ảnh hưởng của thời gian thu hoạch đến sự nứt gãy gạo và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tại đbscl

Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch trên nhiều giống gạo đến mức độ nứt gãy hạt và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên ở các mùa vụ khác nhau.. do đó cơ hội ca

58

Phụ lục 1 Ảnh hưởng của thời gian thu hoạch đến sự nứt gãy gạo và tỉ lệ thu

hồi gạo nguyên tại ĐBSCL

Tháng 04- 2010

TÓM TẮT

Thu hoạch đúng thời hạn chiếm vị trí quan trọng trong việc kiểm soát sự nứt gãy hạt gạo Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm sẽ làm giảm giá trị và thu nhập của nông hộ Các thí nghiệm trên đồng được thực hiện nhằm xác định ảnh hưởng của thời gian thu hoạch xung quanh thời điểm chín sinh lý của hạt đến độ nứt gãy và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của 7 giống gạo phổ biến (OM1490, OM2718, OM2517, OM4498, AG24, IR50404 và Jasmine) tại 3 địa điểm khác nhau trong 2 năm canh tác (2006-2008) ở Đồng Bằng Sông Cửu Long Kết quả cho thấy thời gian thu hoạch và giống gạo rất ảnh hưởng đến độ nứt gãy gạo Xu hướng chung là tỉ lệ hạt nứt tăng khi thời gian thu hoạch trễ hạn so với ngày chín sinh lý dự tính Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cũng theo xu hướng trên khi thu hoạch trễ Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm trung bình 11.3% và lên đến 50% nếu bị thu hoạch trễ từ 4-6 ngày Xu hướng này như nhau đối với cả mùa khô và mùa mưa Tỉ lệ gạo gãy giữa các giống gạo chênh lệch nhiều (0.9 đến 60.5%) vào ngày thứ 6 sau ngày chín sinh lý cho thấy có thể lựa chọn giống gạo phù hợp để canh tác nhằm giảm thiểu mức độ gãy hạt do thu hoạch trễ hạn gây ra

GIỚI THIỆU

Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên được định nghĩa là phần trăm gạo nguyên (nhân gạo có chiều dài hạt ít nhất là ¾ chiều dài ban đầu) so với số lượng lúa đem đi xay xát Đây là chỉ tiêu chất lượng chủ yếu do tấm thường chỉ còn một nửa giá trị thương phẩm so với gạo nguyên Thời gian thu hoạch được xem là yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến năng suất xay xát gạo Thu hoạch gạo tại thời điểm

chín sinh lý của hạt giúp đạt được tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tối đa (Kester và ctv 1963, Bal và

Oiha 1975) Nếu thời gian thu hoạch bị trễ hạn sẽ gây ra tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm (Bal và

Oiha 1975, Ntanos và ctv 1996, Berrio và ctv 1989) và thu hoạch quá trễ dẫn đến tổn thất to lớn lượng gạo nguyên thu hồi Nghiên cứu của Berrio và ctv (1989) trên 16 giống gạo cho thấy tỉ lệ

gạo nguyên bị giảm 18% khi thu hoạch trễ 2 tuần Tuy nhiên, thu hoạch trễ hạn không ảnh hưởng

đến các giá trị cảm quan của gạo (Champagne và ctv 2005, Chae và Jun 2002)

Gạo bị nứt gãy trên đồng ảnh hưởng đáng kể đến tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Đây là một tác động tiềm ẩn vì hạt gạo có thể đã bị nứt khi hàm ẩm bị thay đổi do ngày nắng đêm ẩm ướt Thời gian thu hoạch ảnh hưởng đến tỉ lệ hạt nứt gãy và tất yếu ảnh hưởng đến tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Khi thu hoạch gạo quá sớm có thể dẫn đến số lượng hạt chưa chín nhiều Các hạt chưa chín thường mỏng và bị khuyết tật do đó dễ bị gãy vỡ trong quá trình xay xát sau đó (Swamy và Bhattacharya 1980) Ngược lại, thu hoạch hạt trễ hạn làm cho hạt quá khô và dễ bị nứt gãy Các điều tra nghiên cứu của Chau và Kunze (1982) cho biết các vết nứt có thể phát triển ở những nhân gạo có

ẩm độ thấp (13% hay 14% cơ sở ướt) trước khi thu hoạch do sự thay đổi đột ngột độ ẩm tương đối không khí Hơn nữa, các thao tác thu hoạch không đúng như không suốt lúa ngay mà để qua đêm trên đồng làm tăng khả năng hút ẩm do hàm ẩm và độ chín của khối hạt không đồng đều (Kunze và Prasad 1978)

59

Tỉ lệ gạo nguyên giảm do nứt gạo là một trong những nguyên nhân trực tiếp làm giảm thu nhập

và lượng lương thực của nông hộ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), vựa lúa lớn nhất của

cả nước Hạt gạo bị gãy hay bị nứt tế vi có thể xảy ra ngay trên đồng do thời điểm thu hoạch không thích hợp, thao tác thu hoạch chưa đúng, cũng như do tác động của các điều kiện sấy sau thu hoạch và thao tác xay xát chưa phù hợp Nông hộ ở ĐBSCL canh tác lúa trong cả hai mùa mưa và khô Điều kiện khí hậu tại thời điểm thu hoạch vì thế là khác nhau giữa hai mùa, sự khác nhau này có thể làm hạt gạo bị nứt và gãy trong quá trình xay xát Tuy nhiên, hiện nay chưa có

số liệu thực nghiệm về tác động của thời điểm thu hoạch đến sự nứt gãy của gạo và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên trên các giống gạo được canh tác tại các mùa khác nhau ở ĐBSCL Nghiên cứu này được thực hiện nhằm mục đích thu thập số liệu một cách có hệ thống tỉ lệ gạo nứt gãy và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên với các thí nghiệm trên đồng trong 4 mùa thu hoạch liên tiếp từ năm 2006 đến năm 2008 Yếu tố chính trong thí nghiệm là thời điểm thu hoạch trước và sau ngày chín sinh lý Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch trên nhiều giống gạo đến mức độ nứt gãy hạt và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên ở các mùa vụ khác nhau Nghiên cứu này

sẽ giúp xác định thời điểm thu hoạch tối ưu cho một số giống gạo trồng tại ĐBSCL

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Lấy mẫu gạo

Thí nghiệm được thực hiện tại ba địa điểm khác nhau là Trung tâm Giống tỉnh An Giang, Hợp tác xã Tân Phát A (tỉnh Kiên Giang) và Hợp tác xã Tân Thới 1 (TP Cần Thơ) trong 4 mùa vụ liên tiếp trong 2 năm (2006-2008) Chọn 7 giống gạo trồng phổ biến tại các Hợp tác xã và Trung tâm Giống cho các thí nghiệm trên đồng như trình bày ở Bảng 1 Ngày lúa chín của từng giống gạo được xác định dựa trên khuyến cáo của các Trung tâm khuyến nông địa phương là từ 86-98 ngày (Bảng 1) Ngày chín sinh lý trong nghiên cứu này được định nghĩa là ngày thu hoạch lúa kể

từ ngày sạ lúa (DAS-days after sowing) Ngày chín sinh lý này được ước tính dựa trên kinh nghiệm của nông hộ và các thông tin sẵn có từ các cơ quan khuyến nông

Bảng 1 Các giống lúa và ngày chín sinh lý (CSL) được lựa chọn trong nghiên cứu này

Giống lúa Mùa vụ Ngày CSL khuyến

† Ngày chín sinh lý khuyến cáo (ngày sau sạ) của Trung tâm khuyến nông địa phương cung cấp

†† Ngày chín sinh lý (ngày sau sạ) lựa chọn cho thí nghiệm

60

Thiết kế thí nghiệm

Mỗi thí nghiệm gồm có 7 nghiêm thức tương ứng với thời điểm thu hoạch trước và sau ngày lúa

chín dự tính cho mỗi giống gạo trong 7 giống được chọn Các giống gạo này được trồng tại các

đồng lúa khác nhau trong 3 địa điểm thực hiện thí nghiệm Thí nghiệm gồm có 7 nghiệm thức, 6

ngày trước và 6 ngày sau ngày thu hoạch Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối đầy đủ RCBD

(Random Complete Block Design), gồm có 5 khối, số khối tương ứng với số lần lặp lại của một

nghiệm thức (Bảng 2)

Bảng 2 Các nghiệm thức (ngày thu hoạch) so với ngày chín sinh lý (CSL) 0, +2, +4, +6 và -2, -4, -6 là ngày

thu hoạch trước và sau ngày CSL dự tính A, B, C, D, và E là khối lặp lại

Khối Nghiệm

Lựa chọn một số ruộng lúa của nông hộ và phân lô thí nghiệm trước thời gian thu hoạch Lúa thí

nghiệm trong mùa mưa được gieo vào tháng 3-4 và thu hoạch vào tháng 6-7 (năm 2006 một số

giống gạo được gieo vào mùa mưa trễ và thu hoạch vào tháng 9) Đối với lúa thí nghiệm trong

mùa khô được gieo vào tháng 11-12 và thu hoạch tháng 3-4 Hình 1 minh họa sơ đồ bố trí thí

nghiệm thời điểm thu hoạch cho mỗi giống gạo Thu hoạch lúa trong 35 lô có kích thước 1 m x 2

m (tổng diện tích thu hoạch là 70 m2) tại 7 ngày thu hoạch tương ứng với các nghiêm thức 6

ngày trước và 6 ngày sau ngày chín sinh lý với 5 lần lặp lại cho mỗi nghiệm thức (Hình 1) Lúa

được gặt bằng liềm và suốt bằng tay Gặt lúa vào buổi sáng sớm để tránh ánh nắng gắt nhằm

giảm khả năng gây nứt hạt do sự thay đổi đột ngột phân bố ẩm bên trong hạt trong điều kiện đêm

ẩm, ngày khô Sau khi gặt, chuyển lúa vào bóng râm để suốt bằng tay, làm sạch và tách bỏ rơm,

hạt lép, tạp chất

Mẫu lúa được chuyển đến nơi sấy sau khi đo ẩm độ Mẫu được sấy nhẹ ở 35 oC bằng máy sấy

khay của Đại học Nông Lâm TP.HCM đến ẩm độ 14 % cơ sở ướt Mẫu sấy được làm sạch một

lần nữa để loại bỏ các hạt lép, đo ẩm độ bằng máy Kett (Kett Co Ltd., Japan), bao gói và chuyển

về phòng thí nghiệm để xác định tỉ lệ nứt gãy và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

Hình 1 Minh họa bố trí thí nghiệm ngày thu hoạch cho mỗi giống gạo

Mỗi lô có chiều dài 2 m và chiều rộng 1 m và đường biên quanh khu vực thu hoạch là 1.5 m

61

1A 3B 4C 5D 7E 2A 1B 3C 6D 4E 3A 5B 1C 7D 6E 4A 2B 6C 3D 5E 5A 6B 7C 1D 2E 6A 7B 2C 4D 3E

Phân tích và đo đạc

Xác định độ nứt trước khi xay xát (độ nứt hạt tự nhiên trên đồng)

Đây là chỉ tiêu phản ánh nhiều nhất khả năng ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến độ nứt hạt Lấy 3 mẫu nhỏ (150 g) từ mẫu của khối, đảm bảo độ lặp lại của mỗi khối Mỗi mẫu được bóc vỏ bằng tay để tránh nứt gãy trong quá trình thực hiện Sau đó, đếm số vết nứt trên hạt (50 hạt) dưới kính soi phóng đại và tính tỉ lệ nứt

Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

Cân chính xác 180 g lúa và đem xay, lấy 100 g trong số đó cho vào máy xát trắng trong 60 giây Gạo sau khi được xát trắng được phân loại bằng máy phân loại để tách gạo nguyên, cám và tấm

ra khỏi nhau Sau khi xay, các sản phẩm phụ như lúa sót, trấu được tách khỏi gạo lức và tỉ lệ của chúng được tính và ghi nhận dựa trên tổng khối lượng lúa đưa vào Gạo nguyên là các hạt bảo đảm được ít nhất 75% chiều dài ban đầu sau khi xay xát

62

đúng thời điểm trong giai đoạn chín sinh lý của hạt Kết quả của nghiên cứu này trên các giống gạo Việt Nam phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy tác động xấu của tập quán thu

hoạch trễ hạn đến chất lượng gạo về mặt tỉ lệ hạt nứt gãy (Ntanos và ctv 1996, Berrio và ctv

1989) Khi hạt bị phơi quá khô trên đồng (hay trên gié lúa) có thể dẫn đến số lượng hạt nứt gãy tăng

Bảng 3 Tỉ lệ nứt gãy hạt của bảy giống gạo trước và sau ngày CSL trong hai năm canh tác

Tỉ lệ hạt nứt gãy (%) trước và sau ngày CSL Giống

†thu hoạch trong ‘mùa mưa trễ’ vào tháng chín 2006

Tỉ lệ hạt nứt gãy tăng do thu hoạch trễ cũng phụ thuộc vào giống gạo Giống gạo OM2517 và AG24 có số lượng hạt nứt gãy cao sau ngày chín sinh lý lần lượt là 16.00 – 60.53% và 21.47 – 53.07% trong mùa khô 2007 và mùa khô 2008 Ngược lại, tỉ lệ hạt nứt gãy của các giống IR50404, OM2718, và OM4498 thấp hơn trong cả hai mùa mưa và khô (lần lượt khoảng 0.4 – 12.27%, 3.20-10.80% và 1.07-10.40%) sau ngày chín sinh lý Kết quả này chứng tỏ tỉ lệ hạt nứt gãy tùy thuộc vào giống gạo và do đó lựa chọn giống gạo phù hợp để canh tác là một bước quan trọng để làm giảm tỉ lệ hạt nứt gãy

Theo dự đoán hạt gạo nứt gãy trên cánh đồng sẽ phụ thuộc vào mùa vụ vì điều kiện thời tiết khác biệt như nhiệt độ thay đổi đột ngột giữa ngày và đêm, cường độ bức xạ mặt trời, số giờ chiếu sáng và số lần mưa Trong mùa mưa, hạt gạo có thể bị nứt trong giai đoạn chín trễ do hiện tượng hồi ẩm Trong mùa khô, hạt có thể bị quá khô tại giai đoạn chín trễ nếu không được thu hoạch đúng thời điểm chín Tuy nhiên, kết quả tại Bảng 3 trong 4 mùa vụ liên tiếp (mưa 2006, mưa và

63

khô 2007, và khô 2008) cho thấy mùa vụ không ảnh hưởng nhiều đến tỉ lệ nứt gãy hạt vì trong cả mùa mưa và khô đều có chiều hướng tỉ lệ hạt nứt gãy tương tự nhau

Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên theo thời gian của 7 giống gạo được trình bày trong Bảng 4 Nhìn chung, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm khi thu hoạch trễ Thu hoạch trễ 4-6 ngày có thể làm giảm tỉ

lệ thu hồi gạo nguyên đến 50% so với tỉ lệ này tại thời điểm hạt chín sinh lý Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên có xu hướng nghịch với tỉ lệ hạt nứt gãy chứng tỏ rằng hạt nứt hiện diện trong hạt lức ban đầu làm giảm tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến kết quả chung được trình bày trong Bảng 5 Lưu ý rằng

tỉ lệ thu hồi gạo nguyên bị ảnh hưởng bởi hệ thống xay xát thí nghiệm do đó tỉ lệ thu hồi gạo nguyên là một hàm số của hiệu suất xay xát Vì vậy, số liệu tỉ lệ thu hồi gạo nguyên trình bày trong Bảng 5 mang tính tương đối với tỉ lệ thu hồi tại ngày chín sinh lý (ngày 0) được gán giá trị 100% Ngoài ra, do số lượng thí nghiệm hạn chế, các giá trị được trình bày theo khoảng khảo sát đối với từng giống gạo

Bảng 4 Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của bảy giống gạo biến thiên theo thời gian thu hoạch khác nhau (sau ngày CSL dự tính)

Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (%) trước và sau ngày CSL Giống

do đó cơ hội can thiệp ở đây là đề nghị nông hộ canh tác các giống gạo có độ nứt gãy thấp như

OM 2718 và các nhà khoa học phát triển các giống gạo như vậy, (2) tỉ lệ hạt nứt gãy tại thời điểm thu hoạch tối ưu ít nhưng thu hoạch trễ hạn 6 ngày sẽ dẫn đến tỉ lệ nứt gãy cao và cơ hội can thiệp là đảm bảo lúa được thu hoạch đúng thời điểm, và (3) tỉ lệ nứt gãy gạo tại từng thời điểm thu hoạch của các giống gạo là khác nhau, một số giống dễ bị ảnh hưởng hơn các giống khác như giống OM 2517, vậy cơ hội can thiệp là bảo đảm các giống này được thu hoạch nhanh

Bảng 5 Ảnh hưởng của thời gian thu hoạch trước và sau ngày CSL theo mùa vụ (4-6 ngày trước và 4-6 ngày sau ngày CSL dự tính) đến tỉ lệ hạt nứt gãy (trước xát) và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên được biểu diễn theo giá trị tương đối so với ngày CSL

Tỉ lệ hạt nứt gãy % Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

65

LỜI CẢM ƠN

Các tác giả chân thành cảm ơn Chương trình Hợp tác Phát triển Nông nghiệp và Nông Thôn (CARD) đã tài trợ cho nghiên cứu này CARD là một dự án do Chính phủ Úc tài trợ cho Việt Nam để tăng cường nông nghiệp và phát triển nông thôn bằng cách áp dụng nghiên cứu, kỹ thuật, kỹ năng và quản lý cho các nông hộ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bal, S., & Oiha, T P., 1975 Determination of biological maturity and effect of harvesting and

drying conditions on milling quality of paddy Journal Agricultural Engineering Resource, 20, 353-361

Berrio, L E., & Cuevas-Perez, F E., 1989 Cultivar differences in milling yields under delayed

harvesting of rice Crop Science, 24, 1510-1512

Calderwood, D L., Bollich, C N., & Scott, J E., 1980 Field drying of rough rice: Effect on

grain yield, milling quality energy saved Agronomy Journal, 72, 644-653

Chae, J C., & Jun, D K., 2002 Effect of harvesting date on yield and quality of rice Korean J

Crop Sci., 47(3), 254-258

Champagne, E T., Bett-Garbet, K L., Thompson, J., Mutters, R., Grimm, C C., & McClung, A

M., 2005 Effects of Drain and Harvest Dates on Rice Sensory and Physicochemical

Properties Cereal Chemistry, 82(4), 369-274

Chau, N N., & Kunze, O R., 1982 Moisture content variation among harvested rice grains

Transactions of the ASAE, 25(4), 1037-1040

Kester, E B., Lukens, H C., Ferrel, R E M., A., & FIinfrock, D C., 1963 Influences of

maturity on properties of western rice Cereal Chemistry, 40, 323-326

Kunze, O R., & Prasad, S., 1978 Grain fissuring potentials in harvesting and drying of rice

Transactions of the ASAE, 21(2), 361-366

Ntanos, D., Philippou, N., & Hadjisavva-Zinoviadi, S., 1996 Effect of rice harvest on milling

yield and grain breakage CIHEAM-Options Mediterraneennes, 15(1), 23-28

Swamy, Y M I., & Bhattacharya, K R., 1980 Breakage of rice during milling- Effect of kernel

defects and grain dimension Journal of Food Process Engineering, 3, 29-42.

68

Phụ lục 2A Nghiên cứu về máy sấy tĩnh vỉ ngang ở Đồng Bằng Sông Cửu

Long Việt Nam THÁNG 04- 2010

TÓM TẮT

Nghiên cứu này bao gồm các thí nghiệm và điều tra khảo sát về máy sấy tĩnh vỉ ngang với trọng tâm hiện tượng nứt hạt gạo và so sánh các chế độ sấy đảo gió Kết quả cho thấy cả hai máy sấy qui mô sản xuất 8 tấn và qui mô phòng thí nghiệm 20 kg, ảnh hưởng của đảo gió là giảm sai biệt ẩm độ cuối rất rõ ràng; tuy nhiên, ảnh hưởng này đến thời gian sấy và tốc độ sấy

là khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê Sấy cơ học dù là có hay không có đảo gió đều tốt hơn phơi nắng xét trên phương diện làm giảm nứt hạt Tuy nhiên, khi so với đối chứng là mẫu sấy bóng râm, sấy cơ học (có hay không có đảo gió) làm giảm tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

và tăng nứt; yếu tố ảnh hưởng chưa cụ thể có thể là do tốc độ sấy Hiện tượng tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm không nhất quán, thấp hơn hoặc cao hơn một ít trong mỗi cặp thí nghiệm giữa đảo gió và không đảo gió; kết quả này không như dự đoán với số liệu sai biệt ẩm độ cuối đã

đo đạc Thí nghiệm trên máy sấy 4 tấn ở Long An có trang bị bộ thu phụ năng lượng mặt trời cho chất lượng hạt tốt và minh chứng tính kinh tế cao Các kết quả khảo sát chính từ các điều tra hiện trạng tình hình sử dụng máy sấy tĩnh vỉ ngang ở bảy tỉnh ở ĐBSCL là: xu hưởng tăng năng suất sấy, vai trò của các nhà chế tạo ở địa phương và cán bộ khuyến nông, sự hỗ trợ của chính phủ giảm lãi vay mua máy sấy, sấy trong mùa khô và đặc biệt là sự mất cân đối giữa chi phí sấy và lợi ích sấy

GIỚI THIỆU

Máy sấy tĩnh vỉ ngang đã có mặt từ lâu trong nền sản xuất lúa ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

(ĐBSCL) Từ mẫu máy đầu tiên trong những năm 1980 đến khoảng 6500 máy vào năm 2007

quả là bước tiến dài Nhưng không phải tất cả đều đáng lạc quan Mức độ chấp nhận máy sấy thay đổi tùy tỉnh, ngay cả các huyện các xã trong một tỉnh đều khác nhau Tìm ra ra các nguyên nhân tác động đến sự chấp nhận này quả thực phức tạp Trong khuôn khổ Dự án CARD 026/VIE-05 với trọng tâm là sự nứt gãy hạt lúa, phần nghiên cứu máy sấy vỉ ngang từ năm

2006 đến 2008 gồm các hoạt động sau:

• Thực hiện các thí nghiệm với các điều kiện sấy qui mô thí nghiệm và ở điều kiện sản xuất thực tế để đánh giá tác động của sấy lúa đảo chiều gió đến độ nứt hạt và các thông số sấy khác

• Tiến hành các thí nghiệm trên máy sấy vỉ ngang 4 tấn có bộ thu nhiệt phụ bằng năng lượng mặt trời

• Tiến hành Khảo sát nhanh (Participatory Rapid Rural Appraisal PRRA) về việc sử dụng máy sấy vỉ ngang tại ĐBSCL

CÁC THÔNG TIN LIÊN QUAN

Các thông tin dưới đây lấy từ số liệu các tỉnh trong các buổi Hội thảo, từ cuộc khảo sát qui

mô toàn vùng ĐBSCL do Bộ Nông nghiệp & PTNT tổ chức năm 2004 phối hợp với tổ chức Danida của Đan Mạch, và từ kinh nghiệm của người viết nghiên cứu về máy sấy trong 25 năm qua

69

Sự phát triển của máy sấy tĩnh vỉ ngang (MSTVN)

Đồng Bằng Sông Cửu Long ở Nam Bộ với khoảng 2,7 triệu hecta lúa cho ra khoảng 50% sản lượng lúa củaViệt Nam, xuất khẩu hơn 90% gạo Mỗi nông hộ có khoảng 1 ha, tuy rằng ở vài nơi, cũng nhiều người canh tác trên 3- 10 ha hoặc hơn thế

Sấy lúa trở thành vấn đề ở ĐBSCL từ những năm 1980 khi tăng thêm vụ lúa thu hoạch trong mùa mưa Nhiều cơ quan đã thử nhiều mẫu máy sấy, nhưng chỉ một mẫu được sản xuất chấp nhận, đó là máy sấy vỉ ngang (MSVN) Mẫu MSVN đầu tiên được Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh lắp đặt tại Sóc Trăng năm 1982 Nông dân quanh vùng đã cải biến/ cải tiến máy này, dùng nguyên vật liệu có sẵn tại địa phương Năm 1990, có khoảng 300 MSVN ở ĐBSCL, một nửa là ở Sóc Trăng Nhiều tỉnh khác bắt đầu áp dụng máy này Năm

1997 một khảo sát do Dự án Danida tiến hành, báo cáo có 1500 MSVN ở ĐBSCL, trong đó 3 tỉnh Kiên Giang, Sóc Trăng, và Cần Thơ chiếm 850 máy, 10 tỉnh còn lại chiếm 650 máy (Bảng 2)

Dự án Danida này ở Cần Thơ và Sóc Trăng đã tăng gấp đôi số lượng máy sấy ở mỗi tỉnh, từ 250 máy lên 500 máy trong hai năm 1998-1999 thông qua hoạt động khuyến nông và chương trình tín dụng Dự án này kết thúc năm 2001, và được thay bằng Hợp phần sau thu hoạch do Bộ Nông nghiệp quản lý, và cũng được Danida hỗ trợ các hoạt động khuyến nông Hợp phần kết thúc năm 2007 Số MSVN tăng nhanh, năm 2002 có 3000 máy, năm 2006 có 6200 máy Số máy sấy ở ĐBSCL chiếm hơn 95 % tổng số máy sấy ở Việt Nam

Sự phát triển của MSVN trong 25 năm qua theo một mô thức khá thú vị Trước tiên, một cơ quan nghiên cứu đưa ra một mẫu máy, trong trường hợp này là ĐHNL Sau đó, nông dân/ thợ

cơ khí chép mẫu /cải biến/ cải tiến máy Tiếp theo ĐHNL theo dõi các cải tiến đó, và cho ra một mẫu máy với nhiều thay đổi và cải tiến đột phá Chu trình lặp lại

Các cột mốc về các mẫu thiết kế máy sấy của ĐHNL là:

1982: MSTVN kiểu thông thường, với không khí sấy đi vào buồng gió từ chính

giữa; lò đốt trấu ghi phẳng và buồng lắng tro (Hình 1)

1994: MSTVN kiểu thông thường, với buồng gió bên hông (Hình 2), lò đốt trấu với

buồng lằng xoáy (Hình 3)

2001: MSTVN loại đảo chiều không khí sấy (đảo gió), Hình 5 và 6

(dự kiến ):

2006: Lò đốt trấu tự động (model NLU-IRRI-Hohenheim, Hình 4)

2007: Bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời cho MSTVN

Các cải biến / cải tiến quan trọng do nông dân thực hiện bao gồm:

1987: Lò đốt trấu ghi nghiêng

2004: Buồng sấy đảo gió, với ống gió chìm

2006: Cơ cấu cào dưới hộc chứa trấu để cung cấp trấu đều hơn

Hình 1 MSTVN kiểu thông thường, với không khí

sấy đi vào từ chính giữa Hình 2 MSTVN kiểu thông thường, với buồng gió bên hông

70

Hình 3 Lò đốt trấu với buồng lắng xoáy Hình 4 Lò đốt trấu tự động cho máy sấy đảo gió

SRA-4

Drying Air UP

Drying Air DOWN

REVERSIBLE SRA DRYER

0.6m

Floor: 25 sq.m / 8 ton

Hình 5 Nguyên lý sấy đảo gió

Hình 6 Máy sấy đảo gió SRA-10 (10 tấn/mẻ )

ĐHNL đã dẫn đầu khi đưa ra các mẫu quạt sấy hiệu quả, cho cả máy sấy thông thường và máy sấy đảo gió, đã chuyển giao thiết kế quạt cho 15 nhà sản xuất ở ĐBSCL, trong đó 7 nhà

đã chế tạo ống khảo nghiệm quạt theo tiêu chuẩn Nhật JIS

Chất lượng lúa sấy

Chất lượng lúa sấy được đánh giá bằng nhiều tiêu chí:

ƒ Lúa không bị dính tro đen từ lò đốt

ƒ Ẩm độ cuối hạt sấy khá đều phù hợp với yêu cầu bảo quản

ƒ Nếu làm lúa giống, tỷ lệ nẩy mầm cao

ƒ Nếu làm lúa thuơng phẩm, độ nứt vỡ hạt phải tối thiểu

Tiêu chí đầu tiên (không lẫn tro) đã được đáp ứng sau vài năm nhờ các thợ xây lò đốt rút kinh nghiệm và cạnh tranh nhau vì đây là phản ứng đầu tiên của nông dân

Tiêu chí thứ hai khá khó đáp ứng do bản thân nguyên lý sấy vỉ ngang Sai biệt ẩm độ cuối khoảng 1,5 % giữa lớp trên và lớp dưới được coi là tốt, trong lúc ở máy sấy tháp liên tục sai

71

biệt 1 % là bình thường Với MSVN nông dân phải đảo thủ công Về kỹ thuật, suất lượng gió khá cao và nhiệt độ khá thấp dưới 44 oC sẽ giúp giảm sai biệt ẩm độ Nguyên lý sấy đảo chiều gió áp dụng từ 2002 cũng giúp giảm sai biệt này Các điểm kỹ thuật này cần được khẳng định lại trong chương trình CARD này

Giữ độ nẩy mầm cao đã được các Công ty giống áp dụng bằng cách dùng nhiệt độ dưới 42 oC,

và quan trọng là sấy hạt trong vòng 12 giờ sau khi thu hoạch

Với lúa thương phẩm, hạt nứt vỡ là vấn đề lớn Một báo cáo (Phan Hiếu Hiền, 1998) dựa vào khảo sát vài nhà máy xay xát ở Cần Thơ và Long An cho rằng nông dân bị giảm lợi tức từ 5 đến

7 % do gạo xay ra nhiều tấm vì phơi sấy không đúng cách Hao hụt này đến 7 % trong vụ Đông Xuân do tập quán phơi mớ ngoài đồng, và mức độ hao hụt này lên đến 20 triệu USD cho mỗi vụ thu hoạch ở ĐBSCL Tuy nhiên, do số liệu và ước lượng từ khảo sát nhỏ, cần kiểm chứng lại trong chương trình CARD này bằng các thí nghiệm đầy đủ

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Khảo nghiệm

Khảo nghiệm máy sấy được tiến hành theo tiêu chuẩn như mô tả trong tài liêu RNAM (1991)

và ASABE (2006) Thiết bị đo bao gồm: các loại nhiệt kế, máy đo ẩm độ, tủ sấy, thiết bị đo công suất v.v…

Thí nghiệm đối với máy sấy 8 tấn/mẻ được bố trí ở 2 mức nhiệt độ sấy: a) Ổn định ở 43oC;

và b) Ở 50 oC vào giờ đầu và ổn định 43 oC ở các giờ sau Do năng suất thực tế của lò đốt đã thiết kế, nhiệt độ sấy khó đạt đến 50 oC nên trong thí nghiệm nhiệt độ sấy chỉ đạt được khoảng 48 oC Yếu tố sấy có đảo gió và không đảo gió được tiến hành trong tất cả các thí nghiệm Ngoài ra một vài thí nghiệm được tiến hành để so sánh đối với phơi nắng trên sân xi măng với bề dày 7 cm, như thông thường theo nông dân

Độ nứt hạt và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên do Vinacontrol phân tích, một đơn vị chứng nhận gạo xuất khẩu, và Phòng Thí nghiệm Chất lượng Gạo của Bộ môn Công nghệ Hóa học thực hiện theo qui trình của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) và Đại học Queensland Mỗi nghiệm thức được phân tích trên 3 mẫu, mỗi mẫu lấy ngẫu nhiên 50 hạt; các hạt lúa được bóc vỏ trấu bằng tay và soi độ nứt bằng kính lúp Độ tăng độ nứt hạt và giảm tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của mỗi nghiệm thức trên cơ sở mẫu lúa trước sấy được phơi dưới bóng râm đến ẩm độ 14% Vấn đề lớn nhất của thí nghiệm là ẩm độ ban đầu của lúa sấy Chúng tôi đã gặp nhiều khó khăn trong những mẻ sấy về chất lượng và ẩm độ ban đầu Điều này được chứng minh qua 8

mẻ sấy Ngay cả đối với máy sấy 1 tấn, thí nghiệm 3 yếu tố cũng khó thực hiện do khác nhau

về ẩm độ ban đầu Cuối cùng chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm so sánh theo cặp trên máy sấy 20 kg có đảo gió và không đảo gió

Đối với các thí nghiệm sử dụng nguồn nhiệt mặt trời để sấy lúa, chọn các mẫu máy sấy tĩnh

vỉ ngang 4 tấn phổ biển chế tạo tại địa phương trang bị thêm bộ phận thu nhiệt mặt trời thiết

kế tại Trung tâm Năng lượng và Máy nông nghiệp tại Đại học Nông Lâm Tp.HCM

Khảo sát

Mục đích của khảo sát là: (i) xác định vai trò của máy sấy tĩnh vỉ ngang trong việc giảm tổn thất sau thu hoạch và giữ chất lượng lúa gạo; (ii) xác định các yếu tố của máy sấy vỉ ngang

Bốn tỉnh được chọn trong năm 2006 là Thành phố Cần-Thơ, tỉnh Kiên-Giang, Long-An, và Tiền-Giang Ba tỉnh đầu tiên được Chương trình CARD chọn để tiến hành thí nghiệm và tập huấn khuyến nông Trong năm 2007, chúng tôi cũng đã khảo sát một số tỉnh khác thuộc ĐBSCL như Hậu-Giang, An-Giang, Kiên Giang, Sóc-Trăng

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KHẢO NGHIỆM

Kết quả thí nghiệm trên máy sấy 8 tấn, máy sấy qui mô phòng thí nghiệm và máy sấy sử dụng năng lượng mặt trời và kết quả khảo sát được trình bày sau đây

Máy sấy 8 tấn

Lựa chọn hai máy sấy 8 tấn cho các thí nghiệm này Một máy sấy có đảo chiều gió được thiết

kế tại trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM và được lắp đặt tại HTX Tân Phát A, huyện Tân Hiệp, tỉnh Kiên Giang vào tháng 07 năm 2006 (Hình 7 và 8) Máy sấy đảo gió do một nhà sản xuất địa phương chế tạo, thiết kế gần giống mẫu của ĐHNL và lắp đặt tại HTX Tân Thới, TP Cần Thơ Điểm khác biệt là buồng sấy với “ống gió chìm” (Hình 9) để phân bố không khí sấy đồng đều hơn

Hình 7 Máy sấy vỉ ngang 8-tấn/mẻ, HTX Tân

Phát A, Kiên Giang Hình 8 Máy sấy vỉ ngang 8-tấn/mẻ với chiều không khí từ trên xuống

73

Hình 9 Máy sấy 8 tấn tại HTX Tân Thới, TP Cần Thơ

Các thí nghiệm tiến hành tại Kiên Giang được kiểm soát tốt hơn nên sẽ được trình bày nhiều kết quả hơn trong báo cáo này và các kết quả tại Cần Thơ mang tính sơ bộ Tham khảo các tài liệu của Phan Hiếu Hiền (2006, 2007, 2008) các chi tiết thí nghiệm

Các thí nghiệm tại Kiên Giang được tiến hành trong hai mùa mưa (tháng 07 năm 2006 và tháng 07-08 năm 2007), và hai mùa khô (tháng 03 năm 2007 và tháng 03 năm 2008) Các kết quả chủ yếu như sau:

• Nhiệt độ sấy ổn định và có thể giữ trong vòng ± 3 oC thường từ giá trị danh nghĩa 43

oC

• Đảo chiều gió có tác động rõ rệt đến việc giảm sai biệt ẩm độ cuối Khi máy hoạt động đúng kỹ thuật, sai biệt này ít hơn 2.2% khi có đảo gió nhưng sẽ tăng lên 4.6% nếu không có đảo gió Sai biệt ẩm độ cao đồng nghĩa với tăng nứt gãy hạt trong quá trình xay xát Điều này giải thích tại sao càng ngày càng có nhiều máy sấy theo nguyên tắc đảo gió được lắp đặt từ năm 2003 trở đi

• Tuy vậy ảnh hưởng của đảo gió đến thời gian sấy hay tốc độ sấy không rõ ràng do tác động của nhiều yếu tố khác nhau (Hình 10)

mẻ sấy (Có đảo gió và Không có đảo gió) cho thấy:

• Sấy cơ học cho dù có hay không có đảo gió đều tốt hơn phơi về phương diện tỉ lệ hạt nứt gãy ít hơn và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cao hơn Số liệu của các thí nghiệm trong tháng 03 năm 2007 cho thấy tỉ lệ hạt nứt ít hơn 3-4 % và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cao hơn khoảng 4%

• Tỉ lệ hạt nứt trong các mẻ có đảo gió thấp hơn các mẻ không có đảo gió (Hình 11) Đây là những kết quả cơ bản

• Tuy nhiên, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm không nhất quán, thấp hoặc cao hơn một ít ở mỗi cặp (Hình 12) Kết quả này được xử lý thống kê số liệu tỉ lệ thu hồi gạo nguyên bằng

Air Re ve rsa l

No a ir re ve rsa l

Hình 10 Ảnh hưởng của sấy đảo gió đến tốc độ sấy

74

trắc nghiệm t giữa các mẻ có đảo gió và không có đảo gió cho thấy sự khác biệt là không

có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức 5% Kết quả này không như dự đoán với kết quả thu được về sai biệt ẩm độ cuối Có thể là do mẫu xay xát vì thời gian xát trắng là một phút, các hạt nứt vẫn chưa bị gãy vỡ trong quá trình xay xát

• Trong cả hai trường hợp (có và không có đảo gió), khi sấy tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm

và tỉ lệ hạt nứt tăng Các yếu tố ảnh hưởng chưa được tìm hiểu thỏa đáng do có rất nhiều yếu tố liên quan khi sấy một khối lượng lúa lớn 8 tấn như độ đồng đều của lúa, tốc độ sấy v.v… Dự đoán tốc độ sấy là lý do ảnh hưởng đáng kể (Hình 13), các số liệu cho thấy tốc

độ sấy thích hợp là trong khoảng 1.0-1/2 %/ giờ Tuy nhiên, kết quả này cần được kiểm chứng bằng các thí nghiệm tiếp theo hay các thí nghiệm ở qui mô phòng thí nghiệm

Crack % INCREASE (Kien Giang 2007 wet-season)

Air reversal No air reversal

Hình 11 Tỉ lệ hạt nứt (%) tăng, Kiên Giang, mùa

mưa 2007

Head rice, Kien Giang 2 0 0 7 Wet-seaso n (AR = Air Reversal; NAR = No air reversal B2 = Batch No 2 )

0 10 30 50 70

Head Rice Before drying, % Head Rice After drying, %

Hình 12 Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên trước và sau

sấy

Effect of Drying rate (AR & NAR)

0 8 12 16 24 32

Grain Crack Increase, % Head Rice Decrease , %

Hình 13 Ảnh hưởng của tốc độ sấy đến tỉ lệ hạt nứt và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

Máy sấy qui mô thí nghiệm

Hai yếu tố ảnh hưởng được nghiên cứu gồm có yếu tố A là ẩm độ cuối với hai mức ẩm độ (14% ký hiệu X14 và 17% ký hiệu X17) Yếu tố B là chế độ đảo gió với hai mức độ (có đảo gió AR và không có đảo gió NoAr) Bố trí mỗi trong bốn nghiệm thức (hay kết hợp yếu tố) là một khối thí nghiệm thực hiện tại cùng một thời gian nhờ vào hai máy sấy qui mô thí nghiệm hoàn toàn giống nhau hoạt động song song Mỗi mẻ sấy có 20 kg lúa Thí nghiệm được lặp lại 4 lần (4 khối)

Chiều dầy lớp lúa trong các mẻ AR là 0.51 m trong khi chiều dày lớp lúa ở mẻ NoAr là 0.31

m Lấy mẫu tại ba lớp – đáy, giữa và trên mặt trong 3 khay khác nhau và các khay đệm ở giữa

Trong mỗi khối thí nghiệm, các yếu tố độc lập là tốc độ sấy (đường cong sấy), độ đồng đều

ẩm độ cuối (thể hiện qua ẩm độ của các lớp lúa ở đáy, giữa và trên cùng), tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và tỉ lệ hạt nứt Số liệu của một khối điển hình được trình bày trong Hình 14, 15, 16

75

và 17 Kết quả phân tích thống kê khối ngẫu nhiên hoàn toàn RCBD có số liệu được trình bày trong Bảng 1

Từ kết quả đạt được và phân tích thống kê, có thể rút ra các kết luận sau:

a Sai biệt ẩm độ cuối:

Tác động của chế độ đảo gió và ẩm độ cuối là khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức ý nghĩa 5% Sai biệt ẩm độ cuối ở chế độ đảo gió ít hơn chế độ không đảo gió (Bảng 1, Hình 14) Khi quá trình sấy ngừng ở ẩm độ 14% thì sai biệt ẩm độ cũng ít hơn so với 17% Tuy nhiên sự tương tác giữa các yếu tố có ý nghĩa do đó cần so sánh trong mỗi thí nghiệm kết hợp giữa các yếu tố Ví dụ trong Bảng 1, nghiệm thức NoArX14 và AR-X17 có sai biệt ẩm độ cuối tương tự nhau

AR X17-Bottom

AR X17-Middle

AR X17-Top Layer

Hình 15 Các đường cong sấy xuống 17% của các lớp trên cùng, ở giữa và lớp đáy AR = Đảo gió; NoAr

= Không đảo gió X14 = Ẩm độ cuối trung bình 14% X17 = Ẩm độ cuối trung bình 17%

-8.56

-12.92 22

-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

77

Bảng 1 Số liệu thí nghiệm với máy sấy qui mô thí nghiệm AR = Đảo gió; NoAr = Không đảo gió; X14 =

Ẩm độ cuối 14%; X17 = Ẩm độ cuối 17%

TỐC ĐỘ SẤY, %/hr SAI BIỆT ẨM ĐỘ

CUỐI, % TỈ LỆ THU HỒI GẠO NGUYÊN GIẢM, % TỈ LỆ HẠT NỨT, %

cuối↓

B = Đảo gió A = Ẩm

cuối↓

B = Đảo gió

X14 1.00 0.88 X14 4.20 2.00 X14 -2.99 -5.96 X14 8.00 11.33 11.33 1.37 1.54 6.30 4.00 -10.02 -9.26 0.00 7.33 4.00 1.46 1.35 7.00 4.90 -7.50 -9.32 0.00 2.00 0.67 1.59 1.53 7.89 3.90 -5.02 -9.70 0.67 8.00 1.33

X17 1.11 1.05 X17 5.30 3.70 X17 -14.18 -5.70 X17 18.67 24.00 3.00

1.47 1.49 11.70 9.60 -10.27 -10.18 19.33 8.67 0.67 1.60 1.36 8.90 4.80 -21.83 -25.70 4.00 9.00 0.00 1.59 1.71 10.30 6.60 -5.77 -8.41 2.00 1.33 0.00

Kết quả phân tích thống kê (ở mức ý nghĩa 5%):

Tương tác AB: Không Tương tác AB: Có Tương tác AB: Có Tương tác AB: Có

A: không quan trọng LSD = 2.14% LSD = 7.70% LSD = 7.73%

c Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và tỉ lệ hạt nứt

Khi sấy, dù là có đảo gió hay không cũng làm giảm tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và tỉ lệ hạt nứt tăng so với mẫu sấy đối chứng trong bóng râm Có thể là do tốc độ sấy quá cao (hơn 1,3%/giờ) Tuy nhiên phân tích hồi qui và vẽ đồ thị (Hình 18) cho thấy không có chiều hướng nhất định nào Khi ẩm độ cuối 17% thì hạt bị nứt nhiều và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên thấp vì xay lúa không phải ở ẩm độ tối ưu với máy xay trong phòng thí nghiệm

Effect of Drying rate on rice crack

0 5 10

Hình 18 Ảnh hưởng của tốc độ sấy đến tỉ lệ hạt nứt

78

Về mặt lý thuyết, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên nhiều tương ứng với tỉ lệ hạt nứt thấp và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên nhiều tỉ lệ nứt ít tương ứng với sai biệt ẩm độ cuối nhiều Vì vậy, dự đoán sai biệt ẩm độ cuối ít khi sấy đảo gió so với sấy không đảo gió sẽ cho tỉ lệ hạt nứt giảm ít hơn và

tỉ lệ nứt ít hơn, nhưng số liệu cho thấy ngược lại (Bảng 1)

Nói chung ngay cả với thí nghiệm qui mô phòng thí nghiệm, số liệu thí nghiệm vẫn khó phân tích có thể là do sự khác biệt giữa các hạt lúa

Máy sấy vỉ ngang 4 tấn/mẻ, sử dụng năng lượng mặt trời

Máy sấy SDG-4 loại lắp ghép, gồm các bộ phận sau:

i.) Quạt hướng trục hai tầng cánh, kéo bằng động cơ diesel Trung Quốc 15 HP

ii.) Lò đốt than đá, mức tiêu thụ điều chỉnh được từ 5 đến 12 kg/giờ

iii.) Buồng sấy diện tích sàn 4.50 m *3.27 m, đặt trên 7 chân thép, do đó dễ lắp đặt trên đất không phẳng Không khí sấy có thể thổi lên (Hình 19) hoặc xuống (Hình 20) bằng cách đảo bạt vải nhựa

iv.) Bộ thu nhiệt NLMT do Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp ĐHNL thiết kế, gồm 2 ống trụ bằng plastic trong (Hình 19 và 20), mỗi ống trụ φ1.0 m * dài 27 m Phía trong ống trụ là lớp nhựa PE đen để hấp thu nhiệt Hai ống trụ đồng qui vào một hộp chuyển tiếp, cũng là hộp nhận nhiệt từ lò đốt than đá Bộ thu nhiệt NLMT và lò than có thể sử dụng riêng rẽ hoặc phối hợp Các thí nghiệm thực hiện ở tỉnh Long An vào tháng 03 năm 2007, là tháng khô nhất trong năm

Hình 19 Máy sấy SDG-4B bộ thu NLMT, với không

khí sấy thổi lên

Hình 20 Máy sấy SRA-4B bộ thu NLMT, với không

khí sấy thổi xuống

Đã thí nghiệm 5 mẻ sấy vào tháng 3- 2007: Mẻ 1 sử dụng nhiệt từ than đá; Mẻ 2 và 3 sử dụng nhiệt từ NLMT, Mẻ 4 và 5 sử dụng nhiệt phối hợp từ than đá và NLMT

Kết quả đạt được tóm tắt như sau:

• Năng suất sấy 3,8 – 4,1 tấn/mẻ 7- 12 giờ với ẩm độ giảm (trung bình±độ lệch chuẩn) từ 23.8 ±1.7 % xuống 14.2 ± 0.8 %

• Nhiệt độ sấy có thể điều chỉnh trong khoảng 38- 44 oC với lò than đá Với NLMT, nhiệt

độ sấy đạt 38 oC khi nắng tốt (nhật chiếu hơn 800 W/m2), và chỉ đạt 36 oC khi trời có mây (nhật chiếu khoảng 500 W/m2 , mức tiêu biểu trong mùa mưa) Khi nắng kém, thời gian sấy kéo dài đến 12 giờ như ở Mẻ 3

79

• Phối hợp NLMT và năng lượng than đá rất tiện lợi để kết thúc mẻ sấy trong ngày Do mùa vụ thu hoạch tại địa phương thường không quá 25 ngày, không thể “ung dung” với

mẻ sấy dài đến 2 ngày

• Độ gạo nguyên trong tất cả các mẻ sấy đều tương đương với phơi trong bóng râm, và còn tốt hơn với 2 mẻ sấy NLMT, có lẽ do nhiệt độ sấy hơi thấp

Phân tích sử dụng năng lượng mặt trời trên cơ sở Mẻ 4 và Mẻ 5, cả hai đều sử dụng nguồn nhiệt kết hợp từ than đá và NLMT, các kết luận như sau:

• Tiết kiệm này qui ra tiền bằng 46 000– 82 000 đồng mỗi mẻ (≈ US$ 3– 5 /mẻ ) hay

2 000– 22 000 đồng /tấn (≈ US$ 0.7– 1.3 /tấn)

NLMT hoàn toàn, và ½ số mẻ dùng NLMT phụ tiết kiệm được 50 % than, hay lần lượt là US$1.6 và US$0.8 mỗi tấn Vậy tổng tiết kiệm là US$480 mỗi năm hay 7 triệu đồng

• So sánh với đầu tư thêm cho bộ thu nhiệt NLMT khoảng 9 triệu đồng, và chi phí thay thế vật liệu ống plastic khoảng 2 triệu đồng (US$120) sau mỗi 7 tháng sử dụng, thì thời gian hoàn vốn chỉ là 2 năm

• Với chủ máy sấy đơn lẻ, có thể không sấy được 100 mẻ mỗi năm Ngược lại, chủ nhà máy xay xát có máy sấy có thể sấy hơn thế Như vậy, NLMT nên nhắm đến đối tượng là các liên hợp sấy - xay xát

Ở ĐBSCL Việt Nam, nông hộ thường sử dụng hầu hết máy sấy tĩnh để sấy lúa trong mùa mưa Đối với mùa khô, chủ yếu là sử dụng vệ đường để phơi nắng nhằm tiết kiệm chi phí chất đốt cho công đoạn sấy Do đó, vào mùa khô hiện tượng hạt nứt gãy còn trầm trọng hơn như các khuyến cáo thường xuyên của các trung tâm nghiên cứu và khuyến nông nhưng kết quả đạt được không như mong đợi vì thật sự chi phí phơi dưới ánh mặt trời rất thấp

Lần đầu tiên ở Việt Nam, NLMT đã được sử dụng để sấy lúa ở qui mô sản xuất với chi phí chấp nhận được Các nỗ lực sấy NLMT của thập niên 1980 chỉ xoay quanh các mẻ sấy 50-

300 kg và kéo dài 2 ngày Các khảo nghiệm đã xác nhận chất lượng lúa sấy Về kinh tế, đã

bác bỏ được câu thường nghe “Năng lượng mặt trời thì miễn phí nhưng không rẻ” với phân

tích hoàn vốn đầu tư thêm trong vòng 2 năm Về môi trường NLMT là sạch nhất Vấn đề còn lại là giới thiệu NLMT đến các nhà máy xay xát có máy sấy Các thí nghiệm đã làm rõ vai trò của NLMT để tiết kiệm chất đốt, đặc biệt trong vụ Đông Xuân

mm ở Long-An, và cao hơn ở Cần Thơ và Kiên -Giang, lần lượt là 1 600 and 1800 mm Ẩm

độ không khí trung bình là 80- 82 % Điều này chỉ nói rằng đây là khi hậu nhiệt đới, chưa cụ thể gì liên quan đến sau thu hoạch Số liệu một ngày tiêu biểu ở Cần Thơ vào tháng 3 nắng hay tháng 8 mưa, ẩm độ không khí vào ban đêm rất cao, hơn 90 %; khác hẳn với Australia ẩm

độ nhỏ hơn 70 % ngay cả ban đêm Ý nghĩa là hạt sẽ hồi ẩm khi bảo quản Số liệu cho mỗi tỉnh ghi ở Bảng 2

80

Bảng 2 Số liệu khảo sát trên 4 tỉnh

Cần-Thơ Kiên-Giang Long-An Tiền-Giang

# Ông Cỏn, Chi cục Phát triển Nông thôn (2006); ## Ông Việt, Chuyên viên sau thu hoạch tỉnh Tiền Giang

(2006)

Hiện trạng sau thu hoạch và sấy:

a) Số lượng máy sấy tĩnh vỉ ngang của 4 tỉnh được thể hiện trong Bảng 3 Long-An và

Tiền-Giang chậm hơn về phát triển máy sấy

b) Máy sấy tĩnh vỉ ngang đầu tiên được lắp đặt tại các tỉnh này vào những năm đầu 1990

Những máy sấy này là những mẫu máy đầu tiên với buồng gió giữa, sử dụng lò đốt trấu

ghi nghiêng có buồng lắng tro (Hình 1) Mẫu máy thứ hai là máy sấy có buồng gió hông

(Hình 2) và lò đốt trấu đã cải tiến được lắp đặt từ năm 1995 đến 1997 Cuối cùng mẫu

máy sấy có đảo gió (nguyên lý hoạt động như Hình 5) với những ưu điểm tiết kiệm công

lao động và mặt bằng lắp đặt máy, được lắp đặt đầu tiên ở Long An vào năm 2000,

Tiền-Giang và Kiên -Tiền-Giang năm 2002 Hiện tại đã có 400 máy sấy đảo gió ở ĐBSCL, trong đó

khoảng 30 máy là mẫu ban đầu và do Đại học Nông Lâm lắp đặt

c) Phần trăm lúa sấy bằng máy vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của các tỉnh Như tại Kiên

Giang trung bình là 24%, nhưng ở một số huyện mới chỉ 3 % lúa thu hoạch vụ hè thu

được sấy bằng máy

d) Phần trăm lúa sấy bằng máy có thể không tương ứng với số lượng máy sấy hiện có,

nhưng phụ thuộc vào thời tiết Điều này giải thích tại sao tại Cần Thơ lượng lúa sấy bằng

máy mới chỉ từ 10 đến 20 %

e) Sấy bằng máy không chỉ giảm tổn thất sau thu hoạch mà còn giữ được chất lượng hạt

Hiện tại, nhiều nông dân, các chủ nhà máy xay, các cán bộ nhận ra điều này, khác so với

quan điểm 10 năm về trước

f) Mặc dù những ưu điểm trên nhưng hiện tại phơi nắng vẫn còn là chủ yếu Như tại Cần

Thơ, trong khi khả năng đáp ứng về năng suất sấy của các máy sấy đã lắp đặt là 25%

nhưng vẫn chỉ 15% được sấy bằng máy Thậm chí có nguồn khác cho rằng đến 90% là

phơi nắng, trong đó 40% phơi trên sân đất, 40 % phơi trên sân xi măng, và 10 % phơi trên

đường nhựa

g) Lý do là chi phí sấy, trong khi chất lượng lúa chưa được quan tâm nhiều trong phương

pháp và hệ thống sản xuất ở hiện tại Số liệu thu thập tại tỉnh Long-An cho thấy trên

Bảng 3

81

Từ Bảng 3, một số ghi nhận như sau:

• Trong mùa khô, chi phí sấy bằng máy sấy SRA-4 (98 đồng/ kg) vẫn còn cao hơn đối với

phơi nắng thông thường

• Trong mùa mưa, chi phí sấy máy thì thấp hơn so với chi phí phơi Do đó, mức phí 5 %

giá trị lúa, hoặc khoảng 130 đồng/kg, qua đó chủ máy có thể thu hồi vốn đầu tư sau 2- 4

năm tuỳ giá trị đầu tư

• Quan điểm của nông dân là không muốn trả chi phí sấy cao hơn chi phí phơi trong điều

kiện thời tiết bình thường Nhưng khi thời tiết bất lợi thì chi phí sấy máy cũng phải thấp

hơn phơi để nông dân chọn sấy

• Máy sấy SRA-8 với lò đốt trấu, và máy sấy SDG-4 với lò đốt trấu là các lựa chọn để giảm

chi phí sấy

• Tuy nhiên, không khuyến cáo máy sấy SDG-4 với lò đốt than đá vì chi phí sấy cao, chủ

máy khó hoàn vốn

• Chi phí sấy tính ở trên chưa bao gồm phí vận chuyển, từ 10 đến 12 đồng/kg hoặc

US$0,6- 0,7/tấn, tương đương 10 % chi phí sấy

Bảng 3 Chi phí sấy đối với từng loại năng suất khác nhau

Cách sấy /phơi đồng /kg US$ /tấn

Máy sấy SRA-4 (đảo gió, 4-tấn/mẻ), lò đốt trấu 98 6.1

Máy sấy SRA-8 (đảo gió, 8-tấn/mẻ), lò đốt trấu 79 4.9

Máy sấy SDG-4 (đảo gió, 4-tấn/mẻ), lò đốt trấu # 1 80 5.0

Phơi nắng, trong mùa mưa, thời tiết bình thường 140 8.8

Phơi nắng, trong mùa mưa, thời tiết xấu 210 13.1 Ghi chú :#1: SDG-4 = Một loại máy sấy đảo gió chi phí thấp 4 tấn/ mẻ, do nhà chế tạo tại tỉnh Đồng Tháp

Máy sấy này sử dụng quạt do đHNL thiết kế, nhưng giảm chi phí chế tạo bin sấy trong khi vẫn đảm bảo đồng

đều qua ống phân bố gió giữa

Kết quả khảo sát năm 2007:

• Nhu cầu về máy sấy có năng suất lớn từ 12- 20 tấn/ mẻ; phản ảnh bằng yêu cầu lắp đặt

máy sấy 10- 16 tấn trong 2 năm vừa qua, khác với 5 năm trước yêu cầu máy sấy 4- 8 tấn/

mẻ; năm 2007 có yêu cầu máy sấy 20 tấn/mẻ

• Vai trò của nhà chế tạo tại địa phương và người làm công tác khuyến nông: Tỉnh có số

lượng máy sấy phát triển nhanh như An-Giang và Tiền -Giang có nhiều nhà chế tạo cung

cấp những máy sấy có độ tin cậy và hiệu suất cao cho nông dân Người làm công tác

khuyến nông có sự hiểu biết sâu về cấu tạo và hoạt động của máy sấy là yếu tố quan trọng

trong việc triển khai ứng dụng những mẫu máy mới

• Hỗ trợ từ phía Chính phủ, đặc biệt là giảm lãi vay cũng là một yếu tố tác động đến sự phát

triển máy sấy

• Thu hoạch vào mùa khô, hiện tại cũng nhiều nơi sấy bằng máy được phổ biến chiếm 30-

90 % như tại huyện Giồng-Riềng, tỉnh Kiên-Giang, huyện Kế-Sách và Mỹ-Tú, tỉnh

Sóc-Trăng, huyện Gò-Công và Chợ-Gạo, tỉnh Tiền-Giang… Nông dân chỉ bán lúa tươi

82

• Dự án Danida ở Cần Thơ và Sóc Trăng năm 2001-2006, và Hợp phần sau thu hoạch cho ĐBSCL đã làm tốt việc khuyến nông máy sấy đến nhiều người trong lĩnh vực lúa gạo, với một tổ chức và phương tiện khá đầy đủ Khuyến nông vốn là yếu tố hạn chế phổ biến máy sấy vào những năm 1990, đến những năm 2000 đã đóng vai trò tích cực Nếu nông dân vẫn chưa chấp nhận máy sấy, cần xét các yếu tố khác

Những vấn đề được giải quyết từ năm 2007:

Những dữ liệu và phân tích trên làm nhận ra một vấn đề quan trọng nhất trong khâu sấy tại các tỉnh, đó là sự mất cân đối giữa chi phí sấy và lợi ích từ khâu sấy

Trong khi chi phí sấy khá rõ ràng, thì lợi ích từ sấy lại không cụ thể Gạo chất lượng tốt hơn nhờ sấy máy có thể không được các thương lái mua với giá cao hơn để bù lại chi phí sấy Một

số lý do khác là:

ƒ Lúa sấy không đảm bảo chất lượng do sấy không đúng kỹ thuật

ƒ Ngay cả sấy đúng kỹ thuật nhưng lúa sấy cũng không đảm bảo chất lượng do nông dân chỉ đem lúa đến sấy khi đã bị lên một sau một vài ngày mưa

ƒ Lúa sấy đạt chất lượng tốt được trộn với lúa phơi nắng khi đổ lẫn với nhau trong cùng phương tiện vận chuyển

ƒ Chất lượng lúa sấy bằng máy không được coi trọng trên thị trường Một vài phần trăm thu hồi gạo nguyên chưa đủ để có thể bán giá lúa cao hơn để bù lại chi phí sấy

ƒ Ngay cả trường hợp giá lúa sấy cao hơn, nhưng lợi ích cũng không thuộc về nông dân trồng lúa bởi vì chủ máy xay xát sẽ hưởng phần thu hồi gạo nguyên cao hơn Nông dân là chủ hạt lúa, trong khi chủ máy xay xát và thương lái là chủ hạt gạo trắng !

Do đó, vấn đề sấy trong năm 2007 sẽ khác năm 1997 vì không còn là vấn đề tổn thất số lượng

mà là tổn thất về chất lượng sau thu hoạch

Đề xuất các biện pháp cho vấn đề sấy từ năm 2007:

Từ các dữ liệu và phân tích trên, có thể đề xuất 3 cụm biện pháp sau:

a) Công nghệ: Cần cải tiến thiết kế máy sấy để bảo đảm chất lượng xét theo độ nứt hạt và

gạo nguyên, và bớt phụ thuộc vào lao động thủ công Điều này không dễ dàng với ràng buộc về chi phí sấy Chủ đề của chương trình CARD có thể sắp xếp theo yêu cầu này

b) Khuyến nông: Theo yêu cầu “mới” về nhận thức chất lượng lúa gạo, các hoạt động khuyến

nông nên theo hướng sử dụng máy sấy để đạt chất lượng, chứ không phải giảm hao hụt về số lượng Không phải chỉ trình diễn máy sấy để giảm hư hại hạt, mà trình diễn sấy sao cho xay xát nhiều gạo nguyên hơn và ít độ nứt hơn Nói cách khác, nông dân không chỉ thấy hạt lúa sấy khô, mà còn thấy hạt gạo nguyên Vì vậy, những máy sấy đơn lẻ sẽ khó tồn tại từ

2007 vế sau

c) Chính sách: Các yếu tố trên (công nghệ và khuyến nông) chỉ là điều kiện cần nhưng chưa

đủ Từ cuối xâu chuỗi, thị trường gạo chất lượng cao phải được xác lập, với giá cả phân biệt rõ rệt Tiếp theo, lợi ích từ giá gạo cao phải được phân bố tương xứng cho cả nông dân và nhà chế biến/ doanh nghiệp Chính sách có thể tác động vào các việc này thông qua các biện pháp tài chính

Chính sách ảnh hưởng đến toàn hệ thống lúa gạo thì phức tạp và không phải chỉ vài tháng là

có được Nhưng liên quan đến chương trình CARD, cần thiết lập tại một số tỉnh vài mô hình trình diễn đồng bộ từ cung cấp nguyên liệu đến sấy đến xay xát, với sự tham gia của nông dân

là với các yếu tố khác chưa được khảo sát

ƒ Theo dõi đặc tính sấy của một máy sấy tháp lắp đặt tại Long An với bộ thu năng lượng mặt trời cho kết quả chất lượng hạt tốt và kinh tế

ƒ Khảo sát nhanh về hiện trạng sử dụng máy sấy vỉ ngang tại 7 tỉnh Các kết luận chính gồm: Khuynh hướng tăng năng suất sấy; vai trò của nhà sản xuất và cán bộ khuyến nông địa phương ; sự hỗ trợ của Nhà nước với việc giảm lãi suất vay làm máy sấy; và sấy máy trong vụ Đông Xuân

Một đề nghị chính: Cần nghiên cứu tích hợp máy sấy trong toàn bô dây chuyền hệ thống lúa gạo, để ích lợi của sấy máy được phản ảnh qua sự gia tăng lợi tức của nông dân, với sự tham gia tích cực của họ, như phân tích ở trên

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- ASABE 2005 Standards ASAE S248.3 MAR1976 (R2005): Construction and Rating of

Equipment for Drying Farm Crops

- Brooker D.B., F.W Bakker-Arkema, C.W Hall 1992 Drying and storage of grains and

oilseeds, AVI Publ Van Nostrand Reinhold, New York

- Kamaruddin A 2003 Fish drying using solar energy Proceedings of the Regional

Seminar and Workshop on Drying Technology ASEAN Sub Committee on Conventional Energy Research

Non Ministry of AgricultureNon Rural Development, and Danida ASPS 2004 Study on the

current status and need assessment for post-harvest equipment in the Mekong Delta (Compiled from Reports and 12 Provinces) Internal Report (in Vietnamese)

- Phan Hieu Hien 1987 Grain dryer for the summer-autumn crop in Southern Vietnam

Journal of Agricultural Science and Technology (In Vietnamese), No 6-1987, Ministry of Agriculture, Ha-Noi

- Phan Hieu Hien 1998 Grain dryers and rice quality in the Mekong Delta of Viet Nam:

Development process and perspective (In Vietnamese) Paper presented at the 15th

Science and Technology Conference of the Mekong Delta , Ca Mau City 24 & 25 –9 –

1998

- Phan Hieu Hien, Nguyen Hung Tam, Nguyen Van Xuan 2003 The reversible air dryer

SRA: One step to increase the mechanization of post-harvest operations Proceedings of

the International Conference on Crop Harvesting and Processing, 9-11 February 2003 (Louisville, Kentucky USA) ASAE Publication Number 701P1103e

- Phan Hieu Hien 2006, 2007, 2008 Flat-bed dryer Sub-Component Reports to CARD

Project Nong-Lam University (unpublished),

- Phan Hieu Hien, Le Quang Vinh, Tran Thi Thanh Thuy 2007 The Solar Macaroni

Dryer Proceedings of the International Conference on Crop Harvesting and Processing,

11-14 February 2007 (Louisville, Kentucky USA) ASABE Publication Number 701P0307e

- RNAM (Regional Network for Agricultural Machinery 1991 RNAM Test codes and

procedures for farm machinery: Part 16 (Batch Dryer)

88

Phụ lục 2B Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi ủ ở nhiệt độ cao đến hiện

tượng nứt gãy và chất lượng gạo

THÁNG 04- 2010 Tóm tắt

Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao đến chất lượng được thực hiện trên hai giống gạo Việt Nam là A10 (30-33% cơ sở ướt) và OM2717 (25-26%

cơ sở ướt) Lúa tươi được sấy tầng sôi ở nhiệt độ 80 và 90 oC trong 2.5 và 3.0 phút, sau đó ủ

ở 75 oC và 86 oC trong khoảng 1 giờ và tiếp tục được sấy nhẹ 35 xuống ẩm độ 14% Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cải thiện đáng kể khi thời gian ủ kéo dài đến 40 phút Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tăng với tỉ lệ hạt nứt gãy giảm Độ cứng và độ chặt của hạt gạo nguyên (lần lượt là 30-55N và 162-168 N/mm) cao hơn gạo sấy bằng phương pháp truyền thống (sấy lớp mỏng ở

35oC) Độ trắng của gạo sau xát bị ảnh hưởng nhẹ bởi chế độ sấy nhiệt độ cao

GIỚI THIỆU

Ngành sản xuất lúa gạo ở Việt Nam rất quan tâm đến chất lượng lúa gạo, đặc biệt trong mùa mưa khi ẩm độ hạt sau gặt có thể cao đến 35% cơ sở ướt [1] Do đó, lúa cần được sấy càng nhanh càng tốt để ngăn chặn sự hư hỏng và bảo tồn chất lượng hạt Phương pháp sấy tĩnh có thể tiêu tốn đến 8 giờ hay nhiều hơn để hạ ẩm độ của khối hạt đến độ ẩm an toàn cho công tác bảo quản (14% cơ sở ướt) Là một hệ thống sấy mẻ chậm, máy sấy tĩnh không thể sấy một khối lượng lớn lúa trong một khoảng thời gian ngắn Sấy hạt ở nhiệt độ cao cho phép quá trình sấy diễn ra nhanh hơn, do đó có thể làm giảm thời gian sấy và diện tích mặt bằng Tuy nhiên, sấy ở nhiệt cao tạo gradient ẩm trong hạt làm cho hạt có thể bị nứt vỡ do ứng suất tác động, vì vậy hạt cần được ủ để cân bằng ẩm [2, 3, 4] Máy sấy tầng sôi tích hợp với hệ thống

ủ có thể được sử dụng như một máy sấy gọn Sấy tầng sôi nhiệt độ cao là một trong những biện pháp hữu hiệu để làm giảm ẩm độ của khối hạt một cách nhanh chóng, vốn rất dễ hư hỏng trong điều kiện thời tiết ẩm ướt của khí hậu nhiệt đới [5, 6, 7] Với kỹ thuật sấy tầng sôi, tác nhân sấy là dòng khí nóng đi qua lớp hạt theo chiều từ dưới lên làm hạt chuyển động mãnh liệt và hỗn độn Nhờ đó, ẩm trên bề mặt hạt nhanh chóng thoát ra nhờ tiếp xúc bề mặt lớn giữa các hạt rời chuyển động hỗn độn trong dòng tác nhân sấy chảy rối Ẩm độ đầu ra của hạt vì thế cũng đồng đều Sấy tầng sôi nhiệt độ cao thường được ứng dụng để sấy khối hạt trong giai đoạn đầu, khi cần hạ ẩm độ khối hạt xuống 18% cơ sở ướt hay ít hơn Sau đó có thể tiếp tục sấy bảo quản hay sấy tĩnh khối hạt

Các báo cáo trước đây cho biết có thể sử dụng kỹ thuật sấy tầng sôi ở nhiệt độ cao (hơn 100

oC) [8, 9] Tuy nhiên, nhiệt độ sấy không nên vượt quá 150 oC để tránh ảnh hưởng của quá trình sấy đến độ trắng của gạo Khoảng nhiệt độ sấy thấp (40-90 oC) cũng được Sutherland và

Ghaly [7], Tirawanichakul và ctv [8] sử dụng để sấy hạt Theo các tác giả này, có thể sử dụng

nhiệt độ sấy cao hơn 80 oC miễn là ẩm độ đầu ra của khối hạt sau sấy tầng sôi trên 18% cơ sở ướt Tuy vậy, có thể xảy ra hiện tượng hồ hóa riêng phần do sự kết hợp giữa nhiệt độ cao trong quá trình sấy và tự thân ẩm độ cao của hạt Tỉ lệ thu hồi của gạo nguyên có thể được bảo toàn như mẫu đối chứng sấy ở chế độ dịu nhẹ khi nhiệt độ sấy dưới 70 oC Đó là do gradient ẩm chưa đủ lớn để gây ra sự nứt hạt [8] Hạt nên được ủ trong khoảng thời gian 25-

30 phút nếu sử dụng nhiệt độ cao trong sấy tầng sôi [9, 10] theo đề nghị của một số nhà nghiên cứu Bên cạnh đó, độ trắng và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cũng cao hơn nếu hạt được thổi khí sau mỗi giai đoạn ủ Thao tác này còn cho hiệu suất sấy cao và làm giảm năng lượng tiêu tốn [10]

Khả năng và hiệu quả của sấy hạt bằng kỹ thuật sấy tầng sôi đã được trình bày trong nhiều nghiên cứu, tuy nhiên có rất ít thông tin về tác động của sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến sự

89

nứt hạt và tính chất cơ học của hạt gạo Vì quá trình ủ đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật sấy tầng sôi, do đó cần tìm hiểu tác động của kỹ thuật sấy tầng sôi có ủ nhiệt độ cao đến sự nứt gãy và chất lượng xát của gạo Do đó, mục đích của nghiên cứu này là tìm hiểu tác động của sấy tầng sôi và ủ hạt ở nhiệt cao đến tỉ lệ nứt hạt, lực phá vỡ, độ cứng, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và độ trắng của một số giống gạo Việt Nam

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Máy sấy tầng sôi

Thí nghiệm sử dụng máy sấy tầng sôi dạng mẻ qui mô phòng thí nghiệm (HPFD150) do trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM thiết kế và chế tạo Máy gồm có 3 phần chính: (i) buồng sấy hình trụ cao 40 cm có đường kính 15 cm; (ii) bộ phận cung cấp nhiệt có công suất 5kW;

và (iii) quạt ly tâm dẫn động bằng động cơ điện 0.75 kW Nhiệt độ đầu vào khoảng 20 – 100

oC được điều khiển bằng bộ điều nhiệt Hanyoung Electronics Inc., Model DX7, Seoul, Korea) Nhiệt độ đầu ra theo dõi bằng dây cảm biến nhiệt Daewon

Chuẩn bị mẫu sấy

Hai giống lúa dài A10 và OM2717 được thu thập ở các nông hộ tại tỉnh Tiền Giang và TP.HCM trong năm 2007 Lúa tươi (25-33% cơ sở ướt) lập tức được chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản trong kho mát ở 5 oC Trước khi sấy, giữ lúa ở nhiệt độ phòng để cân bằng nhiệt

Qui trình sấy tầng sôi và ủ lúa

Sấy tầng sôi khoảng 200 g lúa tươi (độ dày lớp hạt 2 cm) ở nhiệt độ 80 và 90 oC trong 2.5 và 3.0 phút Mẫu sau sấy lập tức được đổ vào lọ thủy tinh đậy kín và ủ trong tủ ấm đã làm nóng đến 75 và 86 oC, đây là nhiệt độ của hạt sau sấy lần lượt ở 80 và 90 oC Để ngăn ngừa thất thoát nhiệt, các lọ thủy tinh chứa mẫu đều được làm nóng đến nhiệt độ ủ trong tủ ấm và chứa trong các hộp xốp khi thao tác Thời gian ủ là 0, 30, 40 và 60 phút

Sau khi ủ, các mẫu đều được sấy nhẹ ở 35 oC đến ẩm độ phù hợp cho công tác bảo quản (dưới 14%) Cuối cùng, mẫu sấy được đóng gói vào bao nhựa và giữ ở nhiệt độ phòng trong vòng 3 ngày trước khi xác định tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (TLTH), tỉ lệ gạo gãy nứt, độ bền cơ học và màu sắc 200 g lúa tươi sấy nhẹ ở 35 oC trong 16 giờ xuống 14 % ẩm (cơ sở ướt) được

sử dụng làm mẫu đối chứng Tất cả các nghiệm thức đều được lặp lại ba lần

Xác định ẩm độ

Độ ẩm của mẫu trước và sau ủ, và độ ẩm của mẫu sau khi sấy lớp mỏng cho mỗi nghiệm thức sấy được xác định bằng cách sấy khô (hai lần) 5-10 g lúa ở 130oC trong 24 giờ [11] Độ ẩm được thể hiện theo cơ sở ướt

Tỉ lệ hạt gãy nứt

Lựa chọn ngẫu nhiên 50 hạt lúa trong từng mẫu sấy, bóc vỏ trấu bằng tay và quan sát nứt bằng hộp đèn Tỉ lệ hạt gãy nứt là giá trị trung bình của phần trăm số lượng hạt gãy nứt trong mỗi 50 hạt Mỗi nghiệm thức được lặp lại hai lần

Phép đo uốn ba điểm

Phép đo uốn ba điểm (Three-point bending test) được sử dụng để đo độ bền cơ học (độ cứng

và độ chặt) của từng hạt gạo lức nguyên vẹn Trong phép đo này, công cụ đo được phát kiến tại trường Đại học Queensland (Úc) gồm có một đĩa chứa mẫu với nhiều kích cỡ khác nhau (Hình 1a) Mỗi khoang chứa mẫu sâu 2.0 mm và dài 9.0 mm Chiều rộng của khoang chứa mẫu là 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 và 4.0 mm Đầu đo là một mảnh thép không rỉ có kích thước dày*rộng*dài là 1*32*111 mm Điểm cuối của đầu đo được mài cùn để giảm hiệu ứng cắt

90

vốn dẫn đến sai số trong khi đo Đầu đo này được gắn vào máy đo cấu trúc TA-XTplus

(Micro Stable Systems Co., Anh quốc)

Phép đo được thực hiện ở chế độ nén Vận tốc trước đo, đo và sau đo lần lượt là 1 mm/s, 2 mm/s, và 10 mm/s Hình 1(b) minh họa một đường cong biến dạng tiêu biểu trong quá trình

đo trên một hạt gạo nguyên vẹn Lực phá vỡ (N) là lực tối đa để làm gãy hạt và độ cứng (N/mm là độ dốc của đường cong lực-khoảng cách) trên 50 hạt gạo lức nguyên vẹn cho mỗi nghiệm thức Các giá trị này được truy xuất bằng phần mềm Texture Exponent (Micro Stable Systems Co., Anh quốc)

Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

Khoảng 100 g lúa được chà xát bằng hệ thống xay xát mẫu trong phòng thí nghiệm trong 60 giây Gạo nguyên được phân riêng khỏi gạo tấm để xác định tỉ lệ thu hồi gạo nguyên là tỉ lệ của khối lượng gạo còn nguyên vẹn trên khối lượng của lúa được chà xát Gạo nguyên là gạo sau xát có chiều dài lớn hơn 75% chiều dài ban đầu

Đo màu

Đổ gạo trắng của mỗi nghiệm thức vào trong đĩa Petri sạch và đo bằng máy đo màu Minolta Chroma Meter CR-200 (Minolta Co., Nhật Bản) trong không gian màu CIE 1976 L*, a*, b* Các thông số L*, +a*, -a*, +b*, -b* lần lượt biểu thị cho độ sáng, màu đỏ, màu xanh lá, màu vàng và màu xanh dương Trên cơ sở các số liệu màu đã có, tính toán tổng khác biệt màu

∆E*

Xử lý số liệu

Số liệu được xử lý bằng phần mềm Minitab Release 14 (Minitab Co., USA) với qui trình Phân tích phương sai (ANOVA) của GLM (General Linear Model) và DOE (Design of Experiment) Các nghiệm thức được xem là khác nhau có ý nghĩa khi P<0.05

Load cell

Sample holder plate

Rice

kernel

Blunt probe Texture

analyser

91

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Đồ thị giảm ẩm

Ẩm độ ban đầu của gạo A10 là 32±1 % và gạo OM2717 có ẩm độ ban đầu là 24.5±0.5 % (cơ

sở ướt) Hình 2 minh họa sự thay đổi hàm ẩm trong quá trình sấy tầng sôi và ủ ngay sau đó cho cả hai giống gạo Tỉ lệ ẩm bốc hơi sau sấy và ủ là 7.7-12.0 % Tăng nhiệt độ sấy đến 90

oC làm lượng ẩm thoát ra nhiều hơn

10 15 20 25 30 35

Tỉ lệ nứt gãy, độ bền cơ học, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và màu sắc của gạo sau xát

Bảng 1 và 2 liệt kê kết quả tỉ lệ nứt gãy, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và sự biến màu của gạo sau xát biểu hiện qua thông số tổng khác biệt màu (∆E*) và độ vàng (b*) của hai giống lúa A10

và OM2717 Bảng 3 và Hình 3 trình bày độ bền cơ học (độ cứng và độ chặt) của hai giống A10 và OM2717 Nhiệt độ sấy, thời gian sấy và thời gian ủ có ảnh hưởng đến các thông số chất lượng xem xét trong nghiên cứu này (P<0.05)

Ủ Sấy

92

Bảng 1 Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao đến một vài thông số chất lượng gạo A10

δ τ T Tỉ lệ gãy nứt Tỉ lệ thu hồi

Bảng 2 Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao đến một vài thông số chất lượng gạo OM2717

δ τ T Tỉ lệ gãy nứt Tỉ lệ thu hồi

93

Tỉ lệ nứt gãy

Kết quả (Bảng 1 và 2) cho thấy thời gian sấy càng dài, tỉ lệ hạt gãy nứt càng tăng Các thí nghiệm sơ bộ cho thấy thời gian sấy dài hơn 3.0 phút làm giảm ẩm độ của hạt xuống dưới 17.5% cơ sở ướt nhưng dẫn đến tỉ lệ nứt gãy rất cao (kết quả không trình bày ở đây) Vì gradient ẩm xuất hiện nên sấy hạt ở nhiệt độ cao lâu hơn sẽ gây ra các ứng lực trên hạt do quá trình bốc ẩm rất nhanh trên bề mặt lớp hạt trong khi quá trình khuếch tán ẩm từ lớp trong ra lớp ngoài chậm hơn Sự khác biệt ẩm độ lớn sẽ gây ra tỉ lệ hạt gãy nứt cao Dựa vào kết quả này, thời gian sấy hạt ở hai nhiệt độ khảo sát không nên quá 2.5 phút khi giả sử rằng lượng

ẩm thoát ra sẽ không đủ ở thời gian sấy ít hơn (Hình 2)

Tỉ lệ gạo gãy nứt khi không có bước ủ tiếp theo là 22-42 % đối với giống A10 và nhiều hơn đối với giống OM2717 với khoảng 77-84 % gạo sau xát hoàn toàn bị gãy vỡ Quá trình ủ đã làm giảm đáng kể tỉ lệ gạo nứt gãy Điều đó chứng minh ích lợi của bước ủ trong một thời gian tối ưu nếu sử dụng nhiệt độ sấy cao Tỉ lệ gạo nứt gãy giảm khi thời gian ủ tăng, đặc biệt

ở giống OM2717 Đối với giống A10, thời gian ủ cần thiết là 30 đến 40 phút để có tỉ lệ hạt gãy nứt thấp nhất

Độ bền cơ học

Độ cứng và độ chặt là hai thông số cơ học được đo đạc trong nghiên cứu này Nhìn chung, độ cứng và độ chặt của giống OM2717 tăng với thời gian ủ dài hơn (Hình 3), đặc biệt ở nhiệt độ sấy 90 oC Tuy nhiên độ chặt của giống A10 có xu hướng trở về giá trị gốc sau khi được ủ 60 phút Độ bền cơ học (độ cứng và độ chặt) của gạo qua sấy tầng sôi và ủ cao hơn mẫu gạo sấy lớp mỏng ở 35 oC (Bảng 3) Độ cứng và độ chặt của hạt gạo nguyên vẹn sấy ở 90 oC cao hơn sấy ở 80oC ở cả hai giống gạo Hạt gạo bền chặt hơn có thể là do hồ hóa riêng phần tinh bột xảy ra trên bề mặt của hạt Sự hồ hóa tinh bột làm cho bề mặt đặc lại, các vết nứt tế vi vì thế

bị keo chảy và biến mất

Độ bền cơ học giữa hai giống gạo cũng không khác biệt nhau nhiều Như trình bày trong Bảng 3, độ cứng trung bình của hai giống gạo trong khoảng 33 đến 53 N, trong khi độ chặt biểu kiến trong khoảng 162-186 N/mm Có thể đây là khoảng giá trị bền cần thiết đủ cho hạt kháng lại quá trình phá vỡ trong khi xay xát Tuy nhiên, cần lưu ý rằng thí nghiệm chỉ thực hiện trên các hạt gạo nguyên vẹn không nứt vỡ và không bị bạc bụng Do đó, kết quả này không phản ánh hoàn toàn tỉ lệ thu hồi gạo nguyên hay tỉ lệ hạt nứt gãy Sự xuất hiện của các vết nứt là nguyên nhân chính dẫn đến gãy nứt hạt gạo

Bảng 3 Đặc tính cơ học của hạt gạo sấy ở nhiệt độ thấp (35 o C) và nhiệt độ cao (80 và 90 o C) Giá trị đo là trung bình của tất cả các nghiệm thức ủ

Giá trị trung bình các tính chất cơ học của hạt gạo

Hình 3 Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi (80 và 90 o C trong 2.5 và 3.0 phút) và ủ nhiệt độ cao đến 1 giờ đến độ cứng và độ chặt của hai giống gạo A10 và OM2717

Tất cả các giá trị là trung bình của ba lần đo±độ lệch chuẩn 50 hạt gạo nguyên được sử dụng cho một lần đo

Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

Quá trình ủ cải thiện tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (TLTH) ở cả hai giống gạo Ủ hạt trong 40 phút cải thiện TLTH ở hai chế độ sấy 80 và 90 oC trong 2.5 phút TLTH tăng theo thời gian ủ đến

40 phút nhưng khác biệt không đáng kể với khi ủ 30 phút Điều này cho thấy quá trình ủ trong khoảng 30-40 phút là khoảng thời gian tối ưu cho cả hai giống gạo Cần lưu ý rằng nhiệt độ ủ được sử dụng trong nghiên cứu này (75 và 86 oC) trên nhiệt độ hóa mềm của gạo [12] Như vậy hạt đã hoàn toàn ở trạng thái mềm trong quá trình ủ giúp cho các ứng suất khác nhau trong toàn bộ hạt gây ra bởi quá trình thoát ẩm nhanh được giãn ra

Khi xem xét sự khác biệt ẩm độ ban đầu, chúng tôi nhận thấy rằng ẩm độ đầu ra sau sấy tầng sôi của giống OM2717 trong điều kiện sấy ở nghiên cứu này (17-18 % ở 80 oC và 14-16 % ở

90 oC) thấp hơn giống A10 (21.6-22.8 % ở 80 oC và 19.4-21.5 % ở 90 oC) Mặc dù hàm lượng giảm ẩm của giống A10 lớn hơn giống OM2717 sau sấy, TLTH của giống A10 sau ủ

30 phút cao hơn cả mẫu đối chứng (Bảng 1) Đối với giống OM2717, chỉ có nghiệm thức sấy tầng sôi 80 oC trong 2.5 phút với bước ủ tiếp theo sau trong 60 phút (ẩm độ đầu ra 17-18 %)

TLTHtương quan chặt chẽ với tỉ lệ gạo gãy nứt Khi thời gian ủ kéo dài hơn, TLTHcó xu hướng tăng với tỉ lệ hạt bị gãy nứt giảm Điều này cho thấy ủ có hai tác dụng: một là, tạo điều kiện cho ẩm cân bằng (khuếch tán từ lớp trong ra lớp ngoài của hạt); hai là, làm cho các mạch polymer trong nhân hạt thư giãn cấu trúc từ đó kết hợp lại để cho cấu trúc vững chắc hơn [14,

15, 16] Cả hai tác dụng này đã làm giảm mức độ gãy nứt của hạt, vì thế cải thiện được TLTH

Một điều cần lưu ý là không phải tất cả các hạt bị nứt sẽ bị vỡ sau xát Ví dụ, các giá trị TLTHcủa giống OM2717 ở các thời gian sấy và nhiệt độ sấy khác nhau với thời gian ủ 30-60 phút không thay đổi đáng kể, tỉ lệ hạt nứt gãy tiếp tục giảm với thời gian ủ tăng Giá trị gần như nhau của TLTHcó thể được giải thích là do các hạt bị nứt không bị vỡ sau xát, vì vậy vẫn được xem là hạt gạo nguyên Mức độ nứt vỡ hạt có thể được xem là thông số chất lượng tốt hơn TLTH khi xem xét các quá trình sấy

Màu sắc của gạo sau xát

Kết quả đo đạc màu sắc của hai giống gạo được trình bày trong Bảng 1 và 2 Màu sắc được

đo dựa trên cơ sở là nhiệt độ sấy và ủ cao sẽ làm biến màu hạt gạo Kết quả cho thấy màu vàng (b*) của mẫu sấy ở 90 oC cao hơn 80 oC Mẫu gạo bị vàng hơn khi thời gian sấy tăng, đặc biệt đối với giống OM2717 Tổng khác biệt màu (∆E*) là giá trị tổng của các cấu tử màu cũng thay đổi khi thời gian ủ tăng Nguyên nhân chính cho hiện tượng biến màu là phản ứng nâu hóa phi enzyme Maillard ở nhiệt độ cao Cường độ biến màu của gạo tăng với nhiệt độ sấy cao hơn và thời gian sấy dài hơn, đặc biệt là gạo biến vàng do ảnh hưởng của nhiệt độ làm tăng mức độ phản ứng Maillard

Ngoài ra, kết quả còn cho thấy thời gian ủ cũng ảnh hưởng đến độ trắng của gạo do nhiệt độ ủ cao (75 oC and 86 oC) kết hợp với thời gian ủ dài đến 60 phút làm tăng cường độ biến màu của hạt Tuy nhiên, màu sắc của hạt ở cả hai giống vẫn ở mức độ chấp nhận được đối với gạo thương mại Nghiên cứu này không khảo sát khả năng biến màu của gạo tiếp tục trong quá trình bảo quản sau khi sấy và ủ

KẾT LUẬN

Dưới những điều kiện sấy và ủ như đã khảo nghiệm, sấy hạt theo kỹ thuật tầng sôi ở nhiệt độ

80 và 90 oC trong khoảng thời gian 2.5 và 3.0 phút có thể loại bỏ một lượng ẩm 8.7-12.0 % của lúa tươi A10 (hàm ẩm ban đầu 32±1 % cơ sở ướt) và OM2717 (24.5±0.5 % cơ sở ướt) Đối với cả hai giống gạo, bước ủ làm giảm đáng kể tỉ lệ hạt bị gãy nứt và cải thiện TLTH Trở lực của hạt đối với hiện tượng nứt vỡ trong quá trình xát có thể là do sự keo chảy của các tinh bột ở lớp ngoài hạt do quá trình hồ hóa riêng phần xảy ra ở nhiệt độ cao và thời gian gia nhiệt kéo dài Kết quả là, TLTHcác mẫu sấy tầng sôi có thể cao hơn cả mẫu đối chứng do hiện tượng hồ hóa riêng phần Bên cạnh hiện tượng hồ hóa riêng phần, nghiên cứu này cũng cho thấy các đặc tính cơ học như độ cứng và độ chặt của hạt gia tăng trong quá trình ủ Các kết quả này góp phần làm sáng tỏ thêm vai trò của ủ hạt sau khi các quá trình sấy diễn ra

Có thể thấy rằng kỹ thuật sấy tầng sôi làm giảm đáng kể thời gian sấy hạt so với các máy sấy tĩnh truyền thống Thời gian sấy thực tế sử dụng máy sấy tĩnh là từ 8-10 giờ đối với lúa ướt nếu nông hộ muốn giảm hàm ẩm của hạt xuống mức ẩm bảo quản (14% cơ sở ướt) Do đó,

96

trong trường hợp nông hộ cần giảm ẩm hạt cấp tốc trong mùa mưa đến khoảng 15-16%, có thể sử dụng máy sấy tầng sôi như một máy sấy gọn Kỹ thuật sấy tầng sôi, vì vậy, rất hữu ích

để duy trì chất lượng hạt trong mùa mưa, đặc biệt là tỉ lệ thu hồi gạo nguyên

TÀI LIỆU THAM KHẢO

(in Vietnamese) Agricultural Publisher, Ho Chi Minh City, 2000

2 Steffe, J F., & Singh, R P Theoretical and practical aspects of rough rice tempering

Transactions of the ASAE, 1980, 23, 3

3 Cnossen, A G., Jimenez, M J., & Sienbenmorgen, T J Rice fissuring response to high

drying and tempering temperatures Journal of Food Engineering 2003, 59, 61-69

desorption In E T Champagne (Ed.), Rice Chemistry and Technology (Third edition

ed., pp 223-268) St Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc., 2004

5 Soponronnarit, S and Prachayawarakorn, S Optimum strategy for fluidized-bed paddy

drying Drying Technology 1994, 12, 1667-1686

6 Soponronnarit, S., Wetchacama, S., Swasdisevi, T and Poomsa-ad, N Managing moist

paddy by drying, tempering and ambient air ventilation Drying Technology, 1999, 17,

335-344

7 Sutherland, J.W and Ghaly, T.F Rapid fluidised bed drying of paddy rice in the humid

tropics In Proceedings of the 13rd ASEAN Seminar on Grain Post-harvest Technology,

1990

Soponronnarit, S Effect of fluidized bed drying temperature on various quality

attributes of paddy Drying Technology, 2004, 22, 1731-1754

Investigations on head-rice yield and operating time in the fluidised-bed drying process:

experiment and simulation Journal of Stored Products Research, 2005, 41, 387-400

10 Prachayawarakorn, S., Poomsa-ad, N and Soponronnarit, S Quality maintenance and

economy with high-temperature paddy-drying processes Journal of Stored Products

Research, 2005, 41, 333-351

11 Jindal V.K., Sienbenmorgen T.J Effects of oven drying temperature and drying time on

rough rice moisture content determination Transactions of the ASAE, 1987, 30,

1185-1192

12 Perdon, A., Sienbenmorgen, T J., & Mauromoustakos, A Glassy state transition and

rice drying: development of a brown rice state diagram Cereal Chemistry, 2000, 77,

708-713

13 Tumambing, J.A., Bulaong M.C A pilot study on the two-stage or combination drying

of high moisture paddy in the humid tropics In Proceedings of the 9 th

ASEAN Seminar Grains Post-Harvest Technology, Mesa B.M Ed; Manila, Philippines, 1987

14 Noel, T R., Parker, R., Brownsey, G J., Farhat, I A., Macnaughtan, W., & Ring, S G

Physical aging of starch, maltodextrin, and maltose Journal of Agriculture & Food

Chemistry, 2005, 53, 8580-8585

15 Liu, Y., Bhandari, B., & Zhou, W Glass transition and enthalpy relaxation of

amorphous food saccharides: A review Journal of Agriculture & Food Chemistry,

2006, 54, 5701-5717

16 Chung, H.-J., & Lim, S.-T Physical aging of amorphous starches (A review) Starch,

2006, 58, 599-610

100

Phụ lục 2C Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề

mặt đáp ứng Tháng 04/2010

TÓM TẮT

Phương pháp bề mặt đáp ứng (Respone Surface Method) được ứng dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi nhiệt độ cao đến chất lượng xát, độ cứng và mức độ hồ hóa của một số giống gạo Việt Nam Trên cơ sở đó tìm ra được các vùng điều kiện tối ưu của sấy tầng sôi nhiều giai đoạn cho tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tốt nhất Chế độ sấy tối ưu xác định bằng phương pháp RSM là nhiệt độ sấy lượt 1 83 oC, lượt 2 57 oC, thời gian sấy lượt 2 4.9 phút, thời gian thông gió 4.4 giờ Điều kiện sấy tối ưu đối với giống lúa Jasmine nhiệt độ sấy lượt 1 87 oC, lượt 2 57 oC, thời gian sấy lượt 2 4.9 phút, thời gian thông gió 3.2 giờ Phần trăm hồ hóa (GI – Gelatinization Index %) dao động trong khoảng 0.4 – 1.7 %, độ cứng của gạo sấy tầng sôi nhiều giai đoạn khoảng 16 – 40 N Khi so sánh các vùng sấy tối ưu, kết quả cho thấy tỉ lệ thu hồi gạo nguyên giảm theo thứ tự sấy 35 oC, sấy 40 oC, sấy tối ưu 2 (87 oC), đối chứng, và sấy tối ưu 1 (83 oC) Đánh giá cảm quan chất lượng cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi sấy cho thấy ở nhiệt độ sấy càng cao thì điểm cảm quan cơm càng giảm Điều này được giải thích là do hiện tượng hồ hóa riêng phần trong sấy tầng sôi ở nhiệt độ cao ảnh hưởng đến chất lượng nấu, đặc biệt là độ trắng cơm

GIỚI THIỆU

Sấy lúa đã được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam từ thập niên 1980 Nhiều ứng dụng thành công

như máy sấy tĩnh, sấy rất rẻ (Phan Hiếu Hiền và ctv, 1996), một số đang giai đoạn thử nghiệm như sấy tầng sôi, sấy hai giai đoạn (Phan Hiếu Hiền và ctv, 1996; Trương Vĩnh và ctv,

1996) Các loại máy sấy tháp áp dụng không thành công do không sấy được lúa ướt và chi phí sấy cao

Sutherland và Ghaly (1990) thí nghiệm sấy tầng sôi dạng mẻ ở Úc cho thấy tỉ lệ gạo nguyên không thay đổi ở nhiệt độ 60-90 oC khi giảm ẩm độ từ 26 % xuống 18 % Máy sấy tầng sôi liên tục 1 tấn/giờ do Viện Kỹ thuật King Mongkut Thornburi (KMITT) Thái Lan phát triển

có kết quả đáng khích lệ giảm ẩm độ 25 % xuống 19 % Trong vòng 2 năm (1994-1996) Thái Lan đã thương mại hóa 60 máy năng suất 5-10 tấn/giờ (Soponronnarit, 1996) Các kinh nghiệm của Thái lan cho thấy để chất lượng gạo không bị ảnh hưởng, với năng suất nhỏ (< 2 tấn/giờ), nhiệt độ áp dụng 100-120 oC, với năng suất lớn (> 2 tấn/giờ), nhiệt độ áp dụng cao

tiêu hao 1.64 MJ/kg nước bốc hơi và máy lớn là 2.5-4 MJ/kg nước bốc hơi Chi phí năng lượng sẽ rất cao (8.6 MJ/kg nước bốc hơi) khi sấy từ 18 % xuống 16.5 %

Công nghệ sấy 2 giai đoạn bắt đầu triển khai ở Việt Nam thông qua chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Khoa Cơ Khí Công Nghệ ĐHNL TP HCM và Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế của Úc (ACIAR) từ năm 1994 (dự án PN-9008) Giai đoạn 1 sấy hạt ẩm độ cao xuống 18-20 % bằng máy sấy tầng sôi và giai đoạn 2 sấy xuống 14 % bằng máy sấy bảo

101

quản nhiệt độ môi trường (Trương Vĩnh và ctv, 1997) Máy sấy tầng sôi 1 và 5 tấn/giờ đã

được triển khai cho giai đoạn 1 và máy sấy bảo quản 80 tấn/mẻ được triển khai giai đoạn 2 tại Nông trường Sông hậu (Cần Thơ) Kết quả cho chi phí sấy là 36 VND/kg lúa (USD 3.27/ton) cho máy sấy tầng sôi 5 tấn/giờ và 79 VND/kg lúa (USD 7.18/ton) cho cả hai giai đoạn Trong lúc đó máy sấy tĩnh chỉ là 39 VND/kg (USD 3.55/ton), máy sấy tháp là 2.5 – 5 lần cao hơn

máy sấy tĩnh, khoảng USD 8.86-17.7/ton (Phan Hiếu Hiền và ctv, 1996) Về năng suất, một

máy sấy tĩnh 8 tấn/mẻ 11 giờ tương đương 0.73 tấn/giờ, trong lúc đó hệ thống sấy 2 giai đoạn

là 0.63 tấn/giờ (Trương Vĩnh và ctv, 1997) Từ kinh nghiệm của dự án PN-9008 và Thái lan,

với lúa ẩm độ cao, chúng ta có những nhận xét sau:

- Sấy tầng sôi phù hợp để sấy giai đoạn 1, từ ẩm độ cao xuống 18 %

- Sấy bảo quản ở nhiệt độ 29-32 oC cho chất lượng gạo tốt nhưng kéo dài thời gian nên năng suất sấy giảm

- Sấy tháp chi phí sấy cao

- Sấy tĩnh ẩm độ chưa đều và còn mang tính thủ công trong các khâu xử lý lúa

Hiện tại, máy sấy tĩnh đang chiếm ưu thế nhất là phục vụ ở các địa bàn xa do công nghệ đơn giản và giá thành rẻ, chất lượng sấy chấp nhận Việc hoàn thiện công nghệ sấy tĩnh là điều nên tiến hành Đây là một trong những mục tiêu của chương trình CARD 026/VIE05

Tuy nhiên, ở những nơi tập trung lúa như nhà máy xay, kho bảo quản, công nghệ sấy năng suất cao và cơ giới hóa các khâu xử lý lúa cần được quan tâm ứng dụng Trong khuôn khổ chương trình CARD 026/VIE05, sấy tầng sôi được lựa chọn làm công đoạn sấy nhanh, có thể giải quyết 1 hoặc 2 giai đoạn trong qui trình sấy Giai đoạn 2 trước đây của máy sấy bảo quản

sử dụng nhiệt độ thấp (29-32 oC) nên thời gian kéo dài Với sản xuất 3 vụ lúa/năm như hiện nay ở ĐBSCL, việc bảo quản lâu chưa phải là nhu cầu trước mắt Do vậy, tăng năng suất sấy

ở giai đoạn 2 sẽ phù hợp hơn trong giai đoạn hiện nay

Trong các nghiên cứu của chương trình CARD 026/VIE05, chế độ sấy tầng sôi giai đoạn 1 để giảm ẩm độ lúa xuống 18% đã được xác định là tốt ở 80 oC trong 2.5 phút sau đó ủ 40 phút ở

75oC (Tuyền và ctv, 2007) Thông tin này sẽ được áp dụng trong nghiên cứu này

Mục đích của nghiên cứu này là ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng nhằm xác định qui trình sấy nhiều giai đoạn tối ưu trên cơ sở có tỉ lệ gạo nguyên cao, gạo không bị hồ hóa

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Máy sấy tầng sôi

Thí nghiệm sử dụng máy sấy tầng sôi dạng mẻ qui mô phòng thí nghiệm (HPFD150) do trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM thiết kế và chế tạo Máy gồm có 3 phần chính: (i) buồng sấy hình trụ cao 40 cm có đường kính 15 cm; (ii) bộ phận cung cấp nhiệt có công suất 5kW;

và (iii) quạt ly tâm dẫn động bằng động cơ điện 0.75 kW Nhiệt độ đầu vào khoảng 20 – 100

Korea) Nhiệt độ đầu ra theo dõi bằng dây cảm biến nhiệt Daewon

Mẫu gạo

Hai giống lúa thu hoạch vào tháng 03 năm 2008 là IR50404 tại Kiên Giang và Jasmine tại Long An được sử dụng trong thí nghiệm này Lúa tươi ở đồng, sau khi làm sạch được chuyển về phòng thí nghiệm và trữ ở tủ mát 4-5 oC Trước khi sấy, lấy lúa từ tủ mát đem ngâm nước (thời gian 1giờ 30 phút) để ráo 30 phút đến độ ẩm khoảng 28%

102

Thí nghiệm 1 Qui trình sấy tầng sôi tìm giá trị trung tâm

Trong nghiên cứu này, để áp dụng phương pháp bề mặt đáp ứng cho qui trình sấy nhiều giai đoạn, cần phải xác định vài thông số trung tâm Các thông số lưa chọn là: 4 thông số trong các thông số sau: nhiệt độ sấy lượt 1, thời gian sấy lượt 1, nhiệt độ sấy lượt 2, thời gian sấy lượt 2, thời gian sấy ở 35 oC Thông số trung tâm sấy lượt 1 là nghiệm thức tốt trong nghiên

cứu của Tuyền và ctv (2007) là nhiệt độ sấy 80 oC trong 2.5 phút cho lượt 1 và ủ 40 phút tại nhiệt độ hạt Thông số trung tâm sấy lượt 2 (nhiệt độ, thời gian) Thông số trung tâm thời gian sấy 35oC

Bảng 1 Thiết kế chi tiết các thí nghiệm sấy tìm thông số trung tâm cho lượt 1 và 2

103

máy sấy tầng sôi sau lượt 1 Kết thúc quá trình ủ, mẫu lúa được sấy lần 2 ở nhiệt độ và thời gian đã thiết kế trên Bảng 1 (45-75 oC, thời gian 2.5-3 phút), cụ thể thực hiện sấy tầng sôi các mẫu ứng với các cặp nhiệt độ (oC) lần 1, 2 như sau : (80-75), (80-70), (80-65), (80-60), (80-55), (80-50), (80-45) Mỗi thí nghiệm sau khi sấy được đo ẩm độ hạt, để trong bình kín tránh hồi ẩm (24 h) rồi xay xát, xác định tỉ lệ hồ hóa và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Kết quả của thí nghiệm này được trình bày trong Bảng 2

Bảng 2 Độ ẩm sau khi sấy và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (giống gạo IR50404)

Thí nghiệm 2 Sấy tầng sôi lúa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng

Chọn thông số nghiên cứu và giá trị trung tâm

Từ kết quả thí nghiệm 1 và kết quả nghiên cứu của Tuyền và ctv (2007), ta có giá trị trung tâm cho các thông số nghiên cứu và khoảng biến thiên chọn như sau (chọn 4 thông số T 1 , t 2,

T 2 và t 3):

Lượt 1: T 1= 80 oC 5± trong thời gian t 1 = 2.5 phút, ủ 40 phút tại nhiệt độ hạt

Lượt 2: T 2= 50 oC 5± trong thời gian t 2 = 3.5 ±1 phút

Thời gian sấy nhiệt độ thấp 35 oC: t 3 = 3±1 giờ

Các giá trị mã hoá:

X 1 = T 1 (T 1: nhiệt độ sấy lượt 1) (oC)

X 2 = T 2 (T 2: nhiệt độ sấy lượt 2) (oC)

X 3 = t 2 (t2: thời gian sấy lượt 2) (phút)

X 4 = t 3 (t4: thời gian nhiệt độ thấp) (giờ)

Trong đó X là biến mã hoá Ta có biến thực Z như sau:

3 3