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

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 ĐEN

Họ và tên sinh viên: NGÔ Ý BỔNG
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2004 - 2008

Tháng 10/2008


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

Tác giả:

NGÔ Ý BỔNG

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 năm 2008
i

Lời cảm ơn
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Trường Đại học Nông Lâm, Thành phố
Hồ Chí Minh và Bộ môn Công nghệ Hóa học đã truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận.
Em rất cảm ơn thầy hướng dẫn Phạm Trí Thông đã tận tình chỉ bảo, hướng
dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu, cùng với sự quan tâm lo lắng trong
quá trình thực hiện khóa luận.
Em xin cảm ơn các thầy cô và các anh chị tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm
Hóa Sinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian, trang thiết bị cũng như môi
trường giúp em hoàn tất luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn các bạn trong lớp, những người bạn thân đã động
viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2008
Sinh viên

Ngoâ YÙ Boång

ii


TÓM TẮT
Xác định hàm lượng nước cân bằng (EMC) của hạt đậu đen ở 4 nhiệt độ thí
nghiệm 30, 40, 50 và 60 °C trong 5 môi trường ẩm độ tương đối cân bằng (10 - 84 %).
Thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp tĩnh, ẩm độ tương đối cân bằng được
tạo ra nhờ pha chế 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 10 mô hình phù hợp là:
Oswin, Oswin cải biên, Halsey, Halsey cải biên, Henderson, Henderson cải biên,
Chung - Pfost, Chung - Pfost cải biên, Chung và GAB cải biên.

Sử dụng Thủ tục Hồi quy Phi tuyến trong phần mềm thống kê SPSS 15 for
Windows để xác định các hệ số trong các mô hình phù hợp trên. Tiến hành so sánh các
Hệ số Xác định R2 (0,946 - 0,991), Sai số Bách phân Tương đối Trung bình P
(6,18 - 12,43 %), Căn bậc hai của Sai số Trung bình Bình phương RMS (0,59 - 1,47)
và các Biểu đồ Phân tán Phần dư để tìm ra mô hình nào phù hợp nhất với các số liệu
hạt đậu đen thí nghiệm.
Mô hình Halsey cải biên được xem là phù hợp nhất trong việc dự đoán hàm
lượng nước cân bằng nhả ẩm cho hạt đậu đen thí nghiệm.

iii


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa

i

Lời cảm ơn

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục

iv

Danh sách các chữ viết tắt

vi

Danh sách các Hình

vii

Danh sách các Bảng

ix

CHƯƠNG 1.
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
1.2 Mục đích đề tài
1.3 Nội dung đề tài
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về cây đậu đen
2.1.1 Nguồn gốc
2.1.2 Tên gọi và đặc điểm thực vật học
2.1.3 Kỹ thuật trồng và chăm sóc
2.2 Giá trị của cây đậu đen
2.2.1 Giá trị dinh dưỡng
2.2.2 Giá trị kinh tế
2.3 Tình hình sản xuất
2.3.1 Trên thế giới
2.3.2 Tại Việt Nam
2.4 Khái niệm về hàm lượng nước
2.4.1 Vật ẩm

2.4.2 Không khí ẩm
2.4.3 Hàm lượng nước cân bằng
2.4.3.1 Khái niệm
2.4.3.2 Ý nghĩa
2.5 Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm
2.5.1 Khái niệm
2.5.2 Đặc điểm
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
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
iv

1
1
2
2
3
3
3
3
4
6
6
10
10
10
10
11

11
12
12
12
13
13
13
13
15
15
15
15
15


3.2.1 Vật liệu
3.2.2 Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
3.2.3 Pha chế dung dịch muối bão hòa
3.3 Phương pháp nghiên cứu
3.3.1 Bố trí thí nghiệm
3.3.2 Tiến hành sấy đậu để đạt hàm lượng nước cân bằng
3.3.3 Xác định hàm lượng nước cân bằng của mẫu thí nghiệm
3.4 Thu thập và xử lý số liệu
3.4.1 Thu thập số liệu
3.4.2 Xử lý số liệu
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Kết quả EMC thu nhận từ các thí nghiệm
4.2 Đánh giá các mô hình EMC - ERH
4.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và ẩm độ của môi trường
4.2.2 Các Biểu đồ Phân tán Phần dư

4.2.3 Các đồ thị so sánh giá trị dự đoán và thực nghiệm
4.2.4 Họ đường cong EMC - ERH ứng với các mô hình ở từng nhiệt độ
4.3 Thảo luận
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận
5.2 Đề nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO

15
17
17
18
18
19
21
21
21
21
24
24
26
26
27
34
40
45
47
47
47
49

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
aw

: hoạt tính / hoạt độ của nước (water activity)

ctv

: cộng tác viên

CV

: Hệ số Biến dị (Coefficient of Variation)

db

: cơ sở khô (dry basis)

EMC

: Hàm lượng nước Cân bằng (Equilibrium Moisture Content)

ERH

: Ẩm độ Tương đối Cân bằng (Equilibrium Relative Humidity)

Ideal line

: đường lý tưởng

M

: đo được (Measured)

MC

: Hàm lượng nước (Moisture Content)

Modified

: cải biên

MR

: Tỷ số Ẩm (Moisture Ratio)

Nts

: Nitơ tổng số

P

: dự đoán (Predicted)

Residual

: Phần dư
v

RH

: Ẩm độ Tương đối (Relative Humidity)

SD

: Độ lệch Chuẩn (Standard Deviation)

tb

: trung bình

wb

: cơ sở ướt (wet basis)

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1

Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm

14

Hình 3.1

Hạt đậu đen dùng thí nghiệm

15

Hình 3.2

Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định EMC

19

Hình 3.3

Bình hút ẩm chứa mẫu thí nghiệm

20

Hình 4.1

Diễn biến hàm lượng nước cân bằng nhả ẩm của hạt đậu đen
ở các nhiệt độ 30, 40, 50 và 60 °C

26

Hình 4.2

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Modified Oswin

29

Hình 4.3

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Halsey

Hình 4.4

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Modified Halsey

Hình 4.5

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Modified Henderson

Hình 4.6

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Modified GAB

Hình 4.7

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Oswin

Hình 4.8

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Henderson
vi

30
31
32


Hình 4.9

Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Chung - Pfost

Hình 4.10 Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Modified Chung - Pfost

33

Hình 4.11 Biểu đồ Phân tán Phần dư theo mô hình Chung
Hình 4.12 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Modified Oswin

35

Hình 4.13 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Halsey
Hình 4.14 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Modified Halsey

36

Hình 4.15 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Modified Henderson
Hình 4.16 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Modified GAB

37

Hình 4.17 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Oswin
Hình 4.18 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Henderson

38

Hình 4.19 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Chung - Pfost
Hình 4.20 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Modified Chung - Pfost 39
Hình 4.21 So sánh giá trị EMCP với EMCM theo mô hình Chung
Hình 4.22a Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 30 °C

41

Hình 4.22b Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 30 °C
Hình 4.23a Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 40 °C

42

Hình 4.23b Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 40 °C
Hình 4.24a Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 50 °C

43

Hình 4.24b Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 50 °C
Hình 4.25a Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 60 °C
Hình 4.25b Họ đường cong cân bằng ẩm đẳng nhiệt theo các mô hình ở 60 °C

vii

44


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Hàm lượng protein thô của một số giống đậu đen

6

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng của một số loại đậu (g/100 g)
Bảng 2.3 Thành phần và hàm lượng các acid amin trong một số loại đậu
(% so với protein)

7

Bảng 2.4 Hàm lượng khoáng của một số loại đậu (mg/100 g)
Bảng 2.5 Hàm lượng vitamin của một số loại đậu (mg/100 g)

8

Bảng 2.6 Hàm lượng các chất ức chế trypxin trong hạt của một số loại đậu đỗ

9

Bảng 3.1 Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm

17

Bảng 3.2 Tỷ lệ pha chế dung dịch muối bão hòa

18

Bảng 3.3 Ẩm độ tương đối cân bằng của các dung dịch muối bão hòa
ở các nhiệt độ khác nhau
Bảng 3.4 Các mô hình toán học

22

Bảng 4.1 Các giá trị EMC trung bình thực nghiệm của hạt đậu đen ứng với
viii


các ERH (%) và T (C) khác nhau của môi trường
Bảng 4.2 Các hệ số thực nghiệm của các mô hình chọn lọc cho hạt đậu đen

ix

25
27


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Đậu đen là cây đỗ đậu thực phẩm có chu kỳ sinh trưởng ngắn, là loại thực phẩm
giàu dinh dưỡng do chứa nhiều đạm, chất béo, tinh bột, khoáng và vitamin. Giá trị sinh
học (chỉ phần đạm được cơ thể hấp thu và giữ lại) của đậu đen khá cao (60 - 64 %),
cao hơn đậu xanh (39,66 %) và đậu Hà Lan (45 - 48 %) (Nguyễn Danh Đông, 1988).
Hạt đậu đen thường dùng để chế biến các món ăn như thổi xôi, nấu chè và nấu cháo.
Hạt đậu đen rang thơm có thể chế biến thành một loại nước giải nhiệt tốt.
Đậu đen cũng như các loại hạt nông sản khác sau khi thu hoạch chúng vẫn có
những hoạt động sinh lý, sinh hóa của những vi sinh vật sống như: quá trình hô hấp,
quá trình trao đổi chất v.v… Ngoài ra trong khối hạt còn có các thành phần khác như:
tạp chất (đất, cát, sỏi đá, rác, cành lá,…), vi sinh vật (men, mốc, vi khuẩn), sâu, mọt.
Trong nhiều trường hợp do hoạt động mãnh liệt của sâu mọt, của vi sinh vật có thể dẫn
đến thối hỏng toàn bộ khối hạt. Đôi khi công tác bảo quản không tốt còn bị các loài
gặm nhấm ăn hại gây tổn thất lớn về chất cũng như về lượng.
Bên cạnh việc tăng sản lượng hạt đậu ngoài đồng, công tác sơ chế, bảo quản
đậu sau khi thu hoạch để duy trì chất lượng tốt, đảm bảo số lượng hạt đậu 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 đen cũng như các sản phẩm hoa màu khác, nó dễ bị hư hỏng, hút
ẩm và nhả ẩm với môi trường xung quanh. Ẩm độ và nhiệt độ môi trường quyết định
đến hàm lượng nước trong đậu đen. Sau một thời gian, hàm lượng nước của hạt sẽ đạt

đến một giá trị cân bằng. Đó là do xảy ra hiện tượng chênh lệch áp suất giữa giá trị áp
suất hơi nước trên bề mặt hạt và môi trường bên ngoài. Khi sự cân bằng của hai áp
suất này được thiết lập thì đậu đen sẽ không còn hút hoặc nhả ẩm nữa. Hàm lượng
nước của hạt trong lúc này gọi là hàm lượng nước cân bằng (EMC), và ẩm độ của môi
1


trường gọi là ẩm độ tương đối cân bằng (ERH) hay còn gọi là hoạt tính của nước (aw)
trong hạt đậu đen. Đường biểu diễn mối quan hệ giữa EMC - ERH (aw) được gọi là
đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm. Nhưng thông thường đường cong đẳng nhiệt trao
đổi ẩm không giống nhau đối với bất kỳ một loại nông sản phẩm nào. Do đó việc
nghiên cứu quá trình nhả ẩm nhằm xác định các giá trị hàm lượng nước cân bằng để
tính toán tỷ số ẩm (MR) cho đậu đen trong việc dự đoán thời gian phơi/sấy ứng với các
chế độ về nhiệt độ và ẩm độ môi trường khác nhau là cần thiết.
Các nhà khoa học trên thế giới đã đề xuất hoặc cải biên rất nhiều mô hình toán
học mô tả mối quan hệ giữa EMC - ERH của nhiều loại nông sản phẩm khác nhau.
Tuy nhiên một mô hình toán học mô tả mối quan hệ EMC - ERH cũng như việc xác
định đường cong nhả ẩm đẳng nhiệt của hạt đậu đen ở Việt Nam vẫn chưa thấy công
bố. Được sự phân công của Bộ môn Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Nông Lâm,
Thành phố Hồ Chí Minh, 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 đen”
1.2 Mục đích đề tài
Lựa chọn và đánh giá mức độ phù hợp giữa số liệu thực nghiệm cho hạt đậu
đen trong điều kiện Việt Nam với các mô hình toán học do các nhà nghiên cứu đã đề
xuất hoặc cải biên. Nhằm xác định các giá trị hàm lượng nước cho đậu đen trong quá
trình phơi/sấy ứng với các chế độ về nhiệt độ và ẩm độ môi trường khác nhau.
1.3 Nội dung đề tài
 Xác định hàm lượng nước cân bằng (EMC) của hạt đậu đen thí nghiệm lần lượt
ở các nhiệt độ 30, 40, 50 và 60 C trong khoảng các ẩm độ tương đối cân bằng (ERH

hay aw) của môi trường từ 10 - 84 %.
 Ước lượng các hệ số thực nghiệm và sự phù hợp số liệu thí nghiệm trên các mô
hình toán học.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về cây đậu đen
2.1.1 Nguồn gốc
Đậu đen có nguồn gốc nhiệt đới và á nhiệt đới. Theo V. I. Vavilop (trích dẫn
Nguyễn Danh Đông, 1988), đậu đen phát sinh từ trung tâm Ấn Độ và trung tâm Trung
Á. Đậu đen được trồng nhiều ở một số nước châu Á (Ấn Độ, Pakistan, Miến Điện,
Trung Quốc...); châu Phi (Madagascar, Ghana...) và một số nước ở châu Mỹ.
Ở nước ta, đậu đen được trồng ở nhiều nơi nhưng diện tích còn phân tán nên
sản lượng thấp. Năng suất đậu đen của nước ta hiện nay còn thấp (khoảng 500 kg/ha).
Khả năng tăng sản lượng bằng tăng diện tích, năng suất đậu đen của ta còn rất lớn.
Nếu được chú ý hơn trong các khâu giống, phân bón, kỹ thuật canh tác chắc chắn ta có
khả năng tăng sản lượng của cây đậu đen trên nhiều vùng sinh thái (Nguyễn Danh
Đông, 1988).
2.1.2 Tên gọi và đặc điểm thực vật học
Tiếng Việt:

Đậu đen

Tên khoa học:

Vigna unguiculata (L) (Phạm Hoàng Hộ, 2003)

Tên tiếng Anh:

Black bean

Họ:

Cánh bướm

Đậu đen thuộc loài cây thảo, họ cánh bướm, sống quanh năm. Rễ cái đâm thẳng
xuống đất và bắt đầu nảy sinh những rễ con. Rễ cái dài khoảng 15 - 20 cm, rễ con dài
nhất đạt 20 - 25 cm và lớp rễ con này ăn ngang xuống đất. Nốt sần xuất hiện trước ở
những rễ con gần cổ rễ. Số lượng nốt sần ở rễ con thường nhiều hơn rễ cái và đạt tối
đa vào thời kỳ hoa rộ. Nốt sần đậu đen to hơn và xuất hiện muộn hơn so với đậu xanh
(Nguyễn Danh Đông, 1988).
Cây đậu đen trung bình cao 20 - 25 cm và vòi dài 40 - 50 cm. Thân đậu đen
thường nhẵn, các đốt ở phía dưới không có cạnh rõ, các đốt ở phía trên thiết diện có
3


năm cạnh rõ ràng. Đậu đen phân cành từ mắt dưới của thân, những cành này mọc
khỏe, phát triển theo tốc độ của thân và sau cùng vươn thành vòi.
Lá đậu đen trơn, không có lông tơ bao phủ. Cuống lá dài 4 - 5 cm, thường
cuống lá trên thân và ở các tầng dưới dài hơn so với trên cành và tầng trên. Thân lá
đậu đen cũng cho khối lượng chất xanh khá lớn (15 - 20 tấn/ha/vụ).
Hoa mọc thành từng chùm ở các mắt trên thân hoặc trên cành. Cuống hoa dài
7 - 10 cm, cuống những hoa ở mắt dưới thường dài hơn cuống hoa ở mắt trên. Khi nở
hoa có màu tím hay vàng nhạt. Đậu đen thường ra hoa muộn và nở vào buổi sáng
(8 - 9 giờ sáng). Quả chín có màu vàng sẫm và dài 10 - 12 cm, mỗi quả có 7 - 14 hạt.
Hạt đậu màu đen, hạt lớn. Từ khi hoa nở đến khi thu hoạch thường 12 - 18 ngày
(quả chín) (Nguyễn Danh Đông, 1988).

2.1.3 Kỹ thuật trồng và chăm sóc
Theo Nguyễn Danh Đông, đậu đen yêu cầu đất tơi xốp, sạch cỏ, đủ ẩm nhưng
không được úng ngập. Trong vụ Hè và ở những chân ruộng thấp, khó thoát nước phải
lên luống, mặt luống phải san bằng, tạo rãnh thoát nước. Trong vụ Xuân có thể gieo
thành vạt rộng. Đậu đen có khả năng chịu hạn tốt hơn đậu xanh do có bộ rễ phát triển
hơn, nên trong vụ Xuân có thể trồng đậu đen trên những đất cát, đất dễ bị hạn. Đất
trồng đậu đen có pH thích hợp từ 5,5 - 7,5 (Nguyễn Danh Đông, 1988).
 Nhiệt độ
Do có nguồn gốc nhiệt đới và á nhiệt đới nên đậu đen ưa nhiệt độ cao. Theo tài
liệu của FAO (1980) (trích dẫn Nguyễn Danh Đông, 1988) đậu đen được trồng ở
những vùng mà trong chu kỳ sinh trưởng của cây, chế độ nhiệt phải đảm bảo
20 - 45 °C. Ở nước ta, trong vụ Xuân ở các tỉnh phía Bắc thường trồng đậu đen khi
nhiệt độ đã lên cao trên 48 °C (đầu tháng 3). Trong vụ Hè, do chế độ nhiệt thích hợp
nên cây đậu đen thường sinh trưởng tốt hơn.
 Ánh sáng
Đậu đen không phản ứng nghiêm ngặt với chế độ chiếu sáng. Trong điều kiện
chiếu sáng liên tục, thời gian ra hoa không khác nhiều với những cây trong điều kiện
tự nhiên có ngày có đêm. Trong điều kiện chiếu sáng liên tục, cây đậu đen phát triển
tốt hơn, lá xanh hơn và quả chín tập trung hơn nhưng số quả ít hơn.

4


 Độ ẩm
Đậu đen có thể trồng ở những vùng mà lượng mưa hàng năm từ 250 - 1000 mm
trở lên. Giai đoạn yêu cầu nước cao nhất của đậu đen là từ lúc ra hoa đến khi phát triển
quả hạt thì cần phải đảm bảo đủ nước trong giai đoạn này mới có thể cho năng suất
cao. Đậu đen không chịu được úng, nếu bị đọng nước hoặc độ ẩm quá cao, rễ bị thối,
lá vàng và rụng sớm, hoa quả rụng nhiều dẫn đến năng suất giảm thấp (Nguyễn Danh
Đông, 1988).

 Đất trồng
Cần chống hạn cho đậu đen, nhất là trong thời kỳ ra hoa và quả hạt đang phát
triển. Nếu gặp úng, cần tháo nước kịp thời không được để nước đọng trong ruộng quá
12 giờ.
Đất cần đủ các nguyên tố khoáng vi lượng như N, P, K, Ca, Mo, B, Cu, Zn... Ở
chân đất xấu, nên bón nhiều phân hữu cơ (tốt nhất là ủ phân chuồng hoai mục
4 - 5 tấn/ha). Phân lân nên dùng các dạng Supe lân, termo lân, phosphorit nghiền với
lượng 20 - 25 kg P2O5/ha. Phân đạm có thể bón với lượng ít hơn (10 - 15 kg N/ha),
bón phân Urê hoặc Sulfat đạm đều tốt. Phân Kali có thể bón dưới dạng Clorua Kali,
Sulfat Kali hoặc thay thế bằng tro bếp: mức bón 20 - 25 kg K2O/ha. Các loại phân vô
cơ nên bón tập trung lúc gieo hoặc bón thúc vào khi xới đợt 1. Ở chân đất chua nên
bón thêm vôi: 400 - 500 kg vôi bột/ha.
Nếu có điều kiện, nên xử lý phân vi khuẩn Rhizobium với hạt giống khi gieo để
tăng khả năng cố định đạm của nốt sần, biện pháp này có thể làm tăng năng suất
8 - 12 %.
 Thời vụ
Ở các tỉnh phía Bắc, vụ Xuân gieo vào cuối tháng 2 hoặc đầu tháng 3, vụ Hè
gieo vào cuối tháng 5 hoặc đầu tháng 6, vụ Thu (ở các tỉnh Trung du và miền núi) gieo
vào tháng 7 hoặc đầu tháng 8.
Ở các tỉnh phía Nam, người ta có thể căn cứ vào thời vụ đậu xanh để gieo trồng
đậu đen.

5


 Mật độ và khoảng cách
Do sinh trưởng và phát triển mạnh nên đậu đen được trồng thưa. Trong vụ Xuân
(hoặc ở nơi đất xấu) nên trồng ở mật độ 40 - 50 cây/m2. Trong vụ Hè (hoặc ở nơi đất
tốt) nên trồng 30 - 35 cây/m2 và có thể gieo thành hàng hoặc thành cụm.
2.2 Giá trị của cây đậu đen

2.2.1 Giá trị dinh dưỡng
Hạt đậu đen có thành phần dinh dưỡng khá cao, hàm lượng protein trung bình
khoảng 24,2 %, glucid khoảng 53,3 %, giàu nguồn sinh tố và muối khoáng. Thành
phần và hàm lượng các chất dinh dưỡng, vitamin và khoáng của hạt đậu đen được
trình bày qua các Bảng 2.1 - 2.5.
Bảng 2.1 Hàm lượng protein thô của một số giống đậu đen
Tên giống

N tổng số

Protein thô

đậu đen

(Nts), %

(Nts6,71), %

Xanh lòng

4,96

28,32

Vàng lòng

4,91

28,04

Nguồn: Lê Doãn Diên và Vũ Tuyên Hoàng, 1990
Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng của một số loại đậu (g/100 g)
Nguyên liệu

Nước (g)

Protein (g)

Đậu tương

14

34

Đậu xanh

14

Đậu đen
Đậu cô-ve
Lạc

Lipid (g)

Glucid (g)

18,4

24,6

23,4

2,4

53,1

14

24,2

1,7

53,3

14

21,8

1,6

54,9

27,5

44,5

15,5

7,5

Nguồn: Trần Văn Chương, 2000

6


Bảng 2.3 Thành phần và hàm lượng các acid amin trong một số loại đậu
(% so với protein)
Đậu xanh

Đậu đen

Đậu tương

(mỡ)

(xanh lòng)

(V74)

11,44

8,97

8,87

Treonin

3,90

4,42

3,90

Serin

4,80

5,07

4,23

18,93

17,57

10,84

Prolin

4,92

4,63

4,19

Glycin

4,77

3,37

4,63

Alanin

3,19

2,58

4,46

Valin

6,33

5,04

5,14

Methionin

1,22

1,33

0,95

Izoleuxin

4,30

3,78

4,83

Tyzonin

4,30

3,78

4,73

Phenylalanin

8,30

6,95

6,63

Histidin

3,16

3,86

3,67

Lizin

7,08

8,86

6,45

Arginin

8,47

7,26

7,37

Leuxin

7,32

7,51

9,73

Acid amin
Acid aspartic

Acid glutamic

Nguồn: Lê Doãn Diên và Vũ Tuyên Hoàng, 1990
Bảng 2.4 Hàm lượng khoáng của một số loại đậu (mg/100 g)

Nguyên liệu

Ca

P

Fe

Đậu tương

165

690

11

Đậu xanh

64

37

4,8

Đậu đen

56

345

6,1

Đậu cô-ve

93

300

-

420

2,2

Lạc

6,8

Nguồn: Bùi Kim Khanh, 2001
7


Bảng 2.5 Hàm lượng vitamin của một số loại đậu (mg/100 g)
Nguyên liệu

Caroten

B1

B2

Đậu tương

0,06

0,54

0,29

2,3

Đậu xanh

0,06

0,72

0,15

2,4

Đậu đen

0,06

0,50

0,21

1,8

Lạc

0,02

0,44

0,12

PP

16

Nguồn: Bùi Kim Khanh, 2001
Theo Trần Văn Chương (2000), các loại đậu đỗ: đậu tương, đậu xanh, đậu
cô-ve... rất giàu dinh dưỡng và được sử dụng rộng rãi trong bữa ăn hàng ngày cũng
như trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Vì thế, nếu trộn protein đậu đen với
protein một số loại đậu đỗ khác (đậu tương, đậu xanh và lạc) và protein của các loại
bột (gạo, mì...) ta sẽ được một loại bột dinh dưỡng có thành phần các acid amin cân
đối và đầy đủ, có giá trị dinh dưỡng cao.
Đậu đen có hàm lượng protein và lipid thấp hơn đậu tương, song hàm lượng và
thành phần các acid amin riêng biệt trong protein lại không kém đậu tương, chưa kể
đến một số acid amin có hàm lượng cao hơn hẳn như acid glutamic và acid aspartic.
Đặc biệt một số acid amin không thể thay thế như Methionin và Phenylalanin của đậu
đen hơn hẳn đậu tương. Vì thế trong công nghiệp chế biến bánh kẹo, chế biến rau cao
cấp như giá đỗ xuất khẩu, không thể không đề cập đến vấn đề này.
Giá trị dinh dưỡng trong đậu đen không những cao mà các tác nhân hạn chế giá
trị dinh dưỡng protein của đậu đen là các chất ức chế enzyme proteolytic như trypxin,
chymotrypxin, các chất phytohemaglutinin... lại chiếm tỷ lệ ít hơn đậu xanh và ít hơn
nhiều lần so với đậu tương. Chất ngưng kết hồng cầu cũng chiếm tỷ lệ rất thấp. Hàm

lượng các chất ức chế trypxin của đậu đen được trình bày trong Bảng 2.6.

8


Bảng 2.6 Hàm lượng các chất ức chế trypxin trong hạt
của một số loại đậu đỗ
Giống đậu

Hàm lượng chất ức chế
(IU/gam bột)

Đậu tương
V74

98,20

Đậu xanh
Mỡ

7,50

Da tre

7,20

Hạt tiêu

5,80

Xanh vàng

5,50

CSS - 55

4,20

Đậu đen
Xanh lòng

4,70

Vàng lòng

4,70

Nguồn: Lê Doãn Diên và Vũ Tuyên Hoàng, 1990
Nhìn chung, protein của đậu đen xanh lòng có mặt đầy đủ các acid amin. Hàm
lượng các acid amin không thay thế được chiếm tỷ lệ khá cao, khoảng 40 - 50 % so với
tổng số các acid amin. Riêng Methionin có hàm lượng thấp nhất, hàm lượng Lizin
trong protein không cao, vì thế trong quá trình chế biến thực phẩm cần chú ý điều này
hoặc trong lai tạo nên chọn giống có hàm lượng Methionin cao để dùng làm bố hoặc
mẹ. Giá trị sinh học của protein đậu đen cao, cao nhất trong các protein thực vật
(Lê Doãn Diên và Vũ Tuyên Hoàng, 1990).
Đậu đen còn chứa hàm lượng vitamin và khoáng rất cần thiết cho cơ thể. Do
hàm lượng đạm và tinh bột cao, hàm lượng vitamin và khoáng dồi dào nên công tác
bảo quản cần phải được hết sức coi trọng để tránh tối thiểu sự thất thoát về chất cũng
như về lượng trong quá trình tồn trữ.

9


2.2.2 Giá trị kinh tế
Đậu đen dùng cung cấp cho cơ thể nguồn dinh dưỡng dồi dào bằng cách chế
biến thành các món ăn như thổi xôi, nấu chè, gói bánh...
Không chỉ dùng hạt đậu đen để chế biến thức ăn mà con người còn tận dụng
thân, lá đậu đen (chứa 0,28 % đạm) để chế biến thức ăn gia súc hoặc làm phân xanh.
Đậu đen là cây họ đậu, nên sau một vụ có thể để lại cho đất một lượng đạm đáng kể.
Theo Hutman (trích dẫn Nguyễn Danh Đông, 1988), lượng đạm đậu đen cố định được
có thể đến 30 - 60 kg N/ha.
Ngoài ra đậu đen còn được xem như một loại dược phẩm dùng trong đông y
chữa các bệnh về thận và có công dụng giải độc. “Đậu đen vị ngọt, tính hiền, trị được
nhiều bệnh, có công dụng giải độc, trị bệnh tiểu ra máu rất hay, có lợi cho trẻ bị rắn lục
cắn” (Lý Thị Ngọc Anh và Nguyễn Phượng Giang, 2004).
2.3 Tình hình sản xuất
2.3.1 Trên thế giới
Cho đến nay, công tác nghiên cứu về giống đậu đen trong nước và trên thế giới
còn ít. Ở Ấn Độ mới chọn tạo được một giống đậu đen có năng suất cao Krisnamony
từ cặp lai P118 và Kolinjapayar có thời gian sinh trưởng 60 ngày, cây dạng bụi cao
30 - 35 cm, chịu hạn khá, chỉ thu hoạch gọn trong 1 - 2 lần, chống được một số bệnh
virus, năng suất đạt 666 kg/ha, lượng giống gieo 20 kg/ha. Ở vùng Paltambu - Ấn Độ
đã đạt năng suất 1118 kg/ha (Nguyễn Danh Đông, 1988).
2.3.2 Tại Việt Nam
Ở nước ta có nhiều giống đậu đen quý như đậu đen xanh lòng có phẩm chất tốt,
thường dùng chế biến các món ăn nhưng năng suất thấp. Giống đậu đen lòng trắng số
49 có thời gian sinh trưởng trong vụ Xuân 70 - 73 ngày, năng suất trong thí nghiệm đạt
10 - 11 tạ/ha.
Theo Trần Văn Lài (1995), giống đậu đen VN89 của Viện Ngô nhập của Trung
Quốc có thời gian sinh trưởng cực ngắn (50 - 52 ngày), rất thích hợp cho vụ Hè giữa

hai vụ lúa trong cơ cấu lúa hoặc đậu tương. Cây sinh trưởng khỏe, tập tính ra hoa hữu
hạn, cây gọn, chín tập trung, chịu nóng tốt, chỉ cần thu hái độ 3 lần. Năng suất trung
bình từ 8 - 10 tạ/ha, chất lượng tốt, ruột vàng. Đây là giống có nhiều triển vọng.

10


Do công tác nghiên cứu về giống đậu đen chưa được chú ý nên ở nước ta chưa
có một tập đoàn giống tốt hoàn chỉnh. Trong thời gian tới, đi đôi với việc đẩy mạnh
công tác điều tra thu thập khảo nghiệm, lai tạo và chọn giống cần kết hợp sử dụng cả
hệ thống giống địa phương và nhập nội những giống có năng suất cao phục vụ cho yêu
cầu của sản xuất.
2.4 Khái niệm về hàm lượng nước
Hàm lượng nước là chìa khóa của việc bảo quản an toàn thực phẩm. Nó thường
là nguyên nhân đầu tiên dẫn đến sự hư hỏng. Hàm lượng nước luôn là một yếu tố quan
trọng quyết định chất lượng hạt trong quá trình bảo quản. Muốn bảo quản tốt, hàm
lượng nước của hạt phải ở dưới mức hàm lượng nước giới hạn. Theo Trần Văn Phú và
Lê Nguyên Đương (1994), hàm lượng nước bảo quản hạt khoảng 11 - 12 % là thích
hợp nhất.
Khi hàm lượng nước tăng thì các quá trình khác cũng tăng và làm tăng nhanh
hàm lượng nước. Trong những điều kiện thích hợp, quá trình “cộng hưởng” ấy có thể
làm hạt bị ẩm rất nhanh. Vì thế cần kiểm tra hàm lượng nước của hạt thường xuyên để
phát hiện những nơi có nguy cơ hư hỏng.
2.4.1 Vật ẩm
Hàm lượng nước biểu thị lượng nước chứa trong một chất. Nó là một yếu tố
mang tính chất định lượng nói lên mức độ hấp thụ nước của chất đó.
Hai cơ sở dùng để biểu thị hàm lượng nước là:


Hàm lượng nước cơ sở ướt (MCwb): là lượng nước trên mỗi đơn vị khối

lượng chất ướt, thường dùng trong giao dịch thương mại.
MCwb = lượng nước / lượng chất ướt.



Hàm lượng nước cơ sở khô (MCdb): là lượng nước trên mỗi đơn vị khối
lượng chất khô, thường dùng trong tính toán vì khối lượng chất khô không
đổi trong suốt quá trình biến đổi. Giá trị này có thể lớn hơn 1 hoặc 100 %
vì lượng nước trong sản phẩm có thể lớn hơn lượng chất khô hiện hữu
trong sản phẩm đó.
MCdb = lượng nước / lượng chất khô.

11


Sự liên hệ giữa MCwb và MCdb:
MCwb = MCdb / (1 + MCdb)
MCdb = MCwb / (1 − MCwb)
Và được biểu thị theo bách phân như sau:
MCwb (%) = (100 × MCdb %) / (100 + MCdb %)
MCdb (%) = (100 × MCwb %) / (100 − MCwb %)
Ngoài hai đại lượng trên, để biểu thị một cách tốt nhất trạng thái của nước liên
quan đến vấn đề bảo quản sản phẩm, người ta đưa ra một khái niệm có tính chất định
tính hơn, đó là hoạt tính (hay còn gọi là hoạt độ) của nước (aw).
Hoạt độ của nước là tỷ số của áp suất hơi riêng phần của nước trên bề mặt nông
sản thực phẩm trên áp suất hơi bão hòa của nước tại cùng một nhiệt độ (Phạm Trí
Thông, 2000).
aw = p / po = ERH / 100
ở đây, aw

: Hoạt độ của nước, 0  aw  1

p

: Áp suất hơi riêng phần của nước trên bề mặt nông sản 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, %
2.4.2 Không khí ẩm
Độ ẩm tương đối (RH) là tỷ số phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm cực
đại:


Độ ẩm tuyệt đối là lượng hơi nước tính bằng gam có thật trong 1 m3 không
khí.



Độ ẩm cực đại là lượng hơi nước tối đa tính bằng gam mà 1 m3 không khí
có thể chứa được ở một nhiệt độ nào đó (Vũ Quốc Trung và ctv, 2000).

2.4.3 Hàm lượng nước cân bằng
2.4.3.1 Khái niệm
Hàm lượng nước cân bằng (EMC) là hàm lượng nước của vật khi ở trạng thái
cân bằng với môi trường xung quanh vật đó. Ở trạng thái này, hàm lượng nước trong
vật là đồng đều và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi
nước trong không khí ẩm. Lúc này, 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
12


trạng thái của môi trường bao quanh vật (nhiệt độ, RH) và cũng phụ thuộc vào phương
thức hạt đạt đến cân bằng (hút hay nhả ẩm) (Vũ Quốc Trung và ctv, 2000; Hoàng Văn
Chước, 1999).
2.4.3.2 Ý nghĩa
Trong kỹ thuật sấy, hàm lượng nước cân bằng có ý nghĩa lớn. Dùng để xác định
giới hạn quá trình sấy và xác định hàm lượng nước an toàn trong bảo quản đối với
từng loại vật liệu trong những điều kiện môi trường khác nhau.
Việc đoán trước được EMC trong kỹ thuật sấy rất quan trọng, vì nếu phơi/sấy
hạt chưa đạt được EMC thì hạt sẽ bị mốc tấn công. Và ngược lại, nếu phơi/sấy hạt
xuống thấp hơn EMC thì hạt sẽ hồi ẩm để đạt được EMC tương ứng với điều kiện môi
trường, kết quả là hao tốn năng lượng và chi phí.
2.5 Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm
2.5.1 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
hút ẩm ta gọi là đường cong đẳng nhiệt hút ẩm, ngược lại vật nhả ẩm ta gọi là đường
cong đẳng nhiệt nhả ẩm, còn gọi là đường cong đẳng nhiệt hấp thụ hay phản hấp thụ.
2.5.2 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 và có dạng Sigmoid. Thông thường đối
với một vật, hai đường cong hút ẩm và nhả ẩm đẳng nhiệt không trùng nhau. 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 với sản phẩm.
Mức độ thay đổi của EMC trên đường cong ẩm khác nhau tùy theo ẩm được lấy
ra khỏi thực phẩm (nhả ẩm) hay ẩm được thêm vào thực phẩm (hút ẩm). Hiện tượng
này được gọi là “sự xoắn trễ” (hysteresis loop).

Đường cong 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.

13


I

II

III

C
EMC, %db

NHẢ ẨM
B
A

0

0,2

0,4

aw

0,6

HÚT ẨM

0,8

1

Hình 2.1 Đường cong đẳng nhiệt trao đổi ẩm
Trên đường cong chia thành 3 vùng:
Vùng I: Đoạn OA, nước liên kết chặt vào sản phẩm.
Vùng II: Đoạn AB, nước liên kết ít chặt vào sản phẩm và thường hiện diện
trong các mao quản nhỏ.
Vùng III: Đường cong BC, nước bám lỏng lẻo trong các mao quản lớn, hoặc ở
dạng tự do. Nước này dễ dàng lấy ra khỏi sản phẩm bằng cách sấy khô hoặc đông lạnh,
biểu thị ở đường cong có độ dốc đứng. Thành phần nước tự do này dễ dàng giúp cho
sự phát triển của vi sinh vật và hoạt tính enzyme. Như thế, sản phẩm với hàm lượng
nước trên điểm B của đường cong khá dễ dàng bị hư hỏng trong bảo quản (Phạm Trí
Thông, 2000).

14


Chương 3
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
3.1.1 Thời gian
Các thí nghiệm được tiến hành từ tháng 04/2008 đến tháng 08/2008.
Xử lý số liệu và hoàn tất luận văn từ ngày 01/09/2008 đến 30/09/2008.
3.1.2 Địa điểm
Tất cả thí nghiệm được tiến hành tại Trung tâm Phân tích Thí nghiệm Hóa Sinh,

Trường Đại học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh.
3.2 Phương tiện nghiên cứu
3.2.1 Vật liệu
Vật liệu thí nghiệm là hạt đậu đen được mua tại siêu thị Coop - Mart, quận 9,
Tp. HCM, có hàm lượng nước ban đầu trong bảo quản khoảng 12 %wb.
Hạt đậu đen có kích thước đồng đều, được đựng trong bọc nhựa kín để dùng
dần cho các thí nghiệm. Mẫu đậu đen dùng làm thí nghiệm được minh họa ở Hình 3.1.

Hình 3.1 Hạt đậu đen dùng thí nghiệm
15