Đề tài Nghiên cứu quá trình bảo quản gạo dự trữ sử dụng chất khử oxy

khử được đóng gói 1kg /1 gói. - Yêu cầu nồng độ oxy cần đạt được trong qua trình bảo quản gạo không vượt quá 5% - Cách đặt: Sau khi đã phủ màng dán kín đảm bảo độ kín, cắt một số điểm để đặt chất khử oxy vào dưới chân lô gạo. Dán kín màng PVC chỗ đưa chất khử vào. Kiểm tra lại cảm quan bằng mắt thường độ kín của màng. 2.3.7. Kiểm tra nồng độ oxy trong lô - Kiểm tra nồng độ oxy ngay sau khi khử : + 2 ngày đầu 2 tiếng một lần + Tháng đầu đo 1 tuần 1 lần + Tháng thứ 2 trở đi theo 1 tháng 1 lần. 2.3.8. Kiểm tra định kỳ - xử lý biến động - Kiểm tra thường xuyên: lô gạo được kiểm tra hàng tháng theo quy định, vệ sinh sạch sẽ màng phủ, sàn kho , trần hè kho - Kiểm tra, xác định thời gian và giai đoạn xuống mầu của gạo trong quá trình bảo quản, sự xuất hiện sọc cám và mức độ phát triển. - Lấy mẫu định kỳ phân tích về diễn biến dinh dưỡng trong bảo quản chất khử oxy. 2.3.9. Xuất kho - Căt tấm phủ ra kho tấm nền - Lấy chất khử cho vào túi ni lông buộc kín đưa đi sử lý - Lấy mẫu xác định chất lượng gạo của lô hàng - Xuất xong thu gọn vật tư, vệ sinh kho. 2.4. Phương pháp đánh giá chất khử oxy Không gian thực nghiệm là túi bảo quản bằng chất dẻo kín tạo thành lô hàng thử nghiệm kín có kích thước khoảng (6,5mx6mx3,1m);(7mx5,5mx3,1m) thể tích 120m3 đặt trong kho có mái che. Buồng thử nghiệm được gắn kèm các ống van để dễ thao tác về sau. Máy đo nồng độ oxy không khí chuyên dụng AOM AT 109 (Air Oxygen Meter AT 109), có độ chính xác 0,01%, được sử dụng để kiểm tra nồng độ oxy trong túi bảo quản theo thời gian thử nghiệm. Điều kiện khí hậu, như nhiệt độ, độ ẩm, của môi trường thử nghiệm được xác định đồng thời với đo nồng độ oxy, nhờ nhiệt kế điện tử, độ chính xác 0,5oC và máy đo độ ẩm (ẩm kế) thông dụng, giải đo 50 - 100%, độ chính xác 1%. Các phép đo được thực hiện liên tục trong nhiều ngày thử nghiệm đầu tiên, sau đó đo thưa hơn theo thời gian, đến 6 tháng. Chất hấp thụ khử oxy do Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện KH&CN Việt nam chế tạo, có dạng bột màu sẫm, được bao gói có kích thước 20x10x5cm. Các gói được đặt trong lô hàng bảo quản, dưới nền với khoảng cách giữa các gói liền nhau.Kho C4-3 đặt 25 kg chất khử oxy; Kho K2-3 đặt 12kg chất khử oxy Thiết bị đo độ ẩm và nhiệt độ được đặt trong lô hàng thử nghiệm trong suốt thời gian thí nghiệm. Sau khi đặt chất khử oxy trong lô bảo quản, túi bao được dán kín. Thời điểm này được coi là khởi đầu của việc hấp thụ và khử oxy trong lô bảo quản với nồng độ oxy ban đầu tại t (giờ) = 0h là 21% (như trong không khí tự nhiên bên ngoài lô hàng thử nghiệm). Biến thiên của nồng độ oxy được đo tại thời điểm này cho đến khi thử nghiệm kết thúc. -Theo dõi nồng độ oxy sau khi đặt chất khử ( ngày đầu) -Theo dõi nồng độ oxy ngày thứ 2 sau khi đặt chất khử oxy - Theo dõi nồng độ oxy giảm đến 0 % . - Theo dõi theo hàng tháng . 2.5. Phương pháp đánh giá chất lượng gạo bảo quản Gạo được chọn theo tiêu chuẩn việt nam [10] được đưa vào kho, lô hàng thử nghiệm bảo quản bằng chất khử oxy kí hiệu C4N3 và K2-3 và kho bảo quản bằng nạp khí CO2 C5N7 kho bảo quản nạp khi N2 C11. Bốn kho bảo quản và ba túi nhựa PVC gói tương ứng có thể tích khoảng 120m3, cùng các phụ kiện cần thiết khác (kệ kê hàng, ống dẫn khí, van, nhựa dán, màng chất dẻo dự trữ...) được chuẩn bị theo qui trình bảo quản truyền thống của Cục Dự trữ Quốc gia [8,9]. Các thiết bị khác gồm: - Máy đo % oxy không khí (Air Oxygen Meter AT109, độ chính xác 0,02% - Nhiệt kế thuỷ ngân, độ chính xác 0,5oC - Máy đo độ ẩm (ẩm kế) thông dụng, giải đo 50 - 100%, độ chính xác 2% - Chất hấp thu và khử oxy (Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện KH&CN Việt nam), sau đây gọi là chất hấp thu oxy (tên quốc tế là oxygen absorber), được bao gói kín khối lượng 1kg/gói với kích thước 20x10x5cm Gạo được đóng bao PP 50kg, xếp lên kệ gỗ đặt trên nền kho lót nhựa PVC dày 0,5mm xung quang có dải chờ để dán tiếp băng nhựa (dày 0,05-0.1mm) tạo thành lô bao kín 100 tấn gạo. Các ống dẫn khí phục vụ cho việc hút chân không, nạp CO2 hoặc N2 (đối với kho bảo quản bằng khí CO2 hoặc nitơ nạp từ ngoài vào) và đo nồng độ oxy được lắp đặt theo thiết kế qui định [8, 9]. Thiết bị đo độ ẩm và nhiệt độ được đặt bên trong lô bảo quản.Chất khử oxy được đặt trên sàn cạnh các kệ kê hàng, phân bố trên toàn chu vi nền trong lô bảo quản. Sau đó túi được dán kín khí. Thời điểm dán kín được coi là khởi đầu của việc hấp thu oxy, làm giảm nồng độ oxy không khí trong túi bảo quản. Nồng độ oxy được đo từ thời điểm này cho đến khi thử nghiệm kết thúc. Việc dán túi bảo quản bằng keo dán. Lô hàng được bảo quản bằng khí CO2 hay nitơ công nghiệp được xử lý theo qui trình kỹ thuật do Cục DTQG ban hành [8, 9]: hút chân không, sau đó nạp khí CO2 hoặc nitơ công nghiệp, lặp lại nhiều lần đến khi nồng độ % oxy nhỏ hơn 5 % thì dừng lại và theo dõi tiếp trong suốt quá trình bảo quản. Nếu nồng độ oxy tăng lên do túi bảo quản bị hở cần lặp lại qui trình nạp CO2 hoặc nitơ từ đầu. Thường xuyên nạp bổ xung khí nitơ để duy trì nồng độ oxy thấp hơn 5 %. Gạo được bảo quản và gạo đối chứng đều được kiểm tra chất lượng định kỳ. Có hai phương pháp kiểm tra: - Các mẫu gạo dùng để phân tích các chỉ tiêu chất lượng được lấy từ các lô thí nghiệm theo TCVN 4551 - 2008 - Phân tích các chỉ tiêu cơ lý của gạo thí nghiệm theo quy định của Cục dự trữ Quốc gia: độ ẩm, tạp chất, hạt vàng, côn trùng sống. - Phân tích định lượng, như phân tích hàm lượng: Protein, gluxit, lipit, vitamin, độ chua, - Xác định chất lượng nấu nướng của cơm nấu từ gạo thí nghiệm được thực hiện theo 10TCN 590-2004 CHƯƠNG III. KẾt quẢ và thẢo luẬn 3.1. Kết quả tạo môi trường vi khi hậu bảo quản 3.1.1. Chất lượng màng PVC bảo quản a) Kiểm tra cảm quan Bề mặt màng không có nếp nhăn gấp gãy, không bị trầy xước, không bị thủng, không có 'mắt cá', không dính bết với nhau. Màng liền khối không có hiện tượng màng tách lớp. Màu sắc màng đồng đều, độ trong như nhau, kiểm tra bằng cách quan sát ngược sang cho thấy màng không có vết màu khác lạ, không lẫn tạp chất. Độ mềm dẻo như nhau, không có vị trí nào khô cứng hay ròn gãy. b) Chỉ tiêu cơ tính của màng PVC : Kết quả kiểm tra cơ lý màng PVC được giới thiệu trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Tính chất cơ lý của màng PVC STT Tên chỉ tiêu Chỉ số 1 Độ bền kéo đứt (Mpa) Theo chiều dọc Theo chiều ngang 35 34,5 2 Độ dãn dài đến điểm đứt (%)Theo chiều dọc Theo chiều ngang 192 235 3 Độ bền xé rách (KNm) Theo chiều dọc Theo chiều ngang 100 95,6 4 Độ ổn định kích thước Theo chiều dọc Theo chiều ngang 1,2 1,2 5 Độ dẻo 36 Số liệu trong bảng cho thấy màng đạt yêu cầu kỹ thuật. c) Chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng của màng PVC : Hàm lượng kim loại nặng được kiểm tra cho mỗi lô hàng, dựa trên công bố chất lượng của nhà sản xuất. Mẫu kiểm tra được lấy ngẫu nhiên, tiêu biểu cho mỗi loại PVC (loại dày làm nền, loại mỏng làm tấm phủ). Kết quả kiểm tra được ghi trong bảng 3.2. Bảng 3.2. Hàm lượng kim loại nặng trong màng PVC. Tên chỉ tiêu Phương pháp thử TCVN 6238-3:1997 (EN71-3:1998) Hàm lượng ( ppm) TCVN 6238-3:1997 EN71-3:1988 Kết quả 1. Hàm lượng Pb F AAS < 90 <0,1 2. Hàm lượng As VGA-77/4.4.2 < 25 0,002 3. Hàm lượng Cd FAAS < 75 0,0022 4. Hàm lượng Sb ICP < 60 <0,1 5. Hàm lượng Ba ICP < 500 <0,861 6.Hàm lượng Se GF AAS < 500 <0,1 7. Hàm lượng Hg VGA-77/4.4.4 < 60 <0,001 8. Hàm lượng Cr GF AAS < 60 <0,1 Trong số kim loại cần kiểm tra hàm lượng trên đây, As, Pb, Hg, Cr là bốn nguyên tố được quan tâm nhất. Sau đó đến Cd và Se. Như vậy, theo kết quả kiểm tra ghi trong bảng 3.2, hàm lượng kim loại nặng trong màng PVC đều thấp hơn qui định nhiều lần, đạt tiêu chuẩn qui định về vệ sinh an toàn thực phẩm. 3.1.2. Kiểm tra độ kín lô bảo quản Sau khi bố trí lắp ghép màng PVC tạo hình lô bảo quản cần kiểm tra toàn bộ màng PVC nền và che phủ. Sau khi nhập gạo vào sắp đặt các bao gạo theo quy định và phủ màng PVC kín lô được kiểm tra một lần nữa trước khi dán kín. Các mối dán được kiểm tra nghiệm thu, trước khi kiểm tra độ kín khí của lô. Kết quả kiểm tra cho thấy: - Nền phẳng đều, không có nếp gấp không có dị vật dưới màng - Mối nối dán đều, không bị cứng, không có bọt khí, nhất là không có rãnh hầm bọt khí thông nhau, không có vi nứt. - Các nếp gấp vùng góc dán kín không bị nứt gãy - Các mối nối ống van hút khí, đo kiểm tra nồng độ oxy đều được dán kín và không bị hở - Ống đo áp suất được nối dán kín không bị hở, dây không bị nứt thủng - Gạo được xếp đúng qui cách trong lô, có độ dư màng PVC đảm bảo không có hiện tượng căng màng do co kéo khi xếp gạo - Mặt nóc lô phẳng đều không có dị vật, màng PVC được dàn đều - Các mối dán đồng đều không bị phồng, 'cháy' do dư dung môi - Không có mùi dung môi, mùi lạ khác Sau khi hút khí trong lô, manomet chỉ áp suất chênh lệnh, trong lô kém áp suất khí quyển tự nhiên 200mm nước (25oC). Kết quả theo dõi mức độ tăng áp suất trong lô theo thời gian được ghi trong bảng 3.3 và hình 3.1. Theo dõi trong thời gian 40 phút giảm từ 230 mm xuống 153 mm đảm bảo độ kín theo quy định ( lớn hơn ½ cột nước coi là kín) Bảng 3.3. Theo dõi độ kín của lô hàng sau khi dán xong mức chênh lệch áp suất theo thời gian Thời gian phút Mức chênh áp suất, ∆P mm 0 230 5 210 10 195 20 170 30 160 40 153 50 147 60 145 90 140 Hình 3.1. Theo dõi độ kín của lô hàng sau khi dán xong chênh lệch áp suất theo thời gian 3.2. Biến thiên nồng độ oxy Chất khử oxy phản ứng với oxy theo sơ đồ Me + O2 = MeO Trong đó Me là kim loại như Zn, Fe..., Như vậy cứ 1 mol kim loại khử được 1/2 mol khí O2. Đối với nhôm và sắt có oxyt dạng Me2O3, 1 mol khử được 3/4 mol O2. Về nhiệt động học phản ứng oxy hoá tạo thành oxyt của kim loại trên đây xảy ra bất thuận nghịch, tương tự như oxy hoá - ăn mòn kim loại. Tuy nhiên về mặt động học quá trình còn bị tác động của nhiều yếu tố phức tạp. 3.2.1. Biến đổi nồng độ oxy 8 giờ đầu sau khi đặt chất khử oxy Bảng 3.4 ghi kết quả đo nồng độ oxy không khí trong lô hàng thí nghiệm từ khi đặt chất khử đến 8 giờ sau đó. Trong thời gian 480 phút thử nghiệm đầu tiên này nồng độ oxy biến thiên chậm, chủ yếu do quá trình chuyển tiếp của chất khử oxy từ trạng thái 'ủ' sang trạng thái hoạt hoá. Trên đồ thị trong hình 3.2 ta thấy ngay khi đặt chất khử oxy vào lô bảo quản nồng độ oxy không giảm ngay, mà sau một quá trình 'ủ' với tốc độ hấp thụ oxy rất nhỏ. Sau hơn 3 giờ nồng độ khí oxy gần như không giảm theo thời gian. Trong vòng 5 giờ từ khoảng 210 phút đến khoảng 500 phút, tốc độ giảm trung bình (hệ số góc đường tuyến tính hoá) 0,0067%/phút (tức là 0,4%/giờ), nồng độ trong 8 giờ đầu giảm được 2,1%. Nhiệt độ trong lô hàng thử nghiệm thay đổi không đáng kể, độ ẩm trong lô hàng 68%. Bảng 3.4. Biến thiên nồng độ oxy không khí, ToC và RH trong lô thử nghiệm từ 500 phút đầu tiên, t là thời gian (phút) tính từ khi đặt chất khử vào lô K2-3(chất khử oxy) Số TT Thời gian TN, phút Giờ đo Oxy % Nhiệt độ oC RH % 1 0 10,00 20,9 26 69 2 30 10,30 20,9 26,5 69 3 60 11,00 20,9 27,0 69 4 90 11,30 20,9 27,3 69 5 120 12,00 20,9 27,6 68 6 150 12,30 20,9 27,9 68 7 180 13,00 20,8 28,0 67 8 210 13,30, 20,6 28,2 67 9 240 14,00 20.5 28,2 67 10 270 14,30 20,2 28,4 67 11 300 15,00 20,1 28,5 67 12 330 15,30 19,8 28,3 67 13 360 16,00 19,6 28,3 67 14 390 16,30 19,5 28,0 68 15 420 17,00 19,2 27,6 68 16 450 17,30 19,0 27,7 68 17 480 18,00 18,8 26,5 69 18 500 18,30 18.6 26,3 69 Hình 3.2. Biến thiên của nồng độ % oxy trong không khí trong lô gạo thử nghiệm, 500 phút đầu tiên. 3.2.2. Biến đổi nồng độ oxy trong 48 giờ đầu thử nghiệm Bảng 3.5 giới thiệu kết quả đo nồng độ oxy không khí trong kho C4-N3 (chất khử oxy) sau 17h thử nghiệm, t là thời gian (giờ) tính từ khi đặt mẫu. Tại lô bảo quản này, ngày đầu thí nghiệm phát hiện có hiện tượng dò khí do màng PVC bị hở khiến cho oxy thâm nhập vào trong lô, nên số liệu đo không ổn định. Có thể nhận thấy tốc độ hấp thụ oxy ban đầu khá chậm, khoảng 25% tổng lượng oxy có trong kho sau 17h, tương đương 1,25%/giờ. Sau đó kể từ thời điểm đo 7h30 đến 17h30 cùng ngày, lượng oxy trong không khí đã giảm từ 16% còn 13%, chiếm 15% tổng lượng oxy không khí trong kho, tốc độ trung bình là 1,5%/giờ. Có thể coi như nhiệt độ không thay đổi (bảng 3.5). Độ ẩm (%) của môi trường thử nghiệm bên trong lô gạo kín đầu giờ (7h30) và cuối giờ (17h30 cùng ngày) đều là 78%. Bảng 3.5. Biến thiên nồng độ oxy, ToC và RH ngày thử nghiệm thứ 2 Số TT Thời điểm đo t TN, (giờ) Oxy, % Nhiệt độ, oC RH % 1 14h (hôm trước) 0 20,3 30 78 2 7h30 17,5 16 30 78 3 7h35 17,6 15,4 29,7 78 4 8h 18 15,3 29,5 78 5 8h30 18,5 15,2 29,7 78 6 9h 19 15 29,9 79 7 9h30 19,5 14,8 30 79 8 10h 20 14,7 30 79 9 10h30 20,5 14,4 29,8 79 10 11h 21 14,6 30 79 11 12h 22 14,2 29,7 79 12 12h30 22,5 14,3 29,7 79 13 13h 23 14,3 29,7 79 14 13h30 23,5 14,1 29,7 79 15 14h 24 14 29,6 80 16 14h30 24,5 14,1 29,7 80 17 15h 25 13,9 29,9 80 18 15h30 25,5 13,6 29,7 79 19 16h 26 13,3 29,5 79 20 16h30 26,5 13,2 29,5 78 21 17h30 27,5 13 29,7 78 22 23h 34 12,5 29,5 78 Các số liệu trong bảng 3.5 trên đây được xử lý phân tích bằng đồ thị. Hình 3.3 giới thiệu biến thiên nhiệt độ và nồng đô oxy trong lô gạo theo thời gian thử nghiệm trong ngày thứ hai thí nghiệm. Phương trình giảm nồng độ oxy trong lô gạo có dạng y1 (% oxy) = 21,369 - 0,336t, trong đó y1 (đơn vị đo là %) là nồng độ % oxy không khí trong lô gạo, t (giờ) là thời gian thử nghiệm, trong khoảng 17h30 đến 20h30 và dạng y2 (% oxy) = 27,360 - 0,549t trong khoảng 24 -26h thử nghiệm. Hệ số tương quan tuyến tính hoá y - t rất cao, đến 0,99 và 0,996 (hình3.3), là minh chứng cho quan hệ tuyến tính y - t và độ tin cậy của kết quả thu được. Hình 3.3. Biến thiên của nồng độ % oxy và nhiệt độ không khí trong lô bảo quản C4-N3 thời gian đầu, giai đoạn ổn định. Từ phương trình trên có thể xác định được một số thông tin quan trọng liên quan đến thời điểm đạt nồng độ oxy nhất định. Với phương trình tuyến tính hoá y1 - t, với t = 0 , nồng độ oxy là 21,360%, tương đương với nồng độ oxy trong khí quyển tự nhiên Cho y1= 0% tìm được t = 63,598 giờ, tức là chỉ cần thí nghiệm hơn 63h nồng độ % oxy không khí trong lô sẽ giảm đến 0 Trong thực tế thời gian đầu tốc độ giảm nồng độ oxy không cao, do cần có thời gian 'khởi động' quá trình hấp thu oxy, còn gọi là thời gian ủ của quá trình (incubation time). Trong lần thử nghiệm đầu tiên việc hoàn thiện bao gói kín lô gạo thực tế mất 6 giờ (ngày đầu tiên). Việc đo nồng độ oxy trong ngày đầu tiên này phụ thuộc vào quá trình hoàn thiện bao gói, điều kiện thí nghiệm không ổn định nên chỉ tính giá trị trung bình. Bảng 3.6. giới thiệu kết quả đo nồng độ oxy không khí trong lô thí nghiệm K2-3, từ 22 giờ đến 30 giờ thử nghiệm, t là thời gian (phút) tính từ khi đặt mẫu. Có thể nhận thấy tốc độ hấp thụ oxy ngày thứ 2 hoạt động, từ thời điểm 22 giờ đo được 13,2 %, nồng độ oxy đã giảm đi 7,7% so với ban đầu (20,9%). Sau 30 giờ đo được nồng độ oxy còn 9,8% oxy, đã giảm được 11,2% so với ban đầu. Kể từ thời điểm đo 8h đến 16h30 cùng ngày, nồng độ oxy trong không khí đã giảm từ 13,2 % đến 9,8%, chiếm 15,8 % tổng lượng oxy không khí trong kho, tốc độ trung bình là nồng độ oxy giảm 0,36%/giờ. Có thể coi như nhiệt độ không thay đổi (bảng 3.6). Độ ẩm (%) của môi trường thử nghiệm bên trong lô bảo quản đầu giờ (8h) và cuối giờ (16h30 cùng ngày) là 67% - 68%. Bảng 3.6. Biến động nồng độ oxy, nhiệt độ và độ ẩm, ngày thứ 2 lô K2-3(chất khử oxy) Số TT Thời gian TN, phút Giờ đo Oxy % Nhiệt độ oC RH % 1 1320 8.00 13.2 26 68 2 1350 8.30 13.0 26 68 3 1380 9.00 12.9 26 68 4 1410 9.30 12.6 26 68 5 1440 10.00 12.4 26.3 68 6 1470 10.30 12.1 26.5 67 7 1500 11.00 12.0 27.0 67 8 1530 11.30 11.7 27.3 67 9 1560 12.00 11.6 27.6 67 10 1590 12.30 11.4 27.9 67 11 1620 13.00 11.2 28.0 67 12 1650 13.30 11 28.2 67 13 1680 14.00 10.8 28.2 67 14 1710 14.30 10.5 28.5 67 15 1740 15.00 10.4 28.3 67 16 1770 15.30 10.2 28. 67 17 1800 16.00 10 27.5 68 18 1830 16.30 9.8 27.4 68 Các số liệu trong bảng 3.6 trên đây được xử lý phân tích bằng đồ thị. Hình 3.4 giới thiệu biến thiên nồng đô oxy không khí trong lô gạo theo thời gian thử nghiệm trong ngày thí nghiệm thứ hai . Hình 3.4. Biến thiên của nồng độ % oxy không khí trong lô bảo quản K2-3, ngày thứ 2 thử nghiệm 3.2.3. Biến đổi nồng độ oxy trong 60 ngày thử nghiệm Bảng 3.7 giới thiệu kết quả đo nồng độ % oxy, nhiệt độ và độ ẩm không khí trong lô từ sau khi đặt chất khử đến 60 ngày, lô bảo quản gạo số C4-N3(chất khử oxy). Đồ thị '% oxy' theo thời gian t, trong toàn khoảng nồng độ oxy từ 20,3% đến 0%, không phải là một đường tuyến tính, trong thực tế phải mất nhiều thời gian hơn 72,33h để đạt được nồng độ oxy Y= 0%. Bảng 3.7. Biến đổi nồng độ oxy, toC, RH trong 60 ngày thử nghiệm, lô bảo quản C4-N3(chất khử oxy) Thời gian TN, ngày Giờ đo Oxy % oC RH % 1 14h 20.31 30 78 2 14h 14.00 29,5 80 5 7h 0.90 30 78 15 14h 0.01 29 79 30 14h 0.07 28 78 60 14h 0.01 27 79 Các số liệu trong bảng 3.7 trên đây được xử lý phân tích bằng đồ thị. Hình 3.5 giới thiệu đồ thị biến thiên của nồng độ % oxy theo thời gian thử nghiệm trong toàn khoảng từ 20,3% đến 0%. Ta thấy tại t ~ 4,5 ngày nồng độ oxy đạt đến 1%. Sau đó nồng độ oxy luôn thấp hơn, trong khoảng < 0,1%. Hình 3.5. Biến thiên của nồng độ % oxy trong lô theo thời gian (ngày) Đối với lô bảo quản K2-N3, về cơ bản biến thiên của nồng độ oxy, nhiệt độ và độ ẩm không khí theo thời gian (bảng 3.8). Bảng 3.8 giới thiệu kết quả đo nồng độ % oxy, nhiệt độ và độ ẩm không khí trong 60 ngày đầu thử nghiệm, lô bảo quản K2-N3(chất khử oxy) Thời gian TN, ngày Giờ đo Oxy % oC RH % 1 10h 20.90 26 69 2 8h 13.20 26 68 6 9h 5.00 26 68 13 8h 2.50 25 69 30 10h. 0.07 26 68 60 10h 0.01 25 69 Các số liệu trong bảng 3.8 trên đây được xử lý phân tích bằng đồ thị. Hình 3.6 giới thiệu biến thiên nồng đô oxy không khí trong lô gạo theo thời gian thử nghiệm 60 ngày K2-N3. Như vậy trên thực tế phải mất 312h (13 ngày) chất khử oxy mới làm giảm nồng độ oxy trong lô gạo xuống đến 2,5% mức an toàn bảo quản gạo nộng độ N2 = 97,5% . Nồng độ oxy trong lô thí nghiệm giảm từ 2,5% đến 0% phải kéo dài 17 ngày. Hình 3.6 giới thiệu đồ thị biến thiên của nồng độ % oxy theo thời gian thử nghiệm (ngày) trong toàn khoảng 20,9 - 0% oxy. Từ phương trình trên có thể xác định được một số thông tin quan trọng liên quan đến thời điểm đạt nồng độ oxy nhất định. - Tại t = 0 , nồng độ oxy trong lô đo được là 20,90%, giá trị này tương đương với nồng độ oxy trong khí quyển tư nhiên - Tại t = 144 giờ ( 6 ngày) thử nghiệm nồng độ oxy không khí oxy giảm đến 5% - Tại t = 312 giờ (13 ngày) thử nghiệm nồng độ oxy không khí oxy giảm đến 2,5% - Tại t = 720 giờ (30 ngày) thử nghiệm nồng độ oxy không khí trong lô giảm đến 0%. 3.2.4. Biến động nồng độ oxy trong 11 tháng thí nghiệm Theo dõi thử nghiệm trong 11 tháng, kết hợp đo 4 thông số là nồng độ oxy, nồng độ nitơ, nhiệt độ, độ ẩm trong lô bảo quản C4-N3(chất khử oxy), thu được kết quả ghi trong bảng 3.9. Bảng 3.9. Nồng độ oxy, nitơ, nhiệt độ, độ ẩm 11 tháng, kho C4-N3(chất khử oxy) Thời gian TN, ngày Giờ đo Oxy % Ni tơ % T oC RH % 1 14h 20.31 78 30 78 2 14h 14.00 86 29,5 80 5 7 h 0.90 99.1 30 78 15 14h 0.7 99.3 29 79 30 14h, 0.5 99.5 28 78 60 14h 0.7 99.3 27 79 90 14h 0.6 99.4 27 79 120 14h 1 99.0 26 79 150 8h 1.6 98.4 25 80 180 10h 0.5 99.5 20 80 210 9h 0.7 99.3 22 79 240 9h 0.6 99.4 24 81 270 8h 0.5 99.5 26 78 300 10h 0.3 99.7 28 78 330 9h 0.5 99.5 27 79 Nhận xét chung : - Nồng độ oxy giảm làm tăng nồng độ nitơ, mức độ tăng giảm tương quan tương đối với nhau. Trong thực tế trong lô kín, bao nhiêu thể tích oxy bị khử bấy nhiêu thể tích tổng của lô cũng bị giảm theo, do đó mặc dù lượng nitơ không đổi, nhưng do thể tích giảm theo mức giảm thể tích oxy nên nồng độ nitơ tăng lên. - Nhiệt độ trong lô biến động không nhiều, cao nhất trong khoảng 10 độ mặc dù trải qua các mùa với nhiệt độ trung bình khác nhau. Thực tế do lô bảo quản trong kho, nên mức độ bị tác động bởi nhiệt độ bên ngoài tương đối thấp, mặt khác thời điểm đo đều vào khoảng 14h là lúc nhiệt độ bên ngoài cao nhất trong ngày. Tuy nhiên mức độ chênh lệch nhiệt độ tương đối cao (10oC) phản ánh thực tế biến động nhiệt độ theo mùa ở nước ta, là một khó khăn thách thức cho bảo quản dài hạn - Độ ẩm hầu như không thay đổi, giao động trong khoảng 78% đến 81%. Hiên nay, với kết quả thu được trong bảng 3.9 chúng tôi chưa nhận thấy mối liên hệ tương đối có thể có giữa nhiệt độ và độ ẩm trong lô bảo quản, độ ẩm của gạo được duy trì trong khoảng 13,5% đến 13,8%. Qua kết quả trong bảng 3.9 ta vẽ đồ thị hình 3.7. Nồng độ oxy sau khi đạt giá trị xấp xỉ 0% luôn được duy trì ở mức thấp dưới 2%. Hình 3.7 cho thấy, % oxy trong không khí trong lô gạo sau đó luôn ở mức thấp, nhỏ hơn 2%, và khí nitơ luôn luôn ở mức lớn hơn 98%, hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cao nhất về bảo quản dài hạn trong kho dự trữ nhiều loại sản phẩm So sánh bảo quản kín có sử dụng chất khử O2 với các bảo quản kín khác bổ sung khí CO2 và N2. Dùng chất khử oxy với lượng đưa vào 25 kg thì thời gian khử oxy ngắn hơn nếu dùng 12kg đủ cho giữ nồng độ oxy nhỏ hơn 3% duy trì môi trường bảo quản tốt cho bảo quản gạo thời giam giảm keo dài hơn, giữ được cho áp suất 2 bên trong lô gạo thử nghiệm và bên ngoài cân bằng, hạn chế được thẩm thấu và luôn có lượng chất khử thường trực phản ứng với lượng oxy thẩm thấu qua màng PVC vào trong lô bảo quản. Hình 3.7. Biến thiên nồng độ oxy theo thời gian trong 11 tháng thử nghiệm Nếu dùng bảo quản gạo bằng khí CO2 thường đến 6 tháng nồng độ CO2 trong lô gạo giảm nhỏ hơn bằng 15% phải nạp bổ sung (bởi vì trong lô khi nạp khí CO2 áp suất trong lô gạo cao hơn ngoài, nồng độ CO2 trong không khí thấp lên có độ thấm khí ra bên ngoài). Nếu dùng bảo quản gạo bằng khí N2 thường 9 tháng nồng độ N2 giảm dưới 95% phải bổ sung khí N2 (bởi vì khi nạp khí N2 vào trong lô áp suất trong lô cao hơn và bao giờ khí từ nơi có nộng độ cao thẩm thấu ra nơi có nồng độ thấp và ngược lại oxy lại thấm vào trong lô). Giá trị đo nồng độ oxy giao động trong khoảng nhỏ hơn 2%, mà không phải là một hằng số, có thể được giải thích bằng sự phức tạp của quá trình sinh hoá và hoá lý của vùng trong lô và lân cận (trong kho chứa lô) của lô bảo quản. Vấn đề này hiện đang và sẽ được nghiên cứu theo dõi bằng hệ đo tự động với sensor nhiệt độ, độ ẩm kết nối máy tính với phần mềm thích hợp. 3.2.5. Thảo luận về chất khử và biến thiên nồng độ oxy Chất khử oxy thường là: bột kim loại dễ bị oxy hóa và một số hợp chất của chúng, như Fe, Zn, Al, FeO hay muối FeSO4; chất khử oxy với enzym, axit gallic, polyphenol, axit ascorbic, chất khử có chứa lưu huỳnh (liên kết S-C )… [6]. Tuy nhiên cho đến nay chất khử oxy nền bột kim loại được sử dụng rộng rãi nhất do hiệu quả cao, dễ kiểm soát, dễ sử dụng, và không độc hại. Chất khử oxy đã được chế tạo từ bột sắt điện hóa kích thước trung bình 150µm đến 250µm. Từ bột kim loại và bột oxyt, ví dụ bột kẽm, bột oxyt kẽm, bột sắt, bột nhôm, cùng với phụ gia và chất độn vô cơ, được chế tạo tại chỗ, là sản phẩm nội địa có trên thị trường, được phối trộn theo tỉ lệ định trước: ví dụ nguyên liệu và tỉ lệ thành phần đầu tiên được sử dụng chế tạo chất khử oxy như sau Hỗn hợp oxyt 5 - 15%, Bột kim loại Ag 0,01% - 0,02%, Fe 60% - 75%, (kích thước trung bình 150mm) Zn 10 % – 15% (kích thước trung bình 50mm) Phụ gia - chất độn : than hoạt tính, bột đá xốp Hỗn hợp trên được trộn nghiền và ủ tạo hỗn hợp đồng nhất có độ hoạt hoá thích hợp, tạo thành chât khử oxy đầu tiên với các chỉ tiêu quan trọng nhất : - 1,5 kg sản phẩm khử được toàn bộ lượng oxy không khí trong thể tích 1m3, và duy trì nồng độ oxy thấp do tiếp tục khử oxy thấm vào thể tích này, ít nhất sau một thời gian nữa. - Tốc độ khử oxy không khí đạt tối thiểu 10cm3 oxy/g/ngày, (tức là 15g sản phẩm khử hết oxy tự nhiên trong thể tích 10 lít sau 14 ngày). Tốc độ khử tối đa 50cm3 oxy/g/ngày đến 60cm3 oxy/g/ngày (tức là 15g sản phẩm khử hết oxy tự nhiên trong thể tích 10 lít sau 2 ngày). - Không có kim loại nặng (phân tích thấy có vết kim loại nặng qui ra chì). - Tính toán cho thấy nếu ta sử dụng 15kg chất khử oxy cho lô 100 tấn gạo sẽ hạ thấp nồng độ oxy xuống xấp xỉ 0% sau 4 - 14 ngày, và duy trì nồng độ oxy thấp <2% trong thời gian 24 tháng. Thực nghiệm đã đạt được: thời gian khử oxy đến xấp xỉ 0% là hơn 4 ngày và duy trì nồng độ oxy thấp hơn 22 tháng [6, 7]. - Theo tính toán nếu ta dùng 20kg chất khử oxy cho lô 100 tấn gạo sẽ hạ thấp nồng độ oxy xuống xấp xỉ 0% sau 2 - 10 ngày, và duy trì nồng độ oxy thấp <2% trong thời gian trên 30 tháng. Nếu ta dùng 25kg chất khử oxy cho lô 100 tấn gạo sẽ hạ thấp nồng độ oxy xuống xấp xỉ 0% sau 1 - 8 ngày, và duy trì nồng độ oxy thấp <2% trong thời gian trên 40 tháng Có thể nhận thấy diện tích bề mặt riêng của kim loại bột kích thước trung bình 150µm là khá nhỏ, do đó tốc độ khử oxy chậm. Chất khử oxy chế tạo được trên đây, với kích thước hạt 150µm đến 250µm, đã được sử dụng khử oxy cho bảo quản lô 100 tấn gạo trong kho kín khí (~120m3), (1 lô bảo quản 100 tấn gạo bằng bơm khí nitơ công nghiệp). Thay cho việc nhiều lần bơm nạp khí nitơ hòa loãng oxy, chỉ cần đặt 1 lần 15 gói (1kg/gói) chất khử oxy trong túi bảo quản (không tiếp xúc với gạo), sau khoảng 480 h lượng oxy trong lô đã giảm đến xấp xỉ 0% (hình 3.7), nitơ tăng lên trên 99% đáp ứng yêu cầu bảo quản chất lượng cao. Nồng độ oxy thấp được duy trì liên tục trong kho đến 12 tháng .Nếu được bảo quản tiếp, chất khử oxy có thể duy trì môi trường nghèo oxy lâu hơn nữa. 3.3. Kết quả chất lượng gạo được bảo quản 3.3.1. Diễn biến chỉ tiêu hóa lý của chất lượng gạo Gạo bảo quản được kiểm tra chất lượng định kỳ và cuối cùng là sau 11 tháng thử nghiệm, theo các qui định và tiêu chuẩn nhà nước [8,9,10]. Kết quả kiểm tra chất lượng được giới thiệu trong bảng 3.10. Riêng về độ ẩm hạt gạo, khi nhập kho để bảo quản phải đáp ứng yêu cầu nhỏ hơn 14% của tiêu chuẩn quốc gia [10]; trong suốt quá trình bảo quản vẫn luôn luôn duy trì được giá trị này (bảng 3.10). Điều đó cho thấy độ ẩm của gạo không bị tác động của môi trường bảo quản. - Thủy phần và sự phân bố lại ẩm trong lô: Dao động trong khoảng từ 13,5 đến 14% thời điêm cao nhất là 14%. Thủy phần ban đầu nhập dưới 14% rất thuận lợi cho việc khống chế sự tăng vọt của thủy phần trong quá trình bảo quản do sự phân bố lại độ ẩm trong lô gạo. Do trong quá trình vận chuyển gạo có tích nhiệt, ẩm không đều xếp vào lô và phủ kín. Trong vòng 1 tháng đã xảy ra hiện tượng chuyển dịch ẩm và nhiệt. Ở giữa lô nhiệt độ cao hơn phía ngoài lô và trên đỉnh lô. Sự chuyển dịch nhiệt độ kéo theo sự truyền ẩm. Quá trình chuyển dịch nhiệt và ẩm xảy ra chậm do gạo có tính truyền nhiệt kém dẫn đến sự thay đổi dẫn độ ẩm của gạo phía ngoài lô tăng lên cách từ từ. Khi thời tiết thay đổi chuyển từ mùa nóng sang mùa lạnh, dao động nhiệt độ không khí ngoài lô cao hơn nhiệt độ khoảng không trong lô. Ở thời điểm nhiệt độ khoảng không thấp hơn nhiệt độ điểm sương, hiện tượng đọng sương bên trong màng phủ của lô xuất hiện . Độ ẩm của lớp gạo phía ngoài rìa lô và trên đỉnh lô tăng lên xử lý không kịp thời sẽ bị mốc phần rìa bao sát màng PVC (thường xảy ra với bảo quản gạo CO2, gạo có thủy phần cao hơn quy định). Bảng 3.10. Diễn biến chất lượng gạo, kho phương pháp bảo quản bằng ứng dụng chất khử oxy ngăn C3N4 và K2-3 với C5N7, và kết quả so sánh C11. Thời điểm kiểm nghiệm Kho Chất lượng bảo quản Độ ẩm hạt % Tạp chất % Hạt vàng % Côn trùng con/kg Ban đầu C4N3 13,7 0,1 0,13 4 K2-3 13,8 0,1 0,2 3 C5N7 13,8 0,1 0,11 3 C11 13,7 0,1 0,2 0 Sau 3 tháng C4N3 13,8 0,1 0,13 0 K2-3 13,8 0,1 0,2 0 C5N7 13,6 0,1 0,13 0 C11 13,7 0,1 0,2 0 Sau 6 tháng C4N3 13,8 0,1 0,14 0 K2-3 C5N7 13,9 0,1 0,15 0 C11 13,7 0,1 0,2 0 Sau 9 tháng C4N3 13,5 0,1 0,14 0 K2-3 C5N7 13,9 0,1 0,17 0 C11 13,1 0,1 0,2 0 Sau 11 tháng C4N3 13,6 0,1 0,16 0 K2-3 C5N7 13,6 0,1 0,22 0 C11 13,5 0,1 0,2 0 C4N3: Sử dụng chất khử oxy C5N7: Sử dụng nạp khí CO2 K2-3: Sử dụng chất khử oxy C11: Sử dụng nạp khí N2 -Tạp chất: Do bảo quản kín tạp chất không thay đổi vì không có côn trùng phá hại và không bị bụi của môi trường ảnh hưởng. -Hạt vàng : qua các chỉ số phân tích mẫu bảo quản gạo bằng khí N2 và chất khử oxy 0,03% thay đổi ít còn bảo quản bằng khí CO2 thay đổi không đáng kể sau 11 tháng tăng lên 0,11%. - Côn trùng hại: Gạo được dùng bảo quản kín sử dụng chất khử oxy và khí CO2 đến nay là gạo Nam bộ vận chuyển ra Bắc.Thời gian từ khi sản xuất đến khi nhập kho 01 tháng trong quá trình vận chuyển bị lây nhiểm côn trùng. trước khi nhập xác định mật độ dưới 5 con /kg mọt sống, chủng loại thường là mọt đỏ... Nhập gạo đầy lô phủ, dán kín ta thấy mọt di chuyển ra sát màng. khi ta sử dụng chất khử oxy sau 1 tuần không thấy côn trùng sống. Trong quá trình kiểm tra không thấy phát sinh mọt sống, chỉ có xác mọt chết tồn tại và thấp hơn ban đầu, do mọt di chuyển ra ngoài mặt bao và một phần bị chết ở ngoài bao. Do nồng độ oxy duy trì sự sống của côn trùng đã giảm xuống dưới 2% lên côn trùng trưởng thành và trứng không phát triển được và chết. 3.3.2. Độ giảm chất lượng dinh dưỡng Gạo bảo quản chất khử CO2 sau 11 tháng các chỉ số dinh dưỡng có giảm nhưng mức độ không đáng kể so với gạo bảo quản bằng bảo quản bằng khí CO2, và bảo quản thông thường. Kết quả kiểm tra chất lượng được giới thiệu trong bảng 3.11. Bảng 3.11. Chất lượng của gạo bảo quản sử dụng chất khử oxy và bảo quản bằng CO2 và N2 Thời gian bảo quản Kho Chất lượng gạo Protein Gluxit LIPIT (g/100g) Vitamin B1 (mg/100g) Độ chua (ml NaOH) Nấm mốc (số/g) Aflatoxyn Nhận xét Cảm quan Ban đầu C4N3 6,7 82,1 5,5 0,07 0,4 0 Thơm đặc trưng không có mùi vị lạ K2-3 7,3 83,3 4,8 0,07 0,5 0 C5N7 7,2 82,2 5,0 0.08 0.40 0 C11 Sau 3 tháng C4N3 6,7 82,0 5,5 0,07 0,4 Thơm đặc trưng không có mùi vị lạ K2-3 7,3 83,3 4,8 0,07 0,5 0 C5N7 7,2 82,1 4,94 0.08 0.44 C11 0,03 5,6 0 Sau 9 tháng C4N3 6,7 82,1 5,45 0,07 0,45 Hương thơm đặc trưng K2-3 C5N7 7,2 82,2 4,85 0.073 0.55 C11 0,03 4,5 1,4.101 Sau 11 tháng C4N3 6,7 82,1 5,4 0,06 0,5 0 Thơm đặc trưng không có mùi vị lạ K2-3 C5N7 7,2 82,2 4,8 0,07 0,6 0 C11 0,03 4,75 1,4.101 C4N3: Sử dụng chất khử oxy C5N7: Sử dụng nạp khí CO2 K2-3: Sử dụng chất khử oxy C11: Sử dụng nạp khí N2 Nhận xét protein, gluxit, lipit, vitamin B1, độ chua, nấm mốc độc - Sau 3 tháng đầu gạo bảo quản kín bằng chất khử O2 so với gạo bảo quản kín bằng CO2 và thông thường : dinh dưỡng gạo không thay đổi . - Sau 9 tháng đầu gạo bảo quản kín bằng chất khử O2 so với gạo bảo quản kín bằng CO2 và thông thường : lipit giảm = 0,05%, vitamin B1giảm = 0,01%, độ chua tăng = 0,05%, nấm mốc độc không thấy. Gạo bảo quản khí CO2 Lipit giảm = 0,06%, vitamin B1 giảm= 0,01%, Độ chua tăng = 0,06%, nấm mốc độc không thấy. - Sau 11 tháng đầu gạo bảo quản kín bằng chất khử O2 so với gạo bảo quản kín bằng CO2 và thông thường lipit giảm = 0,05%, vitamin B1= 0,0 %, độ chua tăng= 0,05%, nấm mốc độc không thấy. Gạo bảo quản khí CO2 lipit giảm = 0,05%, vitaminB1 giảm = 0,01%, độ chua tăng = 0,05%, nấm mốc độc không thấy. Như vậy gạo bảo quản kín bằng chất khử oxy sau 11 tháng dinh dưỡng so với ban đầu thay đổi rất ít so với ban đầu (bảng 3.12). Bảng 3.12. Chất lượng của gạo bảo quản chất khử oxy và bảo quản bằng CO2 Số TT Các chỉ số dinh dưỡng Bảo quản với chất khử O2 Bảo quản kín với CO2 1 Protein Không giảm Không giảm 2 Gluxit Không giảm Không giảm 3 Lipit giảm 0,1 % giảm 0,2 % 4 VitaminB1 giảm 0,01% Giảm 0,01% 5 Độ chua tăng 0,1 % tăng 0,2 % - Giá trị thương phẩm: Như vậy sau 11 tháng bảo quản bằng chất khử oxy, gạo luôn đảm bảo yêu cầu chất lượng cao của bảo quản gạo dài hạn ở nước ta, giữ được hương thơm và mùi vị tự nhiên. Qua đánh giá chất lượng gạo bảo quản 11 tháng thông qua cảm quan, mùi vị của nấu cơm. Kết quả được ghi trong bảng 3.13. Bảng3.13. Đánh gía chất lượng gạo bằng mùi và vị (bằng cảm quan) sau 11 tháng bảo quản. phương pháp bảo quản bằng ứng dụng chất khử oxy ngăn C3N4 và K2-3 với C5N7, và kết quả của lô C11. Kho Mùi Vị Thơm Bình thường Hôi mốc Ngọt Vị lạ đắng, chua C4N3 70 30 0 100 0 K2-3 72 28 0 100 0 C5N7 62 38 0 100 0 C11 63,6 36,4 0 100 0 Kết quả cho thấy: gạo bảo quản bằng chất khử oxy có mùi thơm ngon và được đánh giá cao hơn (70%) so với gạo bảo quản bằng khí nitơ công nghiệp (63,6%) so với bảo quản gạo CO2 (62%). Nguyên nhân có thể do nồng độ oxy trong lô gạo bảo quản bằng chất khử oxy luôn luôn nhỏ hơn 2%, thấp hơn so với bảo quản bằng nạp khí nitơ, bảo quản bằng khí CO2. Mặt khác do nồng độ khí N2 hay CO2 giảm và lương oxy trong lô tăng lên nên thường trong vòng 6 tháng phải nạp bổ sung khí N2 hay CO2. Làm cho gạo bị ô xy hóa nhiều hơn CO2 + H2O H2CO3 tác động lên lipit (khi mở lô gạo bảo quản khí CO2 có mùi hơi khét phải để sau 4 đến 5 giờ mùi giảm do đó hương thơm của gạo bị giảm. 3.3.3. Tổn thất vật chất khô Trong quá trình bảo quản gạo bằng chất khử O2 do bị giảm lượng oxy tác động phản ứng gạo không bị oxy hóa tạo thành khí CO2 và H2O lên các hệ ezym có trong gạo hoạt động phân hủy gạo bị hạn chế, phần tiêu hao chất dinh dưỡng giảm lên lượng hao hụt không đáng kể chỉ 0,05%. Qua thực tế xuất gạo tại các kho dùng chất khử O2 có lượng hao từ 0,03 - 0,04%, thấp hơn định mức (qui định là 0,01%) do lấy mẫu trong quá trình bảo quản . 3.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật Hiệu quả kinh tế kỹ thuật của phương pháp (sử dụng chất khử oxy so sánh với các phương pháp công nghệ khác) ta có bảng 3.14. Bảng 3.14. So sánh một số thông số bảo quản 100 tấn bảo quản kín sử dụng chất khử oxy với nạp khí N2 và CO2 SốTT Một số thông số Sử dụng chất khử oxy Nạp khí Nitơ Nạp khí CO2 1 Nhu cầu vật tư Chất khử Cân nặng 15-25 kg Số lương 12-25 túi 3 Bình thép 150at 3 bộ van an toàn 2 đồng hồ áp lực 1 bộ mở chuyên dùng Cân nặng tổng cộng 300kg 10 Bình thép 150at 3 bộ van an toàn 2 đồng hồ áp lực 1 bộ mở chuyên dùng Cân nặng tổng cộng 1000kg Bảng 3.14. Tiếp theo SốTT Một số thông số Sử dụng chất khử oxy Nạp khí Nitơ Nạp khí CO2 2 Vận chuyển Các loại phươn tiện vận chuyển 12-25 kg/100 tấn gạo Ô tô vận tải 300kg/100 tấn gạo Ô tô vận tải 1000kg/ 100 tấn gạo 3 Khi tiến hành Thông thường Phòng cháy nổ Phòng nổ 4 Sử dụng Không cần hút chân không Đặt chất khử 1 lần Hút chân không 2-3 lần Bơm khí 2-3 lần Phức tạp khi vần bình Hút chân không 2-3 lần Bơm khí 2-3 lần Phức tạp khi vần bình 5 Thời gian nồng đô oxy <2% 1 lần đặt từ 5-10 ngày Sau 2-3 lần hút xả trung bình 5 ngày -10 ngày Sau 2-3 lần hút xả trung bình 5 ngày -10 ngày 6 Sau sử dụng Không cần bất cứ công đoạn nào Thu hồi vận chuyển 03 bình thép và các phụ kiện Thu hồi vận chuyển 10 bình thép và các phụ kiện 7 Chất thải 15-30 kg không độc hại, không cần xử lý tại chỗ Khí N2 không độc Không cần xử lý thải tại chỗ Khi CO2 độc hại thải vào môi trường ảnh hưởng tầng O3 3.5. Thảo luận Hiện tượng hở khí - cách nhận biết và khắc phục Với các màng PVC, bao gói cho buồng thử nghiệm thường hay bị thủng châm kim, hở mối dán, ròn nứt màng..., đặc biệt đối với các loại túi bao gói đã sử dụng hơn một lần. Hiện tượng thủng túi bao gói bảo quản dẫn đến việc oxy không khí tự nhiên bên ngoài lọt vào lô bảo quản, làm cho nồng độ % oxy không giảm, hoặc tăng lên bất thường. Trong trường hợp như vậy cần nhanh chóng hàn dán lại vết thủng. Ngay khi vết thủng được dán kín, chỉ số % oxy lại tiếp tục giảm, tốc độ giảm nhanh chóng đạt được giá trị trước đó tại thời điểm màng chưa bị thủng. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp sử dụng chất khử oxy so với việc bơm khí nitơ (phải bơm khí nitơ bổ xung, hoặc thậm chí phải hút chân không lại sau đó mới bơm khí nitơ như đối với lần hút nạp ban đầu cho lô bảo quản . Hình 3.8 giới thiệu dạng đồ thị biến thiên của nồng độ oxy Y theo thời gian bảo quản t của lô bảo quản có hiện tượng thủng hở màng bao gói trong quá trình khử oxy [6c, 7]. Diễn biến được khảo sát trước và sau khi màng bị thủng hở và được hàn kín. Từ đồ thị trong hình 3.8 có thể xác định các giai đoạn khác nhau, đặc biệt là giai đoạn chuyển tiếp của quá trình khử oxy: - Từ trạng thái ban đầu sang giai đoạn hấp thụ phản ứng khử (giai đoạn ủ), trong khoảng t = 0h đến 0,5h - Giai đoạn đạt tốc độ làm nghèo oxy cao nhất, t = 1h đến 3h30 - Hiện tượng bị thủng màng bao gói buồng bảo quản (tại thời điểm T1, T2) - Sau khi hàn kín vết thủng của màng bao gói buồng bảo quản (Hk1 và Hk2) Mỗi giai đoạn có thể được đặc trưng bằng vận tốc giảm nồng độ oxy, hoặc bằng phương trình tuyến tính hoá đồ thị quá trình giảm oxy. Một số kết quả tuyến tính hoá xử lý đồ thị trên đây được giới thiệu trong bảng 3.15. Hình 3.8. Biến thiên của nồng độ % oxy, và hiện tượng lô bảo quản bị thủng, trước và sau khi hàn kín, ngày đầu thử nghiệm. Các ký hiệu trong hình: - T1, T2 : Thời điểm thủng lần 1 và lần thứ 2; - Hk1, Hk2 : Hàn kìn lần 1 và hàn kín lần ; - Đ1, Đ2, Đ3 : Đường tuyến tính hoá đồ thị trước khi màng bị thủng; - (Đ1), sau khi hàn kín lần 1 (Đ2) và sau khi hàn kín lần 2 (Đ3) Từ kết quả thu được cho phép rút ra một số nhận xét sau: - Như vậy chỉ số xác định việc để lọt oxy và trong lô gạo (do vật liệu bao gói bị thủng, bao gói bị hở) là số liệu đo % oxy trên máy đo không giảm. Nếu thủng nhỏ, số đo này không tăng không giảm hoặc tăng chậm (thủng lần 1 - T1, giai đoạn đầu thủng lần 2 - T2 ). Nếu vết thủng lớn, số đo % oxy tăng lên rõ rệt (thủng lần 2 - T2, giai đoạn sau). - Chỉ số xác định việc hàn kín chỗ thủng hở chính là hiện tượng giảm dẫn % oxy đo được, với tốc độ giảm đạt được tương ứng với số liệu đo được trước khi màng bị thủng. Trong trường hợp vết thủng rất nhỏ, tốc độ giảm nồng độ % oxy thấp hơn nhiều so với tốc độ giảm trung bình Bảng 3.15. Phương trình tuyến tính hoá biến thiên của Y (% oxy) theo t trước khi buồng bảo quản bị thủng, và sau khi hàn kín buồng bảo quản. Số TT Tình trạng lô bảo quản Phương trình thực nghiệm Ghi chú 1 Màng chưa bị hở : Đ1 Y = 22,21 - 1,437t R>0,992 2 Màng thủng lần một : T1 % oxy: không tăng không giảm 3 Hàn kín lần 1 : Đ2 Y = 18,90 - 1,035t R>0,996 4 Màng thủng lần hai: T2 % oxy sau đó tăng cao 5 Hàn kín lần 2: Đ3 Y = 26,04 - 1,022t R>0,983 Một số điểm chú ý về bảo dưỡng và màng phủ kín - Về nguyên tắc, lô bảo quản phải kín khí. Trong thực tế vật liệu bao gói, với diện tích lớn hàng trăm mét vuông, có thể bị thủng, châm kim, kiến mối gặm nhấm, các đường dán bị hở, bong. Điều này đặc biệt cần chú ý đối với buồng bảo quản sử dụng các loại vật liệu bao gói cũ, tác nghiệp hoàn toàn thủ công. - Vì vậy cần đo nồng độ oxy theo một qui định cụ thể, với khoảng cách thời gian giữa hai lần đo hợp lý nhất là giai đoạn đầu, khoảng 24h đầu tiên sau khi đặt chất khử oxy. Giai đoạn đầu khoảng cách này thường là 10 phút đến 20 phút một lần đo. Về sau có thể từ 1 giờ đến 12 giờ một lần đo, cho đến khi nồng độ oxy giảm đến 0. Sau đó tiếp tục theo dõi và xác định nồng độ oxy trong buồng bảo quản mỗi tuần đến mỗi tháng một lần... Mục đích chính của việc theo dõi này là nhanh chóng xác định được hiện tượng thủng hở màng bao gói (do cơ học, côn trùng động vật...) để kịp thời xử lý. - Trong trường hợp phát hiện vết thủng hở chậm, xử lý hàn kín không nhanh, dẫn đến việc nồng độ oxy tăng cao hơn mức quy định ảnh hưởng đến chất lượng bảo quản, mặt khác sẽ tiêu tốn lượng chất chât khử oxy nhiều hơn mức tính toán ban đầu, phải bổ sung gây tốn kém. Tuy nhiên đối với chất khử oxy, việc xử lý kỹ thuật đơn giản, nhanh chóng và ít tiêu tốn vật tư, nguyên vật liệu ban đầu và không tiêu tốn điện năng. Trong trường hợp đo nồng độ oxy được tự động hoá, với xenxơ đo oxy kết nối máy tính, công việc theo rõi chất lượng bảo quản sẽ đơn giản thuận lợi và hiệu quả hơn nhiều. KẾt luẬN Tổng hợp kết quả nghiên cứu sử dụng chất khử oxy tạo môi trường vi khí hậu nghèo oxy, kiểm soát được mức độ nghèo oxy trong thời gian dài của môi trường vi khí hậu này, và ứng dụng bảo quản gạo dự trữ quốc gia, cho phép chúng tôi rút ra một số kết luận sau đây. a) Khử oxy tạo môi trường bảo quản chống oxy hoá - Chất khử oxy đã làm giảm nồng độ oxy trong lô bảo quản 100 tấn gạo xuống đến 0%, nồng độ nitơ > 98%, và luôn duy trì được các nồng độ này đến hơn 12 tháng, đáp ứng yêu cầu khắt khe nhất về bảo quản kín chống oxy hoá, thay thế hoàn toàn việc hút - nạp khí nitơ trong bảo quản kín hiện nay - Tốc độ làm giảm nồng độ oxy và tăng nồng độ nitơ trong lô 100 tấn phụ thuộc vào lượng chất khử oxy. Với 12 kg chất khử oxy cho lô 100 tấn đã đáp ứng yêu cầu kỹ thuật bảo quản là tạo và duy trì được môi trường vi khí hậu bảo quản có nồng độ oxy luôn nhỏ hơn 2% mà không cần tác nghiệp bổ sung, không thêm chất khử oxy, nồng độ oxy <2% luôn ổn định, giảm công lao động so với bảo quản bằng khí nitơ, nhất là so với bảo quản bằng CO2 - Chất khử oxy không chứa kim loại nặng, không mùi vị lạ, không gây ô nhiễm, sau sử dụng có thể thu hồi tái sinh hoặc thải ra đất trồng trọt, sử dụng không cần đến điện lưới, không gây cháy nổ, không phải chuyên chở nặng, không cần sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không cần thay đổi qui trình tác nghiệp và trang thiết bị, hoàn toàn tận dụng được cơ sở vật chất có sẵn Như vậy sử dụng chất khử oxy có hiệu ứng 3 trong 1: Thay cho bơm nạp nitơ để làm giảm nồng độ oxy, thay cho các tác nghiệp bổ sung, thay thế thuốc bảo vệ thực vật, mặt khác hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao hơn. b) Hiệu quả bảo quản - chất lượng - Phẩm cấp của gạo bảo quản sử dụng chất khử oxy bằng và cao hơn so với bảo quản bằng nạp khí nitơ, cao hơn hẳn so với bảo quản bằng khí CO2. - Kết quả khảo sát về côn trùng, nấm mốc, độ biến vàng, đều bằng hoặc thấp hơn so với bảo quản bằng khí nitơ, hơn hẳn so với bảo quản bằng CO2. - Hương thơm và vị ngọt của gạo được đánh giá cao hơn so với gạo bảo quản bằng khí nitơ, nhất là so với bảo quản bằng khí CO2. c) Hiệu quả công nghệ - Việc sử dụng chất khử oxy rất tiện lợi, tiết kiệm được 8 000đ/tấn gạo (vào thời điểm hiện nay), giảm hao hụt gạo và đảm bảo chất lượng đạt TCVN, mặt khác có thể chủ động hoàn toàn công nghệ, không phụ thuộc vào nguồn nitơ công nghiệp, không phải chuyên chở hàng tấn bình thép chứa khí nitơ áp xuất cao đến 150at cùng với van khí, đồng hồ đo và ống dẫn chuyên dụng, loại bỏ nguy cơ cháy nổ tiềm ẩn... - Nếu triển khai diện rộng việc ứng dụng chât khử oxy thay cho bơm nạp khí nitơ đem lại hiệu quả kinh tế cao, làm giảm hao hụt, tiết kiệm được nguồn vật tư (van khí, đồng hồ đo, ống dẫn khí ...), tiết kiệm chi phí chuyên chở, tiết kiệm 6-10 công lao động tác nghiệp cho mỗi lô gạo so với bơm hút và nạp nitơ. - Phương pháp bảo quản này tỏ ra rất hiệu quả không những cho bảo quản tập trung khối lượng lớn, mà còn phù hợp cho bảo quản lượng nhỏ. Đặc biệt bảo quản sử dụng chất khử oxy rất phù hợp và hết sức hiệu quả, đôi khi là phương pháp duy nhất, để bảo quản dự trữ đối với vùng núi hải đảo, vùng sâu vùng xa, nơi vận chuyển khí nitơ hết sức khó khăn, và cơ sở vật chất, trang thiết bị vật tư kỹ thuật còn thiếu và còn yếu. Tài liỆu tham khẢo Tiếng Việt Vũ quốc Trung, Bùi Huy Thanh (1979) Bảo quản thóc NXBKHKT in NM Trần Phú. Lê Thế Ngọc (1989) Bảo quản thóc dự trữ Hà Nội Tài liệu ngành DTQG Vũ quốc Trung (1995)Báo cáo kết quả nghiên cứu suy giảm chất lượng trong bảo quản thóc DTQG. Vũ quốc Trung (1997)Báo cáo nghiên cứu triển khai thực nghiệm công nghệ bảo quản gạo ở trạng thái kín có nạp CO2. Vũ quốc Trung (2001) Báo cáo kết quả nghiên cứu gạo bảo quản gạo trong môi trường khí N2 a). Vũ Đình Cự và đồng tác giả (2004), sách 'Kỹ thuật Nhiệt đới', Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, dẫn theo tài liệu 6b, 6c; b). Lê Xuân Quế (2005) Tổng quan Kỹ thuật Nhiệt đới., c). (2003) Giới thiệu chất hấp thụ oxy FOCOAR, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới. Đỗ Ngọc Anh và Lê Thị Xuân (2007) Báo cáo tổng kết đề tài "Nghiên cứu lựa chon các giải pháp kỹ thuật, công nghệ theo chi phí/hiệu quả trong bảo lương thực dự trữ quốc gia ", Bộ Tài chính, Hà nội. Bộ Tài Chính (2004) Quy phạm bảo quản Gạo CO2.ban hành kèm theo Quyết định số 34/2004/QĐ-BTC. Bộ Tài Chính (2009) Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dự trữ nhà nước đối với bảo quản kín gạo CO2, N2, ban hành theo Thông tư số 6/2009/TT-BTC Tiêu chuân Việt Nam TCVN 5644-1999 nay là TCVN 5644-2008 , bao gồm các nội dung: phân loại gạo, yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. Nguyễn văn Luật (1993) Các giống lúa có chất lượng cao ở đồng bằng sông Cửu long .Tóm tắt báo cáo hội nghị KH hóa sinh phục vụ sản xuất và đời sống.Hà nội, 153 Tạp chí Nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm 1997 II. Tiếng Anh Peter.C.A afd J.V.S. Graver AFHB (1990) Suggested recommendations for the Fumigation of Grain in the Asean region (Part1, Part2). Y.C.Natarcdija Indonesia BULOG (1991) Insect control in bag storage warchouse: controll atmosphecric storage technique using carbon dioxyde (CO2 stack) E.Haighley, EJ. Wright, H.J.Banks and B.R. Champ CAB INTERNAT (1994) Stored Product protection (Volume I). D.L.Proctor FAO Con sultanl Rome (1994) Grain storage techniques: Evolution and trends in developing countries. FAO Airtight Storage.(1973) FAO China Post – Harvest Grain Technology(1982). Chuwit sukprakaru ACIAR Proccedings No25 (1991) Carbon dioxyde treatment for scaled storage of bag stack of rice in Thailand. UNIDO (1987) The use of neutral gas atmosphere for preservation through rice in strorage. DeBruin T. (2005) Innovations in seed storage methods. Philippines, January Villers P, De Bruin T, Navarro S. (2004) Advances in hermetic storage as a Advances in hermetic storage as a methyl bromide replacement. 4th CAF Conference, Brisbane, Australia, February. Villers P, De Bruin T Navarro S. (2004) Innovations in seed storage methods. Philippines, January.Advances in hermetic storage as a methyl bromide replacement. 4th CAF Conference, Brisbane, Australia, February. 22Calderon, M. and Navarro, S. (1980) Synergistic effect of CO2 and O2 mixture on stored grain insects. Pages 79-84. in: Controlled.Atmosphere and Fumigation in Stored Products, 21- 25. Donahaye, J., Navarro, S., and Varnava, A. [Eds.] (1997) Proc. Int. Conf. Controlled Atmosphere and Fumigation in Stored Products, 21-26 April 1996, Printco Ltd., Nicosia, Cyprus, pp. 183-190. 26. Elepano, A., (2007) Hermetic Storage of High Moisture Corn, UPLBFI-GrainPro Project 07-006, Table 3 – Corn analysis. 27. Navarro, S., Donahaye, J. (1993) Preservation of grain in hermetically sealed plastic liners with particular reference to storage of barley in Cyprus. Pages 223-234. in: Navarro, S. and Donahaye, J. ed., Proceedings International Conference on Controlled Atmosphere and Fumigation in Grain Storages, Winnipeg, Canada, June 1992, Caspit Press Ltd., Jerusalem. 28. Navarro, S., Donahaye, J., Caliboso, F.M., and Sabio, G.C. (1996) Application of modified atmospheres under plastic covers for prevention of losses in stored grain. Final Report submitted to U.S. Agency for International Development, CDR Project No. C7-053, August, 1990 – November 1995. 32pp. 29. Navarro, S., Finkelman, S., Sabio, G., Isikber, A., Dias, R., Rindner, M., Azrieli, A.(2002) Enhanced Effectiveness of Vacuum or CO2 in Combination with Increased Temperatures for Control of Storage Insects. Presented in Advances in Stored Product Protection. 30. Juliano, B.O.et al (1968)Rice: Chemitry and Technology P 454-485, AACC, USA. 31. Juliano, B.O.et al (1964) Studies on the physi co – chemical properties of rice, Agriculture and food chemistry, V.12, No2, 131-138 32. Rick Hodges ,Graham Farrell (Editor) (2004) Crop Post-Harvest: Science and Technology, Volume 2, Durables Case Studies in the handling and storage of durable commodities 33. World Interlectual Property Organization WIPO, (WO/2007/057026) (địa chỉ website 9.2009) pctdb/en/ 34. Budanov V.V., Russian J. Coordination Chemistry, Vol.28, N.4, April 2002 , pp. 294-300(7) Publ. MAIK Nauka/ Interperiodica. 35. Navarro S. and Calderon M. (1973) Carbon dioxyde and relative humidity: interrelated factors affecting the loss of water and mortality of Ephestia cautella (WLK) (Lepidoptera, phycitidae) Israel journal of entomology.8,143-152. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ——————¨—————— PHAN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN GẠO DỰ TRỮ SỬ DỤNG CHẤT KHỬ OXY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ——————¨—————— PHAN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN GẠO DỰ TRỮ SỬ DỤNG CHẤT KHỬ OXY Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 60.44.41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Xuân Quế HÀ NỘI - 2009 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Xuân Quế đã giao đề tài và hướng dẫn tôi hoàn thành bản luận văn Thạc sỹ này. Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô đã giảng dạy đã cho ý kiến và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện nội dung bản luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Tổng cục Dự trữ Nhà nước, Cục Dự trữ Nhà nước khu vực Hà Nội đã quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể tham gia khóa học cao học trong suốt thời gian hai năm qua. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các bạn học viên cao học và nghiên cứu sinh trong Viện kỹ thuật nhiết đới Qua đây, tôi xin cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, các bạn học viên lớp cao học K18 (khóa 2007-2009) đã cùng cộng tác giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Hà Nội, tháng 11 năm 2009 Học viên cao học Phan Anh Tuấn