Bài giảng Công nghệ sau thu hoạch - Chương 2: Phần nông sản dạng hạt - Lương Hồng Quang

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ sau thu hoạch - Chương 2: Phần nông sản dạng hạt - Lương Hồng Quang

1. 3/6/2012 Công nghệ sau thu hoạch (Phần nông sản dạng hạt) ThS. Lương Hồng Quang Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Đại Học Nông Lâm TP CHM Giới thiệu ` Ngũ cốcthuộchọ cây 1 lá mầm (monocotyledonous), Gramineae ` Thành phầndinhdưỡng trong hạtngũ cốc: 70% carbohydrates 10% protein 3% lipid 1
2. 3/6/2012 Lúa, gạo (paddy, rice) Các đường đi của thực phẩm Người SX Nông sản Thu hoạch NS Chế biến Xử lý sau thu hoạch Vận chuyển Bảo quản Người tiêu dùng 2
3. 3/6/2012 Tầm quan trọng của CNSTH ` Dự trữ nông sản, thựcphẩm ` Cung cấpgiống tốtchosảnxuất ` Chống mất mùa trong nhà ` Đầutư cho công nghệ sau thu hoạch ` Vượtqua điềukiệnbấtthuậnlợicủakhíhậuthờitiết ViệtNam ` Tạoviệc làm cho ngườilaođộng ` Là biện pháp khởi đầu để thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn (NguyễnMạnh Khải, 2006) Các yếu tố gây hư hỏng ngũ cốc ` Do áp dụng các kỹ thuật không hợp lý trong giai đoạn tiền thu hoạch. ` Vận chuyển, bảo quản chưa đạt yêu cầu ` Áp dụng dây chuyền, công nghệ sau thu hoạch không hợp lý cho từng sản phẩm. ` Hư hỏng do vi sinh vật ` Hư hỏng do côn trùng, bọ, 3
4. 3/6/2012 Nguyên nhân ảnh hưởng đếnthất thoát sau thu hoạch Nguyên nhân trực tiếp Nguyên nhân gián tiếp Thu ho ạch s ớm Không t ương x ứng Tự nhiên Chưa đủ độ chín sinh lý Tài chính Kỹ thuật thu hoạch kém Trình độ chuyên môn Sấy chưa đạt yêu cầuThiết bị Lààsm sạccch chưa đạtyêut yêu Khốili lượng Thuốc trừ sâu cầu Do chim Bao gói Chấtlượng Do loài gặm nhấmVận chuyển Nguyên nhân ảnh hưởng đếnthất thoát sau thu hoạch Nguyên nhân trực tiếp Nguyên nhân gián tiếp Côn trùng tấn công Cách tổ chức, gieo trồng Chất lượng Điều kiện môi trường, Vi sinh vật tấn công sản phẩm Thay đổi sinh hóa Xã hội Thất thoát do rò rỉ Kinh tế Kinh tế Độ ẩm sai 4
5. 3/6/2012 Thất thoát lúa trong giai đoạn sau thu hoạch Mức độ thất thoát (%) Giai đoạn Min Max Thu hoạch 1 3 Thao tác, vận chuyển2 7 Đập lúa 2 6 Sấy15 Bảo quản26 Vận chuyển210 Tổng cộng 10 37 Các mycotoxins Nấmmốc Độctố Bệnh Aspergillus flavus Ung thư Aflatoxins Aspergillus parasiticus Gây tổn hại gan “St Anthony’s fire” Hoạithư Claviceps purpurea Ergot alkaloids Bệnh rốiloạn, chứng co giật Aspergillus ochraceus Ảnh hưởng dị thai Ochratoxin A Penicillium viridicatum Nephropathy Penicillium crustosum Chứng rùng mình Penitrem A Penicillium cyclopium Rốiloạnthầnkinh 5
6. 3/6/2012 Các mycotoxins Nấm mốc Độctố Bệnh Ung thư Aspergillus versicolor Sterigmatocystin Gây tổn hại gan Viêm da (dermatitis) Fusarium spp. Trichothecenes Rối loạn tiêu hóa Hư khí huyết Ảnh hưởng giới tính Fusarium graminearum Zearalenone Sẩy thai Nguồn: Hill, 2003 Mức độảnh hưởng của các loài sâu bướm lên các sảnphẩm Nguy cơ Loài Nguy cơ cao Nguy cơ thấp trung bình Sitotroga Lúa, gạo, lúa Lúa mì, bắp Đậu(lạc) cerealella miến Bắp, sảnphẩm Lúa miến, kê, Corcyra Lúa, cacao, từ ngũ cốc, đậu quả hạch, cùi cephalonica đậu, hạtdầu và các sp. dừa khô Rau quả sấy, quả hạch, hạt Đậu, và các sp, Cadra cautella Gia vị,rauquả dầu, các sp cacao ngũ cốc, cacao 6
7. 3/6/2012 Mức độảnh hưởng của các loài sâu bướm lên các sảnphẩm Nguy cơ Loài Nguy cơ cao Nguy cơ thấp trung bình Sản phẩm ngũ cốc, Cadra figulilella Quả khô, quả hạch, hạtdầu, cacao Ngũ cốc, rau quả Các sp từ hạtcó Ephestia elutella Đậuvàsp khô, thuốc lá, cacao dầu, quả hạch Sảnphẩmtừ ngũ Ngũ cốc, quả hạch, Các sảnphẩmhạt Ephestia kuehniella cốc, bột rau quả khô chứadầu Plodia Quả khô, quả hạch, Sảnphẩmtừ ngũ Rau khô và sp, đậu, interpunctella các sp từ hạtcódầu cốc, pha chế hạtcódầu Ẩm độ ` Ẩm độ biểuthị lượng nướcchứa trong mộtchất. Nó là mộtyếutố mang tính chất định lượng để nói lên mức độ hấp thụ nước của một chất. Hai cơ sở được dùng rộng rãi để biểuthịẩm độ,gọilàẩm độ cơ sở ướtvàẩm độ cơ sở khô. ` Ẩm độ,cơ sởướt(MCwb), là lượng nướctrênmỗi đơn vị khốilượng chất ướt. MCwb = lượng nước/lượng chất ướt ` Ẩm độ, cơ sở khô (MCdb), là lượng nước trên mỗi đơn vị chất khô có trong mộtchất. MCdb = lượng nước/lượng chất khô 7
8. 3/6/2012 MCwb = MCdb/(1 + MCdb), hệ thậpphân MCwb (()%) = 100MCdb%/(100 + MCdb%), hệ bách phân Hoạt độ nước ` Nước trong sảnphẩmtạoramộtápsuấthơiriêng phần. Cường độ củaápsuấthơinàytùythuộcvào lượng nướchiệnhữu, nhiệt độ,vànồng độ củacác chất hòa tan trong nước. ` Hoạt độ nước được định nghĩanhư là tỉ số củaáp suấthơiriêngphầncủanước trong thựcphẩm trên áp suấthơi bão hòa củanướctại cùng một nhiệt độ. aw = p/po = ERH%/100 Trong đó: aw -hoạt độ nước p-ápsuấthơiriêngphầncủanước trong thựcphẩm, pascal po -ápsuấthơibảohòacủanướcchưng cấttại cùng một nhiệt độ, pascal ERH - ẩm độ cân bằng, % 8
9. 3/6/2012 Độẩmcânbằng củacácloạihạtvới độẩmmôitrường ở 25 – 30 oC (Christensen and Kanfinaun, 1974) Độ ẩmtương Lúa mì, ngô Lúa Gạo đốimôitrường 65 12.5 – 13.5 12.5 14.0 70 13.5 – 14.5 13.5 15.0 75 14.5 – 15.5 14.5 15.5 80 15.5 – 16.5 15.0 16.5 85 18.0 – 18.5 16.5 17.5 Mốiliênhệ giữatốc độ hư hỏng thựcphẩmvới hoạt độ nước 9
10. 3/6/2012 Nhiệt độ bảoquản ảnh hưởng đến ẩm độ cân bằng củabắp 17.0 16.0 5 15 25 15.0 35 t) 45 14.0 ướ n ả 13.0 n b ă Vùng hạn chế Vùng nấm mốc 12.0 nấm mốc phát triển phát triển tốt p (% p (% c 11.0 ắ b độ 10.0 Moisture Content (% w.b.) (% Content Moisture m Ẩ 9.0 8.0 7.0 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Ẩm độRelative tương đốHumidityi không (%) khí (%) Nhiệt độ bảoquản ảnh hưởng đến ẩm độ cân bằng của đậunành 17.0 16.0 5 15 t) ớ 25 ư 15.0 35 n ả 45 14.0 n b ă 13.0 Vùng hạn chế 12.0 nấm mốc phát triển Vùng nấm mốc u nành (% c u nành (% 11.0 Phát triển tốt đậ độ 10.0 Moisture Content (% w.b.) (% Content Moisture m Ẩ 9.0 8.0 7.0 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Ẩm độ Relativetương đố Humidityi không (%) khí (%) 10
11. 3/6/2012 Thời gian bảo quản cho phép 300 ) 250 13 14 15 200 16 cho phép (ngày 150 ữ ntr ồ 100 llowable Storage Time (days) gian t Bảoquản 3 tháng A i ờ Th 50 40 ngày 0 10 15 20 25 30 35 40 45 NhiTemperatureệt độ (oC) (C) Tính chất vật lý của khối hạt Độ rời ` Khốihạtgồmnhững phầntử rắn, chúng khác nhau về kích thước, hình dạng, khốilượng riêgêng, khốilượng 1000 hạt, trạng thái bề mặt, vv do đókhốihạtdễ dàng chuyểndịch, tính chuyểndịch này đượcgọilàđộ rời. ` Khốihạtcóđộ rờicaothìdễ dàng vậnchuyểnbằng sứcgió, gàu tải, ống tự trượt, và các thiếtbị vậnchuyểnkhác. ` Độ rời càng cao càng tậndụng đượcdungtíchkho. Góc nghỉ (angle of repose) ‡ Mỗi sản phẩm có một góc nghỉ riêng. Ví dụ góc nghỉ của bắp là 27o ‡ Trị số góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữahạtvớihạtnêncòngọi là góc ma sát trong (φ1) 11
12. 3/6/2012 Góc nghỉ φ1 Tính chất vật lý của khối hạt Góc trượt ` Nếutađể hạttrênbề mặtphẳng ngang, rồinângdầnmột đầucủamặtphẳng cho tớikhihạtbắt đầutrượt, thì góc giới hạngiữamặtphẳng nằmngangvàmặtphẳng trượtgọilà góc trượt. ` Trị số góc trượtbằng góc ma sát giữahạtvớivậtliệutrượt nên gọilàmasátngoài(φ2). Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ Độ rời của khối hạt còn phụ thuộc vào các yếu tố sau: ‡ Hình dạng, kích thước, và trạng thái bề mặt hạt. ‡ Độ ẩmcủahạt ‡ Số lượng và loạitạpchất trong khốihạt 12
13. 3/6/2012 Góc trượt φ2 Tính chất vật lý của khối hạt Độ chặt và độ hổng của khối hạt ` Khốihạtgồmnhững phầntử rắn, giữanhững phầntử là khoảng không chứa không khí, khoảng không này gọilàđộ hổng củakhốihạt. Phầnthể tích chiếmbởihạtvàcácphần tử rắnkhácgọilàđộ chặt. ` Độ chặt vàđộ hổng cóýnghĩa quan trọng trong bảoquảnkể cả về mặt công nghệ và mặt sinh lý của khối hạt ` Nếu khối hạt cóđộ hổng cao, không khí dễ dàng di chuyển nêngâyrahiện tượng truyền nhiệtđối lưuvà chuyểndịch ẩm. Như vậy nếu bảoquảnkhông tốt trong điều kiệnđộẩm và nhiệtđộ không khí cao dễảnh hưởng tớichất lượng của khối hạt. ` Tuy nhiênbiết lợi dụng độ hổng có thể áp dụng phương pháp thông thoáng để giảmbớt nhiệtđộ vàđộẩmcủa khối hạt hay xả khíđể tiêudiệt sâumọt. 13
14. 3/6/2012 Hiện tượng tự bốc nóng ` Hạtlànhững cơ thể sống và những phản ứng hóa họcbìnhthường của chúng gây ra nhiệtvà những phản ứng phụ. Tốc độ hô hấp của hạt có dầu nhanh hơnsovớihạtngũ cốc nhiềuxơ. ` Giảm10oCthìtốc độ hô hấpgiảmkhoảng ½ ` Côn trùng, mọt, vi sinh vậtlànhững tác nhân góp phầngâyrahiệntượng bốcnóng. Hiện tượng dịch chuyển ẩm ` Do có sự chênh lệch về nhiệt độ trong khốihạt, tạo ra sự chênh lệch về hàm ẩmcủa không khí giữacác phần trong kho nông sản. ` Trong kho chứahạt, không khí ở lớp trên và lớp xung quanh khốihạtmáthơn di chuyểnxuống phía dướivàđẩy không khí ẩmtừ giữa đống hạt lên lớp hạt trên cùng, tạorahiệntượng ngưng tụ hơinước ở lớphạt trên mặtkhốihạt. ` Việc khuếch tán hơi ẩm từ nơi có nhiệt độ cao đến nơicónhiệtthấp làm cho độẩm không khí ở nơicó nhiệt độ thấptăng lên, kéo theo hàm ẩmcủahạt ở đótăng lên. 14
15. 3/6/2012 Sự hư hỏng củahạtdochênhlệch nhiệt độ, chuyển động của ẩm độ và sự phát triểncụcbộ củanấm và côn trùng. CƠ SỞ XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ BẢO QUẢN Khối hạt Tính chất vật lý Tính chất sinh lý Độ rời Hoạt động sống của Thành phần lô hạt hat, vi sinh vật, côn Độ chặtvàđộ hổng Hạt cây chính, tạp trùng Tính chấthấpthụ chất, vi sinh vật, trùng bọ, không khí Tính chất lý nhiệt trong khoảng không củalôhạt. Yếu tố và chế độ Biện pháp phụ Yếu tố Làm sạch tạpchất Chế độ Độ ẩm, nhiệt độ, Thông gió cưỡng bức Bảo quản hạt khô mức độ thoáng của Bảo quản hạt lạnh lô hạt Ướphóachất Dùng tia phóng xạ Bảo quản kín 15
16. 3/6/2012 Phòng trừ những tác nhân gây hư hỏng ` Làm giảm hàm lượng ẩm ` Làm giảm oxy ` Điều chỉnh nhiệt độ ` Phòng trừ bằng hóa chất Độẩmtương đốicủamôitrường tốithiểu cho quá trình sinh trưởng củanấm ở nhiệt độ tối ưu (26 – 30 oC) Nấm Độ ẩmtương đốicủamôitrường Aspergillus halophilicus 68 A. restrictus 70 A. glaucus (Eurotium Spp) 73 A. candidus, A. ochracens 80 A. flavus 85 Penicillium 80 - 90 16
17. 3/6/2012 Nhiệt độảnh hưởng đến côn trùng Nhiệt độ (oC) Ảnh hưởng > 50 Chết trong vài phút > 35 Ngừng phát triển 25 - 32 Tối ưu 19 - 25 Dưới tối ưu 5 -16 Chết trong vài ngàyà 0Chết trong vài phút Nhiệt độ tốithiểu, tối ưuvàtối đachoquá trình sinh trưởng củanấmbảoquản Nhiệt độ cho nấm sinh trưởng (oC) Nấm Tối thiểuTối ưuTối đa A. restrictus 5 – 10 30 – 35 40 – 45 A. glaucus (Eurotium Spp) 0 – 5 30 – 35 40 – 45 A. candidus 10 – 15 45 – 50 50 – 55 A. flavus 10 – 15 40 – 45 45 – 50 Penicillium -5 - 0 20 - 25 35 – 40 17
18. 3/6/2012 Các nhóm thuốc trừ sâu ` Nhóm Hydrocarbon chlorinate: Là loạithuốctrừ sâu tiếpxúc,tương đốibền trong hạt và trong môi trường, độc tính cao. Thường dùng 3 loại: DDT, Dieldrin, và Lindane. ` Nhóm phosphorus: Là loạithuốctrừ sâu tiếp xúc, tính độccủanótừ cao đếnvừa, không bền trong bảo quản. Các dạng tiêu biểu: Dichloros, Fenitrothion và Phoxin. ` Nhóm pyrethroids: Là loạithuốctrừ sâu tiếpxúc, tính độc trung bình đếnthấp. Không bềnvững trong môi trường và không độc cho người và gia súc. Có 2 dạng tiêu biểu (Permethrin và Senreclerate). ` Nhómcarbtbomates: Là loại thuốc trừ sâu tiếp xúúc, tính độc trung bình, không độc cho ngườivàgia súc. Rất an toàn khi sử dụng. Tiêu biểucó3loại (Carbomine, Carbofuran, và Carborye). Hệ thống silo 18
19. 3/6/2012 Hệ thống silô 19
20. 3/6/2012 Chiếu xạ Dùng các tia ion Ưu điểm của phương pháp chiếu xạ ‡ Thựcphẩm không qua xử lý nhiệt(hoặc ít), không thay đổivề mặtcảm quan. ‡ Áp dụng được cho các sảnphẩmbaobì,đông lạnh ‡ Thựcphẩmtươichỉ cầnxử lý1lần, không cầnkếthợpvới các chất bảoquản. ‡ Tiêu hao năng lượng thấp ‡ Ít thay đổivề giá trị dinh dưỡng củasảnphẩmsovới các phương pháp xử lý khác. ‡ Tựđộng hóa dễ dàng với chi phí thấp 20
21. 3/6/2012 Chiếu xạ Nhược điểm của phương pháp chiếu xạ ‡ Diệt được vi khuẩn, nhưng không loại được độctố ‡ Các vi sinh vật kháng được các tia chiếuxạ Làm sạch nguyên liệu Rửa ‡ Rửa dùng nước: Các thiếtbị thường dùng như máy rửa phun, máyrửacọ,máyrửa dạng trống, dùng dòng chảy, máy rửa dùng sóng siêu âm. ‡ Rửa không dùng nước: Nhóm thiếtbị dùng không khí, sức gió; phân loạibằng nam châm; phân loạibằng kích cỡ các sàng. 21
22. 3/6/2012 Chuẩnbị nguyên liệuthô Phân loại ‡ Dựa vào hình dạng và kích thước ‡ Dựavàomàusắccủa nguyên liệu ‡ Dựavàokhốilượng vậtliệu Tách vỏ, da ‡ Dùng hơi nóng, chần nguyên liệu trong thờigianngắn ‡ Dùng dao ‡ Mài mòn ‡ Sử dụng hóa chất (NaOH) ‡ Dùng ngọnlửa 22
23. 3/6/2012 23
24. 3/6/2012 Trấu, rơm, Nguyên liệuthô Thành phẩm Hướng đi vào của không khí Làm sạch tạpchấtbằng thiếtbị dùng sứcgió. 24
25. 3/6/2012 25
26. 3/6/2012 26
27. 3/6/2012 27
28. 3/6/2012 Các phương pháp bảoquảnnôngsản ` Công nghệ bảoquảntrongkhíquyểncảibiên (Modified Atmosphere, MA) - Bao gói trong khí quyểncảibiên(Modified Atmosphere packaging, MAP) - Bao gói trong khí quyển điềuchỉnh (Controlled Atmosphere packaging, CAP) -Khí quyểncảibiêncânbằng (Equilibrium modified asmosphere, EMA) - Bao gói chân không (Vacuum packaging) Thông thoáng trong bảo quản ` Tạo nhiệt độ thấp trong khối hạt: Hạn chế sự phát triển của côn trùng, mọt, vi nấm; bảo quản chất lượng hạt và hạt giống. ` Tạo nhiệt độ đồng đều khắp khối hạt ` Ngăn ngừa sự bốc nóng trong khối hạt ẩm ướt 28
29. 3/6/2012 Các phương pháp đánh giá tổnthất trong bảoquản ` Tổn thất theo vật chất khô ` Tổn thất do hô hấp của hạt, mốc và vi sinh vật ` Tổn thất do cô n trù ng ` Tổn thất do chuột Các dạng máy sấy ` Máy sấykhay ` Sấyhầm ` Sấy thùng quay ` Sấytầng sôi ` Sấyphuntrào ` Sấybơm nhiệt ` Sấy đông khô-thăng hoa ` 29
30. 3/6/2012 Đường cong sấy X X0 X1 Xc t1 t2 t3 t Đường cong tốc độ sấy R 4 Rc 2 6 1 5 3 0 Xc X1 X0 X (1)& (2) Vật liệu xốp mao dẫn có bề mặt bốc hơi lớn (giấy, da, ) (3) Vật liệu xốp, mao dẫn có bề mặt bốc hơi nhỏ (gốm) (4), (5) & (6) vật liệu xốp, mao dẫn, thể keo (bắp, bánh mì, ) 30
31. 3/6/2012 31
32. 3/6/2012 (6) (1) (4) (2) (3) (5) Hình 11. Máy sấy khay (1) động cơ; (2) quạt gió; (3) Bộ điều khiển (4) Điện trở; (5) Buồng sấy; (6) Khay sấy (Vách ngăn) Hình 12. Máy sấy tầng hầm 32
33. 3/6/2012 Hình 13. Máy sấy tầng sôi (fluidised bed dryer). Ống phun Lưới Không khí vào Hình 14. Máy sấy phun trào (spouted bed dryer). 33
34. 3/6/2012 34
35. 3/6/2012 Máy sấybơm nhiệt (Heat pump dryer) Đèn hồng ngoại -3 2- Buồng sấy ở n tr ệ i Đ 4- 1- Quạt n ể u khi ề i đ ộ 5- B 6 Bộ phận bốc hơi -6 7-7 Bộ phận ngưng tụ 35
36. 3/6/2012 Máy sấy bơm nhiệt (NUS – Singapore) 36
37. 3/6/2012 Bộ môn Kỹ ThuậtThựcphẩm–KhoaCôngnghệ Thựcphẩm 37