Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
Thực chất đây là quá trinh tạo và duy trì môi trường vi khí hậu có nồng
độ oxy thấp trong thời gian dài sử dụng chất khử oxy để bảo quản, niêm cất
chống oxy hoá.
Môi trường bảo quản như vậy được xem là môi trường vi khí hậu kỹ
thuật, trong đó điều kiện môi trường vi khí hậu (thành phần, nhiệt độ, áp
suất ) được chủ động kiểm soát sao cho phù hợp với mục đích sử dụng nhằm
bảo quản một sản phẩm cụ thể.
Việc nghiên cứu đề tài này nhằm thực hiện mục đích và yêu cầu sau:
+ Đánh giá được quá trình hình thành môi trường nghèo oxy để bảo quản
gạo dự trữ quốc gia.
+ Đánh giá chất lượng gạo qua các kết quả kiểm tra dinh dưỡng trong quá
trình bảo quản gạo dự trữ sử dụng chất khử oxy và so sánh với công nghệ bảo
quản gạo kín khí khác.
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Môi trường - khí hậu kỹ thuật bảo quản [6a]
1.1.1. Khí hậu nhiệt đới nước ta
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
5
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
Nước ta có lãnh thổ nằm hoàn toàn trong vùng nhiệt đới (bán cầu Bắc)
trải dài gần mười lăm độ vĩ tuyến (23
o
22’N ở Đồng Văn đến 8
o
30’N ở Cà
Mau), chịu ảnh hưởng của các hoàn lưu phức hợp và chế độ gió mùa [3],
nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm độc đáo với các hình thái khí hậu rất khác
nhau của các vùng dọc theo đất nước.
1.1.1.1. Bức xạ mặt trời
Tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm khoảng 120 kcal/cm2/năm.
Cường độ bức xạ trực tiếp có thể đạt cực đại 0,6 kcal/cm2/ngày vào các tháng
6 và 8 ở miền Bắc và các tháng 4-5, 8-9 ở miền Nam. Cực tiểu của cường độ
bức xạ trực tiếp đạt vào các tháng 1 và 2 ở miền Bắc và các tháng 12 và tháng
1 ở miền Nam, có giá trị khoảng 0,1-0,2 kcal/cm2/ngày.
1.1.1.2. Nhiệt độ
Chế độ nhiệt của khí hậu thay đổi đáng kể theo vùng. Nhiệt độ không
khí trung bình năm ở Hà Nội là 23,5
o
C, ở thành phố Hồ Chí Minh là 27
o
C.
Nhiệt độ cực đại tuyệt đối ở Hà Nội là 42,8
o
C và ở thành phố Hồ Chí Minh là
40
o
C. Biên độ biến đổi nhiệt độ lớn nhất trong ngày quan sát thấy (T có thể
đạt 20
o
C ở Tây Bắc, ở miền Nam thường dưới 10
o
C.
1.1.1.3. Gió mùa, mưa, bão và độ ẩm
Nước ta có khí hậu thuộc loại hình khí hậu nhiệt đới gió mùa
châu Á, cú các loại hình thời tiết hết sức độc đáo. Đó là: lạnh hanh, lạnh ẩm,
nồm, ẩm, mưa phùn, mưa ngâu, nắng nóng gió Tây (gió Lào).
Do ảnh hưởng của chế độ gió mùa, mưa ở nước ta cũng phân theo mùa.
Lượng mưa trung bình cả nước hàng năm vào khoảng 1800 mm.
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
6
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
Thời tiết trên đây làm cho độ ẩm không khí của nước ta khá cao. Ở
miền Bắc, độ ẩm tương đối trung bình tháng 81 - 88%, có đến gần nửa thời
gian độ ẩm cao hơn 90%. Ở miền Nam có mùa khô rõ rệt hơn, độ ẩm tương
đối trung bình năm có giá trị 75%. Ở miền Bắc khi trời nồm hoặc có mưa
phùn thì độ ẩm tương đối có thể cao hơn 95%.
Những đặc điểm trên đây chứng tỏ nước ta có một khí hậu nhiệt đới ẩm
gió mùa rất đặc thù, do đó có những mặt rất thuận lợi đồng thời những mặt rất
khắc nghiệt.
1.1.2. Ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới đến sản xuất ở nước ta
Ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới đến sản xuất có mặt tích cực và mặt
tiêu cực đối với sự phát triển sản xuất ở nước ta. Xét theo quan điểm về bảo
quản niêm cất có một số tác động cần hết sức quan tâm.
- Trước hết là ảnh hưởng tiêu cực đến độ bền, tuổi thọ của vật tư,
trang bị kỹ thuật, dây chuyền sản xuất, v.v đã được phát hiện từ trong lịch
sử xa xưa, nhưng chỉ trở nên nghiêm trọng khi đi vào công nghiệp hoá.
- Các vật liệu phi kim loại (chất dẻo, chất phủ hữu cơ, chất cách
điện ) bị suy thoái nhanh như giảm độ bền cơ học, độ bền điện, bị xuống
cấp về các tính năng kỹ thuật.
- Trong thiết bị kỹ thuật, cùng một lúc các hiện tượng mòn gỉ, ăn mòn
vi sinh, suy thoái chất bôi trơn, nấm mốc phát triển trên các lớp cách điện
xảy ra. Do đó có thể dẫn đến sự “cộng hưởng” làm cho thiết bị rất nhanh
chóng bị loại.
Rất nhiều trường hợp thiết bị đã hư hỏng ngay trong kho khi chưa sử
dụng. Nói chung, nếu không có biện pháp đặc biệt, thì các sản phẩm từ các
nước ôn đới hoạt động ở nước ta sẽ có tuổi thọ giảm đi khoảng một nửa, số
phụ tùng kèm theo nói chung phải có cơ số gấp đôi mới bảo đảm hoạt động
được ổn định.
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
7
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
- Tác nhân chủ yếu dẫn đến suy giảm chất lượng nhanh trong điều kiện
nhiệt đới ẩm nước ta là:
+ Phức hợp nhiệt ẩm
+ Vi sinh, côn trùng, nấm mốc
+ Bức xạ
- Tác nhân chu yếu oxy hóa làm suy giảm chất lượng trong điều kiện
nhiệt đới ẩm nước ta là oxy.
1.1.3. Vi khí hậu kỹ thuật – môi trường kỹ thuật
1.1.3.1. Khái niệm môi trường - khí hậu kỹ thuật
Ngay từ xa xưa con người đã nhận thức được ảnh hưởng to lớn của khí
hậu đối với đời sống và lao động, sản xuất. Cho đến ngày nay chúng ta đã
quen với tên gọi “khí hậu nông nghiệp ”, “khí hậu xây dựng ” Đó là những
nội dung khí hậu ứng dụng, trong đó khí hậu nông nghiệp nghiên cứu khí hậu
theo yêu cầu sản xuất nông nghiệp (như điều kiện độ ẩm, ánh sáng ảnh
hưởng đến sinh trưởng của cây trồng) và khí hậu xây dựng nghiên cứu khí
hậu theo quan điểm xây dựng, chủ yếu là xây dựng nhà ở (như tốc độ gió,
hướng gió thịnh hành, nhiệt độ phù hợp với sinh lý của người ở).
Tương tự, khí hậu kỹ thuật là nội dung của khí hậu ứng dụng, nghiên
cứu khí hậu theo yêu cầu của việc chế tạo, sử dụng, bảo quản sản phẩm.
1.1.3.2. Phân loại
Khí hậu được phân loại theo quan điểm kỹ thuật: đại khí hậu, khí hậu
vùng, vi khí hậu và ẩn khí hậu.
Đại khí hậu: thường được hiểu là khí hậu trên một phạm vi lớn về
không gian, vị trí địa lý, nước ta có đại khí hậu là nhiệt đới châu Á.
Khí hậu vùng: (hay khí hậu khu vực) còn bị chi phối bởi yếu tố địa
hình. Độ cao so với mặt biển, thung lũng, nền đất, đá khác nhau, thảm thực
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
8
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
vật là những yếu tố rất quan trọng tạo nên những sự khác biệt giữa khí hậu
các vùng.
Vi khí hậu: khí hậu trong một phạm vi hẹp khác hẳn điều kiện khí hậu
sát cạnh nó. Ví dụ vi khí hậu trong hầm mỏ, trong một nhà máy, kho bảo quản
Ẩn khí hậu là khí hậu bên trong một vi khí hậu (thậm chí trong một
thiết bị, khối sản phẩm… trong vi khí hậu đó), bị chi phối chủ yếu bởi quá
trình hoạt động của bản thân các vật phẩm (máy - sinh nhiệt, chín sau thu
hoạch sinh nhiệt ẩm )
1.1.4. Suy giảm chất lượng do tác động của khí hậu
Khi có tác động của yếu tố khí hậu trong một thời gian nào đó thì các
tính năng của vật liệu, thiết bị, sản phẩm, lương thực … thường biến đổi và
nói chung những biến đổi ấy thường dẫn tới giảm giá trị sử dụng của sản
phẩm. Ta gọi đó là sự suy giảm. Sự suy giảm ấy thường có một quá trình nhất
định. Quá trình suy giảm làm hai loại: suy giảm vĩnh cửu (không thuận
nghịch) và suy giảm tạm thời (thuận nghịch). Suy giảm chất lượng lương thực
thuộc loại suy giảm vĩnh cứu, không phục hồi được.
Giá trị tới hạn - yếu tố quyết định
Mặc dù tất cả các yếu tố khí hậu đều tác động đến quá trình suy giảm
nhưng thường chỉ có một số yếu tố (hoặc nhiều là hai yếu tố) gây nên những
suy giảm đáng kể về chất lượng của vật phẩm. Ta gọi yếu tố đó là yếu tố
quyết định.
Yếu tố đó chỉ gây nên suy giảm chất lượng đáng kể trong một thời
gian (ví dụ thời gian bảo quản) và không gian (ví dụ kho bảo quản) xác định,
nếu nó đạt và vượt giá trị tới hạn.
Điều hiển nhiên là tác nhân chính oxy hóa trong quá trình bảo quản là
oxy môi trường, nếu nồng độ oxy xấp xỉ bằng không thì tốc độ quá trình oxy
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
9
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
hóa tự nhiên này giảm thiểu đến mức không đáng kể. Suy giảm đáng kể là suy
giảm đến mức chất lượng không giữ được mức tối thiểu theo quy định.
1.1.5. Phân loại môi trường theo quan điểm kỹ thuật
Khi nghiên cứu phân loại môi trường ta không chỉ chú ý đến vi khí hậu
- các yếu tố môi trường trực tiếp bao quanh mà còn nhiều điều kiện khác, trực
tiếp và đôi khi còn khắc nghiệt hơn - điều kiện của ẩn khí hậu.
Một điều quan trọng khác là tiêu chuẩn phân loại. Trong phân loại khí
hậu kỹ thuật hiện nay, như đã nói ở trên, trong nhiều nước mới dựa trên điều
kiện tự nhiên. Rõ ràng cách phân loại đại khí hậu ấy hoàn toàn có tính chất
định tính, quy ước và chưa thật sự xuất phát từ hiện tượng, nguyên nhân suy
giảm chất lượng.
Phân loại môi trường kỹ thuật rất phức tạp, dù xuất phát từ quan điểm
người sản xuất hay quan điểm của người tiêu dùng. Chính vì vậy việc nghiên
cứu phân loại môi trường kỹ thuật, trong đó có môi trường bảo quản (vi khí
hậu bảo quản) gặp không ít khó khăn, hiện vẫn đang được tiếp tục quan tâm
đầu tư và phát triển.
1.2. Gạo bảo quản dự trữ quốc gia
1.2.1. Thành phần hóa học gạo dự trữ
Gạo trắng (white rice) theo định nghĩa của TCVN 5643- 2008 là "phần
gạo lật sau khi đã tách bỏ một phần hoặc toàn bộ cám và phôi"
Thành phần hoá học chủ yếu của gạo bao gồm có gluxit, protit, lipit và
các vitamin, chất khoáng. Tỷ lệ thành phần này thay đổi tuỳ theo từng giống
lúa , điều kiện canh tác, công nghệ xay sát…
Ví dụ: kết quả phân tích mẫu gạo đưa vào bảo quản thí điểm bằng khí
CO
2
tại Dự trữ quốc gia khu vực Hà nội ghi trong bảng 1.1.
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
10
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
Bảng 1.1. Thành phần hoá học trung bình gạo dự trữ quốc gia (Hà Nội)
Phân loại
gạo theo
hàm lượng
Thành phần chất dinh dưỡng
Gluxit,
%
Protit
%
Lipit
%
Vitamin
B1 %
Độ
chua
Thấp 82,2 6,7 4,8 0,06 0,40
Trung
bình
82,75 7,0 5,1 0,07 0,55
Cao 83,30 7,3 5,4 0,08 0,70
Phần lớn gluxit nằm ở nội nhũ của hạt gạo , còn lipit, protit và vitamin B1
nằm ở lớp vỏ cám của hạt gạo.
Đánh giá chất lượng gạo theo chỉ tiêu:Theo TCVN 5644- 2008 chỉ tiêu
chất lượng gạo trắng và Đánh giá chỉ số dinh dưỡng protit, lipit, gluxit và
vitamin.
1.2.2. Tính chất đặc điểm thành phần chính của gạo
1.2.2.1. Protit
Protit là hợp chất hữu cơ chứa nitơ và là chất dinh dưỡng quan trọng
bậc nhất đối với loài người. Nếu quá trình trao đổi vật chất đó bị chấm dứt thì
sự sống cũng chấm dứt nghĩa là protit bị phá hủy.
Muốn xác định lượng protit trong thóc, gạo ta chỉ cần xác định lượng
nitơ rồi nhân với hệ số 6,25 (là hệ số thực nghiệm và hệ số này thay đổi khi
loại hạt thay đổi [1] ví dụ hệ số đối với lúa mỳ và bột mỳ là 5,7).
Tất cả các protit đều cấu tạo từ các axit amin là các hợp chất đơn giản
nhất của protit. Nếu đem phân huy protit bằng axit, kiềm hoặc dưới tác dụng
của các men phân huy protit ta sẽ được một hỗn hợp các axit amin.
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
11
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
Trong protit thường gặp tất cả 20 axit amin khác nhau và chúng kết hợp
với nhau tạo thành những phân tử protit. Trong số 20 axit amin có 8 axit amin
nó là những axit amin giữ một vai trò vô cùng quan trọng đối với cơ thể
người, vì cơ thể người không thể tự tổng hợp được các axits amin nay, mà
phải lấy từ thức ăn có sẵn. Trong thức ăn, nếu thiếu hoặc hàm lượng các axit
amin không cân đối thì giá trị sinh học của thức ăn sẽ giảm đi. 8 axit amin là:
lisin, triptofan, phenylalanine, leuxin, izoleuxin, treonin, metionnin, và valin.
Protit là chất háo nước, có nghĩa là phân tử của nó có kết hợp với một
lượng lớn nước và có thể nở trương ra để tạo thành keo hoặc gel protit.
Protit dễ dàng biến tính dưới ảnh hưởng của các tác động khác nhau
như axit, kiềm, nhiệt độ do đó nó mất tính tan, tính háo nước, tính hoạt động
men ban đầu và giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị sinh học của protit giảm đi
rõ rệt.
Trong qua trình bảo quản thóc, gạo protit bị biến chất dưới ảnh hưởng
của nhiệt độ cao và độ chua (do hoạt động của vi sinh vật và pxxi hoá) là
những yếu tố có ảnh hưởng tới quá trình biến chất của protit. Nếu hàm lượng
nước thấp thì protit ít bị biến chất dưới tác dụng của nhiệt độ cao.
Ngoài các yếu tố ngoại cảnh, trong hạt còn có các men thủy phân protit.
Các men thủy phân protit gọi chung là proteaza. Dưới tác dụng của men
proteaza, protit kết hợp với nước và bị phân ly, cuối cùng tạo thành axit amin.
Phân bố protit và men thủy phân protit trong thóc không đều, một
lượng lớn protit và đặc biệt là men thủy phân protit nằm trong phôi và sau đó
ở lớp alơron, trong nội nhũ chỉ chứa một lượng nhỏ protit và men thủy phân
protit.
Từ những trình bày trên ta thấy rằng trong bảo quản thóc, gạo cần luôn
bảo đảm thủy phần thóc không cao quá và giữ thóc ở nhiệt độ thấp để tránh sự
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
12
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
biến chất của protit, dưới ảnh hưởng hoạt động mạnh của các men thủy phân
có trong hạt
1.2.2.2. Lipit
Lipit là thành phần dinh dưỡng quan trọng trong thóc, gạo, hàm lượng
lipit chiếm 2% trong thóc và 0,5% trong gạo. Lipit bao gồm: chất béo (Free
fatty acid), lipid trung tính, glicolipid, phospholipid [1].
Lipit là chất este phức tạp của glixerin và axit béo bậc cao và có công
thức chung:
CH
2
O. OC. R
1
CH
2
O. OC. R
2
CH
2
O. OC. R
3
R
1
.
CO, R
2
.
CO, R
3
.
CO – là gốc của các axit béo bậc cao.
Các lipit khác nhau về cấu tạo và thành phần hóa học, nhưng chúng đều
giống nhau là có thể hòa tan dễ dàng trong các dung môi hữu cơ như etxăng,
benzen Khi được hấp thụ vào cơ thể, nó sinh ra một năng lượng lớn hơn hai
lần cùng lượng gluxit hoặc protit sinh ra.
Trong các axit béo tạo thành lipi có axits béo no, quan trọng nhất là axit
pamitic(CH
3
(CH
2
)
14
COOH) và axit stearic (CH
3
(CH
2
)
16
COOH).
Trong axit béo chưa no tạo thành lipit, quan trọng nhất là axit oleic,
linolic và linoleic. Các axit béo chưa no trong phân tử của nó có chứa một
hoặc nhiều nối đôi. Do có các nối đôi nên các axit béo chưa no dễ bị oxy hóa
và quá trình oxy hóa của lipit luôn luôn tạo thành các sản phẩm có mùi ôi,
khét và có khi còn gây độc với cơ thể người khi ăn phải các sản phẩm của quá
trình oxy hóa chất béo.
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
13
Khoa Hóa học Trường ĐH KHTN - ĐHQG HN
Chất béo trong thóc, gạo và các hạt nói chung phần lớn là chứa các
axit béo chưa no. Vì vậy trong quá trình bảo quản nếu gặp điều kiện nhiệt độ
cao, kèm theo thủy phần của thóc, gạo cao, quá trình oxy hóa chất béo dễ
dàng xảy ra và làm cho thóc, gạo có mùi ôi khét và độ chua bị tăng.
Các chất béo có trong hạt dễ dàng bị thủy phân dưới tác dụng của chất
kiềm, còn trong quá trình bảo quản, dưới tác dụng của men lipaza có trong
hạt, quá trình phân hủy chất béo thành glixerin và axit béo tự do xảy ra.
Để xác định lượng axit béo tự do trong hạt người ta thường dùng chỉ số
axit để biểu thị. chỉ số axit chính là số miligam KOH dùng để trung hòa axits
béo tự do có trong 1gam chất béo. Trong thực tế kiểm nghiệm thường dùng
khái niệm độ chua (1 độ chua là 1ml NaOH 1N dùng để trung hòa 100g lương
thực). Trong quá trình bảo quản thóc, gạo có phẩm chất xấu bao giờ có độ
chua lớn hơn thóc, gạo có phẩm chất tốt, và thời gian bảo quản càng lâu thì độ
chua càng tăng.
Quá trình oxy hóa chất béo trong hạt là quá trình phức tạp ooxy gắn
vào những dây nối đôi của chất béo và hình thành chất gọi là peoxyt không
bền vững. trong quá trình bảo quản thóc, gạo cần tìm mọi biện pháp hạn chế
quá trình oxy hóa và thủy phân chất béo để giữ gìn giá trị dinh dưỡng của
thóc, gạo là một nhiệm vụ quan trọng.
1.2.2.3. Gluxit
Gluxit là thành phần chủ yếu tinh bột còn có đường, xenluloza,
hemixenluloza, dextrin.
Tinh bột là thành chính của gạo. Tinh bột có amyloza và amylopectin.
Amyloza là một chất trùng hợp mạch thẳng gồm các gốc α –D gluco liên kết
với nhau, nhưng ngoài liên kết glucozit (1-4) còn có liên kết glucozit (1-6). Vì
vậy amylopectin là một chất trùng hợp có nhiều mạch nhánh. Nhiều kỹ thuật
Phan Anh Tuấn - 2009 Luận văn Thạc sỹ khoa học
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét