 1.4.1 Tình hình bảo quản sản phẩm dạng củ phơng pháp chiếu xạ 20 1.4.2 Tình hình Bảo quản sản phẩm chiếu xạ khoai tây 22 1.4.3 Tình hình bảo quản sản phẩm. .. thực đề tài "Nghiên cứu công nghệ bảo quản sản phẩm dạng củ phơng pháp chiếu xạ" Trong nội dung luận văn hớng chủ yếu vào việc nghiên cứu công nghệ bảo quản khoai tây hành tây hai sản phẩm nông