Tài liệu Nghiên cứu tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản giống lúa lai f1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ----------

---------- NGUYỄN THỊ NGỌC HÀ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN GIỐNG LÚA LAI F1 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. PHẠM XUÂN VƯỢNG HÀ NỘI - 2010 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dung ở học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả luận văn ký tên Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... i LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn này tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy giáo GS.TS. Phạm Xuân Vượng cùng với những ý kiến ñóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Cơ khí bảo quản cũng như các thày giáo, cô giáo Khoa cơ ñiện, Viện ðào tạo Sau ñại học của Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới những sự giúp ñỡ quý báu ñó. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo Viện Cây lương thực - Cây thực phẩm ñã tạo ñiều kiện cho tôi trong việc thu thập số liệu và những thông tin cần thiết cho việc nghiên cứu luận văn. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới gia ñình, ñồng nghiệp và bạn bè những người ñã luôn bên tôi giúp ñỡ về vật chất cũng như tinh thần trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2010 Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Hà Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ii MỤC LỤC MỞ ðẦU 1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 Chương 1 3 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3 1.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở việt nam 3 1.1.1 Sản xuất lúa lai thương phẩm 3 1.1.2 ðặc ñiểm sinh học của hạt lai F1 6 1.1.3 Công nghệ bảo quản lúa lai 7 1.2 Các phương pháp bảo quản 10 1.2.1 Phương pháp bảo quản lạnh thông thường 10 1.2.2 Phương pháp bảo quản MAP 10 1.2.3 Phương pháp bảo quản MA 11 1.2.4 Một số nghiên cứu về thành phần khí O2 và CO2 tối ưu cho hạt lúa 11 1.2.5 Sơ ñồ công nghệ bảo quản hạt lai F1 12 1.2.6 Thời gian làm lạnh khô 14 1.2.7 Tốc ñộ làm lạnh khô 14 1.3 Những biến ñổi quan trọng ñối với sức nảy mầm của hạt trong quá trình bảo quản lạnh 15 1.3.1 Những biến ñổi về vật lý 15 1.3.2 Biến ñổi sinh học của hạt giống 15 1.3.3 Các nguyên nhân gây sự không nảy mầm của hạt lúa lai F1 15 1.4 Cấu tạo và hoạt ñộng của một số loại kho thông dụng 16 1.4.1. Bảo quản hạt nông sản 16 1.4.2 Phân loại kho bảo quản lương thực 30 1.5. Nguyên tắc xây dựng kho và cách bố trí nguyên liệu trong kho 30 1.5.1 Nguyên tắc xây dựng kho 30 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... iii 1.5.2 Bố trí nguyên liệu trong kho 31 1.6. Mục ñích, ñối tượng và phương pháp nghiên cứu của ñề tài 35 1.6.1. Mục ñích 35 1.6.2. ðối tượng nghiên cứu 35 1.6.3. Phương pháp nghiên cứu 35 Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN 36 2.1 Các vấn ñề về hô hấp của hạt giống lúa lai. 36 2.2. ðặc trưng cho mức ñộ hô hấp 38 2.3. Một số biến ñổi sinh hóa trong quá trình hô hấp 40 2.4. Quản lý cường ñộ hô hấp trong bảo quản 41 Chương 3 45 LỰA CHỌN SƠ ðỒ THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA KHO LẠNH BẢO QUẢN GIỐNG LÚA LAI F1 45 3.1. Lựa chọn sơ ñồ thiết kế kho lạnh 45 3.1.1 Nguyên lý kết cấu và ưu nhược ñiểm của kho 45 3.1.2 So sánh với các kho lạnh ñã thực hiện ở miền bắc 49 3.2. Tính toán các thông số cơ bản của kho lạnh 51 3.2.1 Dung tích kho lạnh 51 3.2.2 Diện tích chất tải 51 3.2.3 Diện tích cần xây dựng 52 3.2.4 Số lượng buồng lạnh phải xây dựng 53 3.2.5 Tải trọng mà trần và nền phải chịu 53 3.2.6 Dung tích quy ước và sơ ñồ bố trí mặt bằng của kho lạnh 53 3.2.7 Sơ bộ bố trí măt bằng kho lạnh 53 3.3. Tính toán tải nhiệt cho kho mát 54 3.3.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 56 3.3.2 Xác ñịnh dòng nhiệt do sản phẩm va bao bì tỏa ra 60 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... iv 3.3.3. Xác ñịnh dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3 61 3.3.4. Xác dòng nhiệt ño vận hành tỏa ra Q4 61 4.3.5 Dòng nhiệt tỏa ra khi hạt hô hấp Q5 63 3.3.6. Tính toán nhiệt cho kho lạnh 63 3.4. Tính cách ẩm, ẩm kho lạnh 64 3.4.1 Tính toán cách nhiệt và cách ẩm 64 3.4.2 Kết cấu của nền kho lạnh 69 3.4.3. Xác ñịnh năng suất của MN 73 Chương 4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG KHO LẠNH 75 4.1. Tính và chọn máy nén 1 cấp Frêno 22 (R22) 75 4.1.1 Chọn các thông số làm việc 75 4.1.2 Xác ñịnh chu trình hồi nhiệt 77 4.1.3Tính toán máy nén 78 4.2 Tính chọn thiết bị trao ñổi nhiệt 80 4.2.1. Tính chọn thiêt bị ngưng tụ 80 4.2.2 Tính chọn dàn bay hơi 81 4.2.3 Xác ñịnh dàn bay hơi cho phòng mát 83 4.2.4 Xác ñịnh dàn bay hơi cho phòng lạnh 84 4.3. Tính toán và lựa chọn thiêt bị phụ trợ hệ thống lạnh 85 4.3.1 Các thiết bị trong hệ thống lạnh 85 4.3.2 Các thiết bị tự ñộng hoá 86 4.4. Tổng kết số thiết bị lựa chọn lắp ñặt cho hệ thống kho 91 4.5. Nghiên cứu về cách nhiệt cách ẩm 94 4.5.1 Nghiên cứu cách ẩm 94 4.5.2 Nghiên cứu tính cách nhiệt 94 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích và năng suất lúa lai ñại trà tại Việt Nam từ 1992 2009 3 Bảng 1.2. Diện tích và năng suất hạt giống lúa lai F1 ở Việt Nam, 19922009 5 Bảng 1.3. ðiều kiện bảo quản trong 3 kho của IRGC và thời hạn kéo dài 13 Bảng 1.4, Khoảng cách cực tiểu khi xếp hàng trong kho lạnh 34 Bảng 2.1: Số côn trùng còn sống trong 1 kg hạt giống ở các phương pháp tồn trữ khác nhau 42 Bảng 3.3. Kết cấu tường bao 65 Bảng 3.4. Kết cấu xây dựng cấu trần kho lạnh 67 Bảng 3.5. Kết cấu xây dựng nền kho lạnh 69 Bảng 4.1: Hệ số hiệu chỉnh công suất khc 83 Bảng 4.2. Kết quả quan sát hiện tượng lọt ẩm 94 Bảng 4.3. Nhiệt ñộ (0C) tường và buồng lạnh 95 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... vi DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 1.1 Kho mái ngói, sàn xi măng, 3 khối nhà 17 Hình 1.2 Sơ ñồ cấu tạo kho cơ giới không có thiết bị sơ chế 19 Hình 1.3 Sơ ñồ cấu tạo kho cơ giới có thiết bị sơ chế 20 Hình 1.4 Sơ ñồ cấu tạo kho silo 21 Hình 1.5 Silo bằng thép tiết diện tròn 22 Hình 1.6 Kho silo bằng bê tông 22 Hình 1.7 Kho lạnh tiền chế 23 Hình 1.8 Cấu trúc nền kho 24 Hình 1.9 Cấu trúc tường kho 24 Hình 1.10 Sơ ñồ nguyên lý làm lạnh phòng bảo quản lạnh 25 Hình 1.11 Sơ ñồ phương pháp làm lạnh dùng quạt có ñiều chỉnh ẩm 26 Hình 1.12 Sơ ñồ làm lạnh vỏ phòng bảo quản lạnh 26 Hình 1.13 Xây dựng màng chống thấm kho ngầm 28 Hình 1.14 Chống thấm nắp kho ngầm 29 Hình 1.15 Sơ ñồ kho ngầm 29 Hình 1.16 Giá ñỡ và giá lót 32 Hình 1.17 Khoảng cách giữa nông sản và tường 33 Hình 1.18 Quản lý tốt nhà kho 33 Hình 1.19 Phương pháp xếp các bao nông sản 34 Hình 1.20 Hạt nông sản ñổ ñống, phía tường cao 3m, tâm ñống 5m 34 Hình 3.2 Sơ ñồ bố trí bên trong kho 52 Hình 3.3 Sơ ñồ bố chí mặt bằng kho lạnh 54 Hình 3.4 Sơ ñồ tính phụ tải cho máy nén 56 Hình 4.1: Máy nén 75 Hình 4.2. Máy nén piston 75 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... vii Hình 4.3. Chu trình hồi nhiệt 76 Hình 4.4 : Dàn ngưng tụ không khí ñối lưu cưỡng bức 81 Hình 4.5 : Thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô bay hơi trực tiếp 82 Hình 4.6: Dàn lạnh trong kho lạnh 84 Hình 4.7: Máy lạnh chia thành 2 cụm. Cụm máy nén dàn ngưng và cụm dàn bay hơi 85 Hình 4.8: Bộ lọc ẩm 86 Hình 4-9: Cảm biến nhiệt 88 Hình 4.10: Sơ ñồ nguyên lý máy hút ẩm 89 Hình 4.11: Thiết bị ñiều khiển O2-CO2 90 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... viii MỞ ðẦU Tính cấp thiết của ñề tài Dân số hiện nay của thế giới ñã là hơn 6 tỷ người. Con số này sẽ ñạt tới 8 tỷ vào năm 2030. Trong khi dân số tăng thì diện tích ñất canh tác bị thu hẹp dần do ñất ñược chuyển sang các mục ñích sử dụng khác. Áp lực của tăng dân số cùng với áp lực từ thu hẹp diện tích ñất trồng trọt lên sản xuất lương thực của thế giới ngày càng tăng. Cách duy nhất ñể con người giải quyết vấn ñề này là ứng dụng khoa học kỹ thuật tìm cách nâng cao năng suất các loại cây trồng. Lúa là một loại cây lương thực chính và cung cấp lương thực cho hơn một nửa dân số thế giới. Người ta ước tính ñến năm 2030 sản lượng lúa của thế giới phải tăng thêm 60% so với sản lượng năm 1995. Về mặt lý thuyết, lúa có khả năng cho sản lượng cao hơn nếu ñiều kiện canh tác như hệ thống tưới tiêu, chất lượng ñất, biện pháp thâm canh và giống ñược cải thiện. Trong tất cả các yếu tố ñó, cải tạo giống ñóng vai trò rất quan trọng. Thành công và ñóng góp từ nghiên cứu lúa lai từ Trung quốc mở ra một triển vọng mới giúp thế giới có một cái nhìn lạc quan hơn về an ninh lương thực trong tương lai. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện chương trình khuyến nông sản xuất lúa lai, hầu hết các ñịa phương ñều gặp phải những khó khăn về giống. Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam có rất nhiều phương pháp bảo quản giống như: - Nông dân ta thường làm phơi khô, làm sạch cho vào trong lu chứa giống ñể ñến vụ kế tiếp phương pháp này có thể bảo quản ñược từ 3- 6 tháng. - Treo bông lúa trên giàn bếp ñể hong khói trừ sâu bệnh. - Bảo quản giống bằng túi yếm khí trữ ñược cũng chỉ sau 6-12 tháng ñộ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 1 nảy mầm ñủ ñưa ra thị trường từ (86,3-95,55%) phương pháp này ñơn giản nhưng thời gian bảo quản không cao. Nhưng không thể dùng bảo quản cho giống lúa lai F1 vì vỏ hạt lúa mỏng hơn so vơí giống lúa ñịa phương nhưng lại có nhiều ưu ñiểm vượt chội như: năng suất cao chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng ngắn ñáp ứng ñược thâm canh 3 vụ, các phương pháp bảo quản phổ thông thì không thể duy trì giống cho vụ kế tiếp ñược vì vậy người ta dùng phương pháp bảo quản lạnh. - Trên thế giới hiện nay cơ bản nhất người ta bảo quản hạt giống bằng phương pháp (lạnh – khô) ñảm bảo ñộ nảy mầm cao thời gian bảo quản kéo dài tùy theo nhiệt ñộ bảo quản có thể bảo quản ñược hành trăm năm ñối với các dòng quý hiếm. ðối với nước ta hiện nay việc bảo quản giống chưa ñược quan tâm ñúng mức, hiện nay ñể có kho lạnh bảo quản giống còn quá ít chưa ñáp ứng ñược nhu cầu của thị trường. ðứng trước tình hình trên những năm gần ñây ñược sự chỉ ñạo của ðảng, và Nhà nước, Bộ NN và PTNT ñịnh hướng cho sự phát triển của cây lúa tại Việt Nam rất quy mô ñưa khoa học vào thực tiễn, nhằm ñạt mục ñích năng suất chất lượng cao phù hợp khí hậu Việt Nam, ñưa hạt gạo của nước ta xuất khẩu sang Mỹ, Nhật Bản …. Và các nước ðông Âu. Xuất phát từ nhu cầu của thị trường còn nhiều tiềm năng to lớn như ở Việt Nam, cũng như toàn thế giới. Tôi thực hiện ñề tài “Nghiên cứu tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản giống lúa lai F1 ”. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 2 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở việt nam 1.1.1 Sản xuất lúa lai thương phẩm Năm 2009, năm thứ 18 Việt Nam mở rộng gieo cấy lúa lai ra sản xuất ñại trà, cũng là năm có diện tích và năng suất lúa lai cao nhất từ trước tới nay. Diện tích gieo trồng lúa lai những năm gần ñây dao ñộng xung quanh 710.000 ha, năng suất lúa lai khoảng 6 - 6,3 tấn/ha cao hơn năng suất bình quân của cả nước khoảng 1,5 tấn/ha. Bảng 1.1. Diện tích và năng suất lúa lai ñại trà tại Việt Nam từ 1992 - 2009 Năm 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2006 2007 2008 2009 Cả năm Vụ Xuân Diện tích Năng suất Diện tích N.suất (ha) (tấn/ha) (ha) (tấn/ha) 11.094 6,22 1.156 7,20 34.648 6,75 17.025 7,02 60.077 5,84 45.430 6,26 73.503 6,14 39.598 6,35 127.713 5,85 60.416 6,71 187.700 6,35 110.802 6,56 200.000 6,50 120.000 6,70 233.000 6,47 127.000 6,50 435.508 6,45 227.615 6,50 480.000 6,44 300.000 6,60 500.000 6,30 300.000 6,50 600.000 6,30 350.000 6,45 577.000 6,04 350.000 6,45 584.200 6,32 346.000 6,50 610.000 6,72 326.000 7,10 650.000 6,70 350.000 6,90 710.000 6,70 404.000 7,00 (Nguồn Bộ NN&PTNT) Vụ Mùa Năng suất Diện (tấn/ha) tích (ha) 9.938 6,10 17.623 6,50 14.647 4,54 33.905 5,91 67.327 5,07 77.000 6,14 80.000 6,30 106.000 6,43 207.893 6,37 180.000 6,30 200.000 6,00 250.000 6,00 277.000 5,40 238.200 6,15 284.000 6,40 300.000 6,50 306.000 6,50 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 3 Vùng sản xuất lúa lai chính: Qua nhiều năm phát triển lúa lai những vùng sản xuất lúa lai chính ñược xác ñịnh là các tỉnh miền núi phía Bắc, vụ Xuân ở các tỉnh ðBSH, các tỉnh Bắc Trung Bộ. Gần ñây lúa lai cũng ñược trồng trên diện tích lớn tại Tây Nguyên và một số tỉnh Duyên hải Nam Trung Bộ. Nhiều tổ hợp lúa lai có chất lượng gạo khá ñã ñược mở rộng ra sản xuất với diện tích gieo trồng lớn như Nhị ưu 838, Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, D.ưu 527, Bồi Tạp Sơn Thanh, Bồi Tạp 49, Trang Nông 16, Vân Quang 14… Một số tổ hợp do Việt Nam chọn tạo như VL20, HYT83, HYT100, HYT92, HYT103, TH3-3, HC1, TH3-4… có chất lượng tốt cũng ñã ñược ñưa vào sản xuất với diện tích ngày càng tăng. Kết quả nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt giống lúa lai F1 Trong những năm qua, một số Viện nghiên cứu, Trường ðại học, Công ty giống trong nước ñã ñầu tư nghiên cứu, xây dựng và hoàn thiện công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai F1. Nhiều quy trình kỹ thuật ñã ñược Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận và cho áp dụng trong sản xuất như: - Quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp Bắc ưu 64 - Quy trình sản xuất hạt lai F1 tố hợp Bắc ưu 903 - Quy trình chọn tạo dòng TGMS - Quy trình nhân dòng TGMS - Quy trình sản xuất hạt lai tổ hợp Nhị ưu 63 - Quy trình sản xuất hạt lai tổ hợp Nhị ưu 838 - Quy trình sản xuất hạt lai tổ hợp HYT83, HYT100, HYT92, VL20. Một số quy trình ñang ñược ñề nghị công nhận nhưng ñã sử dụng rộng ngoài sản xuất như: Quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp, HC1, HYT103, HYT108, HYT106, HYT115.... Những quy trình kỹ thuật trên ñã ñược phổ biến và ñóng góp quan trọng vào sự thành công của chương trình sản xuất hạt giống lúa lai của Việt Nam, giúp cho các ñơn vị nghiên cứu và sản xuất trong nước làm chủ công nghệ sản Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 4 xuất hạt lai F1 ñạt năng suất bình quân khá cao (2 - 2,3 tấn/ha) trên diện tích 1.500 - 2.000 ha/năm. Bảng 1.2. Diện tích và năng suất hạt giống lúa lai F1 ở Việt Nam, 1992- 2009 Năm Diện tích (ha) Năng suất (kg/ha) Sản lượng (tấn) 1992 173 302 52,25 1993 154 541 83,64 1994 123 484 59,53 1995 101 972 98,17 1996 267 1.751 467,52 1997 410 2.200 902,00 1998 340 2.200 750,00 1999 455 1.700 773,00 2000 620 2.300 1.426,00 2001 1.450 1.700 2.400,00 2002 1.600 2.400 3.840,00 2003 1.700 2.05 3.485,00 2004 1.500 2.15 3.225,00 2005 1500 2,1 3150,00 2006 1915 2,02 3.866,80 2007 1900 2,00 3.800,00 2008 1900 2,00 3.500,00 2009 1900 2,2 4.330,00 (Nguồn Bộ NN&PTNT) Việc mở rộng diện tích sản xuất hạt giống lúa lai trên quy mô lớn tại các tỉnh Quảng Nam, ðắc Lắc, Cần Thơ và Long An mở ra triển vọng to lớn về sản xuất hạt lai tại các tỉnh nam Trung bộ, Tây Nguyên và ñồng bằng sông Cửu Long, nơi có ñiều kiện tự nhiên phù hợp cho sản xuất hạt lai F1. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 5 1.1.2 ðặc ñiểm sinh học của hạt lai F1 - Bông và hạt lúa Thời gian hình thành bông kể từ khi cây lúa bắt ñầu phân hoá ñòng cho ñến khi lúa trỗ. Thời kỳ này nếu ñược chăm bón tốt, cây lúa ñủ dinh dưỡng bông lúa sẽ phát triển ñấy ñủ giữ nguyên ñược ñặc tính của giống. Thời gian phát triển bông ở giống ngắn ngày ngắn hơn ở giống dài ngày. - Hạt lúa gồm: Gạo lức và vỏ trấu. + Gạo lức gồm: phôi và phôi nhũ. + Vỏ trấu gồm: Trấu trên và trấu dưới. Trấu dưới lớn hơn trấu trên và bao khoảng hai phần ba bề mặt gạo lức trưởng thành. Ở ẩm ñộ 0%, một hạt lúa nặng khoảng 12 - 44 mg. Chiều dài, rộng, ñộ dày của hạt thay ñổi nhiều giữa các giống. Quá trình chín của hạt gồm: chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn. Thời gian Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 6 chín từ 30 - 35 ngày tuỳ theo giống, môi trường và biện pháp canh tác. -Giai ñoạn nảy mầm ðời sống cây lúa bắt ñầu bằng quá trình nẩy mầm. Hạt nảy mầm ñược cần phải hút no nước, do vậy, ñể hạt lúa nảy mầm cần ngâm hạt vào nước khoảng ba ngày ñêm (72 giờ) hạt mới hút ñủ nước. Cứ mỗi ngày ñêm (24 giờ) thay nước một lần. Hạt ñã hút no nước ñược vớt ra, ñãi sạch và ủ hạt từ 24-30 giờ. Trong suốt quá trình ngâm ủ, trong hạt xảy ra các hoạt ñộng hoạt hoá tinh bột, protein và các chất béo ñể biến ñổi thành những chất ñơn giản cung cấp dinh dưỡng nuôi phôi, các tế bào phôi phân chia lớn lên thành mầm và rễ mầm, trục phôi trương to, ñẩy mầm và rễ mầm ra khỏi vỏ trấu, kết thúc giai ñoạn nảy mầm. ðiều kiện ảnh hưởng ñến sự nẩy mầm - Sức nẩy mầm của hạt: Thu hoạch lúa ñảm bảo ñộ chín, bảo quả tốt sức nảy mầm của hạt tốt hơn. Hạt giống có vỏ trấu mỏng thường hút nước nhanh hơn giống vỏ dày, do ñó thời gian nảy mầm thường ngắn hơn. 1.1.3 Công nghệ bảo quản lúa lai * Ảnh hưởng ñộ ẩm không khí Sự rối loạn sinh lý và tính ñồng ñều trong quá trình nảy mầm của hạt th óc bị ảnh hưởng bởi ñộ ẩm môi trường không khí. Giảm ñộ ẩm không khí trong môi trường bảo quản hạt giống vừa làm hạn chế sự phát triển của vi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 7 khuẩn vừa han chế quá trình hô hấp, vừa ñảm bảo cho sự ngủ nghỉ của hạt - ðộ ẩm: Hạt thóc bị hút ẩm và hàm lượng ẩm của hạt ñạt tới sự cân bằng với ñộ ẩm (RH) và ñộ ẩm môi trường xung quanh mối liên hệ giữa to, RH và ñộ ẩm hạt thường ñược biểu diễn bằng một ñường cong ñẳng nhiệt. Cây trồng khác nhau có ñường ñẳng nhiệt khác nhau (Harrington 1972). Một quy tắc khác, cứ tăng ñộ ẩm của hạt lên 2% thì cuộc sống của hạt giảm ½ lần. Quy tắc này áp dụng cho khoảng ñộ ẩm giới hạn giữa 5-14% (Harrington1972, Roberrts 1979). - Sự tác ñộng qua lại giữa nhiệt ñộ và ñộ ẩm: Hai quy luật về nhiệt ñộ và ñộ ẩm tỷ lệ nghịch với nhau. Ví dụ; với hạt 10% ñộ ẩm giữ ở 15oC sẽ sống lâu như hạt có ñộ ẩm 8% giữ ở 30oC (Harrington 1972). - ðộ ẩm: Hạt giống nảy mầm khi hàm lượng nước của hạt ñạt 25- 35% (không nẩy mầm nếu hàm lượng nước của hạt dưới 13%). Tốc ñộ hút nước của hạt phụ thuộc vào nhiệt ñộ không khí và nhiệt ñộ nước. ðộ ẩm mà ở ñó xuất hiện nước tự do và hô hấp tăng mạnh gọi là ñộ ẩm tới hạn. ðối với ñại bộ phân các cây họ lúa ñộ ẩm tới hạn là 14,515,5%. * Ảnh hưởng nhiệt ñộ Nhiệt ñộ là yếu tố môi trường có ảnh hưởng quyết ñịnh ñến quá trình sống của hạt khi tồn trữ. Nhiệt ñộ tăng sẽ làm tăng cường ñộ phản ứng của các quá trình chao ñổi chất cơ bản theo ñịnh luật Van’t Hoff. Sự thay ñổi nhiệt ñộ dẫn ñến thay ñổi cường ñộ hô hấp, sinh lý, sinh hóa và làm ảnh hưởng ñến chất lượng, sức nảy mầm của hạt giống theo chiều hướng tốt hoặc xấu. Khi nhiệt ñộ tăng dẫn ñến cường ñộ hô hấp tăng thúc ñẩy quá trình sinh trưởng của hạt và rút ngắn thời gian bảo quản của hạt. Thí nghiệm này ñược tiến hành với 3 loại giống khác nhau là Nhị ưu 838. HYT83 và Bắc ưu 903. Kết quả trên bảng 2 cho thấy sau thời gian bảo quản 6 tháng với ñộ ẩm hạt nằm trong khoảng từ 13,1 ñến 13,8%, tỷ lệ này Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 8 mầm của hạt giống thay ñổi rõ rệt khi thay ñổi nhiệt ñộ bảo quản. Với cả 3 giống nói trên tỷ lệ nảy mầm của hạt ñều rất tốt sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt ñộ 140C, tốt nhất là hạt bảo quản với vôi: 82 - 96,5%, với tro: 76 - 90,5% và silicagel: 80,5 - 92,5%. Sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt ñộ thường, nếu ñược bảo quản với vôi hoặc silicagel Nhị ưu 838 có tỷ lệ nảy mầm còn có thể chấp nhận ñược 76 - 78%, với tro chỉ còn 73%. Tỷ lệ nảy mầm HYT83 sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt ñộ thường chỉ còn 63,5 - 69,0% nếu sử dụng vôi hoặc silicagel, mẫu ñối chứng chỉ còn 55,8%. Riêng Bắc ưu sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt ñộ thường hầu hết các mẫu bị sâu mọt hoặc mốc không còn nảy mầm ñược nữa hoặc nảy mầm rất ít. Như vậy có thể tạm thời kết luận tỷ lệ nảy mầm của hạt giống lúa lai bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt ñộ bảo quản, vào loại giống và chất lượng của giống trước khi ñưa vào bảo quản. - Riêng ñối với hạt lúa nhiệt ñộ hạt cứ tăng 5oC thì thời gian sống của hạt giảm một nửa, Quy luật này áp dụng trong khoảng tù 1- 50oC. Ảnh hưởng bất lợi của nhiệt ñộ cao kéo dài từ lúc chín sinh lý ñến lúc thu hoạch, trong khi vận chuyển và sấy khô, từ kho thường tới kho lạnh bên trong thùng chứa hàn kín (Chang 1983, Harrington 1972) Tất cả các nội dung trên cho thấy hô hấp là quá trình tự nhiên của hạt sau thu hoạch. Hô hấp có liên quan chặt chẽ ñến sự sinh sản ethylen- hooc môn sinh trưởng thực vật kích thích quá trình chín của hạt. Sự biến ñổi sinh lý, sinh hóa, trạng thái do thay ñổi các thành phần hóa học có sự xúc tác của enzim. Các yếu tố quan trọng thường ñược sử dụng làm căn cứ khoa học ñể hạn chế quá trình hô hấp là giảm nồng ñộ O2, tăng nồng ñộ CO2. ðối với hạt giống lúa lai thì phải giảm ñộ ẩm không khí, giảm nhiệt ñộ là những biện pháp cơ bản ñảm bảo hạn chế quá trình hô hấp, kéo dài thời gian bảo quản mà vẫn ñảm bảo ñược ñộ nảy mầm của hạt. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về hô hấp và ứng dụng bảo quản ñã ñạt ñược những tiến bộ nhất ñịnh. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 9 1.2 Các phương pháp bảo quản 1.2.1 Phương pháp bảo quản lạnh thông thường ðây là phương pháp bảo quản có sự khống chế về nhiệt ñộ. Vì vậy cường ñộ hô hấp của hạt có giảm so với không bảo quản lạnh. Nhưng hạt giống là một sản phẩm sống nên nó hô hấp mạnh làm cho nồng ñộ O2 giảm xuống, nồng ñộ CO2, H2O tăng lên, nhiệt lượng tỏa ra lớn (phương trình: 1.1; 1.2a; 1.2b; 1.2c; 1.3a; 1.3b; 1.4a; 1.4b). Do ñó nó biến ñổi chất lượng của sản phẩm, sinh ra hàng loạt chuỗi phản ứng enzim, sản sinh ra ethylen làm mất sức nảy mầm của hạt… 1.2.2 Phương pháp bảo quản MAP ðây là phương pháp bảo quản bằng kỹ thuật bao gói khí ñiều biến. Tức là sản phẩm ñược bảo quản trong bao bì nồng ñộ khí oxygen thấp, và khí carbonic cao. Trong các thùng kín, ñiều kiện không khí trên ñược hình thành do hô hấp của hạt giống và các côn trùng có trong ñó. Tác ñộng của các yếu tố ñó làm nồng ñộ khí oxygen hạ dưới 3% trong ngày. Nếu duy trì ñiều kiện trên sẽ ngăn chặn bào tử nấm nảy mầm sản sinh ra các chất ñộc nhất là chất mycotoxin. Tất cả côn trùng trong hạt ñều chết do thiếu khí ô-xy ñể thở khi giữ trong môi trường kín. Phương pháp này có những ưu nhược ñiểm sau: * Ưu ñiểm - Không dùng hóa chất ñể bảo quản, không gây ô nhiễm môi trường. - Rẻ tiền - Khống chế ñược nồng ñộ O2 và CO2 tạo môi trường khí ñiều bến. * Nhược ñiểm - Chỉ bảo quản ở những vùng có nhiệt ñộ mát khoảng 20-250C như Hà Giang, Mộc Châu- Sơn La - Vẫn chịu ảnh hưởng lớn của nhiệt ñộ, sự thay ñổi nhiệt ñộ môi trường làm tăng cường nồng ñộ hô hấp dẫn ñến hàng loạt các biến ñổi enzim gây thối mầm sing trưởng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 10 1.2.3 Phương pháp bảo quản MA Trên cơ sở ñó, ứng dụng ñể nghiên cứu với một số ñối tượng hạt lai ở Việt Nam là hoàn toàn có ý nghĩa. ðặc biệt là công nghệ bảo quản bằng phương pháp MA (Môi trường ñiều biến Modified Atmosphere- MA) là môi trường mà trong ñó tỷ lệ thành phần các khí N2, O2, và CO2 khác với không khí thường (khoảng 79%N2; 20,9%O2; 0,03% CO2 và còn lại là một số ít các khí khác). Phương pháp tạo ra MA trong môi trường bảo quản bằng cách bảo quản các loại nông sản trong kho lạnh với nồng ñộ O2 và CO2 khống chế ñược nhờ cảm biến nồng ñộ (Controlled Atmosphere) ñiều khiển, khống chế nhiệt ñộ và ñộ ẩm thích hợp. * ưu ñiểm: - Tăng ñáng kể thời gian bảo quản do hạn chế ñược quá trình hô hấp, trao ñổi chuyển hóa các chất do ñó giảm tổn thất sau thu hoạch mà vẫn duy trì ñược chất lượng sản phẩm mà không cần dùng hóa chất. - Sản phẩm ñược bảo quản bằng MA là sản phẩm “sạch” do không cần dùng ñến bất cứ hóa chất bảo quản nào nên tuyệt ñối an toàn cho sức khỏe và môi trường chung quanh. - giảm chi phí nhân công, giảm phế thải, tốt cho chất lượng, tăng khoản cách phân phối, sản xuất tập trung, dễ kiểm soát. - làm cho quá trình lên men chậm lại, kéo dài thời gian sống của hạt. 1.2.4 Một số nghiên cứu về thành phần khí O2 và CO2 tối ưu cho hạt lúa Ảnh hưởng của O2: Hàm lượng oxi tối ưu cho hô hấp khoảng 20%, khi hàm lượng O2 giảm xuống dưới 5% hô hấp hướng về yếm khí chiếm ưu thế. Ảnh hưởng của CO2: theo quy luật chung khi tăng hàm lượng CO2, hô hấp giảm. Những người sản xuất thóc cần phải xem xét cả hai yếu tố sinh học và vật lý khi thu hoạch chọn lọc và chuẩn bị ñưa hạt vào kho ñể kéo dài tối ña cuộc sống của hạt ñược bảo quản. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... 11