NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH TOÁN NHẢ ẨM ĐẲNG NHIỆT TRÊN HẠT ĐẬU NGỰ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH TOÁN NHẢ ẨM ĐẲNG NHIỆT
TRÊN HẠT ĐẬU NGỰ

Họ và tên sinh viên: LÊ TUẤN CƯỜNG
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2004 - 2008

Tháng 10/2008
1


NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH TOÁN NHẢ ẨM ĐẲNG NHIỆT
TRÊN HẠT ĐẬU NGỰ

Tác giả

LÊ TUẤN CƯỜNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ Hóa học

Giáo viên hướng dẫn
ThS. PHẠM TRÍ THÔNG

Tháng 10/2008

i


LỜI CẢM ƠN
Chân thành tri ân đến thầy Phạm Trí Thông, đã hết lòng quan tâm dìu dắt em trong suốt
quá trình thực hiện luận văn này. Em cảm ơn các cán bộ công nhân viên của Trung tâm
Phân tích Hóa Sinh trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi, hướng dẫn tận tình cho em trong lúc tiến hành các thí nghiệm.
Cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hóa học trong suốt quá trình đào tạo đã
vượt qua mọi khó khăn để tạo cho chúng em một môi trường học tập tốt nhất.
Cuối cùng là công ơn của cha mẹ và anh trai vì những nhọc nhằn và tình thương vô hạn.

ii


TÓM TẮT
Xác định hàm lượng nước cân bằng (EMC) của hạt đậu ngự ở bốn nhiệt độ thí
nghiệm 35, 40, 50 và 60oC trong năm môi trường ẩm độ tương đối cân
bằng (10,95 – 82,95%). Thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp tĩnh, ẩm độ tương
đối cân bằng được tạo ra nhờ pha chế các dung dịch muối bão hòa. Kết quả EMC thu
được từ thực nghiệm được đánh giá bằng các mô hình toán học và chọn ra được chín mô
hình phù hợp, đó là các mô hình Oswin cải biên, Halsey cải biên, GAB cải biên, Halsey,
Chung – Pfost, Chung – Pfost cải biên, Oswin, Henderson và Chung.
Sử dụng Thủ tục Hồi quy Phi tuyến trong phần mềm thống kê SPSS 15 để xác định các
hệ số trong các mô hình phù hợp trên. Tiến hành so sánh các hệ số xác
định R2 (0,94 – 0,99), Sai số Bách phân Tương đối Trung bình P (5,58 – 13,58), Căn bậc
hai của Sai số Trung bình Bình phương RMS (0,58 – 1,67%) và các Biểu đồ phân tán
Phần dư để tìm ra mô hình nào phù hợp nhất với các số liệu hạt đậu ngự thí nghiệm.
Mô hình Oswin cải biên và Halsey cải biên được xem là phù hợp nhất trong việc dự đoán
hàm lượng nước cân bằng nhả ẩm cho hạt đậu ngự thí nghiệm.

iii


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa

i

Lời cảm ơn

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục

iv

Danh sách các Hình

viii

Danh sách các Bảng

ix

Danh sách các chữ viết tắt

x

Chương 1 MỞ ĐẦU

1

1.1

Đặt vấn đề

1.2

Mục đích đề tài

1.3

Nội dung đề tài

2

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1

3

Giới thiệu hạt đậu ngự
2.1.1

Nguồn gốc

2.1.2

Phân loại và đặc điểm thực vật học

2.1.2.1 Phân loại thực vật học
2.1.2.2 Đặc điểm thực vật học

4

2.1.3 Kỹ thuật trồng trọt và chăm sóc
2.1.3.1 Đất trồng

5

2.1.3.2 Nhiệt độ
2.1.3.3 Ánh sáng
2.1.3.4 Nước và độ ẩm
2.1.4 Thành phần dinh dưỡng
2.1.5 Thu hoạch

7

2.1.6 Phơi sấy
2.1.7 Tách vỏ quả
2.1.8 Bảo quản
iv

2.1.9 Tiêu thụ

8

2.1.10 Kinh tế
2.1.11 Tình hình sản xuất
2.1.11.1 Trên thế giới
2.1.11.2 Tại Việt Nam

9

2.2 Vật ẩm
2.2.1 Khái niệm
2.2.2 Hàm lượng nước
2.2.2.1 Khái niệm
2.2.2.2 Hàm lượng nước cơ sở ướt, MCwb
2.2.2.3 Hàm lượng nước cơ sở khô, MCdb
2.2.2.4 Mối liên hệ giữa MCwb và MCdb

10

2.2.3 Hàm lượng nước cân bằng
2.2.3.1 Khái niệm
2.2.3.2 Ý nghĩa trong sấy hạt
2.2.4 Hoạt tính của nước, aw
2.2.4.1 Định nghĩa
2.2.4.2 Ý nghĩa

11

2.2.5 Tính nhả ẩm của hạt
2.3 Không khí ẩm
2.3.1 Khái niệm
2.3.2 Phân loại không khí ẩm
2.3.2.1 Không khí ẩm chưa bão hòa
2.3.2.2 Không khí ẩm bão hòa
2.3.2.3 Không khí ẩm quá bão hòa

12

2.3.3 Độ ẩm tương đối, RH
2.3.3.1 Khái niệm
2.3.3.2 Ý nghĩa
2.3.4 Phương pháp tạo ẩm độ tương đối cân bằng, ERH
2.4 Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm
v

13


2.4.1 Khái niệm
2.4.2 Đặc điểm
2.5 Các mô hình toán học

14

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

17

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
3.1.1 Thời gian
3.1.2 Địa điểm
3.2

Phương tiện nghiên cứu
3.2.1 Vật liệu
3.2.1.1 Phương pháp ngâm tràn

18

3.2.1.2 Phương pháp ngâm tính toán
3.2.2 Dụng cụ thí nghiệm

19

3.2.3 Pha chế dung dịch muối bão hòa

20

3.3 Phương pháp nghiên cứu

21

3.3.1 Tiến hành cho đậu nhả ẩm để đạt hàm lượng nước cân bằng
3.3.2 Xác định hàm lượng nước cân bằng của mẫu thí nghiệm

22

3.4 Bố trí thí nghiệm

3.5 Thu thập và xử lý số liệu

25

3.5.1 Thu thập số liệu
3.5.2 Xử lý số liệu
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

27

4.1 Kết quả pha chế dung dịch muối bão hòa
4.2 Kết quả thu nhận EMC từ các thí nghiệm
4.3 Đánh giá các mô hình EMC – ERH

29

4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ
4.3.2 Các biểu đồ phân tán phần dư

31

4.3.3 Các đồ thị so sánh giá trị lý thuyết và giá trị thực nghiệm

38

4.3.4 Họ đường cong EMC – ERH ứng với các mô hình phù hợp ở
từng nhiệt độ

44

4.4 Thảo luận

47
vi


Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

48

5.1 Kết luận
5.2 Đề nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

50
53

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm

13

Hình 3.1 Hạt đậu ngự thí nghiệm

17

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

22

Hình 4.1 Diễn biến hàm lượng nước cân bằng của hạt đậu ngự ở
các nhiệt độ 35, 40, 50 và 60oC

26

Hình 4.2 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Oswin cải biên

31

Hình 4.3 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Halsey cải biên
Hình 4.4 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình GAB cải biên

32

Hình 4.5 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Halsey
Hình 4.6 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Chung - Pfost

33

Hình 4.7 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Chung – Pfost cải biên
Hình 4.8 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Oswin

34

Hình 4.9 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Henderson

Hình 4.10 Biểu đồ phân tán phần dư theo mô hình Chung

35

Hình 4.11 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Oswin cải biên

37

Hình 4.12 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Halsey cải biên
Hình 4.13 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình GAB cải biên

38

Hình 4.14 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Halsey
Hình 4.15 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Chung - Pfost

39

Hình 4.16 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Chung - Pfost cải biên
Hình 4.17 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Oswin

40

Hình 4.18 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Henderson
Hình 4.19 So sánh EMCP và EMCM theo mô hình Chung

41

Hình 4.20 Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 35oC

43

Hình 4.21 Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 40oC
Hình 4.22 Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 50oC
Hình 4.23 Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 60oC

viii

44


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của hạt, lá và giá đậu ngự

5

Bảng 2.2 Thành phần amino acid có trong hạt đậu ngự

6

Bảng 2.3 Các mô hình toán học

15

Bảng 3.1 Dụng cụ thí nghiệm

18

Bảng 3.2 Tỉ lệ pha chế dung dịch muối bão hòa

19

Bảng 3.3 Ẩm độ tương đối cân bằng của các dung dịch muối bão hòa
ở các nhiệt độ khác nhau
Bảng 4.1 Tỉ lệ pha chế dung dịch muối bão hòa

25

Bảng 4.2 Các EMC trung bình thực nghiệm của hạt đậu ngự ứng với
các môi trường có T(oC) và ERH(%) khác nhau
Bảng 4.3 Các hệ số của các phương trình phù hợp

ix

28
29


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
aw
BD
CN
ctv
CV
EMC
ERH
EMCM

:

:
:
:
:
:
:
:

Water activity (Hoạt tính của nước)
Bulk Density (Dung khối)
Công nguyên
Cộng tác viên
Coefficient of Variation (Hệ số Biến dị)
Equilibrium Moisture Content (Hàm lượng nước Cân bằng)
Equilibrium Relative Humidity (Ẩm độ Tương đối Cân bằng)
Measured Equilibrium Moisture Content
(Hàm lượng nước Cân bằng Thực nghiệm)
EMCP
: Predicted Equilibrium Moisture Content
(Hàm lượng nước Cân bằng Dự đoán)
GMD
: Geometric Mean Diameter (Đường kính Trung bình Hình học)
Ideal line
: Đường lý tưởng
LDL
: Low Density Lipoprotein (Lipoprotein Tỷ trọng Thấp)
MCdb
: Moisture Content dry basis (Hàm lượng nước cơ sở khô)
MCwb
: Moisture Content wet basis (Hàm lượng nước cơ sở ướt)

Modified (Mod) : Cải biên
MR
: Moisture Ratio (Tỉ số Hàm lượng nước)
Residual
: Phần dư
RH
: Relative Humidity (Ẩm độ Tương đối)
SD
: Standard Deviation (Độ lệch chuẩn)
PE
: Polyetylen

x


xi


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề

Việt Nam với khí hậu nóng ẩm đặc trưng của vùng nhiệt đới là nơi rất thuận lợi cho sự
phát triển của các loại cây họ Đậu, trong đó có đậu ngự. Hạt đậu ngự là nguồn cung cấp
dồi dào vitamin nhóm B (B6, niacin, folate …), protein (bao gồm cả một loại acid amin
quan trọng là lysine), chất xơ, sắt, kali, magiê đồng thời chứa rất ít chất béo. Ngoài ra,
nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng ăn đậu ngự có thể làm giảm hàm lượng cholesterol và có tác
dụng chống ung thư. Lá và thân cây đậu ngự có thể tận dụng làm thức ăn gia súc hoặc
dùng cải tạo đất.

Bên cạnh việc tăng sản lượng hạt đậu ngoài đồng, công tác sơ chế, bảo quản hạt đậu sau
khi thu hoạch để duy trì chất lượng tốt, đảm bảo chất lượng hạt đậu mà chúng ta đã sản
xuất ra, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm cho người và vật nuôi là công tác cần thiết
được quan tâm đúng mức.
Mặt khác, đậu ngự cũng như các sản phẩm hoa màu khác, nó dễ bị hư hỏng, hút ẩm và
nhả ẩm với môi trường xung quanh. Do đó việc nghiên cứu quá trình nhả ẩm nhằm xác
định các giá trị EMC để tính toán giá trị MR cho đậu ngự trong quá trình phơi sấy ứng với
các chế độ về nhiệt độ môi trường khác nhau là rất cần thiết.
Được sự phân công của Bộ môn Công nghệ Hóa học, trường Đại học Nông Lâm
TP.HCM, cùng với sự hướng dẫn của ThS. Phạm Trí Thông, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu mô hình toán nhả ẩm đẳng nhiệt trên hạt đậu ngự”
1.2

Mục đích đề tài

Chọn lọc mô hình toán học phù hợp với đường cong nhả ẩm đẳng nhiệt trên hạt đậu ngự
nhằm xác định đường cong nhả ẩm của hạt đậu phục vụ cho việc tính toán quá trình sấy.

1


1.3

Nội dung đề tài

Thí nghiệm xác định giá trị thông số EMC được tiến hành ở bốn nhiệt độ (35, 40, 50 và
60oC) với năm giá trị ERH hoặc aw (10,95 – 82,95%) theo phương pháp tĩnh, ẩm độ tương
đối cân bằng được tạo ra nhờ việc pha chế dung dịch muối bão hòa. Kết quả EMC thu
được từ thực nghiệm được đánh giá bằng một số mô hình toán học phù hợp nhờ sử dụng
phương pháp phân tích thống kê Hồi quy Phi tuyến trong phần mềm thống kê SPSS 15 để

xác định các hệ số trong các mô hình toán học đó.

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu hạt đậu ngự
2.1.1 Nguồn gốc
Đậu ngự có hai loại hình chính: Sieva là cây hàng năm, thân mảnh, leo quấn, có lông thưa
và lima là cây mọc khỏe, nhiều lông. Đậu ngự có nguồn gốc ở Trung Nam Mỹ và vùng
Caribee. Theo Sauer, J.D (1993), cây đậu ngự hoang dại loại lima được thuần hóa và
trồng nhiều ở vùng Nam Mỹ, cụ thể là ở Pêru vào khoảng năm 6500 trước CN, còn loại
sieva được trồng ở Trung Mỹ, có lẽ là ở Guatemala vào năm 800 sau CN. Năm 1300 sau
CN, đậu ngự được trồng rộng rãi tại vùng Bắc Mỹ. Trong các cuộc thám hiểm Châu Mỹ
vào những năm 1500, người Châu Âu đã mang cây đậu ngự về trồng tại Châu Âu và sau
đó phổ biến đến vùng nhiệt đới ẩm ở Châu Á vào khoảng thế kỷ 16. Ngày nay, đậu ngự
được trồng nhiều ở Châu Mỹ nhiệt đới và rải rác khắp vùng nhiệt đới ẩm (Liberia,
Nigeria, Myanmar, Indonesia, Việt Nam,...).
2.1.2 Phân loại và đặc điểm thực vật học
Đậu ngự
Tên thường gọi: Đậu ngự, đậu kẻ bác, đậu điềm, đậu bạch biển.
Tên tiếng Anh: Christmas lima bean.
Tên khoa học: Phaseolus lunatus L.
2.1.2.1 Phân loại thực vật học
Giới

Plantae

Ngành

Magnoliophyta

Lớp

Magnoliopsida

Bộ

Fabales

Họ

Fabaceae

Loại
Loài

Phaseolus L
Phaseolus lunatus L.

Nguồn:
3


2.1.2.2 Đặc điểm thực vật học
Đậu ngự thường là dây leo nhưng cũng có những giống cây đứng hình bụi. Ở nước ta,
giống đậu ngự phổ biến là cây hàng năm, có thân quấn dài tới 7 – 8 m, có thể sống lâu do
có rễ củ.
Lá kép ba hay còn gọi là ba lá chét, hình trái xoan, gốc tù và đỉnh nhọn. Khi hạt đậu nảy
mầm, là mầm đội đất trồi lên (mọc đội hạt). Lá cây đậu ngự cũng ưa sáng và quang hợp

mạnh như các cây họ đậu khác. Khi lá già, lá trở nên nhẵn và dễ rụng.
Rễ cây đậu ngự hình chùy, đâm xuống đất khá sâu (khoảng 1,2 m) nhưng phần lớn phân
bố ở lớp đất mặt. Khi hạt đậu nảy mầm, rễ mầm phát triển nhanh và hình thành rễ cái, sau
đó rễ cái phát triển chậm lại, bắt đầu hình thành phần bên.
Cộng sinh với vi khuẩn nốt sần rễ là đặc tính sinh vật học chủ yếu của hầu hết các cây bộ
đậu. Sau khi đậu mọc, vi khuẩn Rhizobium xâm nhập vào lông rễ và vài ngày sau, các nốt
sần bắt đầu hình thành trên rễ. Mỗi loài đậu có một loại vi khuẩn nhất định và vì thế, hình
dạng các nốt sần cũng khác nhau. Ở đậu ngự, loài vi khuẩn cộng sinh là Rhizobium
phaseoli và nốt sần có dạng hình tròn.
Đậu ngự thường ra hoa vào mùa xuân và mùa hạ. Hoa đậu ngự màu trắng lục, nhỏ, cách
quãng, xếp thành chùm nách thưa, mang hoa về phía nửa trên. Hoa đậu ngự sinh sản theo
kiểu tự thụ phấn khác hoa, do đó số lượng hoa tuy nhiều nhưng chỉ rất ít hoa được kết
thành quả.
Mỗi quả đậu thường dài từ 12 – 15 cm, đường kính khoảng 25 mm. Trong mỗi quả có từ
3 – 4 hạt, mỗi hạt dài từ 1 – 3 cm, hình trái xoan hoặc bầu dục, dẹp, màu hoàn toàn trắng
hoặc hơi pha lẫn màu đỏ hồng. (Nguyễn Hữu Quán, 1984; Võ Văn Chi, 2004).
2.1.3 Kỹ thuật trồng trọt và chăm sóc
Đậu ngự ưa đất ẩm và thoáng khí, có khả năng sống trên đất bạc màu
rửa trôi. Ở nơi có khí hật nhiệt đới ẩm như Việt Nam, đậu ngự cho năng suất ổn định hơn
đậu tây, đậu lùn và vì thế nó được phân bố đều trên cả nước. Đậu ngự thường được gieo
trồng bằng hạt, hạt được gieo vào từng lỗ. Đối với cây dạng thân leo, chiều sâu mỗi lỗ
khoảng 2,5 – 5 cm, khoảng cách giữa các cây là 20 – 30 cm và khoảng cách giữa các
luống là 90 – 121 cm. Cây đậu ngự dạng này thường trưởng thành
sau 78 – 88 ngày
4


2.1.3.1

Đất trồng

Đậu ngự thích hợp với đất bở, nhiều bùn, dẫn nước và các chất hữu cơ tốt. Nếu đất quá
cứng chắc, trụ đỡ lá mầm gãy và cây giống sẽ chết. Trước khi gieo hạt, đất phải được cày
xới để phá vỡ những tảng đất to nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho cây phát triển. Ngoài ra,
với đặc điểm lá cây mọc nhiều lại mục nhanh, đậu ngự còn có khả năng cải tạo đất. pH
đất khoảng 5,5 – 6,7 là thích hợp cho việc trồng đậu ngự.
2.1.3.2

Nhiệt độ

Nhiệt độ đất tốt nhất để gieo hạt là 15 – 25oC, nhiệt độ đất thấp hơn 10oC cây sẽ không có
sức đề kháng và phát triển yếu ớt trong khi nhiệt độ cao (khoảng 30oC) sẽ hạn chế sự nảy
mầm. Khi nhiệt độ khoảng 25 – 35oC, các nốt sần sẽ xuất hiện ở rễ cây trong vòng một
tuần. Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 15oC, sự xuất hiện các nốt sần sẽ bị trì hoãn và nguy cơ thối
rễ sẽ gia tăng.
2.1.3.3 Ánh sáng
Giống như những loại cây họ đậu khác, đậu ngự là cây ưa sáng. Ánh sáng đầy đủ giúp cây
quang hợp tốt, lá có màu xanh đậm, hoa nhiều, quả nhiều do đó năng suất và chất lượng
đậu được cải thiện rõ rệt.
2.1.3.4 Nước và độ ẩm
Do trong thành phần hạt đậu ngự có một lượng protein khá cao nên trong thời kỳ sinh
trưởng, đậu ngự cần tiêu hao nhiều nước. Đậu ngự rất nhạy cảm với sự thiếu nước, đặc
biệt trong giai đoạn ra hoa và kết quả. Trong thời kỳ này, cần lưu ý tiến hành tưới tiêu kịp
thời, nếu khô hạn, năng suất giảm đáng kể. Độ ẩm đất thích hợp cho vi khuẩn nốt sần hoạt
động là 50 – 80 %, nhiều hay quá ít đều không thích hợp.
Nguồn: />2.1.4 Thành phần dinh dưỡng
Thành phần dinh dưỡng của hạt đậu ngự được trình bày trong Bảng 2.1

5

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của hạt, lá và giá đậu ngự
Thành phần

Hạt (100g)

Giá đậu

Lá

Calo (cal/g)

384

306

286

Protein (g)

25,1

36,1

Lipid (g)

1,6

2,2

Glucid (g)

64,5

53,9

Xơ (g)

4,9

1,7

Tro (g)

3,9

6,1

21,4
60,7
17,9

Nguồn: Nguyễn Hữu Quán, 1984
Theo Võ Văn Chi (2004), lá đậu ngự có giá trị dinh dưỡng cao hơn lá lạc, lá đậu tương,
thích hợp dùng làm thức ăn gia súc. Hạt đậu ngự ngoài việc cung cấp các chất dinh dưỡng
còn được nhân dân dùng làm thuốc chữa đau dạ dày và đau ruột.
Thành phần amino acid có trong hạt đậu ngự được thể hiện dưới dạng % protein thô được
trình bày trong Bảng 2.2
Bảng 2.2 Thành phần amino acid có trong hạt đậu ngự
Amino acid

Hàm lượng (% protein thô)

Arg

6,3

Cys

1,1

Gly

4,8

Hys

3,0

Ils

5,6

Leu

8,8

Lys

6,7

Met

1,7

Phe

6,6

Thr

4,9

Try

1,0

Tyr

3,8

Val

5,8

Nguồn: />6


2.1.5 Thu hoạch
Thông thường, đậu ngự có thể cho thu hoạch sau 5 tháng. Tuy nhiên, thời gian thu hoạch

có thể thay đổi sớm (3 – 4 tháng) hoặc trễ (8 – 9 tháng) tùy theo điều kiện thời tiết. Để thu
quả non, cần thu hoạch đậu ngự ngay khi quả bắt đầu bớt xanh và chuyển dần sang màu
xanh vàng. Để thu được hạt, cần thu hoạch khi quả đã khô già. Cả hai trường hợp quả non
và hạt, đều có giá trị dinh dưỡng cao. Do quy mô cây trồng không lớn nên hiện nay, nông
dân chủ yếu thu hoạch bằng tay chứ không sử dụng máy móc.
2.1.6 Phơi sấy
Đây là các phương pháp làm khô sơ bộ quả đậu sau khi thu hoạch. Đậu ngự trồng ở nước
ta có năng suất không cao, do đó phơi hong được sử dụng rộng rãi hơn phương pháp sấy
khô vì phơi là phương pháp làm khô đơn giản, rẻ tiền và thường được áp dụng tại những
nơi có nhiều nắng như nước ta.
Tác dụng của phơi hong:
-

Làm khô quả đậu, giảm thủy phần hạt đậu.

-

Hoàn thiện quá trình chín sau thu hoạch nhanh hơn.

-

Tiệt trùng tự nhiên các hạt nhờ các tia bức xạ của mặt trời.

-

Sau khi phơi, vỏ quả đậu mỏng đi, đo đó việc tách hạt dễ dàng hơn.

Yêu cầu của sân phơi: Sân phơi láng ximăng hoặc lát gạch để có đủ điều kiện cách ly với
ẩm từ đất lên. Ngoài ra sân phơi phải sạch, thoáng, dễ thoát nước, tránh làm tăng lượng
tạp chất, nhiễm bẩn và thấm ẩm vào đậu (Bùi Kim Khanh, 2001).

2.1.7 Tách vỏ quả
Công việc này được thực hiện thủ công bằng tay (tách, vò,…) vì sản lượng đậu ngự thấp,
lại chín không đều và thu hoạch không tập trung. Sau khi tách vỏ quả, đậu ngự được đem
sàng, phân loại để bỏ tạp chất sau đó nếu hàm lượng nước của hạt còn cao, người ta có thể
đem phơi sấy nhẹ và cuối cùng đem vào bảo quản.
2.1.8 Bảo quản
Đậu ngự có chứa nhiều protein nên rất dễ bị vi sinh vật và côn trùng tấn công làm giảm
phẩm chất hạt đậu. Theo Phạm Trí Thông (2000), khi hàm lượng nước của hạt đậu
là 15-16 %wb và bảo quản ở điều kiện nhiệt độ cao sẽ rất dễ dẫn đến hiện tượng bốc
nóng. Trần Minh Tâm (2002) cho rằng để bảo quản tốt nhất cho các loại đậu đỗ nên sử
7


dụng phương pháp bảo quản kín hoàn toàn, tức là chứa hạt trong các hầm, các kho bán lộ
thiên. Trong điều kiện thủ công, nhân dân ta có thể bảo quản đậu trong môi trường mát
bằng cách phủ lá chuối, lá xoan lên vật chứa hạt, bịt kín miệng và để hạt ở nơi khô mát.
Hoặc có thể trộn tro khô, sạch chung với hạt đậu đen và đem bảo quản kín, phương pháp
này phòng chống sâu mọt rất tốt nhưng không áp dụng cho bảo quản đậu giống vì tỉ lệ
nảy mầm thấp. Tuy nhiên, những phương pháp bảo quản này không mang hiệu quả cao
(Bùi Kim Khanh, 2001).
Tại các nước phát triển, đậu ngự được bảo quản trong kho lạnh với nhiệt độ 3 -10oC và
ẩm độ môi trường 95%. Đậu ngự dễ hư hỏng và dễ bị tổn thương lạnh nên phải làm lạnh
sơ bộ trước khi đưa vào bảo quản. Bên cạnh đó, một phương thức bảo quản khác là trữ
đậu trong bao PE có đục lỗ, sau đó bảo quản các bao này trong môi trường có hàm lượng
carbon dioxide cao (). Tuy những phương pháp này cho hiệu
quả cao nhưng không phù hợp cho quy mô sản xuất nhỏ và thủ công tại Việt Nam.
2.1.9 Tiêu thụ
Đậu ngự thu được từ trồng trọt chỉ dùng để tiêu thụ trong nước, không xuất khẩu ra nước
ngoài. Có thể là do đậu ngự thường được trồng ở quy mô nhỏ, năng suất lại không cao,
công tác bảo quản chưa hiệu quả,… nên việc xuất khẩu gặp nhiều khó khăn.

2.1.10 Kinh tế
Theo Võ Văn Chi (2004), đậu ngự là loại cây trồng có giá trị sử dụng cao: quả, hạt non,
hạt già có thể dùng trong các món ăn thường ngày; lá và thân dùng làm thức ăn gia súc.
Hiện nay, giá của hạt đậu ngự tương đối cao so với các loại đậu đỗ khác. Nếu tập trung
cải tiến giống nhằm tăng năng suất và làm tốt công tác bảo quản để duy trì chất lượng sản
phẩm thì đậu ngự có thể mang lại lợi ích kinh tế cao.
2.1.11 Tình hình sản xuất
2.1.11.1 Trên thế giới
Đậu ngự được trồng rộng rãi khắp các vùng nhiệt đới, đặc biệt ở khu vực Bắc Trung Mỹ
và Đông Nam Á. Trong khoảng từ năm 1975 đến 1978, diện tích trồng đậu ngự trên thế
giới là 63338 ha với tổng sản lượng 77188 tấn. Năm 1987, diện tích trồng giảm xuống
56113 ha nhưng không có số liệu về tổng sản lượng.
(Nguồn: http://www/uda.edu/vegetable/limabean.html)
8


2.1.11.2

Tại Việt Nam

Năng suất đậu ngự còn rất thấp bởi nông dân chỉ coi cây đậu ngự là loại cây trồng tận
dụng đất đai, xen canh với các cây khác nên chưa quan tâm nhiều đến năng suất. Nếu
được đầu tư về giống, kỹ thuật trồng trọt và công tác bảo quản thì đậu ngự có thể mang lại
giá trị kinh tế cao hơn.
2.2

Vật ẩm

2.2.1 Khái niệm
Theo Hoàng Văn Chước (1999), vật ẩm thường là tập hợp của ba pha: rắn, lỏng và khí.

Tuy nhiên, do tỷ lệ khối lượng của phần khí quá nhỏ so với phần rắn và phần lỏng nên có
thể bỏ qua. Vì vậy, vật ẩm thường được coi là vật thể chỉ gồm phần rắn khô và ẩm lỏng.
2.2.2 Hàm lượng nước
2.2.2.1 Khái niệm
Hàm lượng nước là một trong những đặc trưng cho trạng thái ẩm của vật liệu, là 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 hàm lượng nước cơ sở ướt và hàm lượng nước cơ
sở khô.
2.2.2.2 Hàm lượng nước cơ sở ướt, MCwb
Hàm lượng nước cơ sở ướt là lượng nước trên mỗi đơn vị khối lượng chất ướt.
MCwb = lượng nước / lượng chất ướt.
với lượng chất ướt của một vật = lượng nước + lượng chất khô có trong vật đó.
Hàm lượng nước cơ sở ướt luôn luôn nhỏ hơn 1 (hay nhỏ hơn 100%) và thường được
dùng trong giao dịch và trong thương mại do dễ xác định.
2.2.2.3 Hàm lượng nước cơ sở khô, MCdb
Hàm lượng nước cơ sở khô là lượng nước chứa trên mỗi đơn vị chất khô có trong một
chất.
MCdb = lượng nước / lượng chất khô.
Hàm lượng nước cơ sở khô có thể có giá trị lớn hơn 1 (hay lớn hơn 100%) bởi lượng
nước có trong một vật có thể lớn hơn lượng chất khô hiện hữu trong sản phẩm ấy và khi
tính toán đến hàm lượng nước của một vật, người ta thường sử dụng loại hàm lượng nước

9


này do lượng chất khô của một vật không thay đổi trong suốt quá trình vật chịu các tác
động vật lý.
2.2.2.4 Mối liên hệ giữa MCwb và MCdb
MCwb (%) = (100 x MCdb%) / (100 + MCdb%)
MCdb (%) = (100 x MCwb%) / (100 - MCwb%)

(Nguồn: Phạm Trí Thông, 2000)
2.2.3 Hàm lượng nước cân bằng
2.2.3.1 Khái niệm
Hàm lượng nước cân bằng (EMC) là hàm lượng nước của vật khi ở trạng thái cân bằng
giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm và phân áp suất hơi nước trong không khí
ẩm với môi trường xung quanh vật đó. Ở trạng thái này, hàm lượng nước trong vật là
đồng đều và không tồn tại sự trao đổi ẩm giữa vật và môi trường. Như vậy, hàm lượng
nước cân bằng phụ thuộc vào loại, độ chín của hạt, vào trạng thái của môi trường bao
quanh vật (nhiệt độ và RH) và cũng phụ thuộc vào phương thức hạt đạt đến cân bằng (hút
hay nhả ẩm) (Vũ Quốc Trung, 1991; Hoàng Văn Chước, 1999).
2.2.3.2

Ý nghĩa trong sấy hạt

Xác định hàm lượng nước cân bằng (Me) trong các mô hình toán học về sấy như của
Newton và Page.
2.2.4 Hoạt tính của nước, aw
2.2.4.1

Định nghĩa

Hoạt tính của nước là tỷ số của áp suất hơi riêng phần của nước trong nông sản thực phẩm
trên áp suất hơi bão hòa của nước tại cùng một nhiệt độ.
aw = p / po = ERH / 100
Với, aw

: Hoạt độ của nước, 0  aw  1,

p

: Áp suất hơi riêng phần của nước trong thực phẩm, pascal,

po

: Áp suất hơi bão hòa của nước chưng cất tại cùng một nhiệt độ, pascal,

ERH : Ẩm độ tương đối cân bằng, %.

10


2.2.4.2

Ý nghĩa

Hoạt độ của nước tác động đến hoạt động của enzyme, đến các phản ứng hóa học và sự
phát triển của vi sinh vật trong khối hạt, do đó cũng có ảnh hưởng đến thời gian bảo quản
và chất lượng hạt.
2.2.5 Tính nhả ẩm của hạt
Theo Nguyễn Mạnh Khải (2002), tính nhả ẩm của hạt có được là do kết cấu của hạt có
nhiều mao quản. Khi hạt ở trong môi trường có ẩm độ thấp, do áp suất hơi nước của môi
trường thấp hơn áp suất hơi nước trong mao quản của hạt nên hơi nước từ mao quản hạt
thoát ra ngoài không khí làm lượng hơi nước trong mao quản hạt giảm xuống, kết quả là
hàm lượng nước của hạt giảm xuống cho đến khi xuất hiện trạng thái cân bằng áp suất hơi
nước giữa môi trường và mao quản của hạt.
Tính nhả ẩm của hạt phụ thuộc vào thành phần hóa học của hạt, kết cấu tế bào và tỷ lệ keo
ưa nước của hạt.
2.3

Không khí ẩm

2.3.1 Khái niệm
Không khí có chứa hơi nước gọi là không khí ẩm. Khi nghiên cứu không khí ẩm, người ta
xem không khí ẩm là hỗn hợp khí lý tưởng của hai thành phần: Không khí khô (được coi
là một thành phần cố định) và hơi nước (thành phần luôn luôn thay đổi).
2.3.2 Phân loại không khí ẩm
Tùy theo trạng thái của hơi nước trong không khí ẩm, người ta chia không khí ẩm làm 3
loại: không khí ẩm chưa bão hòa, không khí ẩm bão hòa và không khí ẩm quá bão hòa.
2.3.2.1

Không khí ẩm chưa bão hòa

Là loại không khí mà lượng hơi nước trong đó chưa đến mức tối đa, vẫn còn khả năng
chứa thêm hơi nước. Trạng thái của hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa là hơi quá
nhiệt.
2.3.2.2

Không khí ẩm bão hòa

Là loại không khí mà lượng hơi nước chứa trong đó đã đạt đến mức tối đa. Trong không
khí ẩm bão hòa, trạng thái của hơi nước là hơi bão hòa khô.

11


2.3.2.3

Không khí ẩm quá bão hòa

Là loại không khí mà lượng hơi nước trong đó đã đạt đến mức tối đa và còn chứa thêm cả

nước ngưng tụ. Trạng thái của hơi nước trong trường hợp này là hơi ẩm bão hòa.
2.3.3 Độ ẩm tương đối (RH)
2.3.3.1

Khái niệm

Là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể
chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một nhiệt độ.
2.3.3.2

Ý nghĩa

Độ ẩm tương đối đặc trưng cho mức độ gần đạt tới trạng thái bão hòa của không khí ẩm.
Khi RH = 0%, ta có không khí khô; khi RH tăng, áp suất hơi nước trong không khí ẩm
tăng lên và khi RH = 100% thì không khí ẩm bão hòa. Theo Trần Minh Tâm (2002), Việt
Nam thuộc vùng nhiệt đới ẩm nên ẩm độ tương đối RH vào khoảng trên dưới 80%. Do độ
ẩm tương đối cao như thế nên đây là yếu tố làm giảm chất lượng của nông sản khi bảo
quản.
Theo Hoàng Văn Chước (1999), độ ẩm tương đối do nhiệt độ và hàm lượng nước trong
không khí quyết định. Nếu nhiệt độ tăng trong khi độ ẩm giữ ổn định thì độ ẩm tương đối
giảm. Không khí có độ ẩm tương đối thấp có tác dụng nhất đối với mục đích làm khô bởi
trong quá trình làm khô (tự nhiên hay trong quá trình sấy), dòng không khí chuyển động
qua hạt nên hàm lượng nước của hạt do độ ẩm tương đối của không khí quyết định, lúc
này, RH của không khí càng thấp thì hàm lượng nước hạt càng thấp.
2.3.4 Phương pháp tạo ẩm độ tương đối cân bằng (ERH)
Có nhiều phương pháp tạo ra ẩm độ tương đối cân bằng như: dung dịch acid sulfuric
(H2SO4), dung dịch Glycerol, máy duy trì độ ẩm (Mechanical Humidifier) và dung dịch
muối hòa tan. Tuy nhiên, vì những ưu điểm và tiện lợi phù hợp cho thí nghiệm nên
phương pháp sử dụng các dung dịch muối hòa tan để tạo độ ẩm tương đối cân bằng không
đổi là phổ biến nhất (Bhesh Bhandari).

Sử dụng dung dịch hòa tan của các muối vô cơ hoặc hữu cơ để tạo ra ERH (%) không đổi,
do chúng tạo ra một áp suất hơi nước không đổi trong môi trường ở một nhiệt độ nhất
định. Đây là phương pháp thường dùng để xác định aw của nông sản thực phẩm, còn gọi
là phương pháp tĩnh. ERH (%) của chúng tạo ra sẽ giảm khi nhiệt độ tăng hoặc ngược lại.
12


Các giá trị ẩm độ tương đối cân bằng tạo ra từ các muối dùng trong thí nghiệm trình bày ở
Phụ lục A.
2.4

Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm

2.4.1 Khái niệm
Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm là đường biểu diễn EMC của một vật phụ thuộc vào
ẩm độ tương đối của không khí trong điều kiện nhiệt độ không đổi. Nếu vật nhả ẩm, ta gọi
là đường cong đẳng nhiệt nhả ẩm, ngược lại, vật hút ẩm, ta gọi là đường cong đẳng nhiệt
hút ẩm.
2.4.2 Đặc điểm
Mỗi loại sản phẩm có một loạt đường cong ẩm đẳng nhiệt tại các nhiệt độ khác nhau.
Hình dạng của đường cong là phi tuyến có dạng Sigmoid. Sự không trùng nhau của hai
đường cong gọi là sự trễ hấp phụ, hiện tượng này xảy ra chủ yếu trong vùng giữa của
đường đẳng nhiệt, nghĩa là vùng nước liên kết yếu ớt với sản phẩm.
Mức độ thay đổi của aw trên đường cong ẩm khác nhau tùy theo ẩm được lấy ra khỏi thực
phẩm (nhả ẩm) hay là ẩm được thêm vào thực phẩm (hút ẩm). Hiện tượng này được gọi là
“sự xoắn trễ” (hysteresis loop).
Đường đẳng nhiệt nhả ẩm và hút ẩm có thể thu được bằng phương pháp thực nghiệm đối
với sản phẩm và ở một nhiệt độ nhất định. Đường cong nhả ẩm và hút ẩm tại một nhiệt độ
được minh họa trong Hình 2.1, biểu diễn hàm lượng nước cân bằng của vật liệu, với trục
tung mô tả giá trị EMC và trục hoành mô tả giá trị aw (ERH).

13