CHƯƠNG 3 TÍNH CHẤT ĐỐNG HẠT

CHƯƠNG III: TÍNH CHẤT ĐỐNG HẠT
3.1. CÁC QUÁ TRÌNH HẠT TRẢI QUA TRƯỚC KHI BẢO QUẢN:
Để có được các sản phẩm từ hạt có chất lượng tốt đến tay người sản xuất người
tiêu dùng, chúng ta phải đầu tư từ khâu giống, trồng trọt đến gặt hái, bảo quản, chế
biến. Trong phần này, chúng ta tập trung xem xét đến các quá trình hạt trải qua từ
khi thu hoạch đến vào kho bảo quản. Hạt trước khi đưa vào bảo quản lâu dài trong
kho phải trải qua cả một quá trình dài trên đồng như quá trình gặt hái, tuốt hạt, bảo
quản tạm trên đồng, làm sạch, sấy…Tất cả các quá trình này đều có ảnh hưởng đến
chất lượng của hạt bảo quản.
3.1.1.
Trồng trọt trên đồng
a. Chọn giống
Giống cây tốt và thuần khiết là yếu tố đầu tiên để có được hạt tốt. Các yêu cầu
chính của hạt giống bao gồm:
Giống thích hợp với yêu cầu của thò trường tiêu thụ: Giống cây trồng phải đảm bảo
phù hợp với nhu cầu đa dạng của thò trường tiêu thụ. Thí dụ đối với gạo: Trên thò
trường có 2 luồng gạo lưu thông là gạo chất lượng cao, giá thành cao, nhưng kén
thò trường và gạo chất lượng thấp, giá thành không cao nhưng lại có thể xuất khẩu
đi nhiều nước trong khu vực châu Phi, châu Á và châu Mỹ Latinh. Đối với bắp thì
thò hiếu người châu Á thích bắp nếp dẻo giàu amylopectin, trong khi người dân
châu u và châu Mỹ lại ưa chuộng bắp đường có độ ngọt cao (9 – 31% dextrin và
đường) nhưng ít dẻo (chứa chỉ khoảng 10 – 40% tinh bột là amylopectin).
Giống phù hợp với thổ nhưỡng, thời tiết khí hậu nơi trồng trọt nhờ đó cây sẽ phát
triển tốt để cho ra hạt chắc, mẩy.
Giống cho năng suất cao, thời gian sinh trưởng ngắn: ngày nay khi diện tích canh
tác ngày càng bò thu nhỏ trong khi dân số ngày càng tăng thì tăng năng suất cây
trồng và số vụ gieo trồng trong năm sẽ giúp đảm bảo số lượng lương thực đủ cung
cấp cho con người và gia súc
Giống có độ thuần khiết cao, càng ít lẫn hạt tạp thì hạt thu được sẽ đồng đều về
chất lượng và dễ dàng cho các quá trình bảo quản và chế biến sau này.
Giống không nhiễm bệnh và có khả năng kháng bệnh tốt: Khi hạt nẩy mầm đồng

đều và cây tránh được sâu bệnh thì khi thu hoạch lượng hạt non, lép, sâu bệnh sẽ
giảm, thuận tiện hơn cho quá trình bảo quản
Ngày nay, đối với các nước có nền kinh tế phát triển, ngoài yêu cầu về ăn no,
người dân còn quan tâm đến ăn ngon và vấn đề sức khoẻ. Do đo các giống lúa đặc
sản và các giống hạt lai hay biến đổi gen tạo ra hạt ngày càng thơm ngon, hàm
lượng và chất lượng protein cao hơn hay giàu vitamin hơn… ngày càng đượoc quan
tâm. Tuy nhiên các giống cải tiến này ngoại trừ bắp còn với các giống hạt khác thì
122


năng suất hạt còn khá thấp. Do đó tuỳ thuộc mục đích trồng trọt mà sẽ lựa chọn
giữa giống năng suất hạt cao hay giống có chất lượng hạt tốt.
b. Gieo trồng và chăm bón
ng cha ta đã đúc kết bốn yếu tố ảnh hưởng tới năng suất cây trồng bằng câu
tục ngữ: “nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống”. Quá trình gieo trồng và
chăm bón ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của hạt sau này. Thí dụ đối với cây
lúa, chất lượng hạt lúa phụ thuộc vào điều kiện canh tác như:
 Mật độ cấy: cấy dày quá, lúa thiếu ánh sáng quang hợp, lượng chất dinh dưỡng
nhận từ đất ít hơn, làm giảm chất lượng lúa. Nhưng nếu cấy thưa quá thì vừa lãng
phí đất vừa làm đất nóng do lá cây không che phủ kín mặt đất, nhiều ánh nắng
chiếu trực tiếp lên đất.
 Tưới tiêu: nước luôn là yếu tố hàng đầu ảnh hưởng tới thành phần hoá học của hạt
lúa. Trong giai đoạn lúa trổ bông, nếu thiếu nước (nhất là với lúa nước) thì chất
lượng và sản lượng lúa bò giảm rõ rệt. Nhưng nếu tưới quá nhiều nước hay bò ngập
úng thì hàm lượng protein trong lúa giảm rõ rệt.
 Nhiệt độ và độ ẩm: Trong thời gian lúa trổ bông, nếu nhiệt độ trên dưới 30 OC, độ
ẩm 70 – 80%, lúa sẽ ra hoa, thụ phấn tốt nhất. Nếu nhiệt độ trên dưới 35 OC, độ ẩm
65%, có gió cấp 3 đến cấp 5 lúa bò lép 20 – 30%, còn nếu ẩm cò 60% thì lúa có
thể lép đến 40%. Khi hoa đã thụ phấn, trong quá trình chín của hạt, nhiệt độ và độ
ẩm ảnh hưởng tới hoạt động của các enzyme đặc hiệu xúc tác quá trình tổng hợp

glucid, protid nên có ảnh hưởng tới thành phần hoá học của hạt.
 Chất lượng của đất hay phân bón : Đối với loại đất màu mỡ hay bón đủ lượng phân
đạm, phân hữa cơ, phân vi lượng (Co, Cu, Mo…) hàm lượng protid trong hạt lúa sẽ
tăng, tỷ lệ hạt trắng đục giảm.
 Trừ cỏ dại và diệt sâu bệnh: Cỏ dại khi phát triển cạnh tranh dinh dưỡng với cây
lúa, làm hạt lúa kém chất lượng. Hạt cỏ dại khi thu hoạch lẫn vào đống hạt sẽ gây
khó khăn cho quá trình bảo quản. Sâu bệnh sẽ ảnh hưởng rất lớn tới năng suất,
làm cây lúa chết, cây không ra hoa, kết hạt, hạt không hoàn thiện, hạt mang sẵn
mầm bệnh…
3.1.2.
Thu hoạch
a. Thời điểm thu hoạch
Thời điểm thu hoạch ngũ cốc cũng sẽ ảnh hưởng nhiều tới chất lượng hạt. HạÏt
hoà thảo trải qua 3 giai đoạn chín: chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn.
Giai đoạn chín sữa: là quá trình hình thành hạt ngay sau khi thụ phấn, giai đoạn
này tích lũy khoảng 30 – 35% chất khô của hạt. Nội nhũ hạt lúc này là một dạng
lỏng trắng đục như sữa, nếm có vò ngọt. Trong hat chủ yếu đang diễn ra quá trình
tổng hợp các monomer đơn giản thành các polymer sinh học mạch ngắn. Nếu hạt
thuộc loại có vỏ thì vỏ hạt còn chứa diệp lục tố nên có màu xanh non.
123


Giai đoạn chín sáp: là quá trình đẫy hạt ngay sau khí chín sữa. Giai đoạn này tích
lũy khoảng 60 – 70% chất khô của hạt. Lúc này nội nhũ hạt dạng mềm như sáp,
vỏ hạt bắt đầu xuất hiện màu vàng nhạt.
Giai đoạn chín hoàn toàn: Trong giai đoạn này, chất khô trong hạt không tăng nữa,
hạt bắt đầu mất nước và khô dần, nội nhũ do đó sẽ cứng lại, màu vỏ hạt trở thành
màu vàng sẫm.
Quá trình chín của hạt là quá trình tích tụ các chất dinh dưỡng. Các chất dinh
dưỡng dạng đơn giản do cây cung cấp cho hạt dưới tác dụng của các enzyme đặc

hiệu sẽ liên kết thành các polymer thiên nhiên. Thí dụ các phân tử gulcose sẽ
thành dextrin, và nối dài thành các mạch amylose và amylopectin, các phân tử
acid amin thì nối thành các peptid và thành protid của hạt lúa… Như vậy trong quá
trình chín nội nhũ hạt chuyển từ dạng lỏng sang sáp và cứng dần lại. Hạt lúa sẽ to,
nặng dần lên, độ ẩm hạt giảm, các chất dinh dưỡng sẽ tích tụ liên tục cho đến khi
hạt chín hoàn toàn (bảng 3.1). Như vậy, thu hoạch đúng thời điểm khi hạt đã tích
tụ đủ chất dinh dưỡng sẽ thu được hạt có chất lượng cao va øhạn chế các quá trình
sinh hoá xảy ra trong hạt khi bảo quản (bảng 3.2). Nếu ta thu hoạch quá trễ thì hạt
có khả năng mọc mầm ngay trên ruộng làm tổn thất về khối lựơng.
Bảng 3.1:
Sự tích lũy chất khô của hạt bắp qua các giai đoạn chín
Giai đoạn chín
Độ ẩm
Hàm lượng
Tinh bột
Glucid hoà
Khối lượng
hạt (%)
chất khô
(% chất
tan
chất khô của
(%)
khô)
(% chất khô) 1000 hạt (g)
Chín sữa
56 – 76
30 – 60
41,8
7,6

21 – 100
Chín sáp
30 – 46
65 – 75
65,2
1,5
100 – 150
Chín
hoàn 12 – 28
63 – 65
72,3
0,6
150 – 250
toàn
Chất lượng hạt thóc phụ thuộc mức độ chín
Tỷ lệ hạt chín
Độ ẩm (%)
Khối lượng
Vỏ trấu (%)
Hạt lép (%)
hoàn toàn (%)
1000 hạt (g)
20 – 40
35,95
29,58
20,43
46,10
40 – 60
29,25
33,55

19,60
18,80
60 – 80
26,30
33,98
18,48
17,53
80 – 100
20,88
34,15
18,40
11,90
100
17,80
35,20
18,20
0,55
b. Phương thức thu hoạch
Phương thức thu hoạch cũng rất quan trọng. Nếu chúng ta thu hoạch thủ công thì hạt
lương thực ít bò các tổn thất về mặt cơ học như gãy, nứt, xây xát… nhưng thời gian thu
Bảng 3.2:

124


hoạch kéo dài, tốn sức lao động, thời gian bảo quản tạm thời trên đồng trước khi đưa
vào khâu chế biến tiếp sau kéo dài dẫn đến hư hỏng nhiều và thường không thu
hoạch kòp thời. Hiện nay, các máy thu hoạch đang ngày càng được ưa chuộng. Các
máy có ưu điểm là thu hoạch nhanh chóng, ít tốn nhân công, giảm thời gian bảo quản
tạm trên đồng, ít tiếp xúc với đất nên ít nhiễm vi sinh vật hơn. Tuy nhiên, hạt cũng dễ

xây xát, nứt, gãy, đôi khi vỡ nát làm giảm khối lượng và tăng hoạt động sinh lý hạt.
Sau khi gặt, tuỳ loại hạt và tập quán của từng đòa phương mà hạt có thể được tách
ngay khỏi thân hay được để nguyên trên thân một thời gian trước khi tách. Thí dụ đối
với hạt bắp, ngay sau thu hoạch nếu chúng ta tách hat ngay khỏi bắp cả năng lực nảy
mầm, hàm lượng glucid hoà tan và tinh bột đều thấp hơn trường hợp hạt giữ nguyên
trên bắp, phơi khô 1 thời gian rồi mới tách hạt (bảng3.3)
Bảng 3.3:
Biến đổi của hạt bắp do cách thu hoạch
Năng lực nảy
Glucid hoà tan
Hàm lượng tinh
Cách bảo quản
O
mầm ở 25 C (%)
(g/100 g hạt)
bột (%)
Hạt chín hoàn toàn, tách
khỏi bắp ngay sau khi thu
69,6
2,08
70,61
hoạch
Hạt chín hoàn toàn, không
tách khỏi bắp và thân cây
100
2,26
72,37
ngay sau khi thu hoạch 28
ngày
3.1.3.

Chế biến và vận chuyển:
Hạt sau khi thu hoạch độ ẩm còn rất cao (17 – 35%) nên các enzyme trong hạt vẫn
hoạt động mạnh, các phản ứng sinh hoá vẫn còn tiếp diễn, các chất dinh dưỡng như
tinh bột, protid và lipid…vẫn tiếp tục được tổng hợp trong hạt. Trong quá trình thu
hoạch còn lẫn rất nhiều tạp chất và vi sinh vật, khi độ ẩm cao, các vi sinh vật này
hoạt động mạnh làm chất lượng khối hạt giảm nhanh chóng. Vì vậy, sau khi thu hái,
hạt cần được làm sạch, sấy khô trước khi cất vào kho bảo quản.
Quá trình vận chuyển hạt từ vùng này sang vùng khác cũng ảnh hưởng tới chất
lượng hạt. Sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ, độ ẩm không khí và các loại sâu bệnh
giữa các đòa phương khác nhau, các mùi thải ra do khói xe,… đều làm giảm chất lượng
của hạt
3.2. THÀNH PHẦN ĐỐNG HẠT
Trong bảo quản và chế biến, hạt được tập trung thành khối. Chúng ta không chỉ
quan tâm tới thành phần và tính chất của riêng từng hạt lương thực mà cả các thành
phần khác có trong khối hạt. Khối hạt khi nhập kho gồm những thành phần sau:
125


3.2.1.
Hạt cần bảo quản
Các hạt chúng ta muốn bảo quản trong một đống hạt có tính chất không hoàn toàn
giống nhau. Chúng có thể khác nhau về kích cỡ, độ mẩy, độ ẩm, thành phần hóa học,
tình trạng sống… do nhiều nguyên nhân khác nhau. Các nguyên nhân chính có thể kể
đến bao gồm:
 Các nguyên nhân từ nguyên liệu:
– Giống ban đầu không thuần khiết, dẫn đến hạt có tính chất khác lạ.
– Do trong tự nhiên, cây ra hoa, kết hạt không đồng đều. Thí dụ trên cùng một
bông lúa, các hạt đầu bông thường ít mẩy hơn các hạt ở cuống bông; trong cùng
một bắp ngô hay một quả đậu, các hạt ở cuống và giữa bao giờ cũng to, và có
độ ẩm thấp hơn các hạt ở đầu …

 Các nguyên nhân do quá trình chế biến:
– Khi thu hoạch: gặt, đập, tách hạt, sàng… do va cham cơ học, hạt có thể bò gãy,
nứt
– Khi bảo quản tạm trên đồng, do độ ẩm hạt cao, các enzyme và vi sinh vật hoạt
động mạnh làm biến đổi thành phần hoá học của hạt
– Khi sấy, dưới tác dụng nhiệt hạt có thể bò rạn nứt
3.2.2.
Các tạp chất vô cơ
Các tạp chất vô cơ thường gặp nhất là đất, cát, sỏi lẫn vào trong khối hạt khi đập,
tuốt, tách hạt, phơi thủ công trên nền đất. Ngoài ra còn có các mảnh kim loại lẫn vào
khối hạt. Các tạp chất vô cơ thường cứng ảnh hưởng tới độ bền các thiết bò chế biến
sau này. Ngoài ra đất, cát còn là chất mang của một số loại vi sinh vật.
3.2.3.
Các tạp chất hữu cơ
Các tạp chất hữu cơ có thể kể đến rơm, rạ, cọng cỏ, hạt cỏ dại, vỏ hạt… Các tạp
chất hữu cơ có đặc tính hút ẩm tốt, có thể trở thành môi trường sống thích hợp cho vi
sinh vật.Ngoài ra, hoạt động sinh lý của các hạt dại cũng ảnh hưởng tới các tính chất
vật lý như nhiệt độ, độ ẩm của đống hạt.
3.2.4.
Vi sinh vật và côn trùng
Vi vật vật và côn trùng luôn luôn tồn tại trong đống hạt với số lượng khác nhau tuỳ
thuộc vào quá trình thu hoạch và điều kiện bảo quản. Trong điều kiện thuận lợi vi
sinh vật và côn trùng phát triển nhanh, gây tác hại rất lớn, có thể làm hư hỏng hoàn
toàn khối hạt.
3.2.5.
Khí giữa các hạt
Thành phần của không khí giữa đống hạt khác với không khí bên ngoài. Khi hạt
sống và hô hấp, chúng tiêu thụ bớt lượng oxy tự do và thải vào trong khí một số chất
khác như hơi nước, khí carbonic, ethanol…Chính thành phần không khí mới này sẽ ảnh
hưởng ngược trở lại tới các hoạt động sinh lý của mọi sinh vật sống trong đống hạt.

3.3. Tính chất vật lý
126


Các tính chất vật lý có ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển, bảo quản, gia công
chế biến hạt. Tính chất vật lý phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Tính chất vật lý của
cùng một giống hạt thay đổi rất nhiều do đặc tính thực vật, thành phần lô hạt hay sản
phẩm chế biến cũng như tính không đồng nhất của hạt cần bảo quản. Thành phần lô
hạt và sản phẩm lại không cố đònh mà thay đổi trong khi vận chuyển, bảo quản, cả
trong quá trình chế biến, do đó tính chất vật lí cũng thay đổi theo.
Mỗi tính chất vật lý đều có mặt tính cực, mặt tiêu cực hay những ứng dụng nhất
đònh vì vậy cần phải nghiên cứu để lợi dụng mặt tích cực , khắc phục mặt tiêu cực.
Như vậy sẽ giảm được tổn thất và hạ giá trong bảo quản và chế biến.
3.3.1.
Hình dáng, kích thước, khối lượng, khối lượng riêng, độ chặt và độ
rỗng của đống hạt
Trong công nghệ bảo quản và chế biến lương thực, các thông số về hình dạng và kích
thước hạt, khối lượng và khối lượng riêng, cho ta biết được các đặc tính thực vật như
loại, giống, họ hạt, độ mẩy của hạt… Cùng một giống, hạt càng lớn thì tỷ lệ nội nhũ
càng cao, sản phẩm thu được khi chế biến càng nhiều. Các thông số hình dạng, khối
lượng cũng là chỉ số cơ-lí cần thiết khi phân loại, làm sạch và chế biến hạt. Đặc biệt
trong gia công nước nhiệt cần lưu ý đến chỉ số này vì nó ảnh hưởng tới quá trình
truyền nhiệt và chuyển ẩm.
a. Hình dạng và kích thước hạt

Ba kích thước cơ bản của hạt
Trong các quy trình bảo quản và chế biến, cần xác đònh kích thước và hình
dáng hạt để ứng dụng trong các quá trình phân loại hạt, hoặc các quá trình xay
xát. Hình dạng và kích thước hạt cũng ảnh hưởng tới các thông số vật lý khác của
hạt như: độ rời, độ chặt, tính tự phân loại của đống hạt…Kích thước cũng sẽ ảnh

hưởng tới các quá trình truyền nhiệt và truyền khối trong đống hạt. Các kích thước
của hạt cần được quan tâm bao gồm: chiều dài (l), chiều rộng (a), chiều dày (b).
Các hạt lương thực thường có hình dạng phức tạp, trong công nghệ, để dễ tính
toán, hình dạng hạt được đặc trưng bởi hệ số dạng cầu (ψ) và được xác đònh theo
công thức
Hình 3.1:

127


ψ =

Fc
FH

2
 FC: Bề mặt tương đương theo thể tích hình cầu và tính theo công thức: Fc = 4πrv

và rv = 3

3v
≈ 0,623 v
4π

v (mm3)là thể tích của hạt. Ta có thể xác đònh thể tích của hạt bằng phương pháp
tỷ trong hay phương pháp cân thuỷ tónh. Ngoài ra cũng có thể tính gần đúng theo công
thức: v = kabl với k là hệ số đặc trưng hình dạng hạt.
Đối với dạng hạt dài như lúa, lúa mì, đại mạch k = 0,52
Đối với bắp k = 0,55
Đối với cao lương,đậu nành, và đậu Hà lan k = 0,56


FH: Bề mặt ngoài của hạt, mm2
Đối với các hạt dài như lúa, lúa mì, đại mạch FH được tính theo công thức
FH = 4πR(l + 3R) với R =

5a + 6b
(a, b, l: kích thước hạt)
60

Đối với hạt bắp FH có thể tính theo công thức:

)

(

'
FH = πR ' R ' + l 2 + R '2 với R =

a−b b
+
π
2

Đối với cao lương, đậu nành và hạt đậu Hà lan
π

FH =

9

( a + b + l ) ≈ 0,35( a + b + l )

Đặc trưng hình học của một số hạt lương thực được trình bày trong bảng 3.4
Đặc trưng hình học của một số loại hạt lương thực
v
Kích thước hạt, mm
Thể
Bề mặt
Hệ số
, mm
FH
ngoài
dạng
Chiều
Chiều Chiều dày tích v
mm3
FH, mm2 cầu ψ
dài l
rộng a
b
5,0-12,0 2,5-4,3
1,2-2,8
12-35
30-55
0,84 0,35-0,60
4,2-8,6 1,6-4,7* 1,5-3,8
19-42
40-75 0,82-0,85 0,49-0,64
7,0-14,6 2,0-5,0
1,4-4,5

20-40
35-60
0,8
0,45-0,65
5,5-13,5 5,0-11,5 2,5-8,0 140-260 80-145 0,55-0,80 0,70-0,90
2,6-5,8
2,4-5,6
2,0-5,0
50-85
60-95
0,95 0,75-0,85
4,4-8,0
3,0-5,2
2,0-4,2
9-20
30-55
0,60 0,50-0,70
4,0-10,0 3,7-10,0 3,5-10,0 114-320 150-270
0,96 0,80-0,95

Bảng 3.4:

Loại hạt

Lúa
Lúa mì
Đại mạch
Bắp
Cao lương
Mạch hoa

Đậu Hà
lan
Ta nhận thấy đối với cùng một giống hạt, các thông số về hình dạng đã thay đổi
rất lớn. Sự thay đổi này phụ thuộc nhiều vào giống và điều kiện sinh trưởng, chăm
bón cây, thời điểm thu hoạch… Tuy nhiên trong chế biến, yêu cầu quan trọng là độ
128


đồng nhất về kích thước nhằm tăng hiệu suất của thiết bò và giảm tổn thất nguyên
liệu.
Mức độ đồng đều được xác đònh bằng cách sàng hạt. Dựa vào tỷ lệ hạt trên 2 sàng
liên tiếp, độ đồng đều phân ra ba loại :
Độ đồng đều cao
: Tổng phần trăm hạt trên 2 sàng liên tiếp > 80%
Độ đồng đều trung bình: Tổng phần trăm hạt trên 2 sàng liên tiếp trong khoảng 70
- 80%
Độ đồng đều thấp
: Tổng phần trăm hạt trên 2 sàng liên tiếp < 70%
b. Khối lượng và khối lượng riêng :
Khối lượng của hạt thường được biểu diễn bằng giá trò khối lượng 1000 hạt. Khối
lượng 1000 hạt thể hiện độ lớn, độ chắc và độ hoàn thiện của hạt. Khối lượng 1000
hạt càng cao thì hạt càng mẩy, và như vậy càng dễ dàng trong quá trình bảo quản và
chế biến.
Khối lượng riêng là khối lượng của hạt trong một đơn vò thể tích, thường được tính
bằng đơn vò kg/m3). Khối lượng riêng được chia thành khối lượng riêng hạt và khối
lượng riêng khối hạt:
m

hat
Khối lượng riêng hạt (kernel density): γ = V và

hat

m

*
khoihat
Khối lượng riêng khối hạt (bulk density) γ = V
khoihat

Khối lượng riêng hạt đánh giá chất lượng hạt, hạt có khối lượng riêng càng lớn
càng to, chắc, mẩy, tỷ lệ nội nhũ lớn. Tuy nhiên trong thực tế, hạt không tồn tại
riêng mà thành từng khối hạt nên trong kỹ thuật, người ta dựa vào khối lượng
riêng khối hạt để thiết kế kho chứa, thiết bò vận chuyển, các máy chế biến…Vì
vậy, khi nói đến khối lượng riêng, thường hiểu rằng khối lượng riêng khối hạt.
Khối lượng 1000 hạt và khối lượng riêng của một số loại hạt được trình bày trong
bảng 3.5
Bảng 3.5:
Khối lượng của 1000 hạt và khối lượng riêng của một số loại hạt
Loại hạt
Khối
Khối lượng
Loại hạt
Khối lượng Khối lượng
lượng
riêng
1000 hạt
riêng
3
1000 hạt
(kg/m )

(g)
(kg/m3)
(g)
Lúa
15 – 43
440 – 620 Lúa mì
15 – 88
650-850
i Hoà thành 26 – 27
580-590 Đại mạch
20 – 55
580-700
Giống Chiêm bầu
24 – 25
565-575 Cao lương
8 – 50
730*
lúa IR – 38
29 – 30
590-600 Lúa mạch
15 – 40
695

129


đen
79 – 1
30 – 31
570-580 Kê

23
760
Nông nghiệp 5 28 – 29
610-620 Mạch hoa
15 – 40
560-650
Bắp
50 – 1100
600-820 Đậu phaxon
100 – 1500
Đậu nành
30 – 520 650-720 Yến mạch
32
356 – 520
Cũng như hình dạng, khối lượng và khối lượng riêng thay đổi nhiều phụ thuộc vào
giống hạt, vào điều kiện gieo trồng chăm bón và thời điểm thu hoạch. Ngoài ra khối
lượng riêng đống hạt phụ thuộc vào :
 Hệ số dạng cầu.
 Trạng thái bề mặt phần tử .
 Độ ẩm.
 Độ lớn, độ chắc …
 Độ lẫn tạp chất.
Các công thức xác đònh khối lượng riêng biểu kiến dựa vào độ ẩm hạt được trình
bày trong bảng 3.6
Bảng 3.6:
Các công thức xác đònh khối lượng riêng biểu kiến dựa vào độ ẩm hạt

c. Độ chặt và độ rỗng (Porosity) của khối hạt:
Do khối hạt là tập hợp các hạt rắn có hình dạng phức tạp nên giữa các hạt có
khoảng trống chứa không khí. Tỷ lệ giữa thể tích khoảng trống và thể tích toàn khối

hạt gọi là độ rỗng (S), còn tỷ lệ giữa thể tích hạt và thể tích toàn khối hạt gọi là độ
chặt (t)
t=

Vhat
V
− Vhat
100% và S = khoihat
100% = 100 − t → t + S = 100, như vậy độ chặt và độ
Vkhoihat
Vkhoihat

rỗng tỷ lệ nghòch với nhau.
Đôi khi, người ta còn sử dụng khái niệm thê tích riêng khối hạt
Thể tích riêng khối hạt v =

(

V
1
= khoihat m 3 / tan
*
mkhoihat
γ

)

Vhạt: thể tích và khối lượng thật của hạt
130

Vkhoihat, mkhoihat: thể tích và khối lượng của khối hạt
Thường có thể đo thể tích riêng của hạt
Trong quá trình bảo quản, nếu độ rỗng càng lớn thì lượng không khí trong khối hạt
càng lớn. Độ rỗng lớn sẽ ảnh hưởng đến:
 Lưu thông không khí trong đống hạt:
Độ rỗng lớn, chuyển dòch không khí càng dễ dàng, làm tăng quá trình đối lưu nhiệt
và chuyển dòch ẩm. Hiện tượng này giúp cho việc thông thoáng gió để giảm nhiệt
độ và độ ẩm hay khuếch tán các hoá chất trong khối hạt trở nên dễ dàng. Khi
không khí lưu chuyển tốt, ta có thể điều chỉnh khí quyển bên trong khối hạt theo
mục đích bảo quản: giảm lượng oxy, tăng khí carbonic để bảo quản kín; hay thông
khí oxy giảm khí carbonic giúp hạt hô hấp bình thường trong bảo quản hạt giống.
Tuy nhiên, nếu không lưu tâm trong quá trình bảo quản thì nhiệt độ hay độ ẩm của
một vùng cao, do không khí dễ lưu thông sẽ nhanh chóng làm tăng nhiệt, ẩm ảnh
hương tới chất lượng khối hạt.
 Giảm hệ số truyền nhiệt: Khi trong khối hạt chứanhiều không khí do hệ số truyền
nhiệt của không khí thấp hơn nhiều so với chất khô hạt do đó hệ số truyền nhiệt
chung của đống hạt cũng sẽ giảm
Độ chặt và độ rỗng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Nguyên liệu:
Hình dạng và kích thước hạt và khối lượng riêng khối hạt: Hạt càng lớn và hình
dạng càng gần hình cầu thì độ rỗng sẽ càng thấp. Khối lượng riêng đống hạt
càng lớn thì độ rỗng càng nhỏ
Trạng thái bề mặt hạt: Vỏ hạt càng xù xì, độ râu càng lớn thì độ rỗng càng
tăng
Lượng và loại tạp chất: Tạp chất to và nhẹ làm tăng độ rỗng, còn tạp chất nhỏ
và nặng như khoáng, đất cát… làm giảm độ rỗng của đống hạt
 Quá trình bảo quản:
Độ ẩm khối hạt: Độ ẩm hạt càng cao thì sự bám dính càng tăng và độ rỗng sẽ
càng giảm.

Hình dạng kích thước kho
Chiều cao đống hạt: Đống hạt càng cao, dưới tác dụng của trong lực, vùng phía
đáy đống hạt sẽ bò nén làm giảm độ rỗng, vì vậy không nên đổ hạt quá cao
Cách đổ hạt vào kho: do hạt có tính tự phân loại nên khi đổ hạt vào kho vùng
nhiều hạt mẩy có độ rỗng cao và ngược lại, tại các vùng hạt lép, tạp chất nhiều
thì độ rỗng càng giảm. Khi đổ hạt thủ công thì lực đổ càng mạnh hay khi bò
dẫm đạp, độ rỗng sẽ giảm
Thời gian bảo quản: Thời gian bảo quản càng dài thì tác dụng của trọng lực
càng tăng và độ rỗng sẽ càng giảm
131


Như vậy, độ rỗng và độ chặt là các thông số biến đổi và cần phải được xác đònh trong
quá trình bảo quản. Muốn làm tăng độ rỗng trong quá trình bảo quản, cần đảo hạt hay
chuyển kho, thông gió…
Bảng 3.7:
Độ rỗng của một số loại hạt
Khối lượng
Khối lượng
Loại hạt
Độ rỗng (%)
riêng khối hạt
riêng của hạt
3
(kg/m )
Lúa
50 – 65
440 – 620
1110 – 1200
Lúa mì

35 – 45
650 – 850
1370 – 1384
Bắp
35 – 55
600 – 820
1300
Đại mạch
45 – 55
580 – 700
1346
Đậu Hà lan
40 – 45
750 – 800
1410
3.3.2.
Độ rời:
Độ rời khả năng dòch chuyển của các hạt vật liệu rời. Độ rời của khối hạt được
đặc trưng bằng góc nghiêng tự nhiên α và góc trượt β.
 Khi ta đổ các hạt vật liệu rời từ trên xuống, do ma sát, chúng sẽ dòch chuyển trên
nhau để tạo thành khối có hình chóp nón, góc giữa sườn khối thóc và mặt đất gọi
là góc nghiêng tự nhiên α. Góc nghiêng tự nhiên α phụ thuộc và hệ số ma sát giữa
các hạt với nhau.
 Khi ta để hạt lên mặt phẳng ngang, nâng dần một đầu của mặt phẳng cho đến khi
hạt bắt đầu trượt. Góc tạo thành giữa mặt phẳng và mặt phẳng hạt bắt đầu trượt
gọi là góc trượt β. Góc trượt β phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa hạt và bề mặt
trượt. Nếu đổ cả khối hạt trên bề mặt trượt thì góc trượt β còn phụ thuộc cả vào hệ
số ma sát giữa hạt với hạt tức phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên α.
β

α

góc nghiêng tự nhiên α và góc trượt β của hạt
Góc nghiêng tự nhiên α và góc trượt β càng nhỏ thì độ rời càng lớn, khả năng dòch
chuyển của hạt càng cao
a. nh hưởng của độ rời khối hạt đến bảo quản và công nghệ :
 Hạt có độ rời càng cao thì càng dễ dàng trong di chuyển. Dựa vào khả năng tự
chảy của hạt, các nhà máy lương thực thường xây dựng theo chiều cao, nhờ gàu
tải nâng lên rồi theo ống trượt xuống các thiết bò phía dưới.
Hình 3.2:

132


 Trong kỹ thuật, độ rời có ảnh hưởng lên lực lực ép của khối hạt lên tường kho
hay lên thành các thiết bò vận chuyển. Độ rời càng lớn thì thành kho và thành
thiết bò càng phải bền vững
 Độ rời cũng ảnh hưởng đến khả năng chứa đầy của kho, độ rời càng cao càng
tận dụng được dung tích kho.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ rời của hạt:
Độ rời của hạt chính là do ma sát giữa hạt với hạt và hạt với bề mặt trượt, vì vậy,
các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát cũng sẽ ảnh hưởng đến độ rời hạt. Các yếu
tố bao gồm
 Nguyên liệu:
Hình dạng và kích thước: hạt có kích thước càng lớn, hình dạng càng gần hình
cầu thì độ rời càng tăng
Trạng thái bề mặt hạt: Hạt có bề mặt càng xù xì, thô ráp thì độ rời càng giảm
Lượng và loại tạp chất: hạt có nhiều tạp chất, nhiều râu… thì càng làm cho hệ
số ma sát tăng, độ rời cũng sẽ giảm
Vật liệu và trạng thái bề mặt trượt

 Công nghệ:
Độ ẩm hạt:
Thời gian bảo quản
Bảng 3.8:
các yếu tố ảnh hưởng đến độ rời của khối hạt
α
β
Chỉ tiêu
Tính
Độ rời
Thí dụ
α
chất
Hạt
Ngô (dẹp)
22–40
Hình
Cầu
nhỏ
nhỏ
tăng
Đậu nành (oval)
25 – 32
dáng
Đậu Hà lan (tròn)
24 – 31
Gạo
23 – 28
Bột
50 – 70

Kích
Nhỏ
tăng tăng
giảm Cám
50 – 65
thước
Ngô
22 – 40
Ngô mảnh
35 – 45
Lúa
32 – 45
Lúa mì
23 – 38
Bề mặt
Nhám
tăng tăng
giảm Đại mạch
28 – 45
hạt
Cao lương
32 – 43
Lúa W = 13%
37
Độ ẩm
Tăng
tăng tăng
giảm Lúa W = 18%
41
133

hạt

Lúa mì W = 13%
Lúa mì W = 18%

34
39

3.3.3.
Tính tự phân loại của đống hạt:
Khối hạt là tập hợp các hạt có hình dạng, kích thước, tỷ trọng… không đồng nhất
như hạt mẩy, hạt lép, hạt non, bông cỏ, tạp chất… . Khi di chuyển, tác dụng của các
lực như trọng lực, masát, quán tính… lên hạt khác nhau nên các hạt sẽ có vận tốc
chuyển động khác nhau dẫn đến trong đống hạt chia ra thành các phần hay các lớp có
chất lượng khác nhau. Hiện tượng này gọi là tính tự phân loại của khối hạt.
Hiện tượng tự phân loại của đống hạt trong quá trình nhập liệu làm cho trong kho
xuất hiện các vùng có chất lượng hạt khác nhau. Vùng chính giữa kho tập trung chủ
yếu các hạt mẩy chắc, ít tạp chất nên dễ bảo quản. Ngược lại các vùng gần rìa kho lại
tập trung các hạt lép, các tạp chất nhe, các vi sinh vật… dẫn đến là tăng các quá trình
sinh lý cục bộ và có thể lan rộng toàn khối nếu không được xử lý kòp thời, làm giảm
chất lựơng hạt khi bảo quản.
Bảng 3.9:
Chất lượng hạt ở từng khu vực của đống hạt thóc (đổ hạt rơi tự do)
Khu vực
Khối lượng % cỏ dại % hạt lép
% hạt
% bụi,
% rác

riêng (g/l)
gãy
tạp chất
Đỉnh khối
704,0
0,32
0,09
1,84
0,55
0,14
Giữa khối
706,5
0,34
0,13
1,90
0,51
0,04
Giữa đáy khối
708,5
0,21
0,11
1,57
0,36
0,04
Giữa lưng khối
705,0
0,21
0,10
1,99
0,35

0,04
Rìa sát đáy
677,5
1,01
0,47
2,20
2,14
0,65
Bảng 3.10:

Vùng

Chất lượng hạt ở từng khu vực của đống hạt lúamạch đen trong kho
chứa bằng (đổ hạt rơi tự do) (Trisvyatskii 1969)
Khối lượng
% hạt dại % bụi và tạp % hạt gãy
% Hạt lép
riêng
chất
3
(kg/m )
704
0,3
0,6
1,8
0,1
708
0,2
0,4
1,6

0,1

Giữa khối
¼ đường
kính
Rìa khối
678
1,0
2,1
2,2
0,5
Để khắc phục hiện tượng này, trong các kho cơ giới, cần thêm vào tại nơi xuất
nhập hạt các chóp nón quay tròn để phân bố đều hạt theo mọi vò trí. Nếu xuất
nhập thủ công thì cần bắc cầu để vào đổ hạt tránh làm tăng độ nén hạt.

134


Trong chế biến hạt, tính tự phân loại thường có lợi để tách riêng các tạp chất và
các hạt gãy vỡ, giúp việc phân loại hạt trở nên dễ dàng.
3.3.4. Khả năng dẫn nhiệt và truyền nhiệt của khối hạt :
a. Các thông số đặc trưng cho khả năng dẫn truyền nhiệt của hạt
 Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng là nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của
một đơn vò khối lượng vật liệu lên 1 0C. Nhiệt dung riêng của hạt phụ thuộc vào độ
ẩm của hạt được tính theo công thức:
C=

Với

C K (100 − W ) + C wW

(C − CK )
= CK + w
W ( Kcal / kg 0 K )
100
100

CK: Nhiệt dung riêng của hạt khô
CW: Nhiệt dung riêng của nước
W : Độ ẩm của hạt (%)
 Hệ số dẫn nhiệt: Là vận tốc dòng năng lượng nhiệt truyền qua vật liệu, là nhiệt
lượng truyền qua một đơn vò bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vò thời gian khi
gradient nhiệt độ bằng 10K. Hệ số dẫn nhiệt λ chủ yếu phụ thuộc vào bản chất,
cấu trúc, độ ẩm của hạt, và độ rỗng, nhiệt độ đống hạt. Đối với hạt trong giới hạn
ẩm 10 – 20%, hệ số dẫn nhiệt có thể tính theo công thức của Egorov và Cupris:
λ = 0,070 + 0,00233Wt (W/m0K)
Với
W : Độ ẩm của hạt (%)
t : Nhiệt độ đống hạt (0K)
 Độ dẫn nhiệt: hay còn gọi là tính ỳ nhiệt, đặc trưng tốc độ thay đổi nhiệt độ của
vật thể. Đối với hạt thì độ dẫn nhiệt đặc trưng cho tốc độ đốt nóng hay làm nguội
λ
2
hạt và xác đònh theo công thức: a = c × γ (m / h)
Với
C: Nhiệt dung riêng của đống hạt
λ: Hệ số dẫn nhiệt của hạt (Kcal/kg0K)
γ : khối lượng riêng của hạt (kg/m3)
Từ công thức trên ta nhận thấy không phải là vật liệu có hệ số dẫn nhiệt cao là
có độ dẫn nhiệt cao mà còn phụ thuộc vào nhiệt dung riêng và tỷ trọng của vật liệu
đó. Bảng cho thấy nước có hệ số dẫn nhiệt λ lớn hơn bông thuỷ tinh nhưng bông

thuỷ tinh xốp nhẹ hơn có độ dẫn nhiệt tốt hơn nước 18 lần.
Bảng 3.11:
Tính chất nhiệt của một số vật liệu
(Suryanarayana, Muir và Viravanicha1995)

135


b. Khả năng truyền nhiệt của đống hạt:
Hạt có khả năng dẫn truyền nhiệt thấp. Độ dẫn nhiệt của hạt trong khoảng
11,9.10-8 m2/s thấp hơn gỗ, và cả vật liệu cách nhiệt như bông thuỷ tinh (a= 263.10 -8
m2/s) rất thấp so với vật liệu dẫn nhiệt như đồng. Đồi với đống hạt, khả năng truyền
nhiệt cũng thấp do hầu như mọi thành phần trong đống hạt như hạt cây chính, tạp chất
hữu cơ, không khí... đều có khả năng dẫn nhiệt kém. Khi độ ẩm của hạt tăng lên thì
khả năng dẫn nhiệt tăng do hệ số dẫn nhiệt của nước lớn hơn của hạt.
Tính chất dẫn nhiệt kém của hạt thấp có mặt lợi khi nhiệt độ môi trường nóng lên,
khối hạt nóng lên chậm, ít phụ thuộc vào khí hậu. Tuy nhiên nếu đống hạt có hiện
tượng bốc nóng thì nhiệt tích tụ khó thoát dẫn đến mau chóng hư hỏng.
3.3.5.
Trở lực của đống hạt
Khi dòng khí ngang đống hạt trở lực của đống hạt sẽ làm giảm áp lực của dòng khí.
Trong q trình sấy hay q trình thơng gió thơng thường của kho chưa hạt, quạt phải có
cơng suất đủ lớn để thắng lại trở lực đống hạt này. Hình
trình bày trở lực của một số
các loại hạt.

136


Trở lực sấy của một số loại hạt lương thực phụ thuộc vào chiều cao đống

hạt và vận tốc dòng khí
Trở lực sấy của một số loại hạt lương thực tỷ lệ thuận với chiều cao đống hạt và vận tốc
dòng khí và có thể tính theo cơng thức
∆P = 9,806 A.L.Vn (Pa)
Trong đó : L - chiều dày lớp hạt (mm).
V – tốc độ dòng khí đi qua lớp hạt (m/s).
A và n – hệ số phụ thuộc tính chất vật lí của hạt và khối hạt .
Bảng 3.12:
Hệ số A và n đối với một số loại hạt
Loại hạt
A
n
Lúa nước
1,76
1,41
Lúa mì
1,41
1,43
Ngô
0,67
1,55
Đại mạch
1,44
1,43
Trở lực hạt cũng có thể được tính theo công thức:
Hình 3.3:

∆P
aQ 2
=

L
ln (1 + bQ )

Trong đó

∆P
L

: Trở lực đống hạt (Pa hay m nước)
:Chiều dày lớp hạt (m)

137


Q
: Lưu lượng dòng khí (m3/s.m2)
a và b: Hằng số phụ thụôc hình dạng hạt cho trong bảng
Bảng 3.13:
Các hằng số a và b đối với một số loại hạt

Điều cần lưu ý là các thông số trên chỉ đúng đối với hạt sạch. Độ ẩm hạt, lượng và
loại tạp chất cũng sẽ làm tăng trở lực đống hạt. Vì thế, trước khi tiến hành quá trình
sấy hay bảo quản, hạt cần được làm sạch
3.4. TÍNH CHẤT HOÁ LÝ
Tính chất hoá lý căn bản của hạt lương thực ảnh hưởng nhiều đến quá trình chế
biến và bảo quản đó là khả năng hấp thu và nhả hấp các chất khí, đặc biệt là hơi
nước. Quá trình hấp thu này bao gồm hấp thụ hoá học, hấp thụ vật lý, hấp phụ và
ngưng tụ mao quản. Nguyên nhân xảy ra các hiện tượng hấp thu là do
 Hạt lương thực cấu tạo chủ yếu từ các hạt tinh bột, cellulose, và protein có các
nhóm hydoxyl háo nước, ngoài ra các nhóm chức khác như –SH, –SCH 3… có khả

năng liên kết với các khí và hơi ẩm tạo hấp thụ hoá học và hấp thụ vật lý
 Trong hạt có nhiều mao quản có kích cỡ từ 10 -7 – 10-3cm nên dễ dàng hấp phụ và
ngưng tụ mao quản
 Khối hạt có độ rỗng giúp các chất khí và hơi dễ dàng xâm nhập sâu bên trong.

138


Đối với hạt và các sản phẩm từ hạt, quá trình hấp thu và nhả hấp không phải là
thuận nghòch. Hạt dễ hấp thu nhưng khó nhả hấp nên các mùi lưu lại trong hạt khá
lâu.

Hình 3.4:

Đường hút ẩm và nhả ẩm đẳng nhiệt của hạt bắp

3.4.1.
Hấp phụ khí:
Hạt có khả năng hấp phụ hầu hết các loại khí, nhất là các khí phân cực như
amoniac, các acid hữu cơ… Quá trình giải hấp diễn ra chậm và không thuận nghòch.
Chính điều này là cơ sở cho quá trình ướp hương cho hạt lương thực. Nhược điểm
của khả năng hấp thu mùi là hạt có thể hút cả các mùi không mong muốn. Vì vậy
trong quá trình sấy và chuyên chở bảo quản hạt, cần lưu ý tránh các chất có mùi
lạ như khói lò, hơi xăng, các khí diệt trùng…tiếp xúc trực tiếp với hạt.
3.4.2.
Hấp phụ và nhả ẩm:
a. Giới thiệu:
(i)
Độ ẩm hạt là tỷ lệ phần trăm nước có trong hạt theo phần khối lượng
Độ ẩm hạt tăng sẽ làm cho khối lượng chung của toàn khối hạt sẽ

tăng
Thông thường độ ẩm của hạt được tính bằng tỷ số giữa khối lượng nước trong đống
hạt với khối lượng đống hạt ướt (wet basis – wb). Đôi khi độ ẩm hạt được tính
bằng tỷ số giữa khối lượng nước trong đống hạt với khối lượng chất khô của đống
hạt (dry basis – db)
Wuot =

m H 2O
mhat

hay Wkh =

m H 2O
mchấtkhôhat

Cũng có thể tính theo đơn vị phần trăm ta có
Wướt% =Wuot .100% và Wkhơ % = Wkho.100%
Mối tương quan giữa hai độ ẩm này có thể tính theo cơng thức

139






1
1
Wuot = 1 − 
 hay Wkho = 

 −1
 (Wkho + 1) 
 (1 − Wuot ) 

Mối tương quan này được biểu thị trên hình và trên bảng

Mối tương quan giữa độ ẩm của hạt tính trên căn bản hạt ướt (Whạt )và trên
căn bản chất khơ hạt
Bảng 3.14:
Mối tương quan giữa độ ẩm của hạt tính trên căn bản hạt ướt (Whạt )và trên
căn bản chất khơ hạt (Wkho)
Hình 3.5:

Whạt%

Wkho%

Whạt%

Wkho%

Whạt%

Wkho%

10.0

11.0

17.0

20.5

24.0

31.6

11.0

12.3

18.0

21.9

25.0

33.3

12.0

13.6

19.0

23.5

26.0

35.1

13.0

15.0

20.0

25.0

27.0

37.0

14.0

16.3

21.0

26.5

28.0

38.9

15.0

17.6

22.0

28.2

29.0

40.8

16.0

19.0

23.0

29.9

30.0

42.8

Thơng thường trong tính tốn độ ẩm hạt thường được tính trên căn bản chất khơ do lượng
chất khơ sẽ khơng thay đổi trong suốt q trình sấy
Khi hàm ẩm của hạt thay đổi thì khối lượng chung của toàn đống hạt cũng sẽ thay đổi
và được tính theo công thức:

∆G =

G (WD − WC )
1 − WC

hay ∆G = Gkho (Wd − Wc )

Trong đó:
140


∆G: Sự thay đổi khối lượng của hạt, nghóa là khối lượng nước tăng thêm hay giảm
đi (kg)
G, Gkho : Khối lượng ban đầu của hạt và tổng lượng chất khô của hạt(kg)
WC, WD: Độ ẩm cuối và độ ẩm ban đầu của hạt tính trên căn bản hạt ướt (% khối
lượng)
Wc, Wd: Độ ẩm cuối và độ ẩm ban đầu của hạt tính trên căn bản hạt khô (% khối
lượng)
Độ ẩm hạt thay đổi phụ thuộc vào độ ẩâm của môi trường xung quanh. Độ ẩm của
hạt sẽ ảnh hưởng tới nhiều tính chất của hạt. Vì vậy, để thấy rõ hơn ảnh hưởng của
ẩm, đôi khi người ta không xác đònh độ ẩm hay độ khô mà xác đònh hoạt tính của
nước
(ii) Hoạt tính (hoạt độ) nước
Do sự các mối liên kết giữa các phân tử nước với các phân tử chất hòa tan nên khả
năng bay hơi nước của dung dòch nước hay nước liên kết kém hơn dung môi nước
nguyên chất. Từ đó dẫn đến áp suất hơi của nước nguyên chất luôn lớn hơn áp
suất hơi của nước trên bề mặt dung dòch.
Hoạt tính nước (aw) là tỉ số áp suất hơi nước bão hoà của dung dòch hay vật thể ẩm
so với áp suất hơi nước bão hoà của nước nguyên chất ở cùng nhiệt độ.
aw =

Ta gọi

P
(không thứ nguyên)
P0

P0 : áp suất hơi bão hòa của dung môi nước nguyên chất
P : áp suất hơi riêng phần của nước trong dung dòch, vật thể ẩm
Trong thực tế P < P0 nên aw < 1

Độ ẩm không khí: Độ ẩm của không khí được tính theo 2 cách: độ ẩm
tuyệt đối và độ ẩm tương đối
Độ ẩm tuyệt đối: Lượng nước thực chứa trong không khí (khối lượng nước trong một
đơn vò khối lượng không khí)
Độ ẩm tương tương đối: là phần trăm nước chứa trong không khí tại điều kiện đang
xét so với lượng nước có trong không khí bão hóa hơi nước tại cùng một nhiệt độ
(iii)

141


Mối tương quan giữa nhiệt độ, lượng hơi nước thực tế và độ ẩm tương đối
của hạt
(iv) Đường hấp phụ đẳng nhiệt của hạt
Độ ẩm của hạt và độ ẩm của môi trường có tương quan với nhau. Tại một nhiệt độ
môi trường (tkk) xác đònh, ứng với một độ ẩm tương đối của không khí (ϕkk), thì hạt sẽ
hút hay nhả ẩm để đạt đến được một độ ẩm xác đònh gọi là độ ẩm cân bằng.
Gọi Ph và Pkk là áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt hạt và trong không khí
thì nếu Ph < Pkk: hạt sẽ hút ẩm, Ph > Pkk: hạt sẽ nhả ẩm, Ph = Pkk: hạt đạt cân bằng
động, lượng ẩm hút vào bằng lượng ẩm nhả ra.
Hình 3.6:

142

Ph > Pkk

Hình 3.7:

Ph = Pkk

Ph < Pkk

Mối tương quan giữa độ ẩm tương đối của khơng khí và hút nhả ẩm của hạt

Đường cong biểu diễn mối tương quan giữa độ ẩm tương đối của môi trường và độ ẩm
cân bằng của hạt gọi là đường hút ẩm hay nhả ẩm đẳng nhiệt (hình ). Có 5 dạng
khác nhau của đường hấp thụ ẩm đẳng nhiệt tuỳ thuộc vào tính chất của nguyên liệu.

Các dạng dường cân bằng ẩm của các dạng nguyên liệu
Nói chung, dạng của các đường hấp thu và nhả ẩm đẳng nhiệt chia thành 3 phần:
 Phần thứ nhất – độ ẩm hạt khoảng 10%: Trong khoảng này chủ yếu là hấp thụ
hoá học, các nhóm tích điện như hydroxyl (OH-),COO-, NH3+ của các polimer
Hình 3.8:

143


trong hạt liên kết hydro các phân tử nước tạo thành hấp thu thành lớp nước đơn
phân tử. Độ ẩm này gọi là ẩm liên kết. Lớp nước này không có hay có rất ít khả
năng làm dung môi nên vi sinh vật không thể dùng lượng nước này để sinh sống
và phát triển
 Phần thứ hai – độ ẩm hạt trong khoảng từ 10 – 17%: trong khoảng này các phân tử
nước sẽ liên kết với lớp nước đầu tiên, tạo thêm các lớp nước tiếp theo. Các lớp
này liên kết với nhau qua trung gian các cầu nối hydrogen và các phản ứng lưỡng

cực – lưỡng cực. Các lớp nước này không liên kết chặt chẽ với hạt nhưng cũng
không giống như nước lỏng bình thường do các mối liên kết làm thay đổi tính chất
hóa lý của nước. Thí dụ tỷ khối và tỷ nhiệt của nước liên kết, nước dạng lỏng và
nước đá (00C) lần lượt là 1790; 1000; 917 kg/m3 và 2,93; 4,22; 2,11 kJ/(kg0K). Phần
nước này không đóng băng khi làm lạnh đông, chỉ đến khi làm lạnh sâu mới kết
tinh. Một phần nước không đóng băng đã có thể đóng vai trò như dung môi hay tác
chất cho một số phản ứng hoá học nhưng rất thấp.
 Phần thứ ba độ ẩm hạt trên 17%: các phân tử của các lớp nước này liên kết với hạt
khá lỏng lẻo và có tính chất vật lý gần như nước ở dạng giọt lỏng. Lớp nước này
tạo thành chủ yếu do hiện tượng ngưng tụ mao quản trong các vi mao quản. Nước
ở dạng này được xem là ẩm tự do. Phần nước này có thể xem là dung môi cho các
enzyme của hạt và vi sinh vật sử dụng.
Ranh giới giữa các trạng thái nước trong hạt không cố đònh chính xác mà phụ
thuộc một phần vào các phương pháp sấy hạt và cả phương pháp đo ẩm.
Các đường hấp phụ đẳng nhiệt cũng có thể được thay thế bởi các bảng mơ tả mối
tương quan giữa độ ẩm tương đối của khơng khí và độ ẩm cân bằng của hạt
Bảng 3.15:
Mối tương quan giữa độ ẩm tương đối của khơng khí và độ ẩm cân bằng
của hạt thóc

b.

nh hưởng của độ ẩm đến các quá trình bảo quản và chế biến hạt

144


Tính chất hoá lý quan trọng ảnh hưởng nhiều nhất tới quá trình bảo quản thực phẩm
nói chung và của hạt lương thực nói riêng là tính chất hút nhả ẩm của nguyên liệu.
Như đã trình bày trong phần trên hàm lượng nước ảnh hưởng tới các tính chất vật lý

của đống hạt như khối lương riêng, độ chặt và độ rỗng, độ rời của đống hạt, khả năng
truyền nhòêt, ảnh hưởng tới các quá trình bảo quản, làm sạch và chế biến hạt. Hàm
lượng ẩm cao thì hoạt độ của nước trong hạt cũng sẽ cao. Hoạt độ của nước trong hạt
sẽ có ảnh hưởng tới hoạt động của hệ enzyme dẫn đến tăng hoạt động sinh lý của hạt
và của các vi sinh vật trong đống hạt. Hoạt độ nước càng cao, hạt càng hô hấp mạnh
nên tổn thất chất khô càng nhiều, đồng thời sinh nhiệt và sinh thêm nước thúc đẩy
quá trình hô hấp càng mạnh. Song song đó, nếu có vi sinh vật thì ở hoạt độ nước thích
hợp các vi sinh vật và côn trùng cũng sẽ phát triển, làm giảm chất lượng của đống
hạt. Do đó kiểm soát độ ẩm của đống hạt là yêu cầu đầu tiên trong bảo quản hạt
lương thực.

Ảnh hưởng của hoạt độ nước tới hư hỏng của hạt
c. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hút nhả ẩm của hạt
Độ ẩm cân bằng của hạt là một hàm số phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và độ ẩm
của môi trường. Ngoài ra cấu tạo, thành phần hoá học của hạt và đống hạt cũng sẽ
ảnh hưởng đến khả năng hút ẩm của hạt.
(i)
nh hưởng của thành phần và cấu tạo hạt : Hạt càng giàu tinh bột, và
protein, càng xốp thì khả năng hút ẩm càng tăng. Ngược lại, hạt càng giàu chất béo
và cứng, ít mao quản thì khả năng hút ẩm càng giảm. Bảng cho ta thấy ở cùng một
nhiệt độ các loại hạt lương thực như lúa, lúa mì, ngô có hàm lượng tinh bột gần bằng
nhau nên đường hút ẩm đẳng nhiệt có hình dạng gần giống nhau. Riêng của đậu nành
có lượng chất béo cao hơn nên đường hút ẩm đẳng nhiệt nằm thấp hơn. Hình cho
thấy ngay trong một hạt, các phần khác nhau cũng có khả năng hút ẩm khác nhau. Thí
Hình 3.9:

145


dụ đối với hạt bắp, phần tinh bột hút ẩm mạnh nhất, phần phôi hạt có hàm lượng chất

béo cao nên khả năng hút ẩm giảm.
Bảng 3.16:
Độ ẩm cân bằng của hạt phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm tương đối của
không khí và các loại hạt khác nhau.
Loại hạt
Lúa
Gạo
Lúa mì
Bắp
Cao lương
Đại mạch
Đậu nành

Nhiệt độ (0C)
20
30
20
30
20
30
20
30
25
25
20

20
7,5
8,0
7,8

8,2
5,4

Độ ẩm tương đối của không khí (%)
30
40
50
60
70
80
90
9,1 10,4 11,4 12,5 13,7 15,2 17,6
8,0 9,1 10,1 11,1 12,6 14,0 16,6
9,6 10,9 12,0 13,0 14,6 16,0 18,7
8,3 9,8 10,7 11,8 13,1 14,7 17,3
9,2 10,7 11,8 13,1 14,3 16,0 19,9
8,3 9,5 10,6 11,8 13,1 15,4 19,1
9,4 10,7 11,9 13,2 14,9 16,9 19,0
8,3 9,5 10,6 11,6 13,8 15,9 17,9
8,6 9,8 11,0 12,0 13,8 15,8 18,8
8,5 9,7 10,8 12,1 13,5 15,8 19,5
6,5 7,1 8,0 9,5 11,6 15,3 20,9

100
22,0
22,5
23,0
22,0
21,9
26,8

-

Độ ẩm cân bằng của các phần khác nhau của hạt bắp
(ii)
nh hưởng của thành phần đống hạt : Trong một đống hạt có nhiều thành
phần khác nhau và khả năng hút ẩm của các phần trong đống hạt cũng khác nhau.
Hạt càng to mẩy, chắc càng ít hút nước. Ngược lại, hạt càng nhỏ, non, lép, hạt bò xây
xát hay cỏ dại thì càng hút nhiều ẩm. Mặt khác, các hạt này lại có khuynh hướng hô
hấp mạnh nên càng sinh nhiều nước, vì vậy hàm ẩm tại các vò trí nhiều các hạt này sẽ
cao hơn nơi chỉ có toàn hạt mẩy. Ngoài ra các tạp chất như rơm, rạ cũng có khả năng
Hình 3.10:

146