Đặt vấn đề Việt Nam là nước xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới nhưng chất lượng hạt gạo nước ta vẫn còn thua kém và tổn thất sau thu hoạch còn rất lớn do kỹ thuật và công nghệ sấy và bảo quản chưa được ứng dụng rộng rãi. Theo thống kê [24], tổn thất sau thu hoạch lúa gạo tại ĐBSCL năm 2011 là 13,7%, tương đương thiệt hại 635 triệu USD/năm, khâu phơi sấy chiếm cao nhất, thất thoát 4,2%, khâu thu hoạch 3%, xay xát 3%, bảo quản 2,6%, vận chuyển 0,9%. Ngoài ra, các mất mát về chất lượng cũng chưa được xem xét hết. Cụ thể như chất lượng, thị trường xuất khẩu gạo của Việt Nam thuộc cấp thấp chiếm đa số, giá bán thường thấp hơn gạo của Thái Lan và Mỹ từ 80 – 100 USD/tấn [24].
Để giảm tổn thất người ta đưa ra nhiều giải pháp ví dụ: gom các khâu, từ khâu thu hoạch đến khâu bảo quản lại với nhau bằng cách sử dụng máy gặt đập liên hợp để thu hoạch và sau đó dùng máy sấy. Do thu hoạch bằng máy gặt đập liên hợp để tránh rụng hạt trên đồng người ta phải thực hiện là phải thu hoạch vào giai đoạn lúa mới bắt đầu chín tới lúc này độ ẩm của lúa lúc này lại rất cao, ngoài ra do thu hoạch bằng máy nên năng suất lớn phải thực hiện sấy ngay do vậy nhu cầu sử dụng máy sấy trong những năm gần đây rất cao. Vấn đề chọn máy sấy được đặt ra sao cho: - Năng suất sấy cao. - Chất lượng sản phẩm đồng đều theo mong muốn.
- Tiết kiệm diện tích: nếu phơi nắng sẽ cần một diện tích đủ rộng, mặt khác diện tích này không dùng thường xuyên. Thời điểm bình thường thì không cần thiết, nhưng đến vụ mùa thì không đủ. - Tiết kiệm nhân công: nếu phơi lúa ngoài trời phải trông chừng nắng mưa, mang ra phơi, rồi cất vào. Đặc biệt là hiện trạng nông thôn Việt Nam ngày HVTH: ĐOÀN THẠCH ĐỘNG GVHD1: TS.
BÙI TRUNG THÀNH Luận văn Thạc Sĩ GVHD2: GS. LÊ CHÍ HIỆP Trang 2 nay đã thay đổi, lao động trẻ rất ít chỉ còn lại người già và phụ nữ do số lượng lao động này đã lên các thành phố lớn kiếm sống, nên thiếu lao động. - Tiết kiệm thời gian: phơi phải mấy ngày mới xong một mẻ, trong khi sấy chúng ta có thể làm khô 3-4 mẻ một ngày. - Chủ động trong mọi thời tiết, không phụ thuộc vào nắng mưa.
Chính vì vậy, sấy lúa càng nhanh càng tốt trong mùa thu hoạch đóng vai trò rất quan trọng, đặc biệt là vào mùa mưa để ngăn ngừa hư hỏng và đảm bảo chất lượng hạt gạo. Trong kỹ thuật sấy lúa cao cấp người ta thường sử dụng máy sấy tháp (thông dụng là các loại máy sấy tháp kiểu tam giác và kiểu tròn), tuy nhiên máy sấy tháp có hạn chế, yêu cầu vật liệu hạt sấy phải tương đối sạch, đặc biệt độ ẩm hạt sấy phải trong phạm vi < 24 %. Như vậy với lúa thu hoạch vừa chín tới và đặc biệt ngay vụ hè thu chạy mưa lúa thường có ẩm độ trên 28- 30 % thì sấy lúa bằng máy sấy tháp không thể thực hiện được, ngoài ra chi phí sấy tháp rất cao. Phương pháp sấy truyền thống như sấy tĩnh vĩ ngang hiện đang chiếm ưu thế do phương pháp và qui trình sấy đơn giản, giá đầu tư rẻ nhưng lại tốn nhiều thời gian (tới 8h hoặc thậm chí lâu hơn), nhiều lao động để sấy lúa đến độ ẩm an toàn (khoảng 14-14,5%).
Vì thế, ở những nơi tập trung lúa như nhà máy xay, các kho bảo quản thì phương pháp và kỹ thuật sấy năng suất cao và cơ giới hóa các khâu xử lý cần được quan tâm ứng dụng. Theo các nguồn [18], [19] người ta đã ứng dụng máy sấy tầng sôi vào kỹ thuật lúa có độ ẩm cao và ở nguồn tài liệu [21] đưa ra kết quả của phương pháp sấy tầng sôi cho hiệu quả cao, có thể sấy được lúa có độ ẩm xấp xỉ 30% và cho phép giảm nhanh độ ẩm ngoài của vỏ hạt lúa xuống độ ẩm 20 - 22%. Khi sấy chúng trong lớp hạt sôi có nhiệt để tác nhân cao hơn các mức sấy thông thường mà không làm thay đổi chất lượng gạo cũng như không làm hạt gạo bị vỡ nát khi xay xát. Như vậy, sấy tầng sôi được luận văn lựa chọn để đưa vào xây dựng là công nghệ sấy và bảo quản lúa hai giai đoạn trong đó máy sấy tầng sôi đưa vào sấy giảm ẩm nhanh ở giai đoạn thứ nhất và kết tiếp là có thể sấy tiếp sản phẩm sau sấy tầng sôi bằng máy sấy tĩnh.
Vấn đề đặt ra trong luận văn là lựa chọn loại máy sấy tầng sôi nào thì thích hợp cho sấy giảm ẩm nhanh ở giai đoạn thứ nhất, các thông số cơ bản của công nghệ sấy HVTH: ĐOÀN THẠCH ĐỘNG GVHD1: TS. BÙI TRUNG THÀNH Luận văn Thạc Sĩ GVHD2: GS. LÊ CHÍ HIỆP Trang 3 tầng sôi được thiết lập và có giá trị hợp lý, sản phẩm khi sấy giai đoạn 2 áp dụng theo cách sấy thông thường yêu cầu sản phẩm sấy đạt chất lượng, chi phí sấy thấp hơn sấy thông thường. Vần đề lựa chọn loại máy sấy tầng sôi, nghiên cứu xác định các thông số công nghệ và hợp lý hoá các thông số công nghệ sấy tầng sôi trong phương pháp sấy bảo quản lúa hai giai đoạn giúp giảm chi phí vận hành đến mức thấp, đồng thời nâng cao chất lượng hạt gạo là rất cần thiết mà luận văn phải giải quyết.2 Các tính chất và qui trình sản xuất lúa gạo 1.1 Cây lúa và cấu tạo hạt lúa Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô (Zea Mays L.), lúa mì (Triticum sp, tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên khác: khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.
Lúa là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50–100 cm. Các hoa nhỏ tự thụ phấn mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30–50 cm. Cấu tạo hạt lúa Hạt gọi là thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) dài 5–12 mm và dày 2–3 mm. Cây lúa non được gọi là mạ.
Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau HVTH: ĐOÀN THẠCH ĐỘNG GVHD1: TS. BÙI TRUNG THÀNH Luận văn Thạc Sĩ GVHD2: GS.
LÊ CHÍ HIỆP Trang 4 khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu.2 Thành phần hoá học Thành phần hóa học của hạt lúa cho ở bảng sau: Bảng 1. Thành phần hóa học có trong hạt lúa [25] Nước Gluxit Protit Lipit Xenlulo Tro Vitamin 13,0% 64,03% 6,69% 2,1% 8,78% 3,36% 5,36% Gạo lứt, gạo lức, gạo rằn hay gạo lật là loại gạo chỉ xay bỏ vỏ trấu, chưa được xát bỏ lớp cám gạo. Đây là loại gạo rất giàu dinh dưỡng đặc biệt là các sinh tố và nguyên tố vi lượng. Thành phần của gạo lứt gồm chất tinh bột, chất đạm, chất béo, chất xơ cùng các vitamin như B1, B2, B3, B6; các axit như pantothenic (vitamin B5), paraaminobenzoic (PABA), folic (vitamin M), phytic; các nguyên tố vi lượng như canxi, sắt, magiê, selen, glutathion (GSH), kali và natri.
Trường hợp gạo trắng qua quá trình xay, giã, 67% vitamin B3, 80% vitamin B1, 90% vitamin B6, một nửa lượng mangan và hầu hết chất xơ bị mất đi [25].3 Tính chất vật lý 1.1 Tính tan rời Là khả năng của các hạt trong khối hạt do sự khác nhau về kích thước, hình dạng, dung trọng…. Là đặc tính khi đổ thóc từ trên cao xuống, thóc tự dịch chuyển để tạo thành khối thóc có hình chóp nón, phía đáy rộng, đỉnh nhọn và không có hạt nào dính liền với hạt nào (lúa tương đối khô). Khi đó sẽ tạo nên góc nghiêng tự nhiên α giữa đáy và sườn khối thóc. Tính tan rời của khối thóc phụ thuộc vào: kích thước và hình dạng hạt, thủy phần, tạp chất.
Dựa vào độ tan rời này có thể xác định sơ bộ chất lượng và sự thay đổi chất lượng của thóc trong quá trình sấy và bảo quản ta đánh giá qua góc nghiêng của thóc. α: Góc nghiêng tự nhiên của hạt thóc HVTH: ĐOÀN THẠCH ĐỘNG GVHD1: TS. BÙI TRUNG THÀNH Luận văn Thạc Sĩ GVHD2: GS. LÊ CHÍ HIỆP Trang 5 1.2 Tính tự phân loại Là hiện tượng làm mất đi tính trộn đều ban đầu của khối hạt dẫn đến hình thành từng khu vực có tính chất giống nhau của hạt.
Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần (thóc sạch, thóc lép, tạp chất), không đồng nhất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỉ trọng) do đó, trong quá trình di chuyển tạo nên những vùng khác nhau về chất lượng, gọi là tính tự chia loại của khối hạt. Hiện tượng tự chia loại ảnh hưởng xấu đến việc làm khô, bảo quản. Những vùng nhiều hạt lép, tạp chất dễ hút ẩm, dễ bị cuốn lẫn theo tác nhân sấy trong quá trình sấy. Tỷ lệ từng khu vực của khối thóc [26] Khu vực Dung trọng Hạt dập Hạt lép Hạt cỏ Tạp chất hạt (g/l) vỡ (%) (%) dại (%) bụi (%) 1.3 Độ chặt, độ hổng của khối thóc Độ chặt (mật độ hạt): là tỷ lệ % mà thể tích tuyệt đối của hạt chiếm chỗ trong khối hạt (t).
Độ chặt của khối hạt được tính theo công thức: t = V1 * 100 / V (%) (1.1) trong đó: - V1 được xác định bằng cách: đếm 1000 hạt cho vào ống đong có chứa toluen, thể tích dâng lên chính là V1. - V = m * 1000 / ρv (ml) - m: khối lượng của hạt, g. - ρv: khối lượng thể tích của khối hạt, g/l. Độ hổng (độ rỗng): là tỷ lệ % mà toàn bộ không gian giữa các hạt chiếm chỗ trong khối hạt.
Là khoảng không nằm trong khe hở giữa các hạt, có chứa đầy HVTH: ĐOÀN THẠCH ĐỘNG GVHD1: TS. BÙI TRUNG THÀNH Luận văn Thạc Sĩ GVHD2: GS. LÊ CHÍ HIỆP Trang 6 không khí. Trong quá trình sấy, khối thóc cần có lỗ hổng cần thiết tạo điều kiện cho quá trình truyền và trao đổi nhiệt, ẩm với tác nhân sấy được dễ dàng: ρv ε = 1− (1.2) ρ hat Ý nghĩa: - Độ chặt lớn tiết kiệm được kho chứa nhưng trao đổi nhiệt, lưu thông không khí kém.
- Độ hổng lớn thuận lợi cho việc bảo quản lương thực.
