Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng

Phụ lục 3 Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng 2 Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Giới thiệu Sấy lúa đã được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam từ thập niên 1980. Nhiều ứng dụng thành công như máy sấy tỉnh, sấy rất rẻ, một số đang giai đoạn thử nghiệm như sấy tầng sôi, sấy hai giai đoạn. Các loại máy sấy tháp áp dụng không thành công do không sấy được lúa ướt và chi phí sấy cao. Hiện tại, máy sấy tĩnh đang chiếm ưu thế nhất là phục vụ ở các địa bàn xa do công nghệ đơn giản và giá thành rẻ, chất lượng sấy chấp nhận. Việc hoàn thiện công nghệ sấy tĩnh là điều nên tiến hành. Đây là một trong những mục tiêu của chương trình CARD 026/VIE05. Tuy nhiên, ở những nơi tập trung lúa như nhà máy xay, kho bảo quản, công nghệ sấy năng suất cao và cơ giới hóa các khâu xử lý lúa cần được quan tâm ứng dụng. Trong khuôn khổ chương trình CARD 026/VIE05, sấy tầng sôi được lựa chọn làm công đoạn sấy nhanh, có thể giải quyết 1 hoặc 2 giai đoạn trong qui trình sấy. Giai đoạn 2 trước đây của máy sấy bảo quản sử dụng nhiệt độ thấp (29-32oC) nên thời gian kéo dài. Với sản xuất 3 vụ lúa/năm như hiện nay ở ĐBSCL, việc bảo quản lâu chưa phải là nhu cầu trước mắt. Do vậy, tăng năng suất sấy ở giai đoạn 2 sẽ phù hợp hơn trong giai đoạn hiện nay. Trong các nghiên cứu của chương trình CARD 026/VIE05, chế độ sấy tầng sôi giai đoạn 1 để giảm ẩm độ lúa xuống 18% đã được xác định là tốt ở 80oC trong 2.5 phút sau đó ủ 40 phút ở 75oC. Thông tin này sẽ được áp dụng trong nghiên cứu này. Mục đích của nghiên cứu này là ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng nhằm xác định qui trình sấy nhiều giai đoạn tối ưu trên cơ sở có tỉ lệ gạo nguyên cao, gạo không bị hồ hóa. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm Trong nghiên cứu này, để áp dụng phương pháp bề mặt đáp ứng cho qui trình sấy nhiều giai đoạn, vài thông số trung tâm cần phải xác định. Các thông số lưa chọn là: 4 thông số trong các thông số sau: nhiệt độ sấy lượt 1, thời gian sấy lượt 1, nhiệt độ sấy lượt 2, thời gian sấy lượt 2, thời gian sấy ở 35oC. Thông số trung tâm sấy lượt 1 là nghiệm thức tốt trong nghiên cứu của Cô Tuyền (MS6) là nhiệt độ sấy 80oC trong 2.5 phút cho lượt 1 và ủ 40 phút tại nhiệt độ hạt. Thông số trung tâm sấy lượt 2 (nhiệt độ, thời gian). Thông số trung tâm thời gian sấy 35oC. Thiết kế chi tiết của thí nghiệm sơ bộ được trình bày trong Bảng 1. Đo đạc các chỉ tiêu Ẩm độ được đo bằng máy Kett, mỗi lần đo đều được lặp lại ba lần sau dó xử lý trung bình tránh sai số. Cách đo các chế độ trên máy: đối với lúa mới lấy từ máy sấy đo ở chế độ ‘paddy in dryer’, còn lúa sau khi đã để ngoài môi trường để nguội hoặc sau một ngày đo ở chế độ paddy thông thường. Lấy 100g gạo lức đi xát trắng để đo tỉ lệ gạo nguyên được tính là tỉ lệ của gạo nguyên vẹn (70% chiều dài hạt) trên tổng khối lượng gạo đem đi xát. Thí nghiệm sấy bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Từ kết quả thí nghiệm 1 và kết quả nghiên cứu của Cô Tuyền (MS6) ta có giá trị trung tâm cho các thông số nghiên cứu và khoảng biến thiên chọn như sau (chọn 4 thông số T1, t2, T2 và t3): Lượt 1: T1= 80oC 5± trong thời gian t1 = 2.5 phút, ủ 40 phút tại nhiệt độ hạt. Lượt 2: T2= 50oC 5± trong thời gian t2 = 3.5 1± phút. 3 Thời gian sấy nhiệt độ thấp 35oC: t3 = 3 1± giờ. Ẩm độ và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên là thông số theo dõi. Bảng 1. Thiết kế chi tiết các thí nghiệm sấy tìm thông số trung tâm cho lượt 1 và 2. T1 t1(phút) ủ(phút) T2 t2 (phút) 80oC 2.5 40’ (1) 80oC 2.5 40’ (2) 80oC 2.5 40’ (3) 80oC 2.5 40’ (4) 75oC 3 (1) 75oC 2.5 (2) 70oC 3 (3) 70oC 2.5 (4) 80oC 2.5 40’ (5) 80oC 2.5 40’ (6) 80oC 2.5 40’ (7) 80oC 2.5 40’ (8) 65oC 3 (5) 65oC 2.5 (6) 60oC 3 (7) 60oC 2.5 (8) 80oC 2.5 40’ (9) 80oC 2.5 40’ (10) 80oC 2.5 40’ (11) 80oC 2.5 40’ (12) 55oC 3 (9) 55oC 2.5 (10) 50oC 3 (11) 50oC 2.5 (12) 80oC 2.5 40’ (13) 80oC 2.5 40’ (14) 45oC 3 (13) 45oC 2.5 (14) Mỗi thí nghiệm sau khi sấy đo ẩm độ hạt, để trong bình kín tránh hồi ẩm (24h) rồi xay xát và tính tỉ lệ hồ hóa và tỉ lệ gạo nguyên. 4 Thiết kế thí nghiệm Chọn theo mô hình DraperLin, 4 yếu tố kiểu trực giao, thiết kế từ chương trình Statgraphic ta được 16 nghiệm thức, chọn thêm 4 nghệm thức trung tâm để đủ bậc tự do cho hồi quy có tương tác bậc 3. Thiết kế thí nghiệm dưới dạng biến thực trình bày trên Bảng 2. Đo ẩm độ lúa ướt, ngâm trong nước để cân bằng nhiệt độ với môi trường nếu lúa được trữ mát trước đó. Làm khô hạt. Sử dụng 250 g lúa tươi để sấy tầng sôi hai giai đoạn. Ở giai đoạn 1, lúa được sấy tầng sôi ở 73, 75, 80, 85, 87oC trong 2.5 phút, sau đó ủ ở nhiệt độ hạt trong 40 phút. Ở giai đoạn 2, lúa tiếp tục được sấy tầng sôi theo điều kiện sấy minh họa ở Bảng 2. Lúa được sấy lớp mỏng sau đó ở 35oC. Làm nguội hạt, đóng bao 24 giờ trước khi đem xay 150 g lúa bằng máy xay xát trong phòng thí nghiệm và xát trắng 100 g gạo. Bảng 2. Giá trị biến thực. Biến thực số nghiệm thức Z1 Z2 Z3 Z4 1 80 50 3.5 3 2 72.929 50 3.5 3 3 87.071 50 3.5 3 4 85 55 2.5 2 5 75 45 2.5 2 6 85 45 2.5 4 7 80 50 2.0858 3 8 80 50 4.9142 3 9 80 42.929 3.5 3 10 85 45 4.5 4 11 80 50 3.5 4.4142 12 75 45 4.5 2 13 80 57.071 3.5 3 14 75 55 4.5 4 15 85 55 4.5 2 16 80 50 3.5 1.584.58 17 75 55 2.5 4 18 80 50 3.5 3 19 80 50 3.5 3 20 80 50 3.5 3 21 80 50 3.5 3 22 80 50 3.5 3 5 Kết quả thí nghiệm Giống lúa IR50404 Kết quả ẩm độ và TLTH (tỉ lệ thu hồi gạo nguyên) trình bày trên Bảng 3. TLTH của mẫu đối chứng sấy lớp mỏng ở 35oC trong khoảng 52-57.5% sau 1 ngày bảo quản và 41-44.6% sau 5 ngày bảo quản. Bảng 3. Số liệu ẩm độ sau sấy, ẩm độ ban đầu: 30.5%. Thứ tự trong ma trận Nhiệt độ sấy gđ1 Nhiệt độ sấy gđ2 Thời gian sấy gđ2 Ẩm độ gđ1 Ẩm độ gđ2 Thời gian thông gió (h) Ẩm độ sau thông gió TLTH, % 1 80 50 3.5 18.6 16.5 3 13.8 41.74797 2 73 50 3.5 18.5 17.3 3 14.1 44.44132 3 87 50 3.5 17.1 14.9 3 13.3 53.06811 4 85 55 2.5 17.8 15.2 2 14.4 38.37218 5 75 45 2.5 18.4 17 2 15.3 15.07704 6 85 45 2.5 18.2 15.4 4 12.7 48.12645 7 80 50 2 19.3 16.4 3 13.8 54.70301 8 80 50 4.9 19.3 15.5 3 13.4 56.06909 9 80 43 3.5 19.6 17 3 14.3 46.35727 10 85 45 4.5 17.9 15.8 4 12.2 48.8484 11 80 50 3.5 19.1 16.9 4.5 13.8 59.88005 12 75 45 4.5 18.7 16.5 2 14.8 13.49153 13 80 57 3.5 19.5 16.3 3 14.5 52.06247 14 75 55 4.5 18.9 16.1 4 13.4 36.6239 15 85 55 4.5 18.5 15 2 13.7 44.50923 16 80 50 3.5 17.7 15.4 1.5 14.7 26.28117 17 75 55 2.5 18.5 16.3 4 13.6 38.22772 18 80 50 3.5 19.2 16.6 3 14.3 50.97831 19 80 50 3.5 18.4 16.2 3 13.4 53.37358 20 80 50 3.5 18.9 16.7 3 13.8 43.38796 21 80 50 3.5 19.6 17.2 3 14.5 44.22393 22 80 50 3.5 18.2 16.9 3 13.8 44.74207 Kết quả phân tích hồi qui đa biến theo phương pháp loại dần các thành phần trong mô hình đa thức bậc 3 của số liệu HRY. Kết quả cho thấy hồi qui có ý nghĩa và biểu diễn dưới hàm sau: HRY (%) = 48.765 + 3.050X1 + 2.017X2 + 0.467X3 + 11.879X4 – 3.508X12 – 6.345X42 – 2.007X1X4 + 6.505X1 X42 – 4.332X12 X4. 6 Từ đây, tìm được nghiệm tối ưu trong vùng nghiệm mã hóa từ -1.4142 đến 1.4142 như sau: x1 x2 x3 x4 0.686045 1.414 1.414 1.414 Và T1(oC) T2(oC) t 2(phút) t 3(giờ) 83.43 57.07 4.91 4.41 Giống lúa Jasmine Bảng 4 trình bày ẩm độ đầu ra sau mỗi giai đoạn sấy và TLTH tương ứng của giống gạo Jasmine. TLTH của mẫu đối chứng trong khoảng 50-53.5% sau 1 ngày tồn trữ và 30-33% sau 5 ngày bảo quản. Sự cố mất điện vào ngày thứ 5 có thể giải thích cho việc TLTH của mẫu đối chứng thấp. Kết quả cho thấy hồi qui có ý nghĩa và biểu diễn dưới hàm sau: HRY (%) = 47.745 + 4.750X1 + 10.860X4 – 6.217X42 + 3.340X1X2 + 1.008X1X3 – 0.998X3X4 –3.206X1X2X4. Từ đây, tìm được nghiệm tối ưu trong vùng nghiệm mã hóa từ -1.4142 đến 1.4142 như sau: x1 x2 x3 x4 1.4200 1.4200 1.4200 0.2395 Và T1(oC) T2(oC) t2(phút) t3(giờ) 87.10 57.10 4.92 3.24 Qua 2 thí nghiệm trên với 2 giống lúa, vùng tối ưu có phần khác biệt. Nhiệt độ lượt 1 có thể nâng cao hơn 80oC do nhiệt độ ủ là 73oC,thấp hơn trong thí nghiệm của Tuyền (MS6). Phân tích thống kê cho thấy nhiệt độ và thời gian sấy lượt 2 ít tác động đến HRY trong vùng thí nghiệm. Vì vậy, cần thí nghiệm tiếp để: • Kiểm tra tính hiệu lực của vùng tối ưu, so với đối chứng. • So sánh hai vùng tối ưu trên cùng 1 giống lúa • So với qui trình sấy 2 giai đoạn: lượt 1 sấy tầng sôi, lượt 2 sấy tĩnh 35oC và 40oC. Nhiệt độ sấy lượt 2 tăng lên cao hơn vùng 29-32oC của sấy 2 giai đoạn trong đề án PN-9008 trước đây nhằm rút ngắn thời gian sấy. Thời gian sấy cho đến lúc đạt ẩm độ dưới 14%. Thí nghiệm bố trí kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ gồm 4 nghiệm thức: sấy tối ưu 1 (3GD1), sấy tối ưu 2 (3GD2), sấy 2 giai đoạn 40oC (2GD40) và sấy giai đoạn 35oC (2GD35). 3 khối ứng với 3 đợt nguyên liệu của 3 ngày bảo quản. Kết quả thu được trình bày ở Bảng 5 và Bảng 6. Có thể thấy TLTH gạo nguyên tương đối của tất cả các nghiệm thức tương đương và so sánh được với mẫu đối chứng (Bảng 6). 7 Bảng 4. Số liệu về độ ẩm sau sấy và TLTH gạo nguyên (giống gạo Jasmine). thứ tự trong ma trận nhiệt độ sấy p1 nhiệt độ sấy p2 thời gian sấy p2 thời gian thông gió (h) ẩm độ ban đầu ẩm độ pass1 ẩm độ pass2 ẩm độ sau thông gió TLTH, % 1 80 50 3.5 3 30.4 18.6 17.7 14.4 49.36989 2 80 50 3.5 1.6 28.7 19 17 16.2 37.67632 3 87 50 3.5 3 27.5 19.7 17.9 15.5 52.92637 4 85 55 2.5 2 30.6 20.2 17.5 16.4 40.33915 5 75 45 2.5 2 26.7 19.2 17.8 16.8 31.55547 6 85 45 2.5 4 30.4 20.5 17.9 14.3 55.43853 7 80 50 2 3 30.7 19.8 17 15.1 45.17301 8 80 50 4.9 3 28.4 19.3 16.7 14.5 49.89803 9 80 43 3.5 3 30.4 18.4 17.6 14.6 45.30631 10 85 45 4.5 4 29.3 20.2 17.4 14.2 56.83799 11 80 50 3.5 4.5 30.5 18.7 15.7 14.2 50.67151 12 75 45 4.5 2 27.1 21.5 18.4 16.8 32.9197 13 80 57 3.5 3 30 19.1 16.1 14.5 47.41629 14 75 55 4.5 4 25.8 19.7 14.6 14.7 46.20657 15 85 55 4.5 2 28.5 20.1 16.1 15.6 44.04119 16 80 50 3.5 1.5 26.7 18.5 17.3 14.5 19.95894 17 75 55 2.5 4 30.4 20 18.5 15 50.52877 18 80 50 3.5 3 29.5 18.1 16.4 14.5 48.08918 19 80 50 3.5 3 30.2 18.8 16.2 14.3 50.71751 20 80 50 3.5 3 30.3 18.7 16.9 14.8 46.71098 21 73 50 3.5 3 28 18.2 17.5 14.6 50.50767 22 80 50 3.5 3 29 18.9 16.9 14.3 49.12774 23 83 57 4.9 4.4 30.6 19.7 17.4 14.4 56.14286 24 83 57 4.9 4.4 26.9 17.8 16.2 14.2 54.05527 8 Bảng 5. Ẩm độ và thời gian sấy. MAU độ ẩm nhiệt độ sấy gđ1 nhiệt độ sấy gđ2 thời gian sấy p2 thời gian thông gió độ ẩm sau gđ1 độ ẩm sau gđ2 sau sấy 35oC Lặp lại 1 DC1 30.2 11.5h 13.5 DC2 29.6 11.5h 13.7 1 28.8 87 57 4.9 4.4 17.8 16.4 14.3 2 29.4 83 57 4.9 3.24 19 17 14.5 sấy 40oC 28.9 80 40 5.5h 20 13.4 sấy 35oC 29.2 80 35 7.0h 20.1 14 lặp lại 2 DC3 28.1 11H30 13 DC4 28.6 11H30 13.5 1 29.1 87 57 4.9 4.4 17 16 13 2 29.2 83 57 4.9 3.24 17.7 16.9 14.5 sấy 40oC 28.2 80 40 5.5h 19.8 13.4 sấy 35oC 28.6 80 35 7.0h 19.9 14.1 lặp lại 3 dc5 30.4 11H30 13.7 dc6 30.2 11H30 13.8 1 31 87 57 4.9 4.4 18 17.3 14 2 30.8 83 57 4.9 3.24 18.9 18 14.3 sấy 40oC 28.8 80 40 6.25h 20.3 14 sấy 35oC 31.8 80 35 9h 20.6 14.1 Bảng 6. Hệ số thu hồi gạo nguyên tương đối RHRY. Lặp lại DC 1 2 3 4 1 1 0.980638 0.97377 1.054301 1.017977 2 1 1.032023 1.008762 1.036383 1.067987 3 1 1.015045 0.9615 1.005709 1.030937 9 Kết luận Các qui trình sau đây là tương đương về chất lượng gạo: Sấy 3 giai đoạn: • Giai đoạn 1 là 83oC-87oC trong 2.5 phút ủ 73oC trong 40 phút. • Giai đoạn 2 sấy tầng sôi 57oC trong 4.9 phút và • Giai đoạn 3 thông gió ở 35oC trong 3-4.4 giờ Sấy 2 giai đoạn: • Giai đoạn 1 là 80oC trong 2.5 phút ủ 73oC trong 40 phút. • Giai đoạn 2 sấy tĩnh 35oC trong 7-9h hoặc ở 40oC trong 5.5 giờ. Các nghiên cứu cần tiếp tục để khảo sát thêm về qui trình công nghệ cũng như chi phí sấy. Phụ lục 4 Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý của gạo 2 Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý của gạo Giới thiệu Phần 1 của nghiên cứu này trình bày trong MS6 xác định ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến tỉ lệ nứt hạt, độ cứng hạt, TLTH và độ trắng của một số giống gạo Việt Nam. Quá trình ủ đóng một vai trò quan trọng trong kỹ thuật sấy tầng sôi, do đó cần phải nghiên cứu các thay đổi đặc tính lý hóa của gạo dưới tác động của kỹ thuật này. Mục đích của nghiên cứu này là đo lường các đặc tính hóa nhão, độ kết tinh của gạo để liên hệ với các thay đổi lưu biến và cấu trúc xảy ra trong quá trình ủ sau khi sấy tầng sôi. Các đặc tính này có thể ảnh hưởng đến chất lượng nấu của gạo. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm Vật liệu và phương pháp thí nghiệm đã trình bày một phần trong các thí nghiệm trước đây ở báo cáo MS6. Ở nghiên cứu này chỉ sử dụng giống gạo A10 để đo đạc. Gạo A10 được nhập khẩu vào Úc để phân tích các chỉ tiêu hóa lý như đặc tính nhão, độ kết tinh. Mẫu gạo được bao gói và trữ ở 4oC nhằm hạn chế các thay đổi hóa lý. Trước khi đo, mẫu gạo được cân bằng tại nhiệt độ phòng. Gạo được nghiền thành bột bằng máy nghiền phân tích IKA 10 lọt sàng 0.25 mm. Bột gạo sau đó đem đi đo đặc tính nhão bằng máy RVA (Rapid Visco Analyser Model 4, Newport Scientific Pty Ltd., Warriewood, Australia). Đặc tính hồ hóa của bột gạo được đo bằng máy DSC (Differential Scanning Calorimetry) (Pyris-1 DSC, Perkin Elmer, Norwalk, CT). Độ kết tinh đo bằng nhiễu xạ tia X Bruker D8 Advance X-ray Diffractometer. Các hình ảnh vi cấu trúc của nhân gạo đo bằng kính hiển vi điện tử quét (Jeol Ltd., Japan) với độ phóng đại 250 đến 7000 lần. Kết quả Nhiệt độ sấy, thời gian sấy và thời gian ủ ảnh hưởng mạnh mẽ đến đặc tính nhão và hồ hóa của bột gạo A10. Tương tác giữa nhiệt độ và thời gian ủ cũng ảnh hưởng đến độ nhớt đỉnh, độ nhớt cuối và độ nhớt phá vỡ. Đặc tính hóa nhão Tất cả các thông số hóa nhão ngoại trừ nhiệt độ hóa nhão đều có xu hướng giảm theo chiều tăng nhiệt độ sấy và thời gian ủ và thấp hơn mẫu đối chứng (Bảng 1). Điều đó cho thấy xử lý nhiệt độ cao-khô trong quá trình sấy tầng sôi và ủ như thí nghiệm này phá vỡ tinh bột và hạn chế khả năng trương nở của tinh bột. Nhiệt độ hóa nhão tăng ở chế độ sấy và ủ nhiều hơn và tương quan nghịch với độ nhớt phá vỡ, đỉnh và đáy. Kết quả này minh chứng rằng nhiệt độ sấy tầng sôi cao và thời gian ủ kéo dài làm thay đổi tính chất lưu biến của gạo, vì vậy có thể ảnh hưởng đến chất lượng nấu. Đặc tính hồ hóa Như trình bày ở Bảng 2, các nhiệt độ chuyển pha tăng nhẹ ứng với nhiệt độ sấy và thời gian ủ tăng. Ngược lại, enthalpy hồ hóa giảm với nhiệt độ sấy tăng và thời gian ủ dài hơn. Sự gia tăng nhiệt độ khởi đầu tỉ lệ thuận với sự gia tăng nhiệt độ hóa nhão đo bằng RVA. Kết quả này cũng cho thấy rằng hồ hóa riêng phần xảy ra khi sử dụng nhiệt độ sấy cao trong kỹ thuật sấy tầng sôi cùng với thời gian ủ kéo dài. Tuy nhiên, hồ hóa toàn phần không thể xảy ra cho dù thời gian ủ kéo dài hơn do ẩm độ của gạo sau khi sấy đã được giảm đáng kể còn 18% cơ sở ướt. 3Đặc tính hóa nhão: Độ nhớt đỉnh (PV), đáy (TV), phá vỡ (BD), cuối (FV), setback (SB), và nhiệt độ hóa nhão (PT) của mẫu gạo sấy A10. Đặc tính hóa nhão δ τ T PV TV BD FV SB PT oC phút phút RVU RVU RVU RVU RVU oC 80 2.5 0 193.17±0.23e 114.46±3.95b 82.63±1.35c 284.63±6.54b 170.17±2.90b 81.00±0.64ab 30 187.75±2.30e 111.84±2.53b 75.92±0.23c 283.05±4.77b 171.21±2.23b 81.45±0.67ab 40 185.21±0.00de 107.54±0.00b 77.67±0.00c 277.30±0.00ab 169.75±0.00b 81.03±0.07ab 60 179.42±1.30d 102.25±2.71ab 77.17±4.01c 266.42±1.59ab 164.17±1.12b 81.45±0.00ab 3.0 0 190.36±1.62e 111.17±0.35b 79.19±1.27c 276.31±3.83ab 165.15±4.19b 81.95±1.34ab 30 189.54±1.29e 112.17±1.00b 77.38±2.30c 278.77±2.41b 166.60±1.41b 81.38±0.60ab 40 187.09±2.69de 111.88±2.26b 75.21±0.42c 272.88±2.12ab 161.00±4.38ab 81.88±0.71ab 60 174.90±2.77cd 102.97±1.06ab 71.93±3.83bc 266.50±7.30ab 163.53±6.24b 81.90±0.53ab 90 2.5 0 177.30±0.53cd 105.54±0.41ab 71.75±0.95bc 276.25±0.35ab 170.71±0.06b 81.75±1.77ab 30 171.09±2.71c 105.00±1.83ab 66.09±0.88bc 282.59±7.07b 177.59±5.25b 82.65±0.00b 40 163.92±1.89bc 100.38±2.47ab 63.55±0.59b 266.58±3.06ab 166.21±0.59b 83.05±0.57b 60 161.34±3.30b 101.08±1.88ab 60.25±5.18b 277.84±3.77ab 176.75±1.89b 82.70±0.71b 3.0 0 174.25±1.06cd 101.67±4.48ab 77.50±3.54c 269.46±2.97ab 167.79±3.49b 82.18±0.04b 30 176.71±1.82cd 111.75±3.18b 64.96±5.01b 271.71±5.95ab 159.96±2.77b 83.03±0.04b 40 155.75±0.35ab 99.71±0.76a 56.04±5.25ab 259.21±3.48a 159.50±2.72b 83.40±0.49b 60 154.09±2.00a 98.59±5.18a 55.50±5.25a 271.96±5.55ab 173.38±5.37b 83.80±0.07b Mẫu đối chứng 213.17±5.07f 136.13±1.24c 77.04±3.83c 283.75±4.24b 147.63±3.01a 80.15±0.57a 1 Bảng 2. Đặc tính hồ hóa: (nhiệt độ khởi đầu To, đỉnh Tp, cuối Tc, và enthalpy hồ hóa ∆H) của mẫu gạo sấy tầng sôi A10. Đặc tính hồ hóa δ τ T To Tp Tc ∆H oC phút phút oC oC oC J/g bột khô 80 2.5 0 77.0±0.8a 80.5±0.2a 84.0±0.0a 4.8±0.9b 30 77.8±0.5ab 80.9±0.4ab 84.5±0.7ab 4.1±0.4ab 40 77.9±0.7ab 81.4±0.5ab 84.6±0.5ab 3.9±0.8ab 60 78.2±0.2ab 81.6±0.6ab 85.3±1.1ab 4.1±1.0ab 3.0 0 77.4±0.3ab 80.8±0.5ab 84.6±0.3ab 4.7±0.8b 30 77.7±0.3ab 80.9±0.3ab 84.4±0.5ab 4.3±0.0b 40 78.0±0.5ab 81.6±0.2ab 85.6±0.4ab 3.8±0.5ab 60 78.2±0.1ab 81.5±0.1ab 85.5±0.2ab 3.8±0.3ab 90 2.5 0 77.5±0.7ab 80.8±1.0ab 85.0±1.9ab 4.6±0.5b 30 78.3±0.4ab 81.8±0.3b 86.7±1.2b 3.9±0.3ab 40 78.4±0.3b 81.8±0.3b 85.5±0.5ab 3.9±0.3ab 60 79.2±0.2b 82.5±0.5b 86.1±0.9b 3.7±0.6ab 3.0 0 77.5±1.3ab 80.8±0.6ab 84.3±0.6ab 4.4±0.3b 30 78.4±0.2b 81.6±0.5ab 85.6±0.2ab 4.0±0.5ab 40 78.2±0.4ab 81.4±0.1ab 85.2±0.6ab 3.6±0.6ab 60 78.7±0.1b 82.0±0.1b 85.8±0.2ab 3.1±0.2a Mẫu đối chứng 77.1±0.4a 80.7±0.6a 84.3±1.2a 5.3±0.3b Độ kết tinh Độ kết tinh tuyệt đối giảm nhẹ với thời gian ủ tăng (Bảng 3). Độ kết tinh giảm mạnh nhất sau thời gian ủ kéo dài 1 giờ khoảng 3-7%. Không có sự khác biệt về kiểu hình nhiễu xạ tia X giữa các mẫu gạo. Giả định rằng xử lý nhiệt-nước trên nhiệt độ hồ hóa của gạo (55-79oC) như trường hợp sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao làm trương nở các tinh bột. Điều đó làm cho amylose thoát ra và kết hợp với các phần tử khác như protein, lipid. Các phức hợp này được cho rằng tạo nên một mạng cấu trúc gel của thể vẩn dung dịch tinh bột bằng các lực nối giữa các tinh thể. Nó có thể làm cấu trúc gạo cứng hơn và thời gian nấu gạo qua sấy ủ tầng sôi dài hơn so với mẫu đối chứng và phản ánh được các thay đổi đặc tính hóa nhão và hồ hóa. 2 Bảng 3. Bảng kê vị trí các đỉnh nhiễu xạ dò tìm được đối với mẫu gạo A10. δ τ T vị trí các đỉnh nhiễu xạ (các giá trị 2θ) Độ kết tinh oC phút phút 2θ o 2θ o 2θ o 2θ o 2θ o % 80 2.5 0 15.17 17.21 18.09 - 23.12 34.0 30 15.04 17.09 17.92 - 22.93 35.4 40 15.17 17.04 18.00 19.96 23.12 33.8 60 14.99 17.03 17.88 19.82 22.92 29.9 3 0 15.08 17.12 18.01 - 34.2 30 14.97 17.09 17.97 - 22.95 33.4 40 15.12 17.14 17.97 20.00 22.99 35.1 60 15.12 17.20 18.03 19.92 23.06 29.4 90 2.5 0 15.07 17.10 18.01 19.97 23.01 34.2 30 15.08 17.20 17.99 19.87 22.93 32.5 40 15.05 17.13 17.98 17.98 22.99 33.4 60 15.03 17.22 18.00 19.87 22.98 28.5 3 0 15.14 17.20 18.06 20.02 23.09 35.4 30 15.03 17.21 17.88 19.98 23.06 33.7 40 15.21 17.29 18.07 20.06 23.15 31.3 60 15.12 16.96 17.92 19.95 22.94 28.3 Mẫu đối chứng 14.95 16.93 17.82 - 22.86 36.6 δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ. Vi cấu trúc của nhân gạo Hình 4 trình bày vi cấu trúc và vết gãy xuất hiện trên mặt cắt của nhân gạo đối chứng (sấy ở 35oC trong 16 giờ) và các vết nứt giữa và bên trong các tế bào nội nhũ được minh họa trong Hình 5. Cận cảnh ở Hình 5b cho thấy các vết gãy xuất hiện bên trong tinh bột có dạng đa giác. Hình 6 mô tả vi cấu trúc của nhân gạo được sấy ở chế độ cao nhất trong nghiên cứu này (sấy ở 90oC trong 3 phút, sau đó ủ ở 86oC trong 60 phút) ở các cỡ phóng đại khác nhau. Chúng tôi giả định là mạng gel tạo ra trong quá trình hồ hóa có khả năng gắn liền các vết nứt giữa nhân gạo bằng cách tô đầy các vết nứt liền kề nhau. Kết quả là tính nguyên vẹn của nhân hạt tăng lên qua quá trình hồ hóa riêng phần làm cho tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tăng. 3 (a) (b) Hình 4. (a) Các vết nứt giữa tế bào nội nhũ trong mẫu gạo đối chứng; (b) Cận cảnh các vết nứt. (a) (b) (c) (d) Hình 0. Vi cấu trúc mặt cắt của nhân gạo sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao. A  PB  4 (e) Hình 0 (tt). Vi cấu trúc mặt cắt của nhân gạo sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao. Kết luận Như đã trình bày trong phần 1 của nghiên cứu này (MS6), quá trình ủ làm giảm đáng kể tỉ lệ nứt gãy hạt và làm tăng tỉ lệ thu hồi gạo nguyên. Sự bảo toàn tính nguyên vẹn của nhân hạt bằng cách đo độ cứng và độ chặt đã được xác định ở nghiên cứu trước đây. Sự nóng chảy tinh bột ở bề mặt ngoài nhân hạt do hồ hóa riêng phần xảy ra ở nhiệt độ cao và thời gian ủ kéo dài giúp hạt chịu được lực phá vỡ trong quá trình xay xát. Kết quả là tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của gạo sấy tầng sôi cao hơn cả mẫu đối chứng do hiện tượng hồ hóa riêng phần như đã thấy qua các hình ảnh chụp bằng kính hiển vi quét điện tử trong thí nghiệm phần hai này. Hồ hóa riêng phần đã làm thay đổi các đặc tính hóa lý và vi cấu trúc của hạt gạo sấy tầng sôi. Đặc tính hóa nhão giảm với thời gian sấy và ủ tăng trong khi nhiệt độ hóa nhão và hồ hóa có khuynh hướng tăng với các nghiệm thức sấy và ủ mãnh liệt hơn. Do gạo trở nên cứng hơn và chặt hơn, thời gian nấu vì thế có thể sẽ dài hơn so với gạo sấy bằng phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cấu trúc của hạt gạo được ủ ở thời gian dài hơn tại cùng một nhiệt độ ủ có khả năng mềm hơn do đặc tính hóa nhão giảm. Các kết quả này giúp giải thích vai trò của công đoạn ủ gạo. Cần thực hiện các nghiên cứu tiếp theo về chất lượng nấu của gạo.