Tài liệu Nghiên cứu công nghệ sấy hạt (ngô) trên máy sấy thùng quay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- LÊ THỊ BÁO NGỌC CÔNG NGHỆ SẤY NÔNG SẢN DẠNG HẠT ( NGÔ) TRÊN MÁY SÁY THÙNG QUAY Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS TÔN THẤT MINH Hà Nội, năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Lê Thị Bảo Ngọc i LỜI CẢM ƠN Quá trình thực hiện bản luận văn này , tôi đã thực hiện tại Trung tâm đào tạo và phát triển sản phẩm thực phẩm - viện Công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Nhân dịp này cho phép tôi bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PS.TS Tôn Thất Minh – thầy giáo đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án này. Điều đó đã giúp tôi trưởng thành trong quá trình học tập hiện tại và tự tin hơn trong cả quá trình công tác sau này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tập thể thầy cô giáo đã dạy bảo tôi trong suốt thời gian qua. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ tinh thần trong suốt thời gian học tập và làm việc vừa qua. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên LÊ THỊ BẢO NGỌC ii MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 PHẦN 1: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, CHẾ BIẾN NGÔ, TÍNH CHẤT VẬT LIỆU NGÔ SẤY, MÁY VÀ THIẾT BỊ SẤY ................................................................. 2 I. Tình hình sản xuất, chế biến ngô ....................................................................... 2 1.1 Tình hình sản xuất, chế biến ngô trên thế giới ............................................. 2 1.2 Tình hình sản xuất và chế biến ngô trong nước ........................................... 3 II. Tính chất của vật liệu sấy ( Ngô) ..................................................................... 8 2.1 Phân loại ...................................................................................................... 8 2.2. Cấu tạo và tính chất của hạt ngô ................................................................. 10 2.3 Thành phần hóa học của ngô ....................................................................... 12 2.4 Giá trị của ngô ............................................................................................. 16 2.5 Sản xuất và sử dụng ngô .............................................................................. 18 III. Máy sấy và thiết bị sấy ngô ............................................................................. 19 3.1. Khái niệm về sấy ......................................................................................... 19 3.2 Vật ẩm .......................................................................................................... 20 3.2.1. Phân loại vật ẩm .................................................................................... 20 3.2.2. Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu ẩm ................................................. 21 3.2.3 Sấy vật ẩm nông sản ............................................................................... 24 3.3 Biến đổi vật liệu trong qua trình sấy ............................................................ 26 3.3.1 Biến đổi vật lý ........................................................................................ 26 3.3.2 Biến đổi hóa lý ....................................................................................... 27 3.3.3 Biến đổi hóa học ..................................................................................... 28 3.3.4 Biến đổi sinh hóa .................................................................................... 28 3.3.5 Biến đổi sinh học .................................................................................... 29 3.3.6 Biến đổi cảm quan .................................................................................. 29 3.4 Tác nhân sấy ................................................................................................. 31 3.4.1 Khái niệm về tác nhân sấy ..................................................................... 31 3.4.2 Không khí ẩm ......................................................................................... 31 3.5 Hệ thống thiết bị sấy .................................................................................... 35 3.5.1 Thiết bị sấy hầm ..................................................................................... 35 3.5.2 Hệ thống thiết bị sấy thùng quay ............................................................ 38 3.5.3 Hệ thống sấy tháp ................................................................................... 42 3.5.4 Máy sấy vỉ ngang (hình 14) .................................................................. 44 iii PHẦN 2: THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............... 45 I. Thiết bị thí nghiệm .............................................................................................. 45 1.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 45 1.2 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay làm việc gián đoạn ............... 46 1.3 Tính toán các thông số của thiết bị và vật liệu ................................................ 47 1.3.1 Các thông số của thiết bị ................................................................................ 47 1.3.2 Thông số vật liệu sấy (ngô hạt) ...................................................................... 48 II. Phân tích hệ số chứa đầy của vật liệu trong quá trình sấy ........................... 48 2.1 Trước hết, xét xem sự thay đổi hình học, hình dạng của lỗ rỗng ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt lượng ........................................................................................ 48 PHẦN 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TÌM CHẾ ĐỘ SẤY THÍCH HỢP .. 52 I. Phân tích chọn các thông số ảnh hƣởng .......................................................... 52 II. Thí nghiệm sấy ngô hạt trên máy sấy tuần hoàn để xác định sơ bộ thời gian sấy 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 63 iv BẢNG BIỂU Bảng 1. Tình hình sản xuất ngô ở một số nước dẫn đầu trên thế giới năm 2004-2010 .......................................................................................................3 Bảng 2: Sản lượng ngô của Việt Nam trong năm 2015, 2016 và dự báo năm 2017 ........................................................................................... 5 Bảng 3: Diện tích trồng ngô ở Việt Nam ........................................................ 5 Bảng 4: Tình hình sản xuất – nhập khẩu – tiêu thụ ngô ở Việt Nam ............... 6 Bảng 5: Phân bổ diện tích trồng ngô phía Bắc Việt Nam năm 2010 .............. 7 Bảng 6: Dự kiến phân bổ diện tích trồng ngô phía Bắc Việt Nam giai đoạn 2015-2020 ......................................................................................... 7 Bảng 7. Thành phần hóa học trung bình của hạt ngô (% chất ngô) ................ 12 Bảng 8. Hàm lượng các sinh tố nhóm B trong hạt ngô (mg/kg chất khô) ...... 13 Bảng 9. Sự phân bố thành phần hóa học trong các bộ phận của hạt ngô ........ 13 Bảng 10. Hàm lượng trung bình các nhóm protein trong hạt ngô (% theo lượng nito chung) .............................................................................. 14 Bảng 11. Các chỉ số của dầu ngô thô và dầu ngô tinh chế .............................. 15 Bảng 12: hàm lượng và sự phân bố chất khoáng trong hạt ngô ...................... 16 Bảng 13. So sánh thành phần hóa học và độ calo của các loại sản phẩm chế biến từ ngô và các hạt lương thực khác ......................................................... 17 Bảng 14. Hệ số αg khi sấy hạt mỳ ................................................................... 41 Bảng 15. Quan hệ giữa M và đường kính hạt ................................................. 42 Bảng 16: Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng dưới đây ................................ 54 Bảng 17: Thí nghiệm xác định độ ẩm với n=2v/ph; = 70%-80%-90% ........ 56 Bảng 18. Thí nghiệm xác định độ ẩm với n=4v/ph; = 70%-80%-90% ........ 57 Bảng 19: Bảng tóm tắt kết quả thời gian sấy của các thí nghiệm .................... 59 v HÌNH VẼ * Hình vẽ: Hình 1: Năm loại ngô bắp ............................................................................... 10 Hình 2: Cấu tạo của hạt ngô ............................................................................ 11 Hình 3. Đồ thị quan hệ giữa độ ẩm cân bằng của vật liệu và độ ẩm không khí .....22 Hình 4. Biểu diễn grandient nhiệt độ mặt ngoài và mặt trong vật liệu ........... 26 Hình 5. Biến đổi to vật liệu sấy ....................................................................... 26 Hình 6. Hiệu ứng cơ học của quá trình sấy ..................................................... 27 Hình 7. Đồ thị I-d và cách xác định trạng thái không khí ẩm, nhiệt độ ts ........... 35 Hình 8. Hầm sấy- Nguyên liệu và sản phẩm vào, ra ở cửa bên ...................... 36 Hình 9. Máy sấy thùng quay ........................................................................... 38 Hình 10. Các loại cánh đảo trộn trong máy sấy thùng quay ........................... 39 Hình 11 . Máy sấy thùng quay làm việc gián đoạn ......................................... 40 Hình 12. Hệ thống nạp sấy .............................................................................. 43 Hình 13. Sơ đồ hệ thống thiết bị sấy vỉ ngang ................................................. 44 Hình 14. Hệ thống sấy thùng quay (sơ đồ hệ thống sấy thí nghiệm) .............. 46 Hình 15. Vị trí độ rỗng của các khoang khi hệ số chứa đầy vật liệu 90% 49 (độ rỗng 10%)................................................................................................... 49 Hình 16: Vị trí độ rỗng của các khoang khi hệ số chứa đầy vật liệu 80% (độ rỗng 20%)................................................................................................... 50 Hình 17: Vị trí độ rỗng của các khoang khi hệ số chứa đầy vật liệu 70% (độ rỗng 30%)................................................................................................... 50 vi LỜI MỞ ĐẦU Hàng năm tổn thất về nông sản thực phẩm đặc biệt là các sản phẩm dạng hạt như thóc, ngô, cà phê, các loại đậu… lên đến 10 ÷ 12%. Trong tất cả các tổn thất đó, sản phẩm không được làm khô kịp thời ngay sau thu hoạch dẫn đến hư hỏng do độ ẩm lớn chiếm tỷ lệ cao nhất, đặc biệt là khi thu hoạch trong mùa vụ nắng ít, mưa nhiều (như vụ đông xuân) mà không được phơi nắng, sấy khô kịp thời. Hiện nay phần lớn hạt nông sản sau thu hoạch được phơi trên sân dưới nắng tự nhiên. Rất ít cơ sở có thiết bị sấy để chủ động sấy các loại sản phẩm này nếu thời tiết thay đổi. Trong điều kiện hiện nay ở nước ta kinh tế còn lạc hậu nên việc trang bị các loại máy móc cho nông nghiệp như máy cày, thu hoạch, sấy, gieo trồng còn rất hạn chế. Để từng bước tiến lên công nghiệp hóa, tự động hóa trong ngành nông nghiệp, chúng ta không thể để tình trạng sản xuất manh mún trên từng thửa ruộng nhỏ mà phải hình thành các cánh đồng mẫu lớn để đưa cơ khí hóa vào, phải chủ động các bước sản xuất và tăng năng suất lao động. Nghiên cứu công nghệ sấy các sản phẩm dạng hạt không ngoài mục đích góp phần giảm tổn thất sản phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm sức lao động cho người lao động và từng bước công nghiệp hóa nền nông nghiệp nước nhà. Nghiên cứu công nghệ sấy ngô chúng tôi muốn tìm ra một phương pháp sấy mới trên máy sấy thùng quay. Chúng tôi muốn so sánh hiệu quả kinh tế với các phương pháp sấy chủ yếu hiện nay là sấy tháp và sấy hầm vỉ ngang, để có một cái nhìn đa dạng về nghiên cứu sấy nông sản thực phẩm. Vì vậy, luận văn thạc sĩ của tôi tập trung nghiên cứu: "Công nghệ sấy nông sản dạng hạt (ngô) trên máy sấy thùng quay". Mục đích nghiên cứu này là tìm ra một chế độ thích hợp nhất để sấy ngô hạt trên máy sấy thùng quay công nghệ sấy nông sản dạng hạt (ngô) trên máy sấy thùng quay. 1 PHẦN 1: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, CHẾ BIẾN NGÔ, TÍNH CHẤT VẬT LIỆU NGÔ SẤY, MÁY VÀ THIẾT BỊ SẤY I. Tình hình sản xuất, chế biến ngô 1.1 Tình hình sản xuất, chế biến ngô trên thế giới Theo tư liệu nhiều nguồn nghiên cứu thì cây ngô bắt nguồn từ Châu Mỹ (lưu vực Amazon hoặc vùng đồi núi Peru. Theo Bresman (1949) thì ngô đã lan từ miền nam Chi Lê đến Canada, từ tây thái bình dương đến đông đại tây dương. Ở bắc trung nam đến nam Mỹ, ngô được coi là lương thực quan trọng của các bộ tộc gia đỏ. Những người Châu Âu đầu tiên được trông thấy cây ngô là những người đi thám hiểm cùng với Cristoforo Colombo. Cuối thế kỷ XV, ngô được trồng nhiều ở Châu Âu, phổ biến ở Tây Ban Nha, Ý, vùng bán đảo Ban Căng, Thổ Nhỹ Kì và đến đầu thế kỷ XVII ngô được trồng nhiều ở Nga. Ngô là một loại ngũ cốc quan trọng trên thế giới, đứng thứ ba sau lúa mì và lúa gạo. Sản lượng sản xuất ngô ở thế giới trung bình hằng năm từ 699,4 đến 793,6 triệu tấn (năm 2005-2007). Về diện tích, Mỹ là nước trồng nhiều nhất (29,8 triệu ha), tiếp đến là Trung Quốc (25,4 triệu ha) và đứng thứ 3 là Brazil (11,6 triệu ha). Về năng suất, những nước đúng đầu về năg suất ngô là Mỹ (9,7 tấn/ha); Trung Quốc (5,3 tấn/ha); Brazil (4 tấn/ha). ( Năm 2010). Vào cuối thế kỷ XX, ngô vẫn còn kém hai cây lúa mỳ và lúa nước cả về diện tích và sản lượng. Có thể nói rằng ngô là cây có tiềm năng năng suất lớn nhất trong ba cây lương thực quan trọng nhất. Thực vậy năng suất trung bình trên toàn thế giới của ngô tính cho đến năm 2008 là 49 (tạ/ha). Trong khi đó năng suất bình quân của lúa mì là 28 tạ/ha và lúa nước là 41 tạ/ha (FAOSTAT.2009). Theo dự báo của Viện Nghiên cứu Chương trình Lương thực thế giới vào năm 2020 tổng nhu cầu ngô thế giới là 852 triệu tấn trong đó 15% dùng làm lương thực, 69% dùng làm thức ăn chăn nuôi, 16% dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp. [http://xn--dvditchut-yj7dnh.vn/diet-con-trung/tinh-hinh-sanxuat-va-tieu-thu-ngo-tren-the-gioi] [11] Ở các nước phát triển dùng 5% làm lương thực, các nước đang phát triển 22% làm lương thực (IFPRI, 2003). – Sản lượng ngô của Braxin năm 2008/09 dự báo đạt 49,50 triệu tấn, điều chỉnh giảm 2,0 triệu tấn (3,88%) so với dự báo hồi tháng 1/2009 và giảm 9,10 triệu tấn (15,53%) so với sản lượng 58,60 triệu tấn của năm 2007/08 do ảnh hưởng của hạn 2 hán. Diện tích thu hoạch ngô năm 2008/09 dự báo đạt 14,20 triệu ha, giảm 500 ngàn ha so với năm 2007/08 với năng suất sẽ đạt 3,49 tấn/ha so với 3,99 tấn/ha của năm 2007/08. Năng suất giảm do hạn hán cả ở miền Bắc và miền Nam Braxin (WAP, Feb. 2009). Nhu cầu tiêu thụ nội địa ngô trên thế giới rất lớn, trung bình hằng năm từ 702,5 đến 768,8 triệu tấn. Trong đó nước Mỹ tiêu thụ 33,52 % tổng sản lượng ngô tiêu thụ và các nước khác chiếm 66,48%. Sản lượng ngô xuất khẩu trên thế giới trung bình hằng năm từ 82,6 đến 86,7 triệu tấn. Trong đó, Mỹ xuất khẩu 64,41 % tổng sản lượng và các nước khác chiếm 35,59 %.(Bảng 1). Sản lượng ngô trên thế giới năm 2007 tăng gắp đôi so với 30 năm trước đây (sản lượng khoảng 349 triệu tấn vào năm 1977).[http://visimex.com/news/5493-tong-quanve-nghanh-ngo-xuat-khau-ngo-hat-en.html][12] Bảng 1. Tình hình sản xuất ngô ở một số nƣớc dẫn đầu trên thế giới năm 2004-2010 Nƣớc Chỉ tiêu 2004 2005 2006 2007 2009 2010 Thế giới 145,3 145,5 149,6 160,5 158,2 156,3 160,6 Mỹ 29,8 30,4 28,6 35,0 31,8 32,2 32,9 Trung Quốc 25,4 26,4 28,5 29,5 29,9 31,2 31,5 Braxin 11,6 12,9 14 14,7 14,1 12,9 12,8 Thế giới 4,9 4,8 4,8 4,9 50, 5,2 5,1 Năng suất Mỹ 10,1 9,3 9,4 9,5 9,7 10,3 9,7 ( Tấn/ha) Trung Quốc 5,1 5,3 5,3 5,2 5,6 5,1 5,3 Braxin 3,0 3,2 3,6 4,0 3,6 4,3 4,0 Thế giới 715,5 699,4 713,5 793,6 797,8 812,4 820,7 Mỹ 299,9 282,3 267,5 331,2 307,1 333,0 318,5 Trung Quốc 130,3 139,4 151,6 152,3 165,9 158,0 168,0 Braxin 35,0 41,7 51,0 58,6 51,0 Diện tích ( ha) Sản lượng ( Triệu tấn) 2008 51,0 56,1 [http://123doc.org/document/2645352-tinh-hinh-nghien-cuu-va-san-xuat-ngo-trongva-ngoai-nuoc.htm][13] 1.2 Tình hình sản xuất và chế biến ngô trong nƣớc Ngô là loại cây nông nghiệp có diện tích thu hoạch lớn thứ hai tại Việt Nam sau lúa gạo. Tuy nhiên, ngô lại chỉ được trồng ở những khu vực không có lợi cho việc trồng 3 cây công nghiệp, ví dụ như các khu vực miền núi đất đai cằn cỗi, nghèo dinh dưỡng hay những vùng đất khô hạn, thiếu nước tưới tiêu hoặc trồng xen canh với những cây trồng giá trị cao khác. Do ngô chủ yếu được gieo trồng trong điều kiện không thuận lợi nên sản lượng mặt hàng này của Việt Nam đang rất thấp. Hơn nữa, côn trùng và các loài gây hại cho cây ngô cũng là một trong những nguyên nhân chính ảnh hưởng đến sản lượng. Cùng với khoai mì, gạo vỡ, cám gạo, ngô là một trong những cây trồng chính cho ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi phát triển. Tuy nhiên, các sản phẩm từ ngô ở trong nước lại không đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong những năm gần đây khiến kim ngạch nhập khẩu ngô nước ta hàng năm luôn ở mức 2 triệu tấn. Vì thế, các nhà chế biến ngô phải chịu áp lực lớn trong việc tăng sản lượng nhằm đáp ứng nhu cầu tăng lên nhanh chóng của thị trường. Tăng năng suất trung bình bằng việc sử dụng các giống cây trồng năng suất cao được xem là phương án phù hợp nhất để đạt được mục tiêu của chính phủ trong việc tăng sản lượng ngô đáp ứng nhu cầu ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi. Theo Bộ NN & PTNT, sản lượng ngô của Việt Nam trong năm 2015 đạt 5,28 triệu tấn, giảm 34.000 tấn so với dự báo do diện tích gieo trồng hạn chế, năng suất thấp do thời tiết bất lợi ở miền Bắc và giá ngô quốc tế thấp. Diện tích thu hoạch trong năm 2016 ước đạt 1,3 triệu héc-ta, giữ nguyên so với những dự báo từ trước của Bộ. Đây là kết quả của chính sách chuyển đổi sang trồng ngô tại những vùng mà việc trồng lúa cho năng suất thấp. Tuy nhiên, do giá ngô trên thị trường quốc tế thấp nên diện tích thu hoạch ngô trong năm 2017 của Việt Nam sẽ vẫn giữ nguyên ở mức 1,3 triệu héc-ta. Với việc các giống ngô biến đổi gen dần dần được sử dụng, năng suất ngô trung bình trong năm 2016 và 2017 được dự kiến lần lượt đạt khoảng 4,6 và 4,8 tấn/ha. Nhìn chung, sản lượng ngô tăng chủ yếu là nhờ năng suất trung bình cao hơn. Khi năng suất ngô trung bình tăng đến mức nhất định, người nông dân có thể bị thuyết phục rằng trồng ngô sẽ mang đến nhiều lợi nhuận cho họ. Hiện nay, sản lượng Ngô thu hoạch của Việt Nam chỉ đáp ứng đủ 50% nhu cầu trong nước, khoảng 50%còn lại là phải nhập khẩu. Do vậy mỗi khi giá cả trong nước biến động tăng cao thì ngô nhập khẩu đươc nhập khẩu để thay thế nguồn Ngô trong nước và ngược lại khi giá Ngô trong nước rẻ hơn giá thị trường thế giới thì các nhà máy sản xuất sẽ đẩy mạnh tiêu thụ bằng nguồn trong nước. 4 Một thực trang hiện nay đối với nghành nông sản Việt Nam đó là việc để cho các thương lái Trung Quốc vào thu mua một cách tự do gây không ít khó khăn cho các Doanh nghiệp Việt Nam cũng như sự mất ổn định của thị trường... Bảng 2: Sản lƣợng ngô của Việt Nam trong năm 2015, 2016 và dự báo năm 2017 Đơn vị 2015 2016 2017 (ƣớc tính) (dự báo) Diện tích thu hoạch nghìn ha 1.179 1.300 1.300 Năng suất tấn/ha 4,48 4,6 4,8 Sản lượng nghìn tấn 5.281 5.980 6.240 Nguồn: Bộ NN & PTNT Tháng 3 năm 2015, Cục trồng trọt, Bộ NN & PTNT đã cho phép sản xuất thương mại ba giống ngô biến đổi gien. Đây là bước cuối cùng trong quá trình phê duyệt quyết định thương mại hóa ngô sử dụng công nghệ sinh học của Việt Nam. Cũng trong tháng 4 năm 2015, việc chấp thuận giống ngô biến đổi gien đã giúp Việt Nam trở thành quốc gia thứ 29 trên thế giới thương mại hóa cây trồng sử dụng công nghệ sinh học. Bảng dưới đây sẽ cung cấp thông tin về diện tích trồng ngô theo địa lý vùng miền. Trung du và miền núi Bắc Bộ, Tây Nguyên lần lượt là hai khu vực dẫn đầu về diện tích trồng ngô. Bảng 3: Diện tích trồng ngô ở Việt Nam 2011 2012 2013 2014 1.121,3 1.156,6 1.170,4 1.177,5 Đồng bằng châu thổ sông Hồng 96,0 86,4 88,3 88,7 Trung du và miền núi Bắc Bộ 465,7 502,0 504,5 514,7 Bắc Trung Bộ 207,6 121,4 206,0 207,9 Tây Nguyên 232,6 246,9 251,7 248,2 Đông Nam Bộ 78,7 79,3 79,8 80,0 Đồng bằng châu thổ sông Mê-kông 40,7 39,6 40,1 38,0 Cả nước Nguồn: Tổng cục thống kê 5 Diện tích trồng ngô vẫn tăng đều nhưng không thay đổi đáng kể theo thời gian. Đây là kết quả của chính sách khuyến khích trồng ngô để cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi tại địa phương mà chính phủ đã đề ra. Tuy nhiên, ngô trong nước đang phải đối mặt với những thách thức cạnh tranh về giá từ những nước sản xuất ngô lớn như Ấn Độ, Ác-hen-ti-na và Bra-xin. Bảng 4: Tình hình sản xuất – nhập khẩu – tiêu thụ ngô ở Việt Nam 2014/2015 2015/2016 2016/2017 T5/2013 T7/2014 T7/2015 Thời điểm bắt đầu Số liệu chính thức từ USDA Tổng diện tích gieo 1.180 Số liệu mới Số liệu mới 1.179 Số liệu chính thức từ USDA 1.300 Số liệu chính thức từ USDA Số liệu mới 1.300 1.300 724 724 1.004 1.033 1.100 Sản lượng 5.280 5.281 6.000 5.980 6.240 Nhập khẩu theo vụ mùa 3.500 4.908 3.000 7.300 6.000 Nhập khẩu theo năm 3.500 6.700 3.000 6.900 6.000 6 5 0 0 0 9.504 10.913 10.004 14.313 13.340 Xuất khẩu theo vụ mùa 500 500 500 500 500 Xuất khẩu theo năm 500 500 500 500 500 6.700 8.080 7.000 11.313 10.240 1.300 1.300 1.400 1.400 1.500 Tổng mức tiêu thụ 8.000 9.380 8.400 12.713 11.740 Dự trữ cuối vụ 1.004 1.033 1.104 1.100 1.100 Tổng sản lượng phân 9.504 10.913 10.004 14.313 13.340 trồng Hàng dự trữ đầu vụ tài chính Nhập khẩu từ Hoa Kỳ Tổng cung tài chính Tiêu thụ trong chăn nuôi và mục đích khác Tiêu thụ làm thực phẩm, hạt giống và sản xuất công nghiệp phối Đơn vị: 1.000 héc-ta (diện tích) và 1.000 tấn 6 Khu vực miền Nam, chủ yếu gồm các vùng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long thường chỉ trồng một vụ ngô mỗi năm, bắt đầu từ giữa tháng 5. Các khu vực phía Bắc, chủ yếu là đồng bằng sông Hồng, trung du và miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và khu vực ven biển miền Trung có từ 2 đến 3 vụ ngô mỗi năm: vụ Xuân, vụ Thu và vụ Đông. Theo Bộ NN & PTNT, vụ Xuân bắt đầu từ nửa đầu tháng 2 đến nửa cuối của tháng 5; vụ Thu bắt đầu từ cuối tháng 5 đến đầu tháng 9 và vụ Đông bắt đầu từ cuối tháng 9 đến đầu tháng 1 năm sau. Bảng 5: Phân bổ diện tích trồng ngô phía Bắc Việt Nam năm 2010 Vụ mùa Tổng cộng Vụ Xuân Vụ Thu Vụ Đông Đồng bằng châu thổ sông Hồng 32,560 12,000 53,040 97,600 Bắc Trung Bộ 48,920 34,380 52,000 135,300 Trung du và miền núi Bắc Bộ 286,52 173,448 - 460,000 Tổng cộng 368,920 219,448 105,040 692,900 Bảng 6: Dự kiến phân bổ diện tích trồng ngô phía Bắc Việt Nam giai đoạn 2015-2020 Vụ mùa Tổng cộng Vụ Xuân Vụ Xuân Vụ Xuân Đồng bằng châu thổ sông Hồng 40,000 10.000 65.000 115.000 Bắc Trung Bộ 50,000 35.000 80.000 165.000 Trung du và miền núi Bắc Bộ 300,000 180.000 40.000 520.000 Tổng cộng 390,000 225.000 145.000 800.000 Nguồn: Bộ NN & PTNT Giá ngô trong nước Giá ngô trong nước đã liên tục giảm và chạm mức thấp nhất vào tháng 9 năm 2015 do lượng ngô nhập khẩu sụt giảm. Ngoài ra, giá ngô trong nước luôn cao hơn giá nhập khẩu từ các thị trường Nam Mỹ. Đây là nguyên nhân khiến nước ta nhập khẩu một lượng lớn ngô từ khu vực này. 7 Nguồn: Văn phòng đại diện Grain Council tại Việt nam [http://www.vietrade.gov.vn/nong-sn-khac/5720-tinh-hinh-san-xuat-mathang-ngo-cua-viet-nam-nam-2016-va-du-bao-nam-2017.html][14] II. Tính chất của vật liệu sấy ( Ngô) 2.1 Phân loại Ở nước ta, cây ngô xuất hiện từ lâu, ngô được trồng cả ở miền đồng bằng, trung du và miền núi. Năng suất ngô của ta mới chỉ đạt khoảng 15 tạ/ha, còn rất thấp so với năng suất của nhiều nước trên thế giới. Dựa vào cấu tạo tinh bột của nội nhũ hạt, ngô được chia thành 5 loại sau đây: * Ngô răng ngựa(Z.M Indentata) Bắp ngô răng ngựa khá to, dài tơi 20-25 cm. Hạt to,dẹt, đầu hạt có vết lõm như hình cái răng. Hai bên sườn hạt là tinh bột miền sừng, đầu và giữa hạt là chất tinh bột mềm ( miền bột). Vỏ hạt màu vàng, đôi khi màu trắng. Ngô răng ngựa có hàm lượng tinh bột từ 60-65% khối lượng hạt, trong đó 21% là amylose 79% amylopectin . Ngô răng ngựa chủ yếu dùng để sản xuất thức ăn gia súc, và còn dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp hay thức ăn cho người. * Ngô đá (Z.M.Indurata) Ngô đá có bắp lớn, đầu hạt tròn, hạt có màu trắng ngà hoặc màu vàng, đôi khi có màu tím. Nội nhũ của ngô đá có cấu tạo trong và chỉ có phần nhỏ ở lõi hạt có cấu tạo đục. 8 Ngô đá có hàm lượng tinh bột chiếm từ 56 – 75% khối lượng hạt, trong đó 21% là amylose, 79% là amylopectin. Ngô đá được dùng để chế biến thức ăn cho người, và gia súc, hay dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp. * Ngô bột (Z.M.Amylaceae) Bắp ngô bột dài khoảng 17-20 cm. Hạt bẹt và tròn đầu, mặt hạt nhẵn, nội nhũ có màu trắng đục, cấu tạo xốp, dễ hút nước. Hàm lượng tinh bột chiếm từ 55-80% khối lượng hạt, trong đó 20% amylose, 80% amylopectin. Hạt ngô bột có cấu tạo mềm do đó dễ nghiền ra bột. Ngô bột dùng hầu hết làm thức ăn cho người. * Ngô đƣờng (Z.M. Saccharata) Hạt thường nhăn nheo, vỏ có màu vàng, trắng, phôi tương đối lớn, nội nhũ cứng. Hàm lượng tinh bột của nội nhũ khoảng 25-47% khối lượng hạt, hàm lượng đường và dextrin khá cao (13-31% khối lượng hạt). Thành phần tinh bột của ngô đường gồm: 60-90% amylose, 10-40% amylopectin. Ngô đường được dùng làm thức ăn cho người và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. * Ngô nếp (Z.M. Ceratina) Ngô nếp còn được gọi là ngô sáp, hạt ngô tròn, to, bề mặt nhẵn, màu trắng đục hoặc màu vàng.Hàm lượng tinh bột chiếm khoảng 60% khối lượng hạt. Thành phần tinh bột gồm gần 100% amilopectin, tỷ lệ amiloza coi như không đáng kể. Khi nấu chín, nội nhũ ngô nếp khá dẻo và dính. Ngô nếp chủ yếu dùng làm thức ăn cho người và làm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất bánh kẹo. * Ngô nổ (Z.M. Everta) Hạt ngô nổ đầu hơi nhọn, nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bột khoảng 62-82%. Hạt ngô nổ khá cứng, khó nghiền ra bột. Hạt ngô nổ thường dùng để sản xuất bỏng. Thành phần tinh bột gồm 23% amiloza và 77% amilopectin Ngoài cách phân loại trên còn có nhiều cách phân loại khác [http://123doc.org/documents/home/document_download_sms.php?id=14512 71&t=1489379159&aut=1a2ab553d3e38c2abdfca03410413fba][15] 9 Hình 1: Năm loại ngô bắp 1-ngô răng ngựa; 2-ngô đá; 3-ngô bột; 4-ngô đƣờng; 5-ngô nổ 2.2. Cấu tạo và tính chất của hạt ngô Hạt ngô là phần chủ yếu của bắp ngô. Bắp ngô gồm có hạt, bẹ, cúi và râu. Đối với bắp ngô tươi thì bẹ và râu chiếm 20% khối lượng toand bắp, cùi chiếm 20% và hạt chiếm 60% khối lượng bắp. Hạt ngô nằm ở vị trí khác nha của bắp thì thường có một số đặc tính không giống nhau. Hạt ở cuống bắp thường tròn, hạt ở giữa bắp thường dẹt. Hạt ở cuối bắp thường nhỏ và có độ ẩm cao hơn. Ngay trong hạt ngô, lượng nước phân bố cũng không đều, thường thì có phần ở gần cuống hạt có độ ẩm cao hơn phần đầu hạt. Chênh lệch về độ ẩm giữa các phần của hạt có thể lên đến 10-15%. Do sự chín và sự phân bổ ẩm không đều trong hạt ở các phần khác nhau của bắp và trong bản thân mỗi hạt cho nên chất lượng của đống hạt ngô thường không đồng nhất. Đó cũng là một trong những nguyên nhân gây khó khăn cho việc bảo quản hạt ngô, nhất là ngô mới thu hoạch chưa kịp làm khô. Hạt ngô là loại hạt trần, không có vỏ trấu bao bọc mà chỉ có các lớp vỏ ngoài (vỏ quả) và vỏ trong (vỏ hạt). Khác hẳn với các hạt lương thực khác, hạt ngô có phôi rất lớn, có thể chiếm đến 8-15% khối lượng hạt. Các lớp vỏ chiếm 4-5%. Mày ngô khoảng 1,21,8%. Nội nhũ chiếm khoảng 80-83%. Các giống ngô khác nhau thì tỉ lệ các phần của hạt cũng khác nhau. Ngô đá và ngô rặng ngựa có phôi nhỏ hơn, trái lại ngô bột có phôi rất lớn. 10 Nội nhũ hạt ngô có cấu tạo trong hoặc đục. Nội nhũ ngô đá hầu như trong, chỉ có một phần nhỏ ở giữa hạt là có cấu tạo đục. Nhưng ngô bột thì hầu như toàn bộ nội nhũ đều có cấu tạo đục. Trong hạt ngô răng ngựa lớp nội nhũ phía ngoài có cấu tạo trong, lớp nội nhũ phía trong và đầu hạt có cấu tạo đục. Chính vì vậy, khi phơi khô phần có cấu tạo đục co lại nhiều hơn, do đó đầu hạt ngô răng ngựa có vết lõm xuống. Nọi nhũ hạt ngô nổ có cấu tạo hoàn toàn. Tùy theo hạt ngô có độ trong cao hat thấp và vị trí phần câu tạo trong mà người ta sử dụng ngô vào các mục đích khác nhau. Những giống ngô có độ trong cao mơi được dùng để sản xuất gạo ngô ( ngô mảnh). Những giống ngô có độ trong thấp thường được dùng để sản xuất bột, tinh bột, rượu... Hình 2: Cấu tạo của hạt ngô 1-vỏ, 2-lớp alơron; 3a-nội nhũ đục; 3b-nội nhũ trong; 4-phôi; 5-cuống hạt; 6-ngù, 7-mầm phôi- 8-rễ phôi Vỏ ngoài (vỏ quả) của hạt ngô chứa các chất màu (vàng, tím hồng hoặc tím). Những lớp vỏ ở gữa hạt thì dày, càng gần phôi thì càng mỏng dần. Vỏ hạt: gồm 3 lớp - Lớp ngoài cùng: tế bào xếp theo chiều dọc của hạt nên gọi là lớp tế bào dọc - Lớp giữa: gồm những tế bào tương tự như lớp ở ngoài nhưng tế bào xếp theo chiều ngang. Khi hạt còn xanh những tế bào của lớp giữa chứa những hạt diệp lục. Khi hạt chín trong tế bào trống rỗng. - Lớp trong: gồm từ nhiều tế bào dài hình ống xếp theo chiều dài của hạt 11 Lớp alơron của ngô chỉ gồm những tế bào lớn, thành dày, chứa đầy tinh bột. Tế bào của phần nội nhũ cấu tạo trong thì bé và thành dày, còn của phần nội nhũ cấu tạo đục thì mỏng hơn. Tế bào nội nhũ: gồm 2 phần: - Nội nhũ bột: nằm bên trong, gần phôi, mềm và đục, chứa nhiều hạt tinh bột hơn. Các hạt tinh bột của lớp nội nhũ bột lớn và trơn nhẵn. - Nội nhũ sừng: lớp nội nhũ sừng cứng và trong mờ, nằm gần lớp vỏ, chứa nhiều hạt protein. Hạt tinh bột của lớp nội nhũ sừng hình đa giác, kích thước nhỏ, kết dính nhau rất sít. Phôi: Phôi nằm ở gần cuống hạt và dính liền với nội nhũ. Trong những điều kiện thích hợp, cây non được phát triển ra từ phôi. Phôi của hạt ngô rất lớn, có thể chiếm 815% khối lượng hạt. Những hạt ngô của cùng một bắp có kích thước và khối lượng rất khác nhau. Những hạt ở giữa và gần cuống bắp thì lớn và mẩy. Những hạt ở đầu bắp thì nhỏ, lép và thường có dạng cầu. Khối lượng 1000 hạt dao động trong khoảng 50-110g. 2.3 Thành phần hóa học của ngô Thành phần hóa học của ngô chủ yếu gồm tinh bột, protein. Ngoài ra trong hạt ngô còn có một số chất như đừờng, xeluloza, chất béo, chất khoáng, sinh tố. Bảng 7. Thành phần hóa học trung bình của hạt ngô (% chất ngô) Loại ngô Protein (Nx6,25) Tinh bột Đƣờng Chất béo Tro Ngô đá 12,3 60,0 1,74 7,9 1,28 Ngô bột 11,3 64,2 1,97 7,2 1,05 Ngô răng ngựa 12,2 61,5 1,83 7,7 1,16 Ngô nổ 14,3 59,9 2,66 6,36 1,33 Ngô đường 13,8 45,2 8,00 14,4 1,37 Hàm lượng xenluloza trong hạt ngô vào khoảng 1,6-2,7%. Trong hạt ngô còn chứa 1,0-6,0% dextrin và khoảng 7,0% pentozan. Trong hạt ngô còn có nhiều loại sinh tố khác nhau, đặc biệt là trong hạt ngô vàng có chứa khá nhiều caroten, khoảng 0,3-0,9 mg/100g chất khô. Hàm lượng các sinh tố nhóm B trong hạt ngô được trình bày ở bảng 4. 12 Bảng 8. Hàm lƣợng các sinh tố nhóm B trong hạt ngô (mg/kg chất khô) Loại ngô B2 Inozit Colin B6 Biotin B3 PP B1 Ngô bột 1,32 161 530 3,39 0,057 2,32 23,3 0,44 Ngô đường 1,68 263 695 4,82 0,095 5,82 48,4 1,29 Trong ngô còn có sinh tố E, chủ yếu tập trung ở phôi ngô. Trong hạt ngô non còn có một lượng nhỏ sinh tố D và C. Qua các số liệu về thành phần hóa học của hạt ngô, thấy rằng trong hạt ngô có lượng chất béo cao hơn hẳn các loại hạt lương thực khác. Giống ngô chứa nhiều chất béo nhất có thể có đến 14-15% chất béo so với khối lượng chất khô toàn hạt. Lượng chât béo này chủ yếu tập trung ở phôi hạt, do đó trong quá trình chế biến hạt ngô ra các dạng sản phầm khác nhau người ta tìm mọi cách để tách phôi ngô riêng ra, và dùng phôi ngô để ép dầu. Bảng 9. Sự phân bố thành phần hóa học trong các bộ phận của hạt ngô (%) Hạt ngô Phôi Vỏ Nội nhũ Tỉ lệ các phần 100 12 5 83 Nước 13,3 15,5 14,6 12,5 Protein 9,1 7,3 4,7 8,4 Tinh bột 63,6 8,6 8,2 76,6 Đường 3,0 14,1 0,3 0,7 Chất béo 4,6 29,7 1,4 0,9 Xenluloza 2,1 2,7 22,2 0,6 Độ tro 1,5 8,6 1,3 0,4 Các phần của hạt Tính theo phần Protein 10,8 35,1 5,6 9,9 % chất khô Chất béo 5,4 23,5 1,6 1,1 Nhìn chung, hàm lượng protein trong hạt ngô thấp hơn trong lúa mì, nhưng hơi cao hơn của lúa. Tinh bột chiếm phần chủ yếu trong hạt ngô. Hàm lượng tinh bột trong hạt ngô thuộc các lọai khác nhau không cách xa nhau nhiều lắm, riêng ngô đường có hàm lượng tinh bột thấp hơn cả. Thành phần hóa học của ngô phụ thuộc vào giống, chất đất, thời tiết và điều kiện canh tác. Cùng một giống ngô nhưng trồng ở các vùng đất khác nhau có thành phần hóa 13