Bài giảng Công nghệ sau thu hoạch - Phần nông sản dạng hạt - Lương Hồng Quang

3/6/2012
1
Công nghệ sau thu hoạch
(Phần nông sản dạng hạt)
ThS. Lương Hồng Quang
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Đại Học Nông Lâm TP CHM
Giới thiệu
` Ngũ cốc thuộc họ cây 1 lá mầm
(monocotyledonous), Gramineae
` Thành phần dinh dưỡng trong hạt ngũ cốc:
70% carbohydrates
10% protein
3% lipid
3/6/2012
2
Lúa, gạo
(paddy, rice)
Các đường đi của thực phẩm
Người SX Nông sản
Chế biến
Thu hoạch NS
Vậ h ể
Xử lý sau thu hoạch
n c uy n
Bảo quản Người tiêu dùng
3/6/2012
3
Tầm quan trọng của CNSTH
` Dự trữ nông sản, thực phẩm
` Cung cấp giống tốt cho sản xuất
` Chố ất ù t hàng m m a rong n
` Đầu tư cho công nghệ sau thu hoạch
` Vượt qua điều kiện bất thuận lợi của khí hậu thời tiết
Việt Nam
` Tạo việc làm cho người lao động
` Là biện pháp khởi đầu để thực hiện công nghiệp
hóa, hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn
(Nguyễn Mạnh Khải, 2006)
Các yếu tố gây hư hỏng ngũ cốc
` Do áp dụng các kỹ thuật không hợp lý trong giai 
đoạn tiền thu hoạch.
` Vậ h ể bả ả h đ t ê ần c uy n, o qu n c ưa ạ y u c u
` Áp dụng dây chuyền, công nghệ sau thu hoạch 
không hợp lý cho từng sản phẩm.
` Hư hỏng do vi sinh vật
` Hư hỏng do côn trùng, bọ,
3/6/2012
4
Nguyên nhân ảnh hưởng đến thất thoát sau
thu hoạch
Nguyên nhân trực tiếp Nguyên nhân gián tiếp
Thu hoạch sớm Không tương xứng
Tự nhiên
Chưa đủ độ chín sinh lý Tài chính
Kỹ thuật thu hoạch kém Trình độ chuyên môn
Khối l
Sấy chưa đạt yêu cầu Thiết bị
Làm sạch chưa đạt yêu Th ố t ừ â ượng cầu u c r s u
Do chim Bao gói
Chất lượng Do loài gặm nhấm Vận chuyển
Nguyên nhân ảnh hưởng đến thất thoát sau
thu hoạch
Nguyên nhân trực tiếp Nguyên nhân gián tiếp
Chất lượng
Côn trùng tấn công Cách tổ chức, gieo trồng
Vi sinh vật tấn công Điều kiện môi trường, sản phẩm
Thay đổi sinh hóa Xã hội
Kinh tế
Thất thoát do rò rỉ Kinh tế
Độ ẩm sai
3/6/2012
5
Thất thoát lúa trong giai đoạn sau thu hoạch
Giai đoạn
Mức độ thất thoát (%)
Min Max
Thu hoạch 1 3
Thao tác, vận chuyển 2 7
Đập lúa 2 6
Sấy 1 5
Bảo quản 2 6
Vận chuyển 2 10
Tổng cộng 10 37
Các mycotoxins
Nấm mốc Độc tố Bệnh
Aspergillus flavus Ung thư
Aspergillus parasiticus
Aflatoxins
Gây tổn hại gan
Claviceps purpurea Ergot alkaloids
“St Anthony’s fire”
Hoại thư
Bệnh rối loạn, chứng
co giật
Aspergillus ochraceus
Penicillium viridicatum
Ochratoxin A
Ảnh hưởng dị thai
Nephropathy
Penicillium crustosum
Penicillium cyclopium
Penitrem A
Chứng rùng mình
Rối loạn thần kinh
3/6/2012
6
Các mycotoxins
Nấm mốc Độc tố Bệnh
Aspergillus versicolor Sterigmatocystin
Ung thư
Gây tổn hại gan
Fusarium spp. Trichothecenes
Viêm da (dermatitis)
Rối loạn tiêu hóa
Hư khí huyết
Ả h h ở iới tí h
Fusarium graminearum Zearalenone
n ư ng g n
Sẩy thai
Nguồn: Hill, 2003
Mức độ ảnh hưởng của các loài sâu bướm lên các sản phẩm
Loài Nguy cơ cao Nguy cơ trung bình Nguy cơ thấp
Sitotroga 
cerealella Lúa mì, bắp
Lúa, gạo, lúa
miến Đậu (lạc)
Corcyra 
cephalonica
Lúa, cacao,
đậu, hạt dầu
Bắp, sản phẩm
từ ngũ cốc, đậu
và các sp.
Lúa miến, kê,
quả hạch, cùi
dừa khô
Cadra cautella
Rau quả sấy,
quả hạch, hạt
dầu, các sp
ngũ cốc, cacao
Đậu, và các sp,
cacao Gia vị, rau quả
3/6/2012
7
Loài Nguy cơ cao Nguy cơ trung bình Nguy cơ thấp
ẩ ố
Mức độ ảnh hưởng của các loài sâu bướm lên các sản phẩm
Cadra figulilella Quả khô, quả hạch, Sản ph m ngũ c c,hạt dầu, cacao
Ephestia elutella Ngũ cốc, rau quảkhô, thuốc lá, cacao
Các sp từ hạt có
dầu, quả hạch Đậu và sp
Ephestia kuehniella Sản phẩm từ ngũcốc, bột
Ngũ cốc, quả hạch,
rau quả khô
Các sản phẩm hạt
chứa dầu
Plodia 
interpunctella
Quả khô, quả hạch,
các sp từ hạt có dầu
Sản phẩm từ ngũ
cốc, pha chế
Rau khô và sp, đậu,
hạt có dầu
Ẩm độ
` Ẩm độ biểu thị lượng nước chứa trong một chất. Nó
là một yếu tố mang tính chất định lượng để nói lên
mức độ hấp thụ nước của một chất. Hai cơ sở được
dùng rộng rãi để biểu thị ẩm độ, gọi là ẩm độ cơ sở
ướt và ẩm độ cơ sở khô.
` Ẩm độ, cơ sở ướt (MCwb), là lượng nước trên mỗi đơn
vị khối lượng chất ướt.
MCwb = lượng nước/lượng chất ướt
` Ẩm độ cơ sở khô (MC ) là lượng nước trên mỗi đơn, db ,
vị chất khô có trong một chất.
MCdb = lượng nước/lượng chất khô
3/6/2012
8
MCwb = MCdb/(1 + MCdb), hệ thập phân
MCwb (%) = 100MCdb%/(100 + MCdb%), hệ bách phân
Hoạt độ nước
` Nước trong sản phẩm tạo ra một áp suất hơi riêng
phần. Cường độ của áp suất hơi này tùy thuộc vào
lượng nước hiện hữu, nhiệt độ, và nồng độ của các
chất hòa tan trong nước.
` Hoạt độ nước được định nghĩa như là tỉ số của áp
suất hơi riêng phần của nước trong thực phẩm trên
áp suất hơi bão hòa của nước tại cùng một nhiệt độ.
aw = p/po = ERH%/100
Trong đó: aw - hoạt độ nước
p - áp suất hơi riêng phần của nước trong thực phẩm,
pascal
po - áp suất hơi bảo hòa của nước chưng cất tại cùng
một nhiệt độ, pascal
ERH - ẩm độ cân bằng, %
3/6/2012
9
Độ ẩm cân bằng của các loại hạt với độ ẩm môi trường
ở 25 – 30 oC (Christensen and Kanfinaun, 1974)
Độ ẩm tương
đối môi trường Lúa mì, ngô Lúa Gạo
65 12.5 – 13.5 12.5 14.0
70 13.5 – 14.5 13.5 15.0
75 14.5 – 15.5 14.5 15.5
80 15.5 – 16.5 15.0 16.5
85 18.0 – 18.5 16.5 17.5
Mối liên hệ giữa tốc độ hư hỏng thực phẩm với
hoạt độ nước
3/6/2012
10
Nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng đến ẩm độ cân bằng của bắp
16.0
17.0
5
15
25
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
M
oi
st
ur
e 
C
on
te
nt
 (%
 w
.b
.)
35
45
Vùng nấm mốc 
phát triển tốt
Vùng hạn chế 
nấm mốc phát triển
m
 đ
ộ 
bắ
p 
(%
 c
ăn
 b
ản
 ư
ớt
)
7.0
8.0
9.0
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Relative Humidity (%)Ẩm độ tương đối không khí (%)
Ẩ
m
Nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng đến ẩm độ cân bằng của đậu nành
16.0
17.0
5
15
25ướ
t)
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
M
oi
st
ur
e 
C
on
te
nt
 (%
 w
.b
.)
35
45
Vùng nấm mốc 
Phát triển tốt
Vùng hạn chế 
nấm mốc phát triển
m
 đ
ộ 
đậ
u 
nà
nh
 (%
 c
ăn
 b
ản
 ư
7.0
8.0
9.0
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Relative Humidity (%)
Ẩ
m
Ẩm độ tương đối không khí (%)
3/6/2012
11
Thời gian bảo quản cho phép
250
300
)
100
150
200
A
llo
w
ab
le
 S
to
ra
ge
 T
im
e 
(d
ay
s)
13
14
15
16
Bảo quản 3 thánggia
n
tồ
n
trữ
ch
o
ph
ép
(n
gà
y
0
50
10 15 20 25 30 35 40 45
Temperature (C)
A
40 ngày
Nhiệt độ (oC)
Th
ời
Tính chất vật lý của khối hạt
` Khối hạt gồm những phần tử rắn, chúng khác nhau về kích
thước, hình dạng, khối lượng riêng, khối lượng 1000 hạt,
Độ rời
trạng thái bề mặt, vvdo đó khối hạt dễ dàng chuyển dịch,
tính chuyển dịch này được gọi là độ rời.
` Khối hạt có độ rời cao thì dễ dàng vận chuyển bằng sức gió,
gàu tải, ống tự trượt, và các thiết bị vận chuyển khác.
` Độ rời càng cao càng tận dụng được dung tích kho.
Góc nghỉ (angle of repose)
‡ Mỗi sản phẩm có một góc nghỉ riêng Ví dụ góc nghỉ của bắp là 27o.
‡ Trị số góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi
là góc ma sát trong (φ1)
3/6/2012
12
Góc nghỉ
φ1
Tính chất vật lý của khối hạt
` Nếu ta để hạt trên bề mặt phẳng ngang, rồi nâng dần một
đầu của mặt phẳng cho tới khi hạt bắt đầu trượt, thì góc giới
ẳ ằ ẳ
Góc trượt
hạn giữa mặt ph ng n m ngang và mặt ph ng trượt gọi là
góc trượt.
` Trị số góc trượt bằng góc ma sát giữa hạt với vật liệu trượt
nên gọi là ma sát ngoài (φ2).
Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ
ề
Độ rời của khối hạt còn phụ thuộc vào các yếu tố sau:
‡ Hình dạng, kích thước, và trạng thái b mặt hạt.
‡ Độ ẩm của hạt
‡ Số lượng và loại tạp chất trong khối hạt
3/6/2012
13
Góc trượt
φ2
Tính chất vật lý của khối hạt
` Khối hạt gồm những phần tử rắn, giữa những phần tử là
khoảng không chứa không khí, khoảng không này gọi là độ
ổ ố ầ ể ế ầ
Độ chặt và độ hổng của khối hạt
h ng của kh i hạt. Ph n th tích chi m bởi hạt và các ph n
tử rắn khác gọi là độ chặt.
` Độ chặt và độ hổng có ý nghĩa quan trọng trong bảo quản kể
cả về mặt công nghệ và mặt sinh lý của khối hạt
` Nếu khối hạt có độ hổng cao, không khí dễ dàng di chuyển
nên gây ra hiện tượng truyền nhiệt đối lưu và chuyển dịch
ẩm. Như vậy nếu bảo quản không tốt trong điều kiện độ ẩm
và nhiệt độ không khí cao dễ ảnh hưởng tới chất lượng của
khối hạt.
` Tuy nhiên biết lợi dụng độ hổng có thể áp dụng phương pháp
thông thoáng để giảm bớt nhiệt độ và độ ẩm của khối hạt hay
xả khí để tiêu diệt sâu mọt.
3/6/2012
14
Hiện tượng tự bốc nóng
` Hạt là những cơ thể sống và những phản ứng
hóa học bình thường của chúng gây ra nhiệt và
những phản ứng phụ Tốc độ hô hấp của hạt có.
dầu nhanh hơn so với hạt ngũ cốc nhiều xơ.
` Giảm 10oC thì tốc độ hô hấp giảm khoảng ½
` Côn trùng, mọt, vi sinh vật là những tác nhân
góp phần gây ra hiện tượng bốc nóng.
Hiện tượng dịch chuyển ẩm
` Do có sự chênh lệch về nhiệt độ trong khối hạt, tạo
ra sự chênh lệch về hàm ẩm của không khí giữa các
phần trong kho nông sản.
` Trong kho chứa hạt, không khí ở lớp trên và lớp
xung quanh khối hạt mát hơn di chuyển xuống phía
dưới và đẩy không khí ẩm từ giữa đống hạt lên lớp
hạt trên cùng, tạo ra hiện tượng ngưng tụ hơi nước ở
lớp hạt trên mặt khối hạt.
` Việc khuếch tán hơi ẩm từ nơi có nhiệt độ cao đến
nơi có nhiệt thấp làm cho độ ẩm không khí ở nơi có
nhiệt độ thấp tăng lên, kéo theo hàm ẩm của hạt ở
đó tăng lên.
3/6/2012
15
Sự hư hỏng của hạt do chênh lệch nhiệt độ, chuyển động của ẩm độ và sự
phát triển cục bộ của nấm và côn trùng.
Khối hạt
Tính chất vật lý
Thành phần lô hạt
Tính chất sinh lý
Độ rời
Độ chặt và độ hổng
Hoạt động sống của
hat, vi sinh vật, côn
trùngHạt cây chính, tạp
CƠ SỞ XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ BẢO QUẢN
Yếu tố và chế độ
Biện pháp phụ
Tính chất hấp thụ
Tính chất lý nhiệt
chất, vi sinh vật,
trùng bọ, không khí
trong khoảng không
của lô hạt.
Yếu tố Chế độ
Độ ẩm, nhiệt độ,
mức độ thoáng của
lô hạt
Làm sạch tạp chất
Thông gió cưỡng bức
Ướp hóa chất
Dùng tia phóng xạ
Bảo quản hạt khô
Bảo quản hạt lạnh
Bảo quản kín
3/6/2012
16
Phòng trừ những tác nhân gây hư hỏng
` Làm giảm hàm lượng ẩm
` Làm giảm oxy
ề` Đi u chỉnh nhiệt độ
` Phòng trừ bằng hóa chất
Độ ẩm tương đối của môi trường tối thiểu cho quá trình
sinh trưởng của nấm ở nhiệt độ tối ưu (26 – 30 oC)
Nấm Độ ẩm tương đối của môi trường
Aspergillus halophilicus 68
A. restrictus 70
A. glaucus (Eurotium Spp) 73
A. candidus, A. ochracens 80
A. flavus 85
Penicillium 80 - 90
3/6/2012
17
Nhiệt độ ảnh hưởng đến côn trùng
Nhiệt độ (oC) Ảnh hưởng
> 50 Chế ài hút trong v p t
> 35 Ngừng phát triển
25 - 32 Tối ưu
19 - 25 Dưới tối ưu
 6 C ế à à5 - 1 h t trong v i ng y
0 Chết trong vài phút
Nhiệt độ tối thiểu, tối ưu và tối đa cho quá
trình sinh trưởng của nấm bảo quản
Nấm
Nhiệt độ cho nấm sinh trưởng (oC)
ố ể ố ốT i thi u T i ưu T i đa
A. restrictus 5 – 10 30 – 35 40 – 45
A. glaucus (Eurotium Spp) 0 – 5 30 – 35 40 – 45
A. candidus 10 – 15 45 – 50 50 – 55
A. flavus 10 – 15 40 – 45 45 – 50
Penicillium -5 - 0 20 - 25 35 – 40
3/6/2012
18
Các nhóm thuốc trừ sâu
` Nhóm Hydrocarbon chlorinate: Là loại thuốc trừ sâu
tiếp xúc, tương đối bền trong hạt và trong môi
trường, độc tính cao. Thường dùng 3 loại: DDT,
Dieldrin, và Lindane.
ố ế` Nhóm phosphorus: Là loại thu c trừ sâu ti p xúc,
tính độc của nó từ cao đến vừa, không bền trong bảo
quản. Các dạng tiêu biểu: Dichloros, Fenitrothion và
Phoxin.
` Nhóm pyrethroids: Là loại thuốc trừ sâu tiếp xúc,
tính độc trung bình đến thấp. Không bền vững trong
môi trường và không độc cho người và gia súc. Có 2
dạng tiêu biểu (Permethrin và Senreclerate).
Nhó b t Là l i th ố t ừ â tiế ú` m car oma es: oạ u c r s u p x c,
tính độc trung bình, không độc cho người và gia
súc. Rất an toàn khi sử dụng. Tiêu biểu có 3 loại
(Carbomine, Carbofuran, và Carborye).
Hệ thống silo
3/6/2012
19
Hệ thống silô
3/6/2012
20
Chiếu xạ
Dùng các tia ion
Ưu điểm của phương pháp chiếu xạ
‡ Thực phẩm không qua xử lý nhiệt (hoặc ít), không thay đổi về mặt cảm
quan.
‡ Áp dụng được cho các sản phẩm bao bì, đông lạnh
‡ Thực phẩm tươi chỉ cần xử lý 1 lần, không cần kết hợp với các chất
bảo quản.
‡ Tiêu hao năng lượng thấp
‡ Ít thay đổi về giá trị dinh dưỡng của sản phẩm so với các phương pháp
ử lý kháx c.
‡ Tự động hóa dễ dàng với chi phí thấp
3/6/2012
21
Chiếu xạ
‡ Diệt được vi khuẩn, nhưng không loại được độc tố
ế
Nhược điểm của phương pháp chiếu xạ
‡ Các vi sinh vật kháng được các tia chi u xạ
Làm sạch nguyên liệu
Rửa
‡ Rửa dùng nước: Các thiết bị thường dùng như máy rửa
h á ử á ử d t ố dù dò hảp un, m y r a cọ, m y r a ạng r ng, ng ng c y,
máy rửa dùng sóng siêu âm.
‡ Rửa không dùng nước: Nhóm thiết bị dùng không khí, sức
gió; phân loại bằng nam châm; phân loại bằng kích cỡ các
sàng.
3/6/2012
22
Chuẩn bị nguyên liệu thô
Phân loại
‡ Dựa vào hình dạng và kích thước
D à à ắ ủ ê liệ‡ ựa v o m u s c c a nguy n u
‡ Dựa vào khối lượng vật liệu
Tách vỏ, da
‡ Dùng hơi nóng, chần nguyên liệu trong thời gian ngắn
‡ Dùng dao
‡ Mài mòn
‡ Sử dụng hóa chất (NaOH)
‡ Dùng ngọn lửa
3/6/2012
23
3/6/2012
24
Nguyên
liệu thô
Trấu, rơm,
Thành 
Hướng đi vào của không khí
phẩm
Làm sạch tạp chất bằng thiết bị dùng sức gió.
3/6/2012
25
3/6/2012
26
3/6/2012
27
3/6/2012
28
Các phương pháp bảo quản nông sản
` Công nghệ bảo quản trong khí quyển cải biên
(Modified Atmosphere, MA)
- Bao gói trong khí quyển cải biên (Modified
Atmosphere packaging, MAP)
- Bao gói trong khí quyển điều chỉnh (Controlled
Atmosphere packaging, CAP)
- Khí quyển cải biên cân bằng (Equilibrium
modified asmosphere, EMA)
- Bao gói chân không (Vacuum packaging)
Thông thoáng trong bảo quản
` Tạo nhiệt độ thấp trong khối hạt: Hạn chế sự
phát triển của côn trùng, mọt, vi nấm; bảo quản 
chất lượng hạt và hạt giống.
` Tạo nhiệt độ đồng đều khắp khối hạt
` Ngăn ngừa sự bốc nóng trong khối hạt ẩm ướt
3/6/2012
29
Các phương pháp đánh giá tổn thất trong bảo quản
` Tổn thất theo vật chất khô
` Tổn thất do hô hấp của hạt, mốc và vi sinh vật
` Tổ thất d ô t ùn o c n r ng
` Tổn thất do chuột
Các dạng máy sấy
` Máy sấy khay
` Sấy hầm
ấ` S y thùng quay
` Sấy tầng sôi
` Sấy phun trào
` Sấy bơm nhiệt
` Sấy đông khô-thăng hoa
` 
3/6/2012
30
Đường cong sấy
X
X0
X1
Xc
t1 t2 t3 t
Đường cong tốc độ sấy
R
4
Rc
Xc X1 X0 X
1
2
3
5
6
0
(1)& (2) Vật liệu xốp mao dẫn có bề mặt bốc hơi lớn (giấy, da,)
(3) Vật liệu xốp, mao dẫn có bề mặt bốc hơi nhỏ (gốm)
(4), (5) & (6) vật liệu xốp, mao dẫn, thể keo (bắp, bánh mì,)
3/6/2012
31
3/6/2012
32
(1)
(2)
(4)
(6)
(3)
(5)
Hình 11. Máy sấy khay
(1) động cơ; (2) quạt gió; (3) Bộ điều khiển
(4) Điện trở; (5) Buồng sấy; (6) Khay sấy
(Vách ngăn)
Hình 12. Máy sấy tầng hầm
3/6/2012
33
Hình 13. Máy sấy tầng sôi (fluidised bed dryer).
Ống phun
Lưới
Không khí vào
Hình 14. Máy sấy phun trào (spouted bed dryer).
3/6/2012
34
3/6/2012
35
Máy sấy bơm nhiệt (Heat pump dryer)
2- Buồng sấyĐèn hồng ngoại -3
ện
 t
rở
1- Quạt
4
-
Đ
iệ
ộ 
đi
ều
 k
h
iể
n
6 7
5
-
B
ộ
Bộ phận bốc hơi -6 7- Bộ phận ngưng tụ
3/6/2012
36
Máy sấy bơm nhiệt (NUS – Singapore)
3/6/2012
37
Bộ môn Kỹ Thuật Thực phẩm – Khoa Công nghệ Thực phẩm