- Trang Chủ
- Nông nghiệp
- Báo cáo nghiên cứu nông nghiệp Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi ủ ở nhiệt độ cao đến hiện tượng nứt gãy và chất lượng gạo
Xem mẫu
- 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
nguon tai.lieu . vn
