TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ BƠM NHIỆT DÙNG CHO MÔ HÌNH SILO BẢO QUẢN LÚA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.44 MB, 70 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ BƠM NHIỆT
DÙNG CHO MÔ HÌNH SILO BẢO QUẢN LÚA
Họ và tên sinh viên: TRẦN LIÊM HỒNG NGUYỄN
Nghành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2009 - 2013
Tháng 6, Năm 2013
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ BƠM NHIỆT
DÙNG CHO MÔ HÌNH SILO BẢO QUẢN LÚA
Tác giả
TRẦN LIÊM HỒNG NGUYỄN
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Nhiệt Lạnh
Giáo viên hướng dẫn
TS. Lê Anh Đức
Tháng 6, Năm 2013
LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Lê Anh Đức, người đã hết lòng
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này. Xin gởi lời tri
ân nhất của tôi đối với những điều mà Thầy đã dành cho tôi.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý Thầy Cô trong khoa Cơ Khí
Công nghệ, trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã tận tình truyền đạt những kiến
thức quý báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình
học tập nghiên cứu và cho đến khi thực hiện đề tài khóa luận.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những người đã không ngừng
động viên, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và
thực hiện khóa luận.
Cuối cùng, tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn đến các người bạn đã hỗ trợ
cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp.
- ii -
TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Tính toán thiết kế bộ bơm nhiệt cho silo bảo quản lúa” được
tiến hành tại trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 3
đến tháng 6 năm 2013. Nội dung chính trong nghiên cứu:
Chương 1: Nêu tầm quan trọng của thông thoáng trong bảo quản lúa
Chương 2: Tổng quan về phương pháp bảo quản hạt lúa bằng silo
Chương 3: Nội dung và phương pháp thực hiện
Chương 4: Kết quả quá trình tính toán thiết kế
Chương 5: Kết luận và đưa ra đề nghị
Kết quả thu được: Bộ bơm nhiệt gồm các thiết bị sau:
Dàn bay hơi có diện tích trao đổi nhiệt FDL = 3,9 (m2).
Dàn bay hơi có diện tích trao đổi nhiệtFDL = 4,6 (m2).
Máy nén kín kiểu piston có công suất: Nmn = 0,5 (hp)
Quạt ly tâm có công suất: Nq = 0,5 (hp), lưu lượng: V = 672 (m3/h) và
cột áp: H = 94 (mmH2O).
- iii -
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................. ii
TÓM TẮT.................................................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ viii
Chương 1. MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
1.1. ĐặT VấN Đề ........................................................................................................ 1
1.2. MụC TIÊU ........................................................................................................... 2
Chương 2. TỔNG QUAN........................................................................................... 3
2.1. GIớI THIệU Về HạT LÚA .................................................................................. 3
2.1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................... 3
2.1.2. Cấu tạo hạt lúa .................................................................................................. 3
2.1.3. Tính chất vật lý của hạt lúa............................................................................... 4
2.1.4. Thành phần hóa học của hạt ............................................................................. 4
2.1.5. Các quá trình sinh lý - nhiệt thải của khối hạt .................................................. 5
2.2. HIệN TRạNG SảN XUấT LÚA .......................................................................... 7
2.2.1. Trên thế giới ..................................................................................................... 7
2.2.2. Tại Việt Nam .................................................................................................... 8
2.2.3. Tại Đồng bằng sông Cửu Long ........................................................................ 9
2.3. ĐặC ĐIểM KHÍ HậU VÙNG ĐồNG BằNG SÔNG CửU LONG ...................... 9
2.4. CÁC YếU Tổ ảNH HƯởNG ĐếN CHấT LƯợNG HạT ................................... 10
2.5. NHữNG TổN THấT VÀ TÁC NHÂN CHÍNH GÂY HƯ HỏNG .................... 12
2.5.1. Các dạng tổn thất ............................................................................................ 12
2.5.2. Những tác nhân gây hư hỏng chính khi tồn trữ trong kho ............................. 13
2.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP BảO QUảN HạT LÚA................................................. 17
- iv -
2.6.1. Bảo quản ở trạng thái thoáng gió tích cực:..................................................... 17
2.6.2. Bảo quản kín: .................................................................................................. 18
2.6.3. Bảo quản hạt dùng hóa chất: .......................................................................... 19
2.7. THựC TRạNG BảO QUảN LÚA TạI VIệT NAM ............................................ 19
2.8. NGUYÊN NHÂN VIệT NAM VẫN ÁP DụNG PP ĐÓNG BAO KÍN ............ 21
2.9. TổNG QUAN Về SILO BảO QUảN LÚA ........................................................ 21
2.10. CÁC NGHIÊN CứU Về SILO TạI VIệT NAM .............................................. 22
2.11. MÔ HÌNH THÔNG THOÁNG Sử DụNG BƠM NHIệT ............................... 23
Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 24
3.1. NộI DUNG ........................................................................................................ 24
3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................... 25
3.2.1. Phương pháp kế thừa ...................................................................................... 24
3.2.2. Phương pháp tính toán .................................................................................... 24
3.2.3. Phương tiện thực hiện ..................................................................................... 25
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 26
4.1. Số LIệU BAN ĐầU ........................................................................................... 26
4.2. SƠ Đồ CấU TạO VÀ NGUYÊN LÝ HOạT ĐộNG .......................................... 27
4.2.1. Sơ đồ cấu tạo .................................................................................................. 27
4.2.2. Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt............................................................... 28
4.3. TÍNH TOÁN THIếT Kế .................................................................................... 29
4.3.1. Kích thước silo ............................................................................................... 29
4.3.2. Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình bảo quản ................................................ 31
4.3.2.1. Nhiệt hấp thụ từ bức xạ mặt trời.................................................................. 31
4.3.2.2. Nhiệt tỏa ra từ 500kg thóc ........................................................................... 31
4.3.2.3. Tổng nhiệt thừa............................................................................................ 31
-v-
4.3.3. Tính toán thiết kế bộ bơm nhiệt...................................................................... 35
4.3.3.1. Tính lượng gió cần để thài nhiệt thừa.......................................................... 31
4.3.3.2. Tính toán chọn máy nén .............................................................................. 31
4.3.3.3. Tính toán chọn dàn bay hơi ......................................................................... 31
4.3.3.4. Tính toán chọn dàn ngưng tụ ....................................................................... 46
4.3.3.5. Khung bao bộ trao đổi nhiệt ........................................................................ 49
4.3.3.6. Tính toán chọn quạt thông thoáng ............................................................... 50
4.3.3.7. Chọn quạt phụ dùng giải nhiệt dàn ngưng................................................... 55
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................... 57
5.1. KếT LUậN ......................................................................................................... 57
5.2. Đề NGHị ............................................................................................................ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 59
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 60
- vi -
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số vật lý của hạt lúa ............................................................................. 4
Bảng 2.2: Bảng so sánh giá lúa trong năm (đ/kg) ........................................................... 8
Bảng 2.3: So sánh nhiệt độ trung bình tháng (t oC) một số trạm vùng ĐBSCL.............. 9
Bảng 2.4: So sánh ẩm độ trung bình tháng ( RH %) một số trạm vùng ĐBSCL .......... 10
Bảng 2.5: Độ ẩm cân bằng của hạt lúa .......................................................................... 11
Bảng 4.1: Thông số các điểm nút trong quá trình thông thoáng ................................... 36
Bảng 4.2: Thông số các điểm nút trên chu trình lạnh.................................................... 38
- vii -
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Cây lúa ............................................................................................................. 3
Hình 2.2: Cấu tạo hạt lúa ................................................................................................. 3
Hình 2.3: Quá trình hô hấp của hạt.................................................................................. 5
Hình 2.4: Diễn biến một số yếu tố khí tượng tại trạm Cần Thơ .................................... 10
Hình 2.5: Độ ẩm cân bằng của hạt lúa........................................................................... 11
Hình 2.6: Dòng không khí tuần hoàn bên trong silo ..................................................... 15
Hình 2.7: Hiện tượng bốc nóng ..................................................................................... 16
Hình 2.8: Phơi lúa thủ công, hình thức làm khô phổ biến nhất ..................................... 17
Hình 2.9: Khối hạt được đổ rời trong kho chứa ............................................................ 17
Hình 2.10: Lúa đóng bao được xếp thành từng lô ......................................................... 19
Hình 2.11: Bảo quản theo phương pháp truyền thống có tỉ lệ tổn thất cao ................... 20
Hình 2.12: Silo tồn trữ lúa thóc tại Long An ................................................................. 22
Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo silo .......................................................................................... 27
Hình 4.2: Kích thước silo .............................................................................................. 30
Hình 4.3: Sơ đồ truyền nhiệt qua 2 vách ....................................................................... 32
Hình 4.4: Trình bày quá trình thông thoáng trên giản đồ I-d ........................................ 36
Hình 4.5: Chu trình khô trên giản đồ lgp-h cùa môi chất R22 ...................................... 38
Hình 4.6: Cấu tạo dàn bay hơi ....................................................................................... 46
Hình 4.7: Cấu tạo dàn ngưng tụ..................................................................................... 49
Hình 4.8: Khung bao bộ trao đổi nhiệt .......................................................................... 49
Hình 4.9: Mặt cắt A-A ................................................................................................... 50
- viii -
Chương 1
1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Nước ta là một nước nông nghiệp với khoảng 80% dân số sống bằng nghề nông,
trong đó lúa là cây lương thực chính. Sản lượng thóc năm 2012 đạt 43,4 triệu tấn và
xuất khẩu gạo năm 2012 đạt 7,4 triệu tấn trở thành nước đứng đầu về xuất khẩu gạo
trên thế giới. Tuy vậy, xét về chất lượng, sản phẩm của chúng ta vẫn chưa đứng vững
trên thương trường quốc tế, trị giá vẫn chưa cao. Trong nhiều nguyên nhân làm cho
phẩm chất gạo chưa cao thì trong đó có khâu thu hoạch, sấy và bảo quản hạt. Dựa vào
sự hao hụt hàng năm trong quá trình bảo quản có thể nhận thấy rõ điều này. Hiện nay,
theo nghiên cứu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 12% sản lượng lúa bị
tổn thất qua nhiều khâu, trong đó khâu bảo quản chiếm 2,6%, làm thất thoát hơn 2
triệu tấn trị giá trên 550 triệu USD/năm, tương đương với gần 20% giá trị xuất khẩu
gạo của Việt Nam (theo báo Tiền Phong, “Lúa gạo VN năng suất cao tổn thất lớn”).
Như vậy nếu bảo quản tốt thì không những tiết kiệm một khoảng ngân sách đáng kể
cho Nhà Nước, lương thực cho con người, đồng thời cũng làm tăng vị trí của Việt
Nam trên trường quốc tế.
Trên thế giới đã có nhiều phương pháp bảo quản như đóng bao, đổ xá (hạt rời)
trong kho chứa, kho dạng hộp hoặc theo kết cấu đứng dạng silo. Tùy theo điều kiện
khí hậu của từng khu vực, tình hình phát triển công nghiệp và trình độ hiểu biết mà có
những phương pháp bảo quản và kiểu nhà kho thích hợp. Hiện tại Việt Nam ta sử dụng
1
phổ biến loại hình bảo quản theo phương thức đóng bao kín rồi xếp vào kho và bảo
quản bằng cách đổ xá (hạt rời). Do nước ta khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều nên
nấm mốc, vi sinh vật, côn trùng dễ dàng phát triển phá hoại gây thất thoát lớn cả về số
lượng lẫn chất lượng hạt.
Biện pháp chính để giảm thiểu tổn thất là kiểm soát tốt vi khí hậu trong kho
chứa thông qua hình thức thông thoáng. Vì khí hậu đặc thù có tính chất nóng ẩm của
nước ta nên nếu trực tiếp dùng khối không khí này để thông thoáng như nhiều nước ôn
đới trên thế giới đã thực hiện sẽ gây ra hiện tượng hồi ẩm và làm tăng nhiệt độ của hạt
lúa, làm tăng tỉ lệ tổn thất. Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống thông
thoáng trong kho bảo quản lúa dạng silo có xử lý không khí đầu vào là cần thiết và
việc áp dụng hệ thống thông thoáng sẽ có thể giảm được tổn thất trong công tác bảo
quản, tiết kiệm được nguồn nhân công đồng thời nâng cao chất lượng lúa, đáp ứng
nhanh nhu cầu thương mại, thúc đẩy công nghiệp hóa hiện đại hóa nghành công
nghiệp chế biến và xuất khẩu lúa gạo Việt Nam.
Xuất phát từ vấn đề trên, được sự đồng ý của khoa Cơ Khí Công Nghệ, dưới sự
hướng dẫn của TS. Lê Anh Đức, tôi thực hiện đề tài: “Tính toán thiết kế bộ bơm nhiệt
dùng cho mô hình silo bảo quản lúa”.
1.2 Mục tiêu
Tính toán thiết kế bộ bơm nhiệt thông thoáng dùng cho mô hình silo bảo quản
lúa năng suất 500kg.
2
Chương 2
2 TỔNG QUAN
2.1 Giới thiệu về hạt lúa
2.1.1 Giới thiệu chung
Lúa (tên khoa học là Oryza sativa) là một trong năm loại cây lương thực chính
của thế giới. Cây lúa sống một năm, có thể cao tới 1 – 1,8 m, đôi khi cao hơn, với các
lá mỏng, hẹp bản (2 – 2,5 cm) và dài 50 – 100 cm. Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng
của các loại cây ngũ cốc) dài 5 – 12 mm và dày 2 – 3 mm.
Hình 2.1: Cây lúa
Hình 2.2: Cấu tạo hạt lúa
(Nguồn: vi.wikipedia.org/wiki/Lúa)
2.1.2 Cấu tạo hạt lúa
Bao gồm vỏ lúa và hạt gạo:
Vỏ trấu có tác dụng bảo vệ hạt thóc chống lại ảnh hưởng xấu của điều
kiện ngoại cảnh (thời tiết, vi sinh vật hại), ngăn cản oxi xâm nhập vào. Vỏ trấu
được cấu tạo từ nhiều lớp tế bào mà thành phần chính là xenllulose và
hemixenllulose. Phần vỏ chiếm khoảng 20% trọng lượng hạt lúa.
Hạt gạo gồm phần mầm và phần phôi nhũ chứa nhiều tinh bột.
3
2.1.3 Tính chất vật lý của hạt lúa
Bảng 2.1: Thông số vật lý của hạt lúa
Thông số
Số liệu
Độ ẩm sau thu hoạch
20 – 27%
Độ ẩm bảo quản
14%
Dung trọng
500 – 520 kg/m3
Tỉ trọng
1,04 – 1,18
Hệ số dẫn nhiệt
0,12 – 0,2 cal/m.giờ.0C
Góc trượt
38o – 45o
Độ trống rỗng
50 – 56%
(Nguồn: Trần Minh Tâm,1997. Bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch )
2.1.4 Thành phần hóa học của hạt
Thành phần hạt lúa nói chung bao gồm glucid, protein, cellulose, lipid, vitamin,
khoáng vô cơ, các enzyme và nước. Sự phân bố các chất dinh dưỡng trong thành phần
của hạt không giống nhau.
Nước: được xem là thành phần quan trọng của lúa. Hạt lúa càng chín vàng trên
cây, độ ẩm của hạt càng giảm. Khi hạt ở giai đoạn chín sữa, lượng nước chiếm gần
70% khối lượng hạt, khi hạt ở giai đoạn thu hoạch thì độ ẩm khoảng 16 – 28%, sau khi
sấy để lưu kho bảo quản thì độ ẩm giảm 12 – 14% tùy thời gian bảo quản. Lượng nước
trong hạt ở 2 dạng tự do và liên kết.
4
Protein: Trong gạo hàm lượng protein không cao. Tùy thuộc giống lúa, điều
kiện canh tác mà hàm lượng protein thay đổi trong một khoảng khá rộng. Các giống
lúa ở Việt Nam có hàm lượng protein trong khoảng 5,26 – 10 %.
Lipit : trong lúa gạo hàm lượng chất béo rất nhỏ chỉ khoảng 1,5 – 2,5%.
2.1.5 Các quá trình sinh lý - nhiệt thải của khối hạt
2.1.5.1 Quá trình hô hấp
Hạt là vật thể sống và thường xuyên trao đổi chất với bên ngoài thông qua hô
hấp. Trong quá trình hô hấp, các chất dinh dưỡng trong hạt bị oxy hóa, phân hủy sinh
ra năng lượng cung cấp cho các tế bào trong hạt để duy trì sự sống. Trong quá trình hô
hấp, hạt sử dụng chủ yếu là gluxit để sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt và tạo ra các
sản phẩm khác nhau theo điều kiện hô hấp.
Hình 2.3: Quá trình hô hấp của hạt
(Nguồn: www.dpi.vic.gov.au/__data/assets/image/0006/101796/grain_is_alive)
-
Hô hấp hiếu khí: Nếu khoảng không trong khối hạt có tỉ lệ oxi chiếm khoảng
¼ thì hạt có thể tiến hành hô hấp hiếu khí. Hạt sử dụng oxi trong không khí để oxi hóa
gluxit qua nhiều giai đoạn trung gian khác nhau và sản phẩm cuối cùng là khí CO2 và
hơi nước đồng thời sinh ra nhiệt và phân tán các sản phẩm này vào không gian xung
quanh khối hạt. Phương trình tổng quát:
C2H12O6 +
6O2
6H2O + 6CO2 + 674Kcal
5
-
Hô hấp yếm khí: Nếu tỉ lệ oxi trong khoảng không gian xung quanh khối hạt
thấp hơn ¼, trong khối hạt ngoài hô hấp hiếu khí sẽ xảy ra cả hiện tượng hô hấp yếm
khí. Các enzym trong hạt sẽ tham gia oxi hóa gluxit để sinh ra năng lượng. Quá trình
hô hấp yếm khí nói chung là khá phức tạp và xảy ra nhiều giai đoạn trung gian, song
phương trình tổng quát có thể biểu diễn như sau:
C2H12O6
2CO2
+
2C2H5OH
+
28Kcal
Kết quả của quá trình hô hấp:
Làm hao hụt lượng chất khô của hạt.
Làm tăng thủy phần của hạt và độ ẩm tương đối của không khí xung quanh.
Làm tăng nhiệt độ trong khối hạt.
Làm thay đổi thành phần không khí trong khối hạt.
2.1.5.2 Chín sau thu hoạch của hạt (sự chín tiếp)
Việc thu hoạch hạt thường tiến hành ở thời điểm sớm hơn thời điểm chín hoàn
toàn một ít. Do đó, khối hạt tươi ngay sau khi thu hoạch có hạt đã chín, có hạt chưa
chín hoàn toàn. Trong quá trình bảo quản, hạt sẽ chín tiếp do emzym thúc đẩy. Nhờ
quá trình chín sau thu hoạch mà tỷ lệ nẩy mầm và hàm lượng các chất dinh dưỡng
cũng tăng lên.
Để quá trình xảy ra tốt thì thời kì đầu bảo quản cần phải cho không khí xâm
nhập vào khối hạt để mang oxy đến cho khối hạt và giải phóng lượng nhiệt và ẩm do
hạt hô hấp sinh ra.
2.1.5.3 Sự mọc mầm của hạt trong quá trình bảo quản
Trong quá trình bảo quản có khi gặp trường hợp nẩy mầm của một số ít hạt hoặc
một nhóm hạt nào đó trong khối hạt. Khi nẩy mầm, enzym trong hạt hoạt động rất
mạnh, làm phân li các chất dinh dưỡng và đẩy nhanh quá trình hô hấp làm tăng nhiệt
độ của khối hạt. Như vậy, nẩy mầm trong bảo quản là quá trình ngược lại hoàn toàn
6
với quá trình chín sau thu hoạch. Xét về phương diện bảo quản thì đây là một quá trình
hoàn toàn bất lợi.
Hạt muốn mọc mầm cần đủ 3 điều kiện: độ ẩm thích hợp, đủ oxy và một lượng
nhiệt tối thiểu cần thiết. Vì vậy trong bảo quản phải khống chế thủy phần để hạt không
mọc mầm được.
2.1.5.4 Hiện tượng hấp phụ:
Trong nội bộ hạt phân bố nhiều mao quản, vách bên trong của những mao quản
đó là bề mặt hữu hiệu hấp thụ thể khí, vật chất ở thể hơi. Thể khí hoặc thể hơi của một
loại vật chất từ bên ngoài khuếch tán vào bên trong khối hạt chứa đầy khoảng trống.
Lợi dụng tính hấp phụ này ta có thể tạo hương thơm cho lương thực bằng cách để
lương thực trong môi trường không khí có hương thơm.
Tính năng hấp thụ nước của hạt được gọi là tính hút ẩm. Hạt đặt trong môi
trường nhiều ẩm, do áp suất của môi trường lớn hơn áp suất nước trong mao quản của
hạt nên hơi nước từ ngoài đi vào trong, do đó nước trong mao quản không ngừng tăng
lên đến trạng thái bão hòa.
2.2 Hiện trạng sản xuất lúa
2.2.1 Trên thế giới
Theo thống kê của tổ chức lương thực thế giới (FAO, 2008) cho thấy, có 114
nước trồng lúa, trong đó 18 nước có diện tích trồng lúa trên trên 1.000.000 ha tập trung
ở Châu Á,....., 31 nước có diện tích trồng lúa trong khoảng 100.000 ha - 1.000.000 ha.
Trong đó có 27 nước có năng suất trên 5 tấn/ha, đứng đầu là Ai Cập (9.7 tấn/ha), Úc
(9.5 tấn/ha) El Salvador (7.9 tấn/ha). Từ năm 2005 đến nay diện tích lúa gia tăng liên
tục đạt 159,0 triệu ha. Riêng châu Á có 2 nước trồng lúa năng suất cao hơn 5 tấn/ha là
Trung Quốc và Việt Nam. Mặc dù năng suất lúa ở các nước Châu Á còn thấp nhưng
do diện tích sản xuất lớn nên Châu Á vẫn là nguồn đóng góp rất quan trọng cho sản
7
lượng lúa trên thế giới (trên 90%). Như vậy, có thể nói Châu Á là vựa lúa quan trọng
nhất thế giới.
Sản lượng lúa của thế giới năm 2012 đạt khoảng 724,5 triệu tấn. Phần lớn sự gia
tăng này do sản xuất thuận lợi tại Ấn Độ, Ai Cập, Bangladesh, Trung Quốc và Việt
Nam vượt trội hơn số lượng thất thu từ Indonesia, Madagascar, Pakistan, Philippines
và Thái Lan. Sự gia tăng còn do diện tích trồng lúa thế giới tăng lên 164,6 triệu ha hay
tăng 2,2% so với cùng kỳ năm trước và năng suất bình quân cũng tăng nhẹ lên mức
4,38 tấn/ha tức tăng 0,8% trong hơn 1 năm vừa qua.
2.2.2 Tại Việt Nam
Theo ước tính của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, tổng diện tích lúa
cả năm 2012 đạt gần 7,75 triệu ha, năng suất bình quân ước đạt 56 tạ/ha, sản lượng
ước đạt 43,4 triệu tấn, tăng hơn 1 triệu tấn (+2,6%) so với năm trước. Việt Nam đã trở
thành một trong những nước đứng đầu về xuất khẩu gạo với sản lượng ước đạt 7,4
triệu tấn, kim ngạch 3,4 tỷ USD. Theo Hiệp hội Lương thực Việt Nam (VFA), kết quả
giao hàng xuất khẩu gạo từ ngày 01-01 đến 13-12-2012 đạt 235.163 tấn, trị giá FOB
107,652 triệu USD, trị giá CIF 113,417 triệu USD. Lũy kế xuất khẩu từ ngày 1-1 đến
13-12 đạt 7,335 triệu tấn, trị giá FOB 3,271 tỷ USD, trị giá CIF 3,362 tỷ USD.
Bảng 2.2: Bảng so sánh giá lúa trong năm (đ/kg)
Tháng
06/12 07/12 08/12 09/12 10/12 11/12 12/12 01/13 02/13 03/13 04/13 05/13
Lúa khô 5250
5150
5450
5900
5650
6050
5250
5450
5150
5300
5150
5000
Lúa dài
5350
5250
5650
6100
5850
6250
5450
5650
5350
5500
5200
5200
Gạo
6900
6850
7150
7750
7650
8050
7100
7350
6850
6950
6800
6650
(Nguồn: www.agroviet.gov.vn/Pages/statisticreport.aspx?TabId=thongke)
8
2.2.3 Tại Đồng bằng sông Cửu Long
Vùng ĐBSCL có diện tích tự nhiên khoảng 4 triệu hecta (chiếm khoảng 12%
diện tích đất của cả nước, trong đó diện tích đất dành cho trồng lúa trên 2 triệu hecta,
với tổng diện tích gieo trồng 3,86 triệu. Năm 2012, sản lượng lúa cả năm của vùng ước
đạt 24,6 triệu tấn, chiếm 50% sản lượng lúa cả nước, nhờ trúng cả 3 vụ lúa đông xuân,
hè thu, thu đông cùng với mở rộng diện tích lúa thu đông, hè thu. Toàn vùng đã đưa
trên 4,1 triệu lượt ha đất vào trồng lúa. Trong đó, vụ đông xuân sản lượng đạt 10,4
triệu tấn, vụ hè thu đạt 11 triệu tấn, vụ thu đông và vụ mùa đạt 3,2 triệu tấn.
2.3 Đặc điểm khí hậu vùng Đồng bằng sông Cửu Long
Khí hậu vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) mang tính nhiệt đới nóng
ẩm, chịu ảnh hưởng của gió mùa khá toàn diện, mỗi năm có 2 mùa chính là mùa mưa
và mùa nắng.
Nắng: tổng số giờ nắng hàng năm có 20000 giờ. Tháng có giờ nắng cao nhất là
tháng 2, tháng 3 có 8 – 9 giờ/ngày, tháng có giờ nắng thấp nhất là tháng 8, tháng 9 có
4,5 – 5,5 giờ/ngày.
Nhiệt độ trung bình năm: của khu vực là 26 – 27oC, biến thiên nhiệt độ trung
bình là 3 – 3,5oC. Tổng nhiệt độ trung bình năm là 7500oC, tối đa khoảng 9000 10000 oC. Tổng bức xạ hàng năm là 140 – 150 Kcal/cm2/năm.
Bảng 2.3: So sánh nhiệt độ trung bình tháng (t oC) một số trạm vùng ĐBSCL
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
TB
Cần Thơ
26.3
27.0
28.1
28.8
27.7
27.2
27.7
27.5
27.1
27.3
27.2
26.2
27.0
Sóc Trăng
25.2
26.0
27.2
28.4
27.9
27.2
27.0
27.0
26.9
26.8
26.4
25.5
26.8
Cà Mau
24.9
25.4
27.6
27.6
27.4
27.1
27.0
26.8
26.8
26.5
26.2
25.5
26.5
Rạch Giá
25.5
26.3
27.5
28.5
28.4
28.2
27.7
27.5
27.5
27.3
26.7
25.9
27.3
Tân Châu
26.0
26.6
27.4
28.3
28.2
27.9
27.0
27.7
27.7
27.8
29.7
25.6
27.5
Phú Quốc
25.5
26.3
27.3
28.1
28.1
27.8
27.1
27.0
26.6
26.5
26.5
26.0
27.0
(Nguồn: />
9
Ẩm độ: ẩm độ tương đối trung bình nhiều năm là 82 - 83%. Ẩm độ trung bình
thấp nhất vào tháng 2, tháng 3, vào khoảng 67 - 81%, cao nhất là các tháng 8, tháng 9
và tháng 10, biến thiên vào khoảng 85 - 89%. Vùng ĐBSCL và các khu vực ven biển
chưa bao giờ có độ ẩm dưới 30%.
Bảng 2.4: So sánh ẩm độ trung bình tháng ( RH %) một số trạm vùng ĐBSCL
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
TB
Cần Thơ
80
77
77
77
82
84
84
85
85
84
84
82
82
Sóc Trăng
78
75
77
78
84
85
86
86
85
85
83
81
82
Tân Châu
80
78
75
77
81
83
86
85
89
85
86
86
83
Phú Quốc
80
77
77
77
84
86
87
87
88
88
86
83
83
(Nguồn: />
Hình 2.4: Diễn biến một số yếu tố khí tượng đặc trưng tháng tại trạm Cần Thơ
(Nguồn: />
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hạt trong thời gian bảo quản
Chất lượng và tình trạng của hạt trước khi được bảo quản: Để giữ được chất
lượng của lúa tốt nhất trong quá trình bảo quản, chất lượng sản phẩm phải đảm bảo tốt.
Ẩm độ trước khi đưa vào bảo quản: theo các công trình nghiên cứu thì ẩm hạt
bảo quản tốt nhất từ 12 – 13,5% có thời gian tồn trữ lên tới 2 năm. Tuy nhiên do hạn
chế của thiết bị chế biến gạo hiện nay nên hạt ở ẩm độ 14,5 – 15,5 xay xát tốt hơn; và
10
do ẩm độ xuất khẩu gạo hiện nay là 14% nên ẩm độ tiêu chuẩn để đưa vào bảo quản là
14% với thời gian bảo quản không quá 6 tháng (theo Trần Minh Tâm, 1997. Bảo quản
và chế biến nông sản sau thu hoạch).
Nhiệt độ bảo quản: theo các công trình nghiên cứu thì nhiệt độ hạt được bảo
quản tốt nhất là không quá 25oC. Tuy nhiên, với khí hậu nóng ẩm của Việt Nam thì
nhiệt độ có thể chấp nhận được là không quá 35oC (theo Trần Minh Tâm, 1997. Bảo
quản và chế biến nông sản sau thu hoạch).
Độ ẩm cân bằng của hạt (equilibrium moisture content, EMC): trong quá trình
bảo quản, độ ẩm cuối cùng của hạt phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi
trường không khí xung quanh. Khi để hạt tiếp xúc với không khí có nhiệt độ và ẩm độ
không đổi trong một thời gian dài, ẩm sẽ chuyển từ không khí vào sản phẩm hoặc
ngược lại cho đến khi thiết lập được sự cân bằng giữa áp suất hơi nước trong sản phẩm
và áp suất hơi nước trong không khí.
Bảng 2.5: Độ ẩm cân bằng của hạt lúa
(Nguồn: />
11
Thành phần và nồng độ hỗn hợp không khí: hạt cần quá trình hô hấp để duy trì
năng lượng. Cần duy trì nồng độ khí oxy ở mức độ vừa phải, nếu cao quá sẽ đẩy mạnh
quá trình hô hấp, nếu thấp quá sẽ gây rối loạn sinh lý của hạt.
Điều kiện vệ sinh và các thiết bị phụ: để đảm bảo chất lượng bảo quản, kho
chuẩn bị cho bảo quản phải được dọn sạch và khử trùng.
2.5 Các yêu cầu trong quá trình bảo quản trong kho silo
Chống lại sự xâm nhập và phá hoại của các loại sâu bọ, côn trùng và chim
chuột. Ngăn chặn nước mưa, hơi ẩm đi vào silo tránh tình trạng hồi ẩm.
Điều chỉnh vi khí hậu trong kho silo phù hợp với yêu cầu bảo quản hạt lúa thông
qua hệ thống thông thoáng.
Có các hệ thống vận chuyển hạt như băng tải, gàu tải,…để thuận tiện trong việc
nạp liệu và tháo ra khỏi hệ thống bảo quản. Các thiết bị này không gây tổn thương tới
hạt trong quá trình bảo quản và phải tự lau sạch sau mỗi lần làm việc.
Có hệ thống thiết bị theo dõi chặt chẽ nhiệt độ của hạt trong suốt thời gian bảo
quản, có các thiết bị cơ giới để làm sạch hoàn toàn và thuận tiện đáy kho bảo quản khi
cần thiết và hệ thống xử lý hạt trước khi nhập kho và hệ thống xông trùng hạt trong
quá trình bảo quản.
Thuận tiện trong việc bảo trì và sửa chữa các loại thiết bị có trong hệ thống bảo
2.6 Những tổn thất và tác nhân chính gây hư hỏng chính trong bảo quản hạt lúa
2.6.1 Các dạng tổn thất
2.6.1.1 Tổn thất trọng lượng:
Sự giảm trọng lượng ở sản phẩm khi bảo quản có thể xảy ra do hậu quả của các
hiện tượng lý học và các hiện tượng sinh học.
Sự hao hụt lý học là sự bốc hơi một phần hơi nước từ sản phẩm ra môi
trường xung quanh do sự xáo trộn khi vận chuyển, sắp xếp, bảo quản bị
vỡ tạo ra những bụi cám. Càng xáo trộn mạnh sự mất mát này càng lớn.
12
Sự hao hụt sinh học: khi hạt hô hấp thì chất khô sẽ mất đi và đây chính
là sự giảm khối lượng tự nhiên của hạt.
Ngoài ra sự hao hụt trọng lượng có thể xảy ra do sự xâm nhập và gây hại của
côn trùng trong khi bảo quản.
2.6.1.2 Tổn thất về chất lượng hạt:
Khi tổ chức bảo quản sản phẩm đúng có thể loại trừ sự giảm về chất lượng. Sự
giảm về chất lượng chỉ có thể xảy ra khi bảo quản lâu hơn giới hạn gọi là độ bảo quản
của sản phẩm (độ bảo quản của sản phẩm là giai đoạn mà trong đó sản phẩm còn giữ
được những tính chất hạt kỹ thuật hoặc tính chất thực phẩm của nó). Sự giảm chất
lượng của sản phẩm khi bảo quản (không kể khi bảo quản quá thời hạn) xảy ra cơ bản
là do các quá trình bất lợi: sự nảy mầm sớm, sự hô hấp và những biến đổi hoá sinh, tác
động của vi sinh vật hoặc côn trùng, sự hư hỏng và bị bẩn do chuột chim cũng như sự
xây xát cơ giới.
2.6.1.3 Tổn thất về tiền
Sự suy giảm về chất lượng trong thời gian dài sẽ ảnh hưởng đến uy tín trên thị
trường quốc tế, gây ra ảnh hưởng xấu đến giá cả khi xuất khẩu.
2.6.2 Những tác nhân gây hư hỏng chính khi tồn trữ trong kho
2.6.2.1 Vận chuyển:
Trong quá trình vận chuyển và xếp vào kho, hạt có thể bị tổn hại như gãy nát,
rơi vãi, hạt bị hồi ẩm do ẩm độ môi trường cao trước khi được vận chuyển vào kho.
Nếu vận chuyển thủ công và không cẩn thận, tỷ lệ hư hỏng cả về số lượng và chất
lượng sẽ tăng cao.
2.6.2.2 Hoạt động sinh lý của hạt:
Hạt là một thực thể sống do đó cần phải hô hấp để cung cấp năng lượng cho
hoạt động sống. Quá trình này sẽ làm tiêu hao chất khô bao gồm tinh bột, vitamin, axit
béo, làm giảm chất lượng hạt gạo.
13
2.6.2.3 Vi sinh vật (VSV) - Nấm:
Một số loài chủ yếu thường gặp: Aspergillus, Penicillium, Micrococcus
collectotricum, Helmintho sporium. Ngoài các loại nấm ra, người ta còn gặp nhiều vi
khuẩn và xạ khuẩn khác nhau, gồm có loại tạo bào tử và không tạo bào tử.
Nguyên nhân: độ ẩm và nhiệt độ khối lúa cao, các đặc tính của hạt.
Tác hại của VSV đối với hạt lúa:
Chất lượng cảm quan: màu sắc thay đổi, có mùi hôi, mốc.
Làm giảm chất lượng hạt lúa, làm giảm sức sống hoặc làm chết phôi.
Một số loài sinh độc tố trong quá trình phát triển.
Góp phần làm tăng nhanh nhiệt độ và gây ra hiện tượng tự bốc nóng.
2.6.2.4 Côn trùng:
Rất đa dạng, phức tạp và thường xuyên biến động. Chúng có đặc điểm là độ
mắn đẻ cao, thời gian phát triển cá thể ngắn, thời gian vòng đời phụ thuộc giống loài
và điều kiện ngoại cảnh, số lượng trứng phụ thuộc loại côn trùng. Tác hại:
Thiệt hại về số lượng và chất lượng hạt lúa, phá hủy bao bì bảo quản.
Tăng nhiệt độ và độ ẩm trong khối hạt.
Làm trung gian truyền bệnh cho con người và gia súc.
2.6.2.5 Loài gặm nhấm – Chuột:
Là dịch hại nguy hiểm đối với nông sản bảo quản, khả năng thích nghi đối với
điều kiện môi trường nhanh, sinh sản nhanh, giỏi đào bới, leo trèo, nhảy, bơi giỏi, có
giác quan đặc biệt. Tác hại:
Gây tổn thất lớn về số lượng nông sản.
Gây mất phẩm chất nông sản do phân và nước tiểu để lại trên nông sản đồng
thời làm tăng nhiệt và ẩm độ
14
2.6.2.6 Hiện tượng dịch chuyển ẩm, dịch chuyển nhiệt:
Hình 2.6: Dòng không khí tuần hoàn bên trong silo
(Nguồn: Cereal Research Centre, AAFC)
Do có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa các vùng cục bộ trong khối hạt, tạo ra sự
chênh lệch về hàm ẩm của không khí giữa các phần trong kho bảo quản.
Trong kho chứa hạt, không khí ở lớp trên và lớp xung quanh khối hạt mát hơn di
chuyển xuống phía dưới và đẩy không khí ẩm từ giữa đống hạt lên lớp hạt trên cùng,
tạo ra hiện tượng ngưng tụ hơi nước ở lớp hạt trên mặt khối hạt.
Tác hại: việc khuếch tán hơi ẩm từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt thấp làm
cho độ ẩm không khí ở nơi có nhiệt độ thấp tăng lên, kéo theo hàm ẩm của hạt ở đó
tăng lên. Việc tăng ẩm đẩy nhanh tốc độ hô hấp của hạt dẫn tới sinh nhiệt làm tăng
nhanh quá trình hư hỏng.
15
2.6.2.7 Hiện tượng bốc nóng:
Hình 2.7: Hiện tượng bốc nóng
(Nguồn: D.W.Hall, 1970. Handling and Storage of Food Grains in Tropical and Subtropical Areas. FAO)
Trong quá trình bảo quản, các vật thể sống trong khối hạt (chủ yếu là hạt, vi
sinh vật, sâu mọt) gặp điều kiện thuận lợi sẽ hô hấp rất mạnh tạo ra một lượng nhiệt
lớn. do hạt có tính dẫn nhiệt kém nên nhiệt tích tụ lại trong khối hạt làm cho nhiệt độ
của đống hạt tăng cao. Hiện tượng tự bốc nóng của khối hạt là một trong những hiện
tượng nguy hại nhất, làm giảm chất lượng và số lượng hạt khi bảo quản.
Nguyên nhân: độ ẩm và nhiệt độ ban đầu cao. Số lượng và dạng vi sinh vật, hoạt
hóa sinh lý của khối hạt, trạng thái và cấu trúc kho chứa.
Tác hại:
-
Làm nhiệt độ tăng cao tạo điều kiện cho VSV và côn trùng phát triển
-
Sinh hơi nước làm hạt hồi ẩm dẫn tới tăng cao tỉ lệ hư hỏng
16
