Đề tài Quá trình đồ gạo

ng hạt. Lượng nước ngấm vào bên trong hạt chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ nước sử dụng, thời gian xử lý…. Bảng 5 : Sự thay đổi độ ẩm theo nhiệt độ của nước làm ướt Nhiệt độ nước (0C) Độ ẩm hạt ban đầu (kg/kg chất khô) Độ ẩm hạt sau khi xử lý (kg/kg chất khô) 35 40 45 60 75 80 85 90 95 0.1082 0.1178 0.1215 0.1965 0.1893 0.2192 0.2053 0.2550 0.3099 0.3018 0.3256 0.3984 0.4400 0.5150 0.5350 0.7100 0.7500 0.7900 Sử dụng nước quá nóng sẽ giảm thời gian . Trong một giới hạn nhất định, lượng nước được hấp thụ trong một đơn vị thời gian tỷ lệ với nhiệt độ nước sử dụng. Thực nghiệm cho thấy nếu sử dụng nước có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột ( khoảng 700C ) sẽ làm tăng tốc độ hấp thụ nhưng không làm tăng hàm lượng nước nước được hấp thụ. Nếu nhiệt độ nước ngâm lớn hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột, thời gian hấp thụ giảm nhưng lượng nước được hấp thụ vào hạt nhiều hơn mức cần thiết. Khi nhiệt độ nước ngâm cao thì thời gian ngâm cần thiết để hạt đạt được độ ẩm cân bằng giảm xuống. Để nước ngâm thẩm thấu vào tâm hạt thì độ ẩm hạt phải đat ít nhất là 30%. Nếu lượng nước hấp thụ nhiều hơn mức cần thiết nội nhũ sẽ trương nở đáng kể làm nứt lớp vỏ trấu và nội nhũ hạt trở nên phơi trần trong nước ngâm. Vỏ trấu nứt vỡ gây nên sự hạn chế là các hợp chất bên trong hạt sẽ bị rửa trôi vào nước. Do đó cần khống chế lượng nước ngấm vo hạt thông qua việc điều chỉnh nhiệt độ nước thích hợp để vỏ trấu thóc không nứt vỡ để lộ phần nội nhũ ra ngoài sẽ không ảnh hưởng tốt đến chất lượng của hạt. Đồ thị 5: Nước được hấp thụ theo thời gian ngâm ở những nhiệt độ nước ngâm khác nhau 80, 85 độ C Khi nhiệt độ nước ngâm thấp, năng lượng cung cấp cho sự khuếch tán nước thấp. Ở nhiệt độ thấp hạt có cấu trúc cứng nhắc và những hạt tinh bột còn nguyên vẹn. Khi tỷ lệ nước được hấp thụ thấp thì không gian dành cho những phân tử nước được giới hạn Tuy nhiên khi nhiệt độ nước ngâm vượt quá nhiệt độ hồ hoá, năng lượng này tăng lên dẫn đến sự thay đổi về cấu trúc hạt, cấu trúc hạt thay đổi để hấp thụ được lượng nước nhiều hơn. Do đó quá trình gia công nước nhiệt được điều khiển thông qua tỷ lệ nước được hấp thụ. Ảnh hưởng đến sự sẫm màu của sản phẩm : Nước nóng làm tăng nhanh sự hấp thụ nước đồng thời làm cho sản phẩm sau khi xay có sự biến đổi màu sắc. Đồ thị 6: Sự thay đổi độ trắng gạo theo nhiệt độ ngâm. Đồ thị 6 thể hiện sự sẫm màu của gạo gia tăng theo nhiệt độ nước ngâm. Ta có thể thấy qua hình rằng màu sắc trở nên sậm hơn ngay sau khi nhiệt độ nước ngâm vượt quá 700C. Thời gian ngâm và nhiệt độ nước ngâm ảnh hưởng đến sự sẫm màu của gạo đồ vì những yếu tố này hỗ trợ hoạt động của enzyme, enzyme amylase thủy phân tinh bột thành đường đặc biệt là glucose. Sự ố màu phụ thuộc vào hoạt động của enzyme amylase trong suốt quá trình ngâm. Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ khoảng 600C là lý tưởng cho enzyme amylase hoạt động. Thời gian ngâm và nhiệt độ nước ngâm ảnh hưởng đến protein (albuminoids) ở lớp vỏ bao bọc nội nhũ, albuminoids bị thủy phân tạo thành aminoacid. Do đó có thể xảy ra phản ứng Maillard làm sẫm màu hạt gạo. Ảnh hưởng của nhiệt độ có thể phân huỷ các axit amin chứa S, giải phóng hydrogen sulphide và các hợp chất hữu cơ chứa S có phân tử lượng thấp khác. Những chất này kết hợp với rượu ( tạo ra nhờ phản ứng thủy phân lignin trong vỏ trấu) tạo ra những sản phẩm có mùi như thioalcohols hay thioethers tạo nên mùi và hương vị cho sản phẩm gạo đồ. Trong những quá trình hiện đại, áp suất chân không và áp suất cao được sử dụng để rút ngắn thời gian. Nhiệt độ nước ngâm được duy trì trong giới hạn nhất định để không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng Áp suất khi xử lý : ảnh hưởng đến lượng nước hấp thụ : Bằng cách rút chân không và áp dụng áp suất cao thời gian ngâm được rút ngắn trong khi nhiệt độ nước ngâm không đổi Đồ thị 7: Lượng nước ngâm ở 450C được hạt hấp thụ trong quá trình ngâm trong 2 trường hợp áp suất khác nhau. Thời gian xử lý : Ảnh hưởng đến lượng nước hấp thụ : . Đồ thị 8: Lượng nước được hấp thụ theo thời gian ngâm ở nhiệt độ 80 0C, 85 0C. Dựa vào đồ thị ta thấy rằng thời gian ngâm càng dài thì lượng nước được hạt hấp thụ càng lớn. Tuy nhiên tốc độ nước được hấp thụ vào hạt giảm dần và khi hạt đạt được hàm ẩm nhất định thì lượng nước được hấp thụ không tăng nữa. Ảnh hưởng lên độ sẫm màu của hạt Thời gian ngâm càng dài hạt càng giảm độ trắng. Đó là do kết quả của hoạt động của hệ enzyme trong hạt thủy phân các hợp chất cao phân tử tạo ra những tiền chất cho phản ứng maillard tạo ra màu sẫm cho hạt Đồ thị 9: Sự thay đổi độ trắng của gạo theo thời gian ngâm ở nhiệt độ nước ngâm 700C. 2.Hấp: 2.1. Mục đích – yêu cầu : Mục đích : Gây ra những biến đổi sâu sắc của các thành phần trong hạt để đạt được hiệu quả về mặt dinh dưỡng và công nghệ. Mang vitamin vào trong, làm quá trình hồ hóa diễn ra tốt hơn, phá vỡ hạt tinh bột để hồ hóa. Yêu cầu: Toàn bộ khối hạt phải được tiếp xúc với hơi nước một cách đồng đều, nhiệt độ hơi phải như như nhau ở các phần của khối hạt. Thời gian hấp và nhiệt độ hấp có thể thay đổi đối với các loại hạt khác nhau và tuỳ thuộc yêu cầu của chất lượng sản phẩm cuối cùng. Cần tránh ngâm hạt quá mức để vỏ trấu không bị tách ra. Quá trình ngâm và hấp có sự tương tác, bổ sung cho nhau. Ngâm hạt trong nước nóng giúp gia nhiệt bước đầu cho hạt trong khi phần nước ngưng tụ trên bề mặt hạt trong quá trình hấp đảm bảo hạt luôn được bão hòa ẩm. 2.2.Phương pháp thực hiện: Hấp ở áp suất thường : Hấp ở áp suất thường đòi hỏi thời gian dài, có thể tới 20 phút hoặc hơn nữa. Khi hơi được sục vào khối hạt trong thiết bị hở nắp ở nhiệt độ <1000C giá thành thiết bị sẽ thấp hơn, lượng nước ngưng dễ dàng được tháo ra, thực hiện quá trình đơn giản. Nói cách khác, rất khó để phân bố hơi đồng đều. Phần hạt ở gần lối vào nhận được nhiều nhiệt hơn phần còn lại. Hơn nữa phương pháp này đòi hỏi lượng hơi nhiều hơn các phương pháo khác, do đó tiêu tốn nhiều nhiên liệu. do quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt độ không tăng thêm, có thể đạt tới nhiệt độ hồ hóa tinh bột nhưng hạt không được tiệt trùng hoàn toàn. Hấp ở áp suất cao : Hấp ở áp suất cao đòi hỏi thời gian ngắn hơn. Áp suất càng cao thời gian hấp càng giảm, những biến đổi cấu trúc cơ học và các quá trình sinh hóa xảy ra càng sâu sắc nhưng đồng thời gạo thành phẩm bị sẫm màu và vitamin bị phá hủy, vì vậy không nên dùng áp suất quá cao. Trong thực tế thường hấp thóc trong khoảng 9-12 phút với áp suất 1-2 at. Nếu gia nhiệt dưới áp suất cao, nhiệt độ có thể thay đổi( trong giới hạn chịu nhiệt của thiết bị). Sự phân bố nhiệt đồng đều hơn vì khối hạt bên trong vẫn được gia nhiệt đều. Tuy nhiên thiết bị sẽ đắt tiền hơn và việc tháo nước ngưng, nhập liệu và tháo liệu trở nên khó khăn. Hấp trong điều kiện chân không : Hấp thóc trong chân không đã được nhiều nghiên cứu khẳng định tính ưu việt so với 2 phương pháp trên. Hạt chịu những biến đổi sâu sắc, nhanh chóng đạt các tính chất công nghệ cần thiết. Gạo thành phẩm không bị sẫm màu và cơm có độ dính tốt hơn. Nhưng cũng kèm theo những nhược điểm là thiết bị phức tạp, tỷ lệ tấm giảm không rõ rệt 2.3.Biến đổi : Khi hấp hơi nước có nhiệt độ cao tiếp xúc với hạt có nhiệt độ thấp sẽ ngưng tụ nước trên bề mặt hạt, làm ẩm toàn bộ vỏ hạt và ngấm vào khoảng không gian giữa vỏ và nhân. Quá trình hấp trong một điều kiện nhất định, hạt hấp phụ phần nước ngưng. a.Vật lý: Nhiệt độ của khối hạt và bản thân hạt thóc tăng lên do hạt được đốt nóng Tác dụng nhanh của nước và nhiệt làm giảm đáng kể mối liên kết vỏ và nhân, giữa vỏ quả, vỏ hạt và nội nhũ. Tinh bột trong hạt được thủy phân và cấu trúc dạng hột của nội nhũ trở thành dạng paste vì tinh bột được hồ hóa. Những vết nứt trong nội nhũ được lấp đầy và biến mất. Cấu trúc nội nhũ trở nên rắn chắc và trong suốt. Hiện tượng này được giải thích như sau: Khi có tác dụng của hơi nước hạt tinh bột trương nở khoảng cách giữa các hạt tinh bột với nhau thu hẹp lại. Trong tế bào hạt thóc đã qua quá trình gia công nước nhiệt, thông thường các hạt tinh bột được sắp xếp lại thứ tự và khít với nhau hơn, người ta thấy rõ các hạt tinh bột gạo được xếp thành từng chùm. Trong trường hợp gia công nước nhiệt với áp suất cao thì các hạt tinh bột bị vỡ ra và mất hình dáng ban đầu. Tinh bột trong hạt được thủy phân và cấu trúc dạng hạt của nội nhũ trở thành dạng paste vì tinh bột được hồ hóa. Những vết nứt trong nội nhũ (xuất hiện trong quá trình ngâm) được lấp đầy và biến mất. Cấu trúc nội nhũ trở nên chắc và trong suốt, ít bị gãy nát trong quá trình xay xát. Hình 4: Cấu trúc nội nhũ gạo thường và gạo đồ b.Hóa học : Sự phân bố của những hợp chất tan trong nước bên trong hạt bắt đầu từ quá trình ngâm được tiếp tục và gia tăng: Hàm lượng chất rắn di chuyển vào nước nấu của gạo đồ thấp hơn gạo thường. Khi áp suất hấp tăng lượng chất rắn di chuyển vào nước nấu càng giảm. Sự tạo thành phức hệ amylose-lipid không tan là yếu tố làm giảm khả năng hoà tan vào nước nấu của gạo đồ. Phức hệ amylose – lipid có thể hình thành theo 2 dạng: Dạng 1: Những chuỗi xoắn ốc được sắp xếp 1 cách ngẫu nhiên và có thể có những tinh thể nhưng chỉ với số lượng ít. Dạng 2: Những chuỗi xoắn ốc và các tinh thể kết hợp với nhau tạo thành phức hệ chặt chẽ. Cơ chế: Phức hệ amylose – lipid được hình thành do sự gắn kết của các thành phần vô định hình nằm riêng rẽ trong hạt trong quá trình gia công nước nhiệt. Phức hệ amylose – lipid được hình thành do sự tạo thành tinh thể của amylose và lipid có sẵn trong hạt. Hình 4: Phức hệ amylase - lipid Sự hồ hóa tinh bột và sự hình thành phức hệ amylose – lipid làm nội nhũ hạt trở nên cứng chắc, do đó hiệu quả xay tăng, tính chất nấu thay đổi.Đồng thời các phân tử Iot không có khả năng thay thế phân tử chất béo trong phức hệ amylose – lipid này dẫn đến phản ứng tạo màu hồng với Iot thay vì màu xanh. Sự liên kết này làm gạo nhiều amylose sẽ dễ hồ hóa hơn do cấu trúc của phức hệ amylose – lipid tạo thành dạng 1 dễ tiêu hóa hơn.Ngoài ra , liên kết phân tử mạnh hơn liên kết ngoài nên cơm ít dính. Sự thay đổi hàm lượng vitamin và chất khoáng: Bảng 6 : Sự thay đổi về hàm lượng chất khoáng của gạo qua quá trình gia công nước nhiệt Nguyên tố (mg/0.1kg) Gạo thường Gạo đồ Tro (%) Na Ca K P Mg Fe 0.39 7.28 16.01 97.0 84.2 28.33 1.21 0.44 11.75 23.20 121.1 127.0 40.04 1.27 Hàm lượng tro trong gao đồ tăng vì trong quá trình ngâm và hấp, một số thành phần muối hòa tan được trong nước đã xâm nhập vào hạt. Những nguyên tố khoáng như Na, Ca, Fe, Mg, Cu, Mn và Zn có mặt ở lớp vỏ hạt bị loại bỏ trong quá trình xay xát do đó mức độ xay cũng ảnh hưởng đến hàm lượng khoáng trong gạo. Bảng 7: Sự thay đổi về hàm lượng vitamin của gạo qua quá trình gia công nước nhiệt Vitamin (mg/100g) Hạt thóc Gạo trắng Gạo đồ Thiamin (B1) Riboflavin(B2) Niacin (PP) 0.41 0.09 5.2 0.06 0.03 1.3 0.40 0.03 3.5 Bảng 8: Hàm lượng vitamin trong một số loại gạo (số liệu theo Achaya -Ấn Độ) Vitamin Hàm lượng vitamin(%) so với gái trị của gạo thường Hạt thóc Gạo lau bóng Gạo giã Gạo đồ Thiamine Riboflavin Niacin Folic acid 100 100 100 100 15 35 37 22 66 87 85 60 72 66 83 30 Quá trình gia công nước nhiệt làm giảm sự mất mát các thành phần tan trong nước ( Vitamin B, đường , acid amin, khoáng) trong quá trình xay xát, điển hình là Thiamin. Hàm lượng vitamin trong gạo đồ cao hơn gạo thường là do: Lớp ngoài của hạt gồm những tế bào của các lớp aloron, vỏ quả, vỏ hạt. Các chất khoáng và vitamin cũng được phân bố nhiều ở các tế bào lớp ngoài của hạt chất xơ, chất béo. Nếu không qua quá trình gia công nước nhiệt thì phần lớn lượng chất dinh dưỡng này sẽ bị loại bỏ trong quá trình xay xát. Trong quá trình gia công nước nhiệt, hàm lượng khoáng và vitamin có những biến đổi nhất định. Trong khi ngâm và hấp hạt, các chất khoáng và vitamin chuyển từ các lớp ngoài vào phía trong. Dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao trong quá trình hấp, các thành phần dinh dưỡng này di chuyển từ bên ngoài vào trong nội nhũ hạt. Khi hạt có qua quá trình hấp thì sự mất mát Thiamin giảm đáng kể và mức độ hấp càng cao thì sự mất mát Thiamin càng giảm. Do trong quá trình hấp tinh bột được hồ hóa, cấu trúc hạt trở nên vững chắc nên có khả năng giữ lại lớp cám giàu vitamin trong quá trình xay xát và lau bóng. Những hạt cầu béo, chủ yếu có trong lớp aleuron bị phá hủy. Xảy ra phản ứng mailard làm sậm màu hạt. c.Hóa sinh: Phần lớn các hoạt động sinh học, dạng hoạt động hay dạng nghỉ, như sự phát triển của nấm, bào tử nấm, côn trùng, trứng và ấu trùng của chúng bị kìm hãm và tiêu diệt. Những enzyme có mặt trong hạt bị vô hoạt và phá huỷ. Enzyme peroxidase trong gạo là 1 trong những enzyme bền nhiệt nhất, sẽ bị vô hoạt sau khi hấp 8 phút ở nhiệt độ 1210C. d.Cảm quan: Hạt hút nước và trương nở. Có sự thay đổi màu sắc: hạt bị sẫm màu. 2.4.Thiết bị : Hình 5: Nồi hấp Nồi hấp thường có hình trụ tròn hay hình chữ nhật, nắp mở bên trên, đáy hình côn hay hình nón làm từ sắt tấm hay bê tông. Nồi hấp được đặt bên cạnh thùng ngâm để thuận tiện cho công nhân làm việc. Đáy nồi hấp cách mặt đất 1 khoảng để việc tháo dỡ thóc được dễ dàng. Chính giữa nồi hấp là một đường ống thẳng đứng có đục lỗ. Hơi từ nồi hơi đi qua đường ống này xuyên qua các lỗ xâm nhập vào khối thóc ẩm. Nếu nồi hấp có đường kính lớn có thể sử dụng nhiều đường ống để hơi có thể đến khắp khối thóc.Đôi khi nồi hấp đáy bằng được sử dụng, khi đó đường ống được lắp bên dưới Người ta tháo dỡ thóc bằng cách lật ngược nồi hấp nhờ 2 trục quay. 2.5.Ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng sản phẩm: Nhiệt độ hấp: Nhiệt độ quá trình hấp tương đương với áp suất hấp do đó ảnh hưởng của nhiệt độ hấp cũng như ảnh hưởng của áp suất hấp. Để hồ hóa tinh bột phải hấp thụ đủ lượng nước và đạt đến nhiệt độ hồ hóa thấp nhất. Nhiệt độ hơi nước ở áp suất thường luôn cao hơn nhiệt độ hồ hóa. Tuy nhiên để đảm bảo toàn bộ tinh bột trong hạt được hồ hóa, lượng ẩm và nhiệt phải được cung cấp đủ. Lượng nhiệt do hơi nước cung cấp phụ thuộc nhiệt độ hơi nước và hệ số truyền nhiệt. Các thông số này thay đổi tùy theo trạng thái của hạt ( có vỏ trấu hay không có vỏ trấu) và cấu trúc của bản thân hạt đó sẽ ảnh hưởng đến sự dy chuyển của nhiệt từ bề mặt vào bên trong. Nếu tinh bột không được hồ hóa hoàn toàn thì ở tâm của nội nhũ tinh bột vẫn còn nằm trong thể hạt. Hạt nên được hấp cho đến khi tinh bột được hồ hóa hoàn toàn, bất kể độ dày và cấu trúc hạt như thế nào. Nếu nhiệt độ hơi lớn hơn nhiệt độ hồ hóa thì kết quả là quá trình dịch hóa. Ta có thể đánh giá một cách gián tiếp thông qua độ cứng của hạt, màu sắc và sự bám dính giữa lớp vỏ và nội nhũ, giữa nội nhũ và nhân. Áp suất hấp: Ảnh hưởng lên sự hồ hoá tinh bột Mức độ hồ hóa phụ thuộc vào áp suất hấp. Áp suất hấp càng cao mức độ hồ hoá càng lớn và ngược lại. Quá trình hồ hoá kết thúc trong 20 phút ở áp suất 10psig trong khi ở áp suất 0 psig hạt cần 60 phút để hạt đạt được tỷ lệ hồ hoá 80%. Nhưng mặc dù ở áp suất 10psig sự hồ hoá kết thúc sau 20 phút, hạt chỉ đạt được hàm lượng chất hòa tan cao nhất sau 60 phút. Đồ thị 10: Tỷ lệ hồ hóa của thóc ở những áp suất hấp khác nhau Quan hệ giữa hàm lượng chất hoà tan và mức độ hồ hoá Đồ thị 11: Mối quan hệ của hàm lượng chất hoà tan và mức độ hồ hoá của thóc ở những áp suất khác nhau Quan hệ giữa hàm lượng chất hoà tan và mức độ hồ hoá có dạng tuyến tính cho tới gần điểm mà quá trình hồ hoá kết thúc, sau đó quá trình dịch hoá tiếp tục diễn ra. Hàm lượng chất hòa tan sau quá trình dịch hoá có thể còn tăng thêm nhiều, vượt quá giá trị được khảo sát. Vì lý do đó mức độ hồ hoá chỉ có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng chất hoà tan khi hấp ở áp suất thấp, khi đó sự dịch hoá diễn ra không đáng kể. Các thông số có mối quan hệ với mức độ hồ hoá kém rõ ràng hơn hàm lượng chất hòa tan thì không được khảo sát. Ảnh hưởng của áp suất hấp lên sự dịch hoá tinh bột Mức độ dịch hoá cũng phụ thuộc rất lớn vào áp suất Áp suất hấp càng cao mức độ dịch hoá càng tăng. Mức độ dịch hoá được biểu thị bằng hàm lượng chất hoà tan theo thời gian ở những áp suất hấp khác nhau. Đồ thị 12: Tỷ lệ dịch hoá của thóc ở những áp suất khác nhau. Ảnh hưởng của áp suất hấp lên sự tạo thành phức hệ tinh bột Hàm lượng phức hệ tinh bột phụ thuộc rất lớn vào áp suất hấp. Áp suất hấp càng cao càng nhiều phức hệ tinh bột được tạo thành. Áp suất hấp cao đồng nghĩa với hàm lượng chất hoà tan cao. Điều này cho thấy rằng để hình thành phức hệ tinh bột thì tinh bột phải được dịch hoá trước đó. Nhờ quá trình dịch hoá, amylose được giải phóng dưới dạng tự do, từ đó chúng được sắp xếp lại cùng với các phân tử acid béo tạo thành phức hệ. Thời gian hấp Thời gian hấp ảnh hưởng đến hàm ẩm của hạt. Nhiệt độ để hồ hoá hoàn toàn tinh bột phụ thuộc vào hàm ẩm trong quá trình gia nhiệt cho hạt. Ở độ ẩm 60, 40, 25%, sự hồ hoá tinh bột hoàn tất lần lượt ở nhiệt độ 90, 105, 145oC. Những số liệu đó cho thấy rằng để đạt được sự hồ hóa hoàn toàn trong quá trình gia công nước nhiệt thì độ ẩm bên trong nội nhũ và nhiệt độ hấp phải được điều chỉnh cho phù hợp với nhau. Thời gian hấp cũng ảnh hưởng đến sự hình thành phức hệ amylose-lipid. Ở độ ẩm 66% không có sự tạo thành phức hệ amylose-lipid loại 2 Nhưng ở độ ẩm 40 và 25%, dạng phức hệ này được hình thành ở nhiệt độ lần lượt là 100 và 1300C. Do đó sự phân bố ẩm trong hạt trong quá trình gia công nước nhiệt ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng gạo đồ thành phẩm. Hàm ẩm quá cao ở những lớp ngoài của hạt có thể hạn chế sự tạo thành phức hệ amylose-lipid và phức hệ cũng chỉ có thể hình thành ở nhiệt độ rất cao nếu hàm ẩm bên trong nội nhũ hạt quá thấp. 3.Sấy : 3.1. Mục đích : Chuẩn bị : chuẩn bị cho quá trình xay xát. Bảo quản : quá trình sấy đưa hạt về độ ẩm thích hợp (11-12%), độ ẩm này giúp ức chế vi sinh vật và vô hoạt enzym nên có tác dụng bảo quản. 3.2.Phương pháp: Kinh nghiệm cho thấy, thóc được sấy kho dưới ánh mặt trời chỉ cho độ ẩm cuối tối đa ở khoảng 16-18%.Với độ ẩm này khi lưu kho hạt dễ hút ẩm trở lại và bị nấm mốc tấn công.Độ ẩm thích hợp cho sản phẩm này thường là 11-12%. Khi sấy xong, sản phẩm thường được lưu kho trong vài giờ, có thể từ 2-3 ngày và sau đó được đưa khi xay xát.Lúc này, hạt rất dễ hút nước trở lại và bị vi sinh vật tấn công. Trong những nhà máy hiện đại sử dụng thiết bị sấy dạng thẳng đứng hay dạng hình trụ nằm ngang. Thiết bị sấy dạng hình trụ đứng thích hợp để sấy chậm ở nhiệt độ thấp trong khi thiết bị hình trụ nằm ngang thích hợp để sấy nhanh ở nhiệt độ cao. Giai đoạn 1: giảm độ ẩm xuống 16-18% Giai đoạn 2: giảm độ ẩm xuống 11-12% 3.3.Biến đổi : Vật lý: Độ cứng của hạt tăng lên. Hóa học và hóa sinh: Trong quá trình sấy gạo đồ ngoài sự biến đổi về hàm ẩm nhằm giảm hàm ẩm hạt đến giá trị tối ưu cho xay xát và tồn trữ sau này, sấy cũng ảnh hưởng đến cấu trúc hạt bằng cách tiếp tục hồ hóa ( giữ nhiệt độ hạt ở nhiệt độ hồ hóa) hay đình chỉ quá trình hồ hoá. Nếu quá trình hồ hóa vẫn tiếp tục sẽ làm nội nhũ hạt trở nên cứng chắc hơn. Dùng nhiệt độ sấy cao: Quá trình hồ hóa vẫn tiếp tục sẽ làm hạt trở nên cứng và sậm màu hơn. Ngoài ra do nhiệt độ sấy cao, tốc độ dịch chuyển ẩm nhanh có thể gây ra những vết nứt trên nội nhũ làm hạt dễ gãy vỡ khi xay. Dùng nhiệt độ sấy thấp: Quá trình hồ hóa bị đình chỉ không làm hạt trở nên cứng và sậm màu, không gây ra các vết nứt trên nội nhũ. Hạt thóc trước quá trình sấy chưa hồ hóa hoàn toàn, trong quá trình sấy tiếp tục bị hồ hóa. Khi sấy ở nhiệt độ cao tỷ lệ hồ hóa tăng lên theo thòi gian sấy.Nếu hạt trước khi sấy có tỉ lệ hồ hóa xấp xỉ 20% , nếu sấy ở 150oC mất 5-6 phút và 170oC mất 4 phút để quá trình hồ hóa xảy ra gần như hoàn toàn. Đồ thị 13: Mức độ tinh bột được hồ hóa phụ thuộc thời gian sấy ở nhiệt độ sấy lần lượt là 150, 1700C với độ dày lớp hạt 12.5cm . Hình dưới đây là cấu trúc hạt tinh bột đã qua quá trình gia công nước nhiệt và được sấy ở những nhiệt độ khác nhau. Sau khi sấy ở nhiệt độ 150-1700C hạt tinh bột trương nở, hấp thụ nước xung quanh hạt và xảy ra sự hồ hoá, hạt tinh bột bị vỡ mất đi hình dạng ban đầu. Ta nhận thấy nhiệt độ sấy càng cao thì mức độ hồ hóa tinh bột càng tăng, thể hiện ở sự phân tán các phần tử tinh bột. Hình 6 : Cấu trúc gạo thường và gạo đồ ở những điều kiện sấy khác nhau Tùy thuộc vào mức độ hồ hóa ta có gạo đồ được hồ hóa hoàn toàn và gạo đồ hồ hoá 1 phần. Gạo đồ hồ hóa hoàn toàn có nội nhũ trắng trong và cứng chắc. Gạo đồ hồ hoá 1 phần (còn gọi là hạt trắng bụng) có phần tinh bột chính giữa nội nhũ chưa được hồ hóa, phần tinh bột này có màu trắng đục. Trong gạo đồ, sự tồn tại của phần tinh bột chưa được hồ hóa ở chính giữa nội nhũ là điều không mong muốn vì khi đó hạt rất dễ vỡ trong quá trình xay. Sự thay đổi màu do phản ứng mailard: quá trình đồ gạo làm tăng giá trị dinh dưỡng và tăng thời gian bảo quản gạo. Tuy nhiên vấn đề gặp phải trong quá trình gia công nước nhiệt là sản phẩm bị sậm màu ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm. Hình 8: Gạo thường và gạo đồ Tổng hàm lượng chất béo trong toàn hạt ít thay đổi sau quá trình sấy Bảng 9: Tổng hàm lượng chất béo trong toàn hạt sau quá trình sấy Hóa lý: Độ ẩm của hạt giảm và độ nhớt của hạt nhìn chung cũng giảm. Cảm quan: Màu sắc thay đổi: sản phẩm gạo đồ có màu sậm hơn sản phẩm gạo thường. Gạo đồ gạo thường Độ trắng của thóc: Hạt gạo có một vùng trắng đục ở bụng hạt, chiếm khoảng 50% thể tích hạt được gọi là hạt trắng bụng. Hạt trắng bụng do phần tinh bột nằm chính giữa nội nhũ chưa được hồ hóa. Tỷ lệ hạt trắng bụng được tính bằng % của lượng gạo nguyên hạt sau khi xay và được thể hiện trên đồ thị . Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tỷ lệ hạt trắng bụng với độ ẩm ban đầu của hạt khoảng 41.5% – 42.5 % chất khô. Đồ thị 14: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tỷ lệ hạt trắng bụng ở nhiệt độ sấy 150, 160, 1700C, độ dày hạt 10 cm. Đồ thị 15: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tỷ lệ hạt trắng bụng ở nhiệt độ sấy 1700C, độ dày lớp hạt 10, 12.5, 15 cm . Khi độ ẩm hạt giảm, tức là tăng thời gian sấy thì lượng hạt trắng bụng giảm. Tỷ lệ hạt trắng bụng cũng giảm khi tăng nhiệt độ sấy. Độ dày lớp hạt khi sấy ít ảnh hưởng đến tỷ lệ gạo trắng bụng, giá trị chỉ dao động trong khoảng 1-2% khi độ dày thay đổi từ 10-15 cm ở nhiệt độ sấy 1700C (Đồ thị 15). Từ sự biến đổi về tỷ lệ hạt trắng bụng có thể gián tiếp suy ra sự ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, thời gian sấy lên mức độ hồ hoá của tinh bột. Cơm nấu bằng gạo đồ ít dính hơn. Trong thành phần lipid có mặt trong gạo, acid béo tự do là yếu tố quan trong nhất đối với sự hình thành nên phức hệ amylose-acid béo. Phức hệ làm giảm độ dính của cơm khi nấu do đó cơm nấu từ gạo đồ tơi và kém dính hơn cơm nấu từ gạo thường. Ngoài ra gạo mới được thu hoạch bao giờ cũng tạo ra cơm có độ dính cao hơn gạo đã được bảo quản trong vài tuần. Do trong quá trình bảo quản, hàm lượng acid béo tăng lên nhanh chóng, chúng kết hợp với amylose tạo thành phức hệ khiến cơm được nấu ra tơi, kém dính. Một số nơi trên thế giới ưa chuộng tính chất này tuy nhiên một số nơi lại không ưa thích. 3.4.Thiết bị sấy dùng hơi quá nhiệt: Sau quá tình ngâm, thóc ướt được sấy khô bằng thiết bị sấy dùng hơi quá nhiệt. Cấu tạo : Hệ thống gồm các phần chính: Thùng hình trụ, đường kính trong 15cm, cao 100cm, P=13.5KW để chuyển hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt. Quạt ly tâm P=2.2KW nối với cyclone và nồi hơi 31kg/h. Thiết bị tạo hơi bão hòa ở 106 kPa ( áp suất tuyệt đối). Nguyên lý hoạt động: Thóc ướt nạp vào buồng sấy bằng cửa nhập liệu số 10, lúc này van 3 và 5 đóng, van 2 và 4 mở.Sau khi thóc ướt nạp xong, van 10-4-2 đóng, van 3-5 mở. Hơi nóng từ lò hơi đi vào buồng sấy. Trong quá trình sấy, các van được giữ ổn định. Bụi và thóc vụn thoát ra và hơi nóng được tái sử dụng. Hơi qua lò điện tiếp túc được gia nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu, rồi đi vào buồng sấy. Để xác định lượng hơi và nhiệt độ thóc, người ta sử dụng van số 9. Nhiệt của thóc và hơi được đo bằng cặp nhiệt đô Cr-Al ( độ K). Hình 9: Thiết bị sấy Thông số : Vận tốc khí :3m/s Nhiệt độ:140oC Thời gian sấy:10-15 phút Độ ẩm đầu: 25-30% Độ ẩm cuối : 11-13% 3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy và nhiệt độ thóc: Ảnh hưởng của bề dày hạt: Khối hạt càng dày thì thời gian sấy càng dài và nhiệt độ khối hạt càng thấp. Đồ thị 16: Ảnh hưởng của bề dày hạt đến nhiệt độ, thời gian sấy. Ảnh hưởng của tốc độ hơi bề mặt: Vận tốc truyền nhiệt tỉ lệ thuận với thời gian sấy và nhiệt độ khối hạt. Đồ thị 17: Ảnh hưởng của vận tốc truyền nhiệt đến thời gian sấy, nhiệt độ sấy . Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy: Cùng vận tốc gió và độ dày khối hạt, nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh.Thí nghiệm với nhiệt độ sấy từ 140-180oC, cho kết quả như hình biểu diễn: Đồ thị 18: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến tốc độ sấy. VI. TÍNH CHẤT SẢN PHẨM GẠO ĐỒ Vật lý : Độ cứng : Độ cứng của gạo đồ cao hơn các loại gạo khác do các nguyên nhân: Protein dự trữ thường tồn tại trong nội nhũ dưới dạng thể hình cầu có màng bao, nằm riêng biệt hay kết dính với nhau tạo thành mạng lưới hạt protein bao bọc các hạt tinh bột. Các mạng lưới hạt protein này tập tr