Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi ủ ở nhiệt độ cao đến hiện tượng nứt gãy và chất lượng gạo

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

160
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao đến chất lượng được thực hiện trên hai giống gạo Việt Nam là A10 (30-33% cơ sở ướt) và OM2717 (25-26% cơ sở ướt). Lúa tươi được sấy tầng sôi ở nhiệt độ 80 và 90 oC trong 2.5 và 3.0 phút, sau đó ủ ở 75 oC và 86 oC trong khoảng 1 giờ và tiếp tục được sấy nhẹ 35 xuống ẩm độ 14%. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cải thiện đáng kể khi thời gian ủ kéo dài đến 40 phút.... Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi ủ ở nhiệt độ cao đến hiện tượng nứt gãy và chất lượng gạo

Phần 3. Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi ủ ở nhiệt độ cao đến hiện tượng nứt gãy và chất lượng gạo Tóm tắt Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao đến chất lượng được thực hiện trên hai giống gạo Việt Nam là A10 (30-33% cơ sở ướt) và OM2717 (25-26% cơ sở ướt). Lúa tươi được sấy tầng sôi ở nhiệt độ 80 và 90 oC trong 2.5 và 3.0 phút, sau đó ủ ở 75 oC và 86 oC trong khoảng 1 giờ và tiếp tục được sấy nhẹ 35 xuống ẩm độ 14%. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cải thiện đáng kể khi thời gian ủ kéo dài đến 40 phút. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tăng với tỉ lệ hạt nứt gãy giảm. Độ cứng và độ chặt của hạt gạo nguyên (lần lượt là 30-55N và 162-168 N/mm) cao hơn gạo sấy bằng phương pháp truyền thống (sấy lớp mỏng ở 35oC). Độ trắng của gạo sau xát bị ảnh hưởng nhẹ bởi chế độ sấy nhiệt độ cao. GIỚI THIỆU Ngành sản xuất lúa gạo ở Việt Nam rất quan tâm đến chất lượng lúa gạo, đặc biệt trong mùa mưa khi ẩm độ hạt sau gặt có thể cao đến 35% cơ sở ướt [1]. Do đó, lúa cần được sấy càng nhanh càng tốt để ngăn chặn sự hư hỏng và bảo tồn chất lượng hạt. Phương pháp sấy tĩnh có thể tiêu tốn đến 8 giờ hay nhiều hơn để hạ ẩm độ của khối hạt đến độ ẩm an toàn cho công tác bảo quản (14% cơ sở ướt). Là một hệ thống sấy mẻ chậm, máy sấy tĩnh không thể sấy một khối lượng lớn lúa trong một khoảng thời gian ngắn. Sấy hạt ở nhiệt độ cao cho phép quá trình sấy diễn ra nhanh hơn, do đó có thể làm giảm thời gian sấy và diện tích mặt bằng. Tuy nhiên, sấy ở nhiệt cao tạo gradient ẩm trong hạt làm cho hạt có thể bị nứt vỡ do ứng suất tác động, vì vậy hạt cần được ủ để cân bằng ẩm [2, 3, 4]. Máy sấy tầng sôi tích hợp với hệ thống ủ có thể được sử dụng như một máy sấy gọn. Sấy tầng sôi nhiệt độ cao là một trong những biện pháp hữu hiệu để làm giảm ẩm độ của khối hạt một cách nhanh chóng, vốn rất dễ hư hỏng trong điều kiện thời tiết ẩm ướt của khí hậu nhiệt đới [5, 6, 7]. Với kỹ thuật sấy tầng sôi, tác nhân sấy là dòng khí nóng đi qua lớp hạt theo chiều từ dưới lên làm hạt chuyển động mãnh liệt và hỗn độn. Nhờ đó, ẩm trên bề mặt hạt nhanh chóng thoát ra nhờ tiếp xúc bề mặt lớn giữa các hạt rời chuyển động hỗn độn trong dòng tác nhân sấy chảy rối. Ẩm độ đầu ra của hạt vì thế cũng đồng đều. Sấy tầng sôi nhiệt độ cao thường được ứng dụng để sấy khối hạt trong giai đoạn đầu, khi cần hạ ẩm độ khối hạt xuống 18% cơ sở ướt hay ít hơn. Sau đó có thể tiếp tục sấy bảo quản hay sấy tĩnh khối hạt. Các báo cáo trước đây cho biết có thể sử dụng kỹ thuật sấy tầng sôi ở nhiệt độ cao (hơn 100 o C) [8, 9]. Tuy nhiên, nhiệt độ sấy không nên vượt quá 150 oC để tránh ảnh hưởng của quá trình sấy đến độ trắng của gạo. Khoảng nhiệt độ sấy thấp (40-90 oC) cũng được Sutherland và Ghaly [7], Tirawanichakul và ctv [8] sử dụng để sấy hạt. Theo các tác giả này, có thể sử dụng nhiệt độ sấy cao hơn 80 oC miễn là ẩm độ đầu ra của khối hạt sau sấy tầng sôi trên 18% cơ sở ướt. Tuy vậy, có thể xảy ra hiện tượng hồ hóa riêng phần do sự kết hợp giữa nhiệt độ cao trong quá trình sấy và tự thân ẩm độ cao của hạt. Tỉ lệ thu hồi của gạo nguyên có thể được bảo toàn như mẫu đối chứng sấy ở chế độ dịu nhẹ khi nhiệt độ sấy dưới 70 oC. Đó là do 43
gradient ẩm chưa đủ lớn để gây ra sự nứt hạt [8]. Hạt nên được ủ trong khoảng thời gian 25- 30 phút nếu sử dụng nhiệt độ cao trong sấy tầng sôi [9, 10] theo đề nghị của một số nhà nghiên cứu. Bên cạnh đó, độ trắng và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cũng cao hơn nếu hạt được thổi khí sau mỗi giai đoạn ủ. Thao tác này còn cho hiệu suất sấy cao và làm giảm năng lượng tiêu tốn [10]. Khả năng và hiệu quả của sấy hạt bằng kỹ thuật sấy tầng sôi đã được trình bày trong nhiều nghiên cứu, tuy nhiên có rất ít thông tin về tác động của sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến sự nứt hạt và tính chất cơ học của hạt gạo. Vì quá trình ủ đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật sấy tầng sôi, do đó cần tìm hiểu tác động của kỹ thuật sấy tầng sôi có ủ nhiệt độ cao đến sự nứt gãy và chất lượng xát của gạo. Do đó, mục đích của nghiên cứu này là tìm hiểu tác động của sấy tầng sôi và ủ hạt ở nhiệt cao đến tỉ lệ nứt hạt, lực phá vỡ, độ cứng, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và độ trắng của một số giống gạo Việt Nam. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Máy sấy tầng sôi Thí nghiệm sử dụng máy sấy tầng sôi dạng mẻ qui mô phòng thí nghiệm (HPFD150) do trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM thiết kế và chế tạo. Máy gồm có 3 phần chính: (i) buồng sấy hình trụ cao 40 cm có đường kính 15 cm; (ii) bộ phận cung cấp nhiệt có công suất 5kW; và (iii) quạt ly tâm dẫn động bằng động cơ điện 0.75 kW. Nhiệt độ đầu vào khoảng 20 – 100 o C được điều khiển bằng bộ điều nhiệt Hanyoung Electronics Inc., Model DX7, Seoul, Korea). Nhiệt độ đầu ra theo dõi bằng dây cảm biến nhiệt Daewon. Chuẩn bị mẫu sấy Hai giống lúa dài A10 và OM2717 được thu thập ở các nông hộ tại tỉnh Tiền Giang và TP.HCM trong năm 2007. Lúa tươi (25-33% cơ sở ướt) lập tức được chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản trong kho mát ở 5 oC. Trước khi sấy, giữ lúa ở nhiệt độ phòng để cân bằng nhiệt. Qui trình sấy tầng sôi và ủ lúa Sấy tầng sôi khoảng 200 g lúa tươi (độ dày lớp hạt 2 cm) ở nhiệt độ 80 và 90 oC trong 2.5 và 3.0 phút. Mẫu sau sấy lập tức được đổ vào lọ thủy tinh đậy kín và ủ trong tủ ấm đã làm nóng đến 75 và 86 oC, đây là nhiệt độ của hạt sau sấy lần lượt ở 80 và 90 oC. Để ngăn ngừa thất thoát nhiệt, các lọ thủy tinh chứa mẫu đều được làm nóng đến nhiệt độ ủ trong tủ ấm và chứa trong các hộp xốp khi thao tác. Thời gian ủ là 0, 30, 40 và 60 phút. Sau khi ủ, các mẫu đều được sấy nhẹ ở 35 oC đến ẩm độ phù hợp cho công tác bảo quản (dưới 14%). Cuối cùng, mẫu sấy được đóng gói vào bao nhựa và giữ ở nhiệt độ phòng trong vòng 3 ngày trước khi xác định tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (TLTH), tỉ lệ gạo gãy nứt, độ bền cơ học và màu sắc. 200 g lúa tươi sấy nhẹ ở 35 oC trong 16 giờ xuống 14 % ẩm (cơ sở ướt) được sử dụng làm mẫu đối chứng. Tất cả các nghiệm thức đều được lặp lại ba lần. 44
Xác định ẩm độ Độ ẩm của mẫu trước và sau ủ, và độ ẩm của mẫu sau khi sấy lớp mỏng cho mỗi nghiệm thức sấy được xác định bằng cách sấy khô (hai lần) 5-10 g lúa ở 130oC trong 24 giờ [11]. Độ ẩm được thể hiện theo cơ sở ướt. Tỉ lệ hạt gãy nứt Lựa chọn ngẫu nhiên 50 hạt lúa trong từng mẫu sấy, bóc vỏ trấu bằng tay và quan sát nứt bằng hộp đèn. Tỉ lệ hạt gãy nứt là giá trị trung bình của phần trăm số lượng hạt gãy nứt trong mỗi 50 hạt. Mỗi nghiệm thức được lặp lại hai lần. Phép đo uốn ba điểm Phép đo uốn ba điểm (Three-point bending test) được sử dụng để đo độ bền cơ học (độ cứng và độ chặt) của từng hạt gạo lức nguyên vẹn. Trong phép đo này, công cụ đo được phát kiến tại trường Đại học Queensland (Úc) gồm có một đĩa chứa mẫu với nhiều kích cỡ khác nhau (Hình 1a). Mỗi khoang chứa mẫu sâu 2.0 mm và dài 9.0 mm. Chiều rộng của khoang chứa mẫu là 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 và 4.0 mm. Đầu đo là một mảnh thép không rỉ có kích thước dày*rộng*dài là 1*32*111 mm. Điểm cuối của đầu đo được mài cùn để giảm hiệu ứng cắt vốn dẫn đến sai số trong khi đo. Đầu đo này được gắn vào máy đo cấu trúc TA-XTplus (Micro Stable Systems Co., Anh quốc). Phép đo được thực hiện ở chế độ nén. Vận tốc trước đo, đo và sau đo lần lượt là 1 mm/s, 2 mm/s, và 10 mm/s. Hình 1(b) minh họa một đường cong biến dạng tiêu biểu trong quá trình đo trên một hạt gạo nguyên vẹn. Lực phá vỡ (N) là lực tối đa để làm gãy hạt và độ cứng (N/mm là độ dốc của đường cong lực-khoảng cách) trên 50 hạt gạo lức nguyên vẹn cho mỗi nghiệm thức. Các giá trị này được truy xuất bằng phần mềm Texture Exponent (Micro Stable Systems Co., Anh quốc). Texture analyser Load cell Blunt Rice probe kernel Sample holder plate (a) (b) Hình 1. Minh họa (b) giản đồ mô tả dụng cụ đo; và (c) đường cong lực-biến dạng xác định bằng phép đo uốn ba điểm. 45
α: hệ số góc của đoạn thẳng tuyến tính trong đường cong đặc tính lực-biến dạng biểu thị độ chặt của mẫu gạo. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Khoảng 100 g lúa được chà xát bằng hệ thống xay xát mẫu trong phòng thí nghiệm trong 60 giây. Gạo nguyên được phân riêng khỏi gạo tấm để xác định tỉ lệ thu hồi gạo nguyên là tỉ lệ của khối lượng gạo còn nguyên vẹn trên khối lượng của lúa được chà xát. Gạo nguyên là gạo sau xát có chiều dài lớn hơn 75% chiều dài ban đầu. Đo màu Đổ gạo trắng của mỗi nghiệm thức vào trong đĩa Petri sạch và đo bằng máy đo màu Minolta Chroma Meter CR-200 (Minolta Co., Nhật Bản) trong không gian màu CIE 1976 L*, a*, b*. Các thông số L*, +a*, -a*, +b*, -b* lần lượt biểu thị cho độ sáng, màu đỏ, màu xanh lá, màu vàng và màu xanh dương. Trên cơ sở các số liệu màu đã có, tính toán tổng khác biệt màu ∆E*. Xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng phần mềm Minitab Release 14 (Minitab Co., USA) với qui trình Phân tích phương sai (ANOVA) của GLM (General Linear Model) và DOE (Design of Experiment). Các nghiệm thức được xem là khác nhau có ý nghĩa khi P
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đồ thị giảm ẩm Ẩm độ ban đầu của gạo A10 là 32±1 % và gạo OM2717 có ẩm độ ban đầu là 24.5±0.5 % (cơ sở ướt). Hình 2 minh họa sự thay đổi hàm ẩm trong quá trình sấy tầng sôi và ủ ngay sau đó cho cả hai giống gạo. Tỉ lệ ẩm bốc hơi sau sấy và ủ là 7.7-12.0 %. Tăng nhiệt độ sấy đến 90 o C làm lượng ẩm thoát ra nhiều hơn. 35 Sấy 30 Ủ Moisture content, %wb 25 A10 20 OM2717 15 10 0 10 20 30 40 50 60 70 Operation time, min Hình 2. Đồ thị giảm ẩm của hai giống A10 và OM2717 trong quá trình sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao: ( ) 80 oC, 2.5 phút; ( ) 80 oC, 3.0 phút; ( ) 90 oC, 2.5 phút; ( ) 90 o C, 3.0 phút. Với thời gian sấy tầng sôi 2.5 phút, lượng ẩm trong giống A10 giảm 8.7-9.4 % ở 80 oC và 11.0-12.0 % ở 90 oC, trong khi tỉ lệ này ở giống OM 2717 là 7.7-8.6 % ở 80 oC và 9.7-11.0 % ở 90 oC. Kéo dài thời gian sấy ra 3.0 phút làm bốc thêm 1% lượng ẩm ở cả hai nhiệt độ sấy đối với giống A10. Tuy nhiên, đối với giống OM2717 lượng ẩm này không đáng kể (giảm 0.1-0.3% ẩm). Vậy lượng ẩm thoát ra trong quá trình sấy tầng sôi phụ thuộc vào ẩm độ ban đầu của hạt. Khi kéo dài thời gian sấy ra 3.0 phút không làm giảm thêm ẩm là do quá trình khuếch tán ẩm trong hạt gạo phụ thuộc vào thời gian. Nếu thời gian sấy dài hơn, ẩm tiếp tục thoát ra từ bề mặt của hạt và tạo ra các ứng suất vật lý do sự khác biệt ẩm độ giữa các lớp trong và lớp ngoài của hạt gạo tăng. Do đó, hạt cần được ủ trong một khoảng thời gian nhất định để tạo điều kiện cho ẩm khuếch tán từ lớp trong ra lớp ngoài trước khi được sấy tiếp tục. Tỉ lệ nứt gãy, độ bền cơ học, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và màu sắc của gạo sau xát Bảng 1 và 2 liệt kê kết quả tỉ lệ nứt gãy, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và sự biến màu của gạo sau xát biểu hiện qua thông số tổng khác biệt màu (∆E*) và độ vàng (b*) của hai giống lúa A10 và OM2717. Bảng 3 và Hình 3 trình bày độ bền cơ học (độ cứng và độ chặt) của hai giống A10 và OM2717. Nhiệt độ sấy, thời gian sấy và thời gian ủ có ảnh hưởng đến các thông số chất lượng xem xét trong nghiên cứu này (P
Bảng 1. Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao đến một vài thông số chất lượng gạo A10. δ τ T Tỉ lệ gãy nứt Tỉ lệ thu hồi Màu sắc gạo nguyên o ∆E* C phút phút % % b* 21.7±1.5c 52.8±3.7b 37.45±1.26bc 10.43±0.20ab 80 2.5 0 4.0±1.7a 63.9±1.2cd 37.60±0.93bc 10.59±0.16ab 30 2.3±2.1a 65.4±1.4cd 37.93±0.91bc 10.60±0.04ab 40 2.3±0.6a 63.5±0.9cd 38.30±0.63bc 10.58±0.10ab 60 26.3±0.6c 51.7±1.0ab 37.30±1.80bc 10.23±0.85a 3.0 0 5.3±1.5a 64.3±0.3cd 37.88±0.85bc 10.79±0.34ab 30 3.3±1.2a 66.4±0.6d 38.82±0.97c 10.78±0.42ab 40 2.0±0.0a 65.1±1.1cd 39.24±0.58c 10.79±0.27ab 60 23.0±3.5c 51.8±2.8ab 37.29±0.19bc 10.89±0.41ab 90 2.5 0 6.7±1.2a 64.2±1.2cd 37.73±0.51bc 10.97±0.04ab 30 5.7±1.5a 64.6±0.9cd 38.75±0.44bc 11.03±0.42b 40 4.7±0.6a 64.1±0.7cd 38.10±1.10bc 11.21±0.11b 60 41.7±2.1d 49.3±3.0a 36.58±1.09b 11.16±0.32b 3.0 0 12.0±4.0b 61.6±0.8c 37.01±1.04bc 11.19±0.24b 30 7.3±2.1a 62.2±1.7c 37.71±1.00bc 11.28±0.18b 40 6.7±3.5a 63.0±0.7cd 37.16±0.97bc 11.19±0.03b 60 3.0±0.0a 54.7±0.4b 32.77±1.49a 10.99±0.04ab Mẫu đối chứng δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ; ∆E*: tổng khác biệt màu; b*: độ vàng. Tất cả các giá trị là trung bình của ba lần đo±độ lệch chuẩn. Các chữ cái giống nhau trong cùng một cột biểu thị các giá trị khác biệt nhau không có ý nghĩa về mặt thống kê (P>0.05). Bảng 2. Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ ở nhiệt độ cao đến một vài thông số chất lượng gạo OM2717. δ τ T Tỉ lệ gãy nứt Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Màu sắc o ∆E* C min min % % b* 78.7±3.8c 37.9±5.7c 30.10±0.30ab 9.60±1.01b 80 2.5 0 17.0±4.0ab 42.6±1.7c 31.22±0.23bc 9.96±0.24bc 30 19.0±3.5ab 40.4±1.8c 32.25±0.28bc 10.17±0.34bc 40 7.7±2.1ab 43.5±1.9c 33.28±0.42c 10.75±0.43c 60 83.7±4.6c 31.3±4.1b 30.98±0.14bc 10.95±0.04cd 3.0 0 30.0±9.6b 38.1±3.4c 31.62±0.45bc 11.35±0.45cd 30 19.3±8.5ab 38.3±2.1c 31.72±0.36bc 11.07±0.24cd 40 14.7±8.5ab 40.7±2.8c 32.18±0.47bc 11.50±0.06cd 60 77.3±12.0c 20.0±4.5a 30.59±0.88b 11.26±0.15cd 90 2.5 0 35.0±9.6bc 38.4±3.3bc 31.72±0.17bc 11.07±0.01cd 30 28.0±9.6b 39.4±1.8c 32.24±1.00bc 11.13±0.02cd 40 15.3±3.2ab 38.8±2.5c 32.61±0.57c 12.02±0.10d 60 82.3±5.0c 14.9±1.9a 31.6±0.03bc 11.69±0.02d 3.0 0 52.0±17.5bc 34.0±0.3bc 32.38±0.94bc 12.03±0.04d 30 48.3±16.7bc 36.2±2.1bc 32.45±0.76c 12.39±0.63d 40 32.0±10.6b 36.1±1.7bc 33.41±1.50c 11.94±0.21d 60 3.0±0.0a 43.3±1.9c 28.92±0.16a 8.44±0.16a Mẫu đối chứng δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ; ∆E*: tổng khác biệt màu; b*: độ vàng. Tất cả các giá trị là trung bình của ba lần đo±độ lệch chuẩn. Các chữ cái giống nhau trong cùng một cột biểu thị các giá trị khác biệt nhau không có ý nghĩa về mặt thống kê (P>0.05). 48
Tỉ lệ nứt gãy Kết quả (Bảng 1 và 2) cho thấy thời gian sấy càng dài, tỉ lệ hạt gãy nứt càng tăng. Các thí nghiệm sơ bộ cho thấy thời gian sấy dài hơn 3.0 phút làm giảm ẩm độ của hạt xuống dưới 17.5% cơ sở ướt nhưng dẫn đến tỉ lệ nứt gãy rất cao (kết quả không trình bày ở đây). Vì gradient ẩm xuất hiện nên sấy hạt ở nhiệt độ cao lâu hơn sẽ gây ra các ứng lực trên hạt do quá trình bốc ẩm rất nhanh trên bề mặt lớp hạt trong khi quá trình khuếch tán ẩm từ lớp trong ra lớp ngoài chậm hơn. Sự khác biệt ẩm độ lớn sẽ gây ra tỉ lệ hạt gãy nứt cao. Dựa vào kết quả này, thời gian sấy hạt ở hai nhiệt độ khảo sát không nên quá 2.5 phút khi giả sử rằng lượng ẩm thoát ra sẽ không đủ ở thời gian sấy ít hơn (Hình 2). Tỉ lệ gạo gãy nứt khi không có bước ủ tiếp theo là 22-42 % đối với giống A10 và nhiều hơn đối với giống OM2717 với khoảng 77-84 % gạo sau xát hoàn toàn bị gãy vỡ. Quá trình ủ đã làm giảm đáng kể tỉ lệ gạo nứt gãy. Điều đó chứng minh ích lợi của bước ủ trong một thời gian tối ưu nếu sử dụng nhiệt độ sấy cao. Tỉ lệ gạo nứt gãy giảm khi thời gian ủ tăng, đặc biệt ở giống OM2717. Đối với giống A10, thời gian ủ cần thiết là 30 đến 40 phút để có tỉ lệ hạt gãy nứt thấp nhất. Độ bền cơ học Độ cứng và độ chặt là hai thông số cơ học được đo đạc trong nghiên cứu này. Nhìn chung, độ cứng và độ chặt của giống OM2717 tăng với thời gian ủ dài hơn (Hình 3), đặc biệt ở nhiệt độ sấy 90 oC. Tuy nhiên độ chặt của giống A10 có xu hướng trở về giá trị gốc sau khi được ủ 60 phút. Độ bền cơ học (độ cứng và độ chặt) của gạo qua sấy tầng sôi và ủ cao hơn mẫu gạo sấy lớp mỏng ở 35 oC (Bảng 3). Độ cứng và độ chặt của hạt gạo nguyên vẹn sấy ở 90 oC cao hơn sấy ở 80oC ở cả hai giống gạo. Hạt gạo bền chặt hơn có thể là do hồ hóa riêng phần tinh bột xảy ra trên bề mặt của hạt. Sự hồ hóa tinh bột làm cho bề mặt đặc lại, các vết nứt tế vi vì thế bị keo chảy và biến mất. Độ bền cơ học giữa hai giống gạo cũng không khác biệt nhau nhiều. Như trình bày trong Bảng 3, độ cứng trung bình của hai giống gạo trong khoảng 33 đến 53 N, trong khi độ chặt biểu kiến trong khoảng 162-186 N/mm. Có thể đây là khoảng giá trị bền cần thiết đủ cho hạt kháng lại quá trình phá vỡ trong khi xay xát. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng thí nghiệm chỉ thực hiện trên các hạt gạo nguyên vẹn không nứt vỡ và không bị bạc bụng. Do đó, kết quả này không phản ánh hoàn toàn tỉ lệ thu hồi gạo nguyên hay tỉ lệ hạt nứt gãy. Sự xuất hiện của các vết nứt là nguyên nhân chính dẫn đến gãy nứt hạt gạo. Bảng 3. Đặc tính cơ học của hạt gạo sấy ở nhiệt độ thấp (35oC) và nhiệt độ cao (80 và 90oC). Giá trị đo là trung bình của tất cả các nghiệm thức ủ. Giống gạo/tính Giá trị trung bình các tính chất cơ học của hạt gạo Mẫu đối chứng(35oC) 8 0 oC 90oC chất 2.5 phút 3 phút 2.5 phút 3 phút Độ cứng (N) 41.2a 42.1a 41.5a 44.5ab 49.3b A10 39.7b 33.7a 35.9a 47.2c 52.6c OM2717 Độ chặt (N/mm) 165.2a 169.8ab 168.9ab 166.9a 173.3b A10 165.7a 162.8a 168.4a 185.9b 182.7b OM2717 Các chữ cái giống nhau trong cùng một cột biểu thị các giá trị khác biệt nhau không có ý nghĩa về mặt thống kê (P>0.05). 49
OM2717 variety A10 variety 60 60 50 50 40 40 Hardness, N 30 30 Hardness, N 20 20 10 10 0 0 0 30 40 60 0 30 40 60 Tempering time, min Tempering time, min 80C, 2.5 min 80C, 3.0 min 80C, 2.5 min 80C, 3.0 min 90C, 2.5 min 90C, 3.0 min 90C, 2.5 min 90C, 3.0 min ref ref A10 variety OM2717 variety 200 200 180 180 Stiffness, N/mm Stiffness, N/mm 160 160 140 140 120 120 100 100 0 30 40 60 0 30 40 60 Tempering time, min Tempering time, min 80C, 2.5 min 80C, 3.0 min 80C, 2.5min 80C, 3.0 min 90C, 2.5 min 90C, 3.0 min 90C, 2.5 min 90C, 3.0 min ref ref Hình 3. Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi (80 và 90oC trong 2.5 và 3.0 phút) và ủ nhiệt độ cao đến 1 giờ đến độ cứng và độ chặt của hai giống gạo A10 và OM2717. Tất cả các giá trị là trung bình của ba lần đo±độ lệch chuẩn. 50 hạt gạo nguyên được sử dụng cho một lần đo. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Quá trình ủ cải thiện tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (TLTH) ở cả hai giống gạo. Ủ hạt trong 40 phút cải thiện TLTH ở hai chế độ sấy 80 và 90 oC trong 2.5 phút. TLTH tăng theo thời gian ủ đến 40 phút nhưng khác biệt không đáng kể với khi ủ 30 phút. Điều này cho thấy quá trình ủ trong khoảng 30-40 phút là khoảng thời gian tối ưu cho cả hai giống gạo. Cần lưu ý rằng nhiệt độ ủ được sử dụng trong nghiên cứu này (75 và 86 oC) trên nhiệt độ hóa mềm của gạo [12]. Như vậy hạt đã hoàn toàn ở trạng thái mềm trong quá trình ủ giúp cho các ứng suất khác nhau trong toàn bộ hạt gây ra bởi quá trình thoát ẩm nhanh được giãn ra. Khi xem xét sự khác biệt ẩm độ ban đầu, chúng tôi nhận thấy rằng ẩm độ đầu ra sau sấy tầng sôi của giống OM2717 trong điều kiện sấy ở nghiên cứu này (17-18 % ở 80 oC và 14-16 % ở 90 oC) thấp hơn giống A10 (21.6-22.8 % ở 80 oC và 19.4-21.5 % ở 90 oC). Mặc dù hàm 50
lượng giảm ẩm của giống A10 lớn hơn giống OM2717 sau sấy, TLTH của giống A10 sau ủ 30 phút cao hơn cả mẫu đối chứng (Bảng 1). Đối với giống OM2717, chỉ có nghiệm thức sấy tầng sôi 80 oC trong 2.5 phút với bước ủ tiếp theo sau trong 60 phút (ẩm độ đầu ra 17-18 %) có thể duy trì TLTH tương ứng với mẫu đối chứng (Bảng 2). Còn lại, TLTH của giống OM2717 đều thấp hơn giá trị đối chứng, đặc biệt sấy ở 90 oC trong 3 phút với ẩm độ đầu ra dưới 17% cơ sở ướt. TLTH của giống A10 cao có thể là do quá trình hồ hóa riêng phần xảy ra trong khi TLTH thấp ở giống OM2717 có thể liên quan đến việc ẩm độ đầu ra thấp. Nhận định này phù hợp với nghiên cứu của Tumambing và Bulong [13] rằng ẩm độ hạt sau sấy tầng sôi đến 100 oC không nên vượt quá 17 % cơ sở ướt. Trong điều kiện này, có thể có một ‘ẩm độ đầu ra tới hạn’ cho kỹ thuật sấy tầng sôi ở 80 và 90 oC đối với hạt lúa. Do đó, như đã thấy từ kết quả thí nghiệm trong nghiên cứu này, để duy trì TLTH ẩm độ đầu ra không nên thấp hơn 18% cơ sở ướt trước khi bước vào quá trình ủ ở nhiệt độ cao tiếp theo ít nhất khoảng 40 phút. TLTH tương quan chặt chẽ với tỉ lệ gạo gãy nứt. Khi thời gian ủ kéo dài hơn, TLTH có xu hướng tăng với tỉ lệ hạt bị gãy nứt giảm. Điều này cho thấy ủ có hai tác dụng: một là, tạo điều kiện cho ẩm cân bằng (khuếch tán từ lớp trong ra lớp ngoài của hạt); hai là, làm cho các mạch polymer trong nhân hạt thư giãn cấu trúc từ đó kết hợp lại để cho cấu trúc vững chắc hơn [14, 15, 16]. Cả hai tác dụng này đã làm giảm mức độ gãy nứt của hạt, vì thế cải thiện được TLTH. Một điều cần lưu ý là không phải tất cả các hạt bị nứt sẽ bị vỡ sau xát. Ví dụ, các giá trị TLTH của giống OM2717 ở các thời gian sấy và nhiệt độ sấy khác nhau với thời gian ủ 30-60 phút không thay đổi đáng kể, tỉ lệ hạt nứt gãy tiếp tục giảm với thời gian ủ tăng. Giá trị gần như nhau của TLTH có thể được giải thích là do các hạt bị nứt không bị vỡ sau xát, vì vậy vẫn được xem là hạt gạo nguyên. Mức độ nứt vỡ hạt có thể được xem là thông số chất lượng tốt hơn TLTH khi xem xét các quá trình sấy. Màu sắc của gạo sau xát Kết quả đo đạc màu sắc của hai giống gạo được trình bày trong Bảng 1 và 2. Màu sắc được đo dựa trên cơ sở là nhiệt độ sấy và ủ cao sẽ làm biến màu hạt gạo. Kết quả cho thấy màu vàng (b*) của mẫu sấy ở 90 oC cao hơn 80 oC. Mẫu gạo bị vàng hơn khi thời gian sấy tăng, đặc biệt đối với giống OM2717. Tổng khác biệt màu (∆E*) là giá trị tổng của các cấu tử màu cũng thay đổi khi thời gian ủ tăng. Nguyên nhân chính cho hiện tượng biến màu là phản ứng nâu hóa phi enzyme Maillard ở nhiệt độ cao. Cường độ biến màu của gạo tăng với nhiệt độ sấy cao hơn và thời gian sấy dài hơn, đặc biệt là gạo biến vàng do ảnh hưởng của nhiệt độ làm tăng mức độ phản ứng Maillard. Ngoài ra, kết quả còn cho thấy thời gian ủ cũng ảnh hưởng đến độ trắng của gạo do nhiệt độ ủ cao (75 oC and 86 oC) kết hợp với thời gian ủ dài đến 60 phút làm tăng cường độ biến màu của hạt. Tuy nhiên, màu sắc của hạt ở cả hai giống vẫn ở mức độ chấp nhận được đối với gạo thương mại. Nghiên cứu này không khảo sát khả năng biến màu của gạo tiếp tục trong quá trình bảo quản sau khi sấy và ủ. 51
KẾT LUẬN Dưới những điều kiện sấy và ủ như đã khảo nghiệm, sấy hạt theo kỹ thuật tầng sôi ở nhiệt độ 80 và 90 oC trong khoảng thời gian 2.5 và 3.0 phút có thể loại bỏ một lượng ẩm 8.7-12.0 % của lúa tươi A10 (hàm ẩm ban đầu 32±1 % cơ sở ướt) và OM2717 (24.5±0.5 % cơ sở ướt). Đối với cả hai giống gạo, bước ủ làm giảm đáng kể tỉ lệ hạt bị gãy nứt và cải thiện TLTH. Trở lực của hạt đối với hiện tượng nứt vỡ trong quá trình xát có thể là do sự keo chảy của các tinh bột ở lớp ngoài hạt do quá trình hồ hóa riêng phần xảy ra ở nhiệt độ cao và thời gian gia nhiệt kéo dài. Kết quả là, TLTH các mẫu sấy tầng sôi có thể cao hơn cả mẫu đối chứng do hiện tượng hồ hóa riêng phần. Bên cạnh hiện tượng hồ hóa riêng phần, nghiên cứu này cũng cho thấy các đặc tính cơ học như độ cứng và độ chặt của hạt gia tăng trong quá trình ủ. Các kết quả này góp phần làm sáng tỏ thêm vai trò của ủ hạt sau khi các quá trình sấy diễn ra. Có thể thấy rằng kỹ thuật sấy tầng sôi làm giảm đáng kể thời gian sấy hạt so với các máy sấy tĩnh truyền thống. Thời gian sấy thực tế sử dụng máy sấy tĩnh là từ 8-10 giờ đối với lúa ướt nếu nông hộ muốn giảm hàm ẩm của hạt xuống mức ẩm bảo quản (14% cơ sở ướt) Do đó, trong trường hợp nông hộ cần giảm ẩm hạt cấp tốc trong mùa mưa đến khoảng 15-16%, có thể sử dụng máy sấy tầng sôi như một máy sấy gọn. Kỹ thuật sấy tầng sôi, vì vậy, rất hữu ích để duy trì chất lượng hạt trong mùa mưa, đặc biệt là tỉ lệ thu hồi gạo nguyên. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phan, H.H., Xuan, N.V., Tam, N.H., Ban, L.V. and Vinh, T. Grain Dryers in Vietnam (in Vietnamese). Agricultural Publisher, Ho Chi Minh City, 2000. 2. Steffe, J. F., & Singh, R. P. Theoretical and practical aspects of rough rice tempering. Transactions of the ASAE, 1980, 23, 3. 3. Cnossen, A. G., Jimenez, M. J., & Sienbenmorgen, T. J. Rice fissuring response to high drying and tempering temperatures. Journal of Food Engineering 2003, 59, 61- 69. 4. Kunze, O. R., & Calderwood, D. L. Rough-rice drying-Moisture adsorption and desorption. In E. T. Champagne (Ed.), Rice Chemistry and Technology (Third edition ed., pp. 223-268). St. Paul, Minnesota, USA: American Association of Cereal Chemists, Inc., 2004. 5. Soponronnarit, S. and Prachayawarakorn, S. Optimum strategy for fluidized-bed paddy drying. Drying Technology 1994, 12, 1667-1686. 6. Soponronnarit, S., Wetchacama, S., Swasdisevi, T. and Poomsa-ad, N. Managing moist paddy by drying, tempering and ambient air ventilation. Drying Technology, 1999, 17, 335-344. 7. Sutherland, J.W. and Ghaly, T.F. Rapid fluidised bed drying of paddy rice in the humid tropics. In Proceedings of the 13rd ASEAN Seminar on Grain Post-harvest Technology, 1990. 8. Tirawanichakul, S., Prachayawarakorn, S., Varanyanond, W., Tungtrakul, P. and Soponronnarit, S. Effect of fluidized bed drying temperature on various quality attributes of paddy. Drying Technology, 2004, 22, 1731-1754. 52
9. Poomsa-ad, N., Terdyothin, A., Prachayawarakorn, S. and Soponronnarit, S. Investigations on head-rice yield and operating time in the fluidised-bed drying process: experiment and simulation. Journal of Stored Products Research, 2005, 41, 387-400. 10. Prachayawarakorn, S., Poomsa-ad, N. and Soponronnarit, S. Quality maintenance and economy with high-temperature paddy-drying processes. Journal of Stored Products Research, 2005, 41, 333-351. 11. Jindal V.K., Sienbenmorgen T.J. Effects of oven drying temperature and drying time on rough rice moisture content determination. Transactions of the ASAE, 1987, 30, 1185-1192. 12. Perdon, A., Sienbenmorgen, T. J., & Mauromoustakos, A. Glassy state transition and rice drying: development of a brown rice state diagram. Cereal Chemistry, 2000, 77, 708-713. 13. Tumambing, J.A., Bulaong M.C. A pilot study on the two-stage or combination drying of high moisture paddy in the humid tropics. In Proceedings of the 9th ASEAN Seminar Grains Post-Harvest Technology, Mesa B.M. Ed; Manila, Philippines, 1987. 14. Noel, T. R., Parker, R., Brownsey, G. J., Farhat, I. A., Macnaughtan, W., & Ring, S. G. Physical aging of starch, maltodextrin, and maltose. Journal of Agriculture & Food Chemistry, 2005, 53, 8580-8585. 15. Liu, Y., Bhandari, B., & Zhou, W. Glass transition and enthalpy relaxation of amorphous food saccharides: A review. Journal of Agriculture & Food Chemistry, 2006, 54, 5701-5717. 16. Chung, H.-J., & Lim, S.-T. Physical aging of amorphous starches (A review). Starch, 2006, 58, 599-610. 53