Tài liệu Nghiên cứu, thiết kế cải tiến máy sấy hạt sen năng suất 50kg trên mẻ

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN DU NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY SẤY HẠT SEN NĂNG SUẤT 50KG/MẺ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HUẾ - 2018 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN DU NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY SẤY HẠT SEN NĂNG SUẤT 50KG/MẺ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 8520103 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN TIẾN LONG HUẾ - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn đều được trích dẫn cụ thể. Thừa Thiên Huế, ngày 25 tháng 7 năm 2018 Tác giả Nguyễn Du ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình, sự đóng góp ý kiến quý báu của quý thầy, cô giáo khoa Cơ khíCông nghệ, cán bộ viên chức phòng Đào tạo sau Đại học. Tôi xin chân thành cảm ơn những giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Nguyễn Tiến Long đã dành thời gian hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Trần Võ Văn May đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện khảo nghiêm trên máy do thầy nghiên cứu chế tạo. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, quan tâm, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn. Thừa Thiên Huế, ngày 25 tháng7 năm 2018 Nguyễn Du iii TÓM TẮT Ở Việt Nam, việc cơ giới hóa vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trong sản xuất và thu hoạch, nhất là trong bảo quản hạt sen. Hầu hết ở các vùng trồng sen ở Miền Trung nói chung và Thừa Thiên Huế nói riêng vẫn còn làm bằng thủ công nên hiệu quả không cao và đảm bảo chất lượng. Mặt khác, trên thị trường hiện đang có một số loại máy sấy hạt sen. Tuy nhiên, việc nghiên cứu tối ưu hóa một số thông số làm việc của máy chưa được thực hiện, nên cần phải có nghiên cứu để làm rõ vấn đề này. Trên cơ sở máy sấy hạt sen SHS-50 năng suất 50kg/mẻ của Thạc sỹ Trần Võ Văn May - Khoa Cơ khí - Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế, tôi đã thực hiện nghiên cứu, cải tiến máy và tiến hành làm thực nghiệm để tối ưu hóa một số thông số làm việc của máy. Kết quả nghiên cứu đã khắc phục được một nhược điểm chênh lệch độ ẩm hạt sen sau khi sấy tại các vị trí khác nhau trong buồng sấy của máy và xác định được mô hình toán về mối quan hệ giữa nhiệt độ sấy, tốc độ khí sấy và thời gian đảo chiều khí sấy với độ ẩm hạt sau khi sấy (Y1 = 9,886 - 0,723x1 - 0,865x2 - 0,549x3) và tỷ lệ chất lượng hạt sau khi sấy (Y2 = 88,735 - 1,381x1 - 3,04x2 - 3,005x3 + 1,191x2.x3 1,609x12 + 1,791 x32). Kết quả giải bài toán tối ưu được các giá trị tại nhiệt độ khí sấy 610C, tốc độ khí sấy là 1,6m/s và thời gian đảo chiều khí sấy là 30 phút cho kết quả tối ưu đa mục tiêu với độ ẩm hạt, tỷ lệ chất lượng về cảm quan của hạt sen sau khi sấy lần lượt là 8,6% và 89,19%. iv MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii TÓM TẮT ............................................................................................................ iii MỤC LỤC............................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ẢNH................................................................... viii MỞ ĐẦU ...............................................................Error! Bookmark not defined. 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .......................Error! Bookmark not defined. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................. 1 2.1. Mục tiêu chung ............................................................................................... 1 2.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................... 1 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ......................................................... 2 3.1.Ý nghĩa khoa học ............................................................................................. 2 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................... 3 1.1. GIÁ TRỊ CỦA CÂY SEN ............................................................................... 3 1.1.1. Giá trị dinh dưỡng ........................................................................................ 3 1.1.2. Giá trị y học ................................................................................................. 4 1.1.3. Giá trị văn hóa, thẩm mỹ .............................................................................. 4 1.2. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÂY SEN VÀ HẠT SEN ................................ 5 1.2.1. Đặc điểm sinh học của cây sen...................................................................... 5 1.2.2. Các giống sen được trồng phổ biến ở Việt Nam ............................................ 6 1.2.3. Các giống sen được trồng phổ biến ở Thừa Thiên Huế ................................. 8 1.3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT SEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ................. 9 1.3.1. Tình hình sản xuất sen trên thế giới............................................................... 9 1.3.2. Tình hình sản xuất sen ở Việt Nam ............................................................... 9 v 1.4. BẢO QUẢN HẠT SEN Ở VIỆT NAM ......................................................... 11 1.5. TỔNG QUAN VỀ MÁY SẤY HẠT NÔNG SẢN Ở VIỆT NAM HIỆN NAY ................................................................................................................... 12 1.6. TỔNG QUAN VỀ MÁY SẤY HẠT SEN ..................................................... 19 1.6.1. Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy sấy hạt sen trên thị trường ..................... 19 1.6.2. Các loại máy và thiết bị sấy hạt sen tại Thừa Thiên Huế .............................. 20 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................................................ 23 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU................................................ 23 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 23 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 23 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.......................................................................... 23 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................. 23 2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu...................................................................... 23 2.3.2. Phương pháp tính toán, thiết kế................................................................... 23 2.3.3. Phương pháp kiểm tra sự đồng đều độ ẩm hạt sen trong buồng sấy.............. 24 2.3.4. Phương pháp xác định độ ẩm hạt sen ......................................................... 25 2.3.5. Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan hạt sen sau khi sấy .................. 26 2.3.6. Phương pháp thực nghiệm .......................................................................... 27 2.3.7. Phương pháp tối ưu hóa .............................................................................. 31 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................... 32 3.1. THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY SẤY HẠT SEN SHS-50................................... 32 3.1.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc .................................................................... 32 3.1.2. Ưu điểm của máy ....................................................................................... 33 3.1.3. Nhược điểm của máy.................................................................................. 33 3.1.4. Kiểm tra, đánh giá các thông số làm việc của máy....................................... 34 3.1.5. Gia công chế tạo khay sấy .......................................................................... 44 3.1.6. Thiết kế, gia công cải tiến buồng sấy........................................................... 47 3.2. KHẢO NGHIỆM SỰ CHÊNH LỆCH ĐỘ ẨM HẠT SAU KHI SẤY TẠI CÁC VỊ TRÍ TRONG BUỒNG SẤY ................................................................... 50 vi 3.2.1. Mục đích khảo nghiệm ............................................................................... 50 3.2.2. Chuẩn bị khảo nghiệm ................................................................................ 50 3.2.3. Kết quả khảo nghiệm.................................................................................. 51 3.3. THỰC NGHIỆM TỐI ƯU HOÁ MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY .......................................................................................................... 53 3.3.1 Xác định miền thí nghiệm............................................................................ 53 3.3.2. Tiến hành làm thực nghiệm ........................................................................ 54 3.3.3. Kết quả tính toán tối ưu hoá ........................................................................ 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 60 Kết luận ............................................................................................................... 60 Đề nghị................................................................................................................ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 61 PHỤ LỤC............................................................................................................ 63 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng có trong 100g củ sen và hạt sen ................................. 4 Bảng 1.2. Các đặc điểm đặc trưng của sen Thừa Thiên Huế.................................... 9 Bảng 2.1. Bảng số liệu mẫu X.............................................................................. 24 Bảng 2.2. Bảng phân tích phương sai 1 yếu tố ...................................................... 24 Bảng 2.3. Ma trận thực nghiệm với 3 yếu tố và 3 thí nghiệm tại tâm phương án.... 29 Bảng 2.4. Bố trí thí nghiệm .................................................................................. 30 Bảng 3.1. Độ ẩm hạt sen sau khi sấy tại các vị trí trong buồng sấy2 ...................... 52 Bảng 3.2. Bảng phân tích phương sai Anova một yếu tố với α = 0,05 .................. 52 Bảng 3.3. Miền thí nghiệm của ba yếu tố ............................................................ 53 Bảng 3.4. Bố trí thí nghiệm và kết quả ............................................................... 54 Bảng 3.5. Bố trí thí nghiệm và kết quả ................................................................ 57 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ẢNH Trang Hình 1.1. Hoa, gương và lá sen .............................................................................. 5 Hình 1.2. Nhụy, quả và hạt sen .............................................................................. 6 Hình 1.3. Sự đa dạng của hoa sen .......................................................................... 7 Hình 1.4. Đồng sen ở Tháp Mười .......................................................................... 7 Hình 1.5. Sen cung đình trồng ở Thừa Thiên Huế .................................................. 8 Hình 1.6. Bảo quản hạt sen .................................................................................. 11 Hình 1.7. Phơi khô hạt sen dưới ánh nắng mặt trời. .............................................. 12 Hình 1.8. Thiết bị sấy kiểu hầm ........................................................................... 13 Hình 1.9. Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa tác động tuần hoàn .................................... 15 Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy sấy tĩnh vỉ ngang. .................................. 15 Hình 1.11. Sơ đồ cấu tạo máy sấy tĩnh vỉ đứng .................................................... 16 Hình 1.12. Máy sấy thùng quay ........................................................................... 17 Hình 1.13. Máy sấy tầng sôi ................................................................................ 18 Hình 1.14. Một số loại máy sấy trên thị trường .................................................... 19 Hình 1.15. Một số mô hình máy sấy trên thị trường.............................................. 20 Hình 1.16. Buồng sấy thủ công ............................................................................ 21 Hình 1.17. Máy sấy hạt sen-khoa Cơ khí - Công nghệ, Đại học Nông Lâm Huế ... 22 Hình 2.1. Lấy mẫu hạt sen để phân tích độ ẩm sau mỗi mẻ sấy............................. 25 Hình 2.2. Đánh giá cảm quan hạt sen so với mẫu chuẩn ....................................... 26 Hình 2.3. Bài toán thí nghiệm máy sấy hạt sen ..................................................... 26 Hình 2.4. Sơ đồ đối tượng nghiên cứu.................................................................. 27 Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sấy hạt sen SHS-50 ....................... 32 Hình 3.2. Đồ thị tốc độ giảm ẩm của hạt sen khi sấy thử nghiệm .......................... 34 Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn I-d .............................................................................. 36 Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn I-d của quá trình sấy thực tế ........................................ 40 Hình 3.5. Kích thước khay sấy............................................................................. 45 Hình 3.6. Hàn gia công khay sấy ......................................................................... 46 ix Hình 3.7. Bắn vít lắp tấm thép lên khung khay sấy ............................................... 46 Hình 3.8. Khay sấy sau khi chế tạo ...................................................................... 47 Hình 3.9. Bắn vít gắn khung đỡ khay sấy lên máy................................................ 48 Hình 3.10. Mài hoàn thiện khung đỡ và khay sấy ................................................. 48 Hình 3.11. Buồng phụ dẫn tác nhân sấy lên trên ................................................... 49 Hình 3.12. Buồng sấy sau khi cải tiến .................................................................. 49 Hình 3.13. Chế độ sấy không khí nóng từ dưới lên ............................................... 50 Hình 3.14. Chế độ sấy không khí nóng đi từ trên xuống ....................................... 51 Hình 3.15. Xác định độ ẩm hạt sen bằng tủ sấy WTC Binder ............................... 52 Hình 3.16. Hình ảnh thiết bị đo vận tốc và nhiệt độ sấy ........................................ 52 Hình 3.17. Vị trí 3 khay sấy thử nghiệm .............................................................. 53 Hình 3.18. Hệ số tương quan khảo nghiệm độ ẩm hạt sen sau khi sấy................... 55 Hình 3.19. Kết quả phân tích các hệ số hồi quy bằng phần mềm Modde 5.0 ......... 56 Hình 3.20. Hệ số tương quan khảo nghiệm chất lượng hạt sen sau khi sấy ........... 58 Hình 3.21. Kết quả phân tích các hệ số hồi quy bằng phần mềm Modde 5.0 ........ 58 Hình 3.22. Kết quả tối ưu hóa đa mục tiêu bằng phần mềm Modde 5.0 ................ 59 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Cây sen có tên khoa học Nelumbo nuciera Gaertn, phân bố ở vùng nhiệt đới châu Á và châu Mỹ. Sen là một loại cây mọc dưới nước, sống dai nhờ thân rễ (ngó sen). Các bộ phận của cây sen được dùng vào mục đích khác nhau tùy thuộc vào những thành phần có sẵn trong cây. Trong đó, hạt sen vừa là một vị thuốc có nhiều công dụng trong đông y, vừa là một thực phẩm trong nhiều món ăn bổ dưỡng. Công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn hiện đang là chủ trương lớn của Đảng và Nhà nước ta nhằm đẩy mạnh phát triển kinh tế của đất nước và hội nhập kinh tế thế giới. Trong đó việc nghiên cứu, tìm hiểu, thiết kế nhằm tạo ra những sản phẩm cơ giới có tính năng ưu việt để phục vụ cho hoạt động sản xuất nông nghiệp của người nông dân đang và sẽ luôn là việc làm có ý nghĩa hết sức quan trọng và thiết thực. Tuy nhiên, đối với cây sen thì việc cơ giới hóa vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trong sản xuất và thu hoạch, nhất là phương pháp bảo quản chưa tốt làm giảm chất lượng hạt sen. Ở Việt Nam nói chung và tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng hiện có một số loại máy sấy hạt sen đang được sử dụng nhằm nâng cao năng suất và chất lượng hạt sen khô. Trong đó, năm 2014 nhóm tác giả Thạc sĩ Trần Võ Văn May và cộng sự tại khoa Cơ khí Công nghệ - Đại học Nông Lâm Huế đã nghiên cứu và chế tạo thành công máy sấy hạt sen SHS-50 năng suất 50kg/mẻ. Tuy nhiên, máy vẫn còn tồn tại một số nhược điểm cần phải cải tiến khắc phục và việc nghiên cứu, thực nghiệm để tối ưu hóa một số thông số, nâng cao hiệu quả làm việc của máy chưa được thực hiện. Vì vậy, tôi đã thực hiện đề tài: "Nghiên cứu, thiết kế cải tiến máy sấy hạt sen năng suất 50kg/mẻ" nhằm tối ưu hóa một số thông số, nâng cao hiệu quả làm việc của máy sấy hạt sen này. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2.1. Mục tiêu chung Nghiên cứu thiết kế, cải tiến máy sấy hạt sen SHS-50 nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của máy. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu kỹ thuật sấy hạt sen. - Kiểm tra, đánh giá các thông số làm việc của máy sấy hạt sen SHS-50 tại khoa Cơ khí - Công nghệ - Đại học Nông Lâm Huế. 2 - Thiết kế cải tiến một số bộ phận làm việc của máy sấy hạt sen. - Tối ưu hoá một số thông số làm việc của máy bằng phương pháp thực nghiệm và sử dụng phần mềm tối ưu hóa Modde 5.0. 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả thiết kế cải tiến máy sấy hạt sen làm cơ sở khoa học để phát triển các hệ thống sấy hạt sen và phát triển cho các nghiên cứu tương tự ứng dụng trong sấy hạt sen tươi. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả thiết kế cải tiến máy sấy hạt sen sẽ nâng cao hiệu quả của máy, chất lượng sản phẩm và phù hợp với điều kiện sản xuất của địa phương. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. GIÁ TRỊ CỦA CÂY SEN 1.1.1. Giá trị dinh dưỡng Các bộ phận của cây sen được dùng vào mục đích khác nhau tùy thuộc vào những thành phần có sẵn trong cây. Chúng thường được sử dụng phổ biến trong nhiều nước trên thế giới để làm thức ăn với hàm lượng dinh dưỡng và tinh bột cao (Bảng1.1). Hạt sen và củ sen gồm rất nhiều dinh dưỡng bổ ích. Hạt sen, ngó sen,củ sen là các sản phẩm mang lại giá trị dinh dưỡng cao nhất ở cây sen, chúng bao gồm protein, lipid, gluxit, các chất khoáng (canxi, sắt, photpho, natri, kali), chất xơ, vitamin ( B1, B2, C) và nhiều axit amin không thay thế, rất cần thiết cho con người. Hạt sen có hàm lượng bột đường, protein khá cao, ít chất béo, hàm lượng canxi cao cần thiết cho phát triển xương, giúp lưu thông máu và chất dịch trong cơ thể. 1.1.2. Giá trị y học Hạt sen trị tỳ hư, lỵ, di mộng tinh, khí hư, hồi hộp mất ngủ, cơ thể suy nhược, kém ăn, ít ngủ, cắt nôn hay làm dịu phản ứng co giật của hệ thống tiêu hoá. Hạt sen chín có tính bổ tì và được sử dụng để điều trị bệnh tiêu chảy mãn tính, tăng tiết dịch và khí hư, cũng như có tác dụng làm giảm đau, rất hiệu quả trong điều trị bệnh mất ngủ và đau tim. Tâm sen có tác dụng làm an thần, trị mất ngủ, sốt cao với thần kinh căng thẳng, cao huyết áp. Lá sen chữa chảy máu (đại tiện ra máu, chảy máu chân răng, xuất huyết dưới da), trị cao huyết áp. Quả sen chữa lỵ, cấm khẩu. Gương sen là thuốc cầm máu, chữa đại tiểu tiện ra máu, bạch đới, huyết áp cao. Ngó sen là thuốc cầm máu, chữa đại tiểu tiện ra máu, chảy máu cam, tử cung xuất huyết [21]. 1.1.3. Giá trị văn hóa, thẩm mỹ Giá trị của cây sen không chỉ dừng lại ở ý nghĩa vật chất, kinh tế mà còn mang cả ý nghĩa về mặt tinh thần. Ngoài mục đích làm thuốc và thực phẩm, nói đến cây sen chúng ta còn nghĩ ngay đến 3 hình tượng thiêng liêng, thanh khiết và cao quý người Việt Nam là Phật Thích Ca, Bác Hồ kính yêu và tâm hồn con người Việt Nam [3]. Ngày nay nhiều người còn dùng sen như thú chơi cây cảnh bởi vẻ đẹp nhẹ nhàng, thanh thoát của chúng. Loại sen chúng ta thường thấy ngoài đầm trồng để thu hoạch hạt, lá, hoa,… là giống sen Việt. Sen Việt hồng giản dị, gần gũi được nhiều người ưu chuộng . 4 Ngoài ra, các sản phẩm từ cây sen còn được dùng làm nguyên liệu trong ngành thời trang và mỹ phẩm cao cấp. Từ cuống lá của cây sen có thể sản xuất ra tơ sen làm vải lụa chất lượng cao. Sản phẩm may mặc thủ công được làm từ tơ sen rất được ưa chuộng, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn gấp nhiều lần so với các sản phẩm cùng loại làm từ nguyên liệu sợi khác [24]. Hoa sen ngoài giá trị thẩm mỹ còn được dùng sản xuất nước hoa có hương thơm quyến rũ. Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng có trong 100g củ sen và hạt sen [19] Củ Thành phần Hạt Đơn vị tính Muối Tươi Luộc Tươi (g) 81,2 81,0 67,7 13,0 Năng lượng (kcal) 66,0 68,0 121,0 335,0 Năng lượng (kj) 276,0 285,0 506,0 1402,0 Protein (g) 2,1 1,8 8,1 17,1 Chất béo (g) 0,0 0,0 0,2 1,9 Đường (g) 15,1 15,8 21,1 62,0 Chất xơ dễ tiêu (g) 0,6 0,6 1,4 1,9 Canxi (mg) 18,0 17,6 95,0 190,0 Phosphorus (mg) 60,0 55,0 220,0 650,0 Sắt (mg) 0,6 0,5 1,8 3,1 Natri (mg) 28,0 19,0 2,0 250,0 Kali (mg) 470,0 350,0 420,0 1100,0 Vitamin B1 (mg) 0,09 0,07 0,19 0,26 Vitamin B2 (mg) 0,02 0,01 0,08 0,10 Niacin (mg) 0,2 0,2 1,16 2,1 Vitamin C (mg) 55,0 37,0 0,0 0,0 Nước 5 1.2. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÂY SEN VÀ HẠT SEN 1.2.1. Đặc điểm sinh học của cây sen Cây Sen có (tên khoa học Nelumbo nuciera Gaerth) thuộc họ sen Nelumbonaceae. Phân bố ở vùng nhiệt đới châu Á và châu Mỹ, được trồng nhiều ở ao hồ, vùng trũng thấp đầm lầy và vùng đồng bằng. Mùa hoa sen từ tháng 5 đến tháng 6, mùa thu hoạch hạt sen từ tháng 7 đến tháng 9 [8]. Sen là một loại cây mọc dưới nước, sống dai nhờ thân rễ (ngó sen). Ngó sen màu trắng, tiết diện gần tròn, có khía dọc màu nâu, ngọn có mang chồi hình chóp nhọn. Thân rễ phình to thành củ, màu vàng nâu, hình dùi trống, gồm nhiều đoạn, thắt lại ở giữa, trong có nhiều khuyết rộng. Lá sen hình lọng có 2 thùy sâu đối xứng nhau, dài 30-55 cm, rộng 20-30 cm, mép lá hơi uốn lượn, mặt trên xanh đậm, nhẵn bóng, mặt dưới xanh nhạt, nhám. Gân tỏa tròn, nổi rõ ở mặt dưới. Cuống lá màu xanh, hình trụ, dài 1-1,5 m, có nhiều gai. Hoa to, màu hồng hay trắng. Cuống hoa màu xanh, dài 1,3-1,5 m, già chuyển sang màu nâu, có nhiều gai nhọn. Cuống lá và cuống hoa có nhiều khoang rỗng bên trong. Đế hoa rất lồi dạng hình nón ngược, mép lồi lõm, xốp, non màu vàng, già màu xanh, dài 5-7 cm, đường kính 6-8 cm, chứa nhiều quả sen. Bao hoa gồm 12-16 phiến xếp xoắn ốc không phân biệt rõ lá đài và cánh hoa, bên ngoài 3-5 phiến màu xanh hơi hồng, dài 3-6 cm; bên trong các phiến thuôn dài hình thuyền, dài 9-16 cm, rộng 4-9 cm, màu trắng hồng, đậm hơn ở bìa và ngọn cánh hoa, nhiều gân dọc nổi rõ ở mặt dưới; móng rất ngắn, màu trắng, hình chữ nhật hơi loe. Bộ nhị: nhiều, rời, đều, đính xoắn ốc, chỉ nhị màu trắng, hình sợi, nhẵn [8]. Hình 1.1. Hoa, gương và lá sen 6 Bộ nhụy nhiều lá noãn rời đính thành nhiều vòng vùi sâu trong đế hoa, bầu màu vàng nhạt, hình bầu dục dài 6-11 mm, rộng 3-4 mm. Vòi nhụy rất ngắn, đầu nhụy hình tròn, lõm ở giữa. Quả bé màu xanh, nhẵn, hình bầu dục, dài 1,7-2,5 cm, đường kính 0,6-1,2 cm. Hạt màu trắng, dài 1,3-1,5 m, đường kính 5-6 mm, 2 lá mầm dày mập màu trắng bên trong có tâm sen màu xanh. Tâm sen gồm rễ mầm, thân mầm, chồi mầm và 2 lá đầu tiên. Hoa sen có rất nhiều màu, dao động từ màu trắng như tuyết tới màu vàng hay hồng nhạt [8]. Hình 1.2. Nhụy, quả và hạt sen 1.2.2. Các giống sen được trồng phổ biến ở Việt Nam Ở nước ta cây sen đã được trồng nhiều suốt từ Bắc vào Nam. Các giống sen hiện đang được trồng chủ yếu là các giống địa phương, một số ít là nhập nội với tiềm năng từ sự đa dạng loài sen là rất lớn. Hiện nay, trên đất nước Việt Nam có hơn 20 loài sen bản địa và khả năng nhập nội gần 100 loài. Hoa sen đẹp, nhiều màu sắc và hương thơm, đa dạng hình thái thực vật về hình dạng cây, lá và hoa (hình 1.3). Một số loài có thể ghi nhận ở Việt Nam: Sen hồng và Sen trắng cung đình Huế, Sen hồng và sen trắng cánh đơn Nam bộ, Sen hồng và Sen trắng Hồ Tây, Sen hồng Quan Âm Liên Hoa, Sen trắng Quan Âm Bách diệp, Sen trắng cánh kép, Sen trắng cánh kép viền tím, Sen hồng lá to, Sen Nhật bản, Sen Thái Lan. Sự đa dạng loài, đa dạng sinh học là tiềm năng vô giá của cây sen sẵn có trong thế giới tự nhiên [4]. 7 Hình 1.3. Sự đa dạng của hoa sen Đồng Tháp Mười là nơi có diện tích trồng sen lấy hạt lớn nhất nước với diện tích 423 hecta trải dài trên ba tỉnh: Long An, Tiền Giang và Đồng Tháp (hình 1.4). Sen được trồng chủ yếu để thu ngó sen với gương sen và thu hoạch chỉ sau 1 tháng gieo trồng. Hơn nữa, trên thị trường thì giá trị 2 mặt hàng này cũng khá cao và luôn ổn định đầu ra nên đã góp phần tăng thu nhập cho nhiều người trong vùng lên đến gần 100 triệu đồng/vụ/hecta [20]. Hình 1.4. Đồng sen ở Tháp Mười 1.2.3. Các giống sen được trồng phổ biến ở Thừa Thiên Huế Ở Thừa Thiên Huế, sen được trồng trong các ao, hồ và quanh khu vực đại nội. Giống sen được trồng phổ biến là giống sen cao sản chủ yếu được lấy giống từ Quảng 8 Nam ra ươm trồng. Ngoài ra, ở Thừa Thiên Huế còn trồng giống sen quý như: Sen Cung Đình hồng nhỏ nhắn dễ thương với đài hoa giống những chú sếu đang đứng ăn trên cánh đồng. Tương tự sen Cung Đình hồng, sen Cung Đình trắng cũng là một loại hoa được vua chúa ngày xưa chọn tô điểm cung đình (hình 1.5). Hạt sen có giá trị kinh tế cũng như giá trị dinh dưỡng cao nên được người dân rất ưa chuộng. Diện tích trồng được mở rộng và quá trình chăm sóc cũng được cải thiện đáng kể nhờ vào việc sử dụng công nghệ kỹ thuật vào sản xuất cũng như bảo quản sản phẩm. Hạt sen Thừa Thiên Huế có rất nhiều dinh dưỡng và rất có giá trị trong ẩm thực, y học. Hình 1.5. Sen cung đình trồng ở Thừa Thiên Huế Đặc điểm của sen cao sản Huế có thể mô tả như sau: Cây sen có thân hình trụ (ngó sen) và rễ mập (củ sen). Lá gần như tròn, mọc trải trên mặt nước, trên một cuống dài, lá màu xanh bóng, nổi gân rất rõ. Hoa to trên cuống dài, có nhiều cánh hoa mềm, xếp toả tròn đều, màu hồng, trắng hay vàng tuỳ chủng loại. Hoa có nhiều nhị màu vàng và những lá noãn rời, những lá noãn này sau đó hình thành quả gắn trên một đế hoa hình nón ngược màu xanh (gương sen). Mỗi quả chứa một hạt trong có một chồi mầm (tâm sen). Hoa sen to, mọc riêng rẽ lên cuống dài và thẳng, phủ đầy gai nhọn. Đường kính hoa khoảng 8-12 cm, có nhiều cánh hoa, màu hồng, hồng đỏ, màu trắng, có 3-5 lá đài, màu lục nhạt, rụng sớm. Những cánh hoa phía ngoài to, khum lòng máng, những cánh hoa ở giữa và cuống nhỏ hẹp dần. Giữa cánh hoa và nhị có những dạng chuyển tiếp. Nhị có số lượng lớn, màu vàng, chỉ nhị mảnh, phần gạo sen màu trắng và thơm. Hạt sen Thừa Thiên Huế trở thành một đặc sản nổi tiếng gần xa bởi sự thơm ngon đặc biệt. Những cây sen được trồng trên đất cố đô, hấp thụ những tinh túy đất trời, cho ra đời những hạt sen màu sắc trắng pha vàng nhạt rất tươi tắn, vị bùi béo, ngọt 9 mát thanh thanh trên vị giác. Hạt sen Thừa Thiên Huế được phơi khô, kết thành chùm, là một hình ảnh rất quen thuộc đặc trưng của sen Thừa Thiên Huế. Bảng 1.2. Các đặc điểm đặc trưng của sen Thừa Thiên Huế STT Các đặc điểm đặc trưng Biểu hiện tính trạng 1 Màu sắc phiến lá Xanh đậm 2 Độ ráp trên bề mặt phiến lá Mặt lá ráp 3 Số gân /lá 20-22 4 Cuống lá, cuống hoa Màu xanh nhạt 5 Màu sắc nụ hoa Hồng nhạt 6 Hình dạng nụ hoa Bầu dục dài, chóp tù 7 Màu sắc cánh hoa Màu hồng 8 Cấu tạo cánh hoa Cánh kép 9 Kiểu gương sen Gương mặt bằng 10 Hình dạng hạt sen xanh Bầu dục dài 1.3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT SEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.3.1. Tình hình sản xuất sen trên thế giới Cây sen có nguồn gốc từ các nước châu Á nhiệt đới [3], xuất phát từ Ấn Độ [13], sau đó được đưa đến Trung Quốc, Nhật Bản, vùng bắc châu Úc và nhiều nước khác. Ngày nay sen được trồng ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là ở Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, các nước Đông Nam Á, Nga và một số nước Châu Phi. Tuy nhiên, Châu Á là nơi cây sen được tiêu thụ mạnh nhất [8]. Nhật Bản Các giống sen của Nhật được du nhập từ Trung quốc vào 500 năm sau công nguyên, bị nội địa hóa và mang các tên gọi Nhật Bản như Taihakubasu, Benitenjo, Kunshikobasu, Sakurabasu, Tenjinkubasu, Tenno, Aichi, Shina, Shirobana, Bitchu... và được trồng rộng rãi từ đảo Hokkaido đến đảo Kyushu [16]. Các giống sen trồng ở