Protein Hàm lượng protein trong gạo đồ giảm nhẹ so với gạo thường do 1 phần đã bị thủy phân

Bảng 11: Hàm lượng tinh bột trong 1 số loại gạo (%) Loại gạo Hàm lượng tinh bột (%)

Hạt thóc 77.1

Gạo trắng 80.9

Gạo giã 78.1

Gạo đồ 78.0

 Protein

Hàm lượng protein trong gạo đồ giảm nhẹ so với gạo thường do 1 phần đã bị thủy phân.

Bảng 12: Hàm lượng protein trong 1 số loại gạo. Loại gạo Hàm lượng protein (%)

Hạt thóc 7.5

Gạo trắng 7.1

 Chất béo:

- Hàm lượng chất béo trong nội nhũ hạt gạo đồ thấp hơn gạo thường nhưng hàm lượng chất béo trong phần cám gạo đồ sau khi xay thì lại cao hơn

- Do đó tổng hàm lượng chất béo trong toàn hạt không thay đổi sau quá trình gia công nước nhiệt.

Bảng 13: hàm lượng chất béo trong nội nhũ của 1 số loại gạo Loại gạo Hàm lượng lipid (%)

Hạt thóc 2.4

Gạo trắng 0.4

Gạo giã 1.5

Gạo đồ 0.8

Tham khảo đồ thị sau :

Đồ thị 19: Hàm lượng chất béo trong nội nhũ hạt của gạo thường ( Raw) và gạo đồ (Parboiled) thay đổi theo mức độ xay .

Trong quá trình gia công nước nhiệt các thể cầu béo (chủ yếu tập trung ở lớp alluron) bị phá vỡ tạo điều kiện cho chất béo di chuyển ra ngoài do đó hàm lượng béo trong nội nhũ bị giảm.

 Chất khoáng

Bảng 14: 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

Na 7.28 11.75 Ca 16.01 23.20 K 97.0 121.1 P 84.2 127.0 Mg 28.33 40.04 Fe 1.21 1.27

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.

Các nguyên tố được khảo sát (Na, Ca, K, P, Mg, Fe) chiếm khoảng 60.0% - 73.7% tổng khối lượng tro của gạo thường và gạo đồ. Trong đó P và K chiếm thành phần chủ yếu.

Quá trình gia công nước nhiệt làm tăng hàm lượng của những nguyên tố khoáng này trong gạo, riêng đối với Fe, sự gia tăng về hàm lượng không đáng kể.

 Vitamin

Bảng 7 về sự thay đổi về hàm lượng vitamin của gạo qua quá trình gia công nước nhiệt cho thấy hàm lượng vitamin trong gạo đồ cao hơn gạo thường.

Điều này cho thấy 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.

Chủ yếu là biến đổi màu sắc gây ra do phản ứng mailard

 Gạo càng sẫm màu khi điều kiện gia công nước nhiệt càng khắc nghiệt ( tức là áp suất lớn, thời gian dài, nhiệt độ cao).

 Phương pháp sử dụng áp suất thấp có thể đạt được sản phẩm có màu trắng sáng hơn. Tuy nhiên áp suất cao vẫn có thể được sử dụng nhưng khi đó phải giới hạn thời gian hấp chỉ trong vòng vài phút để không ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của sản phẩm.

 Nguyên nhân sự thay đổi màu sắc gạo được gây ra bởi nhiều biến đổi hóa học, vật lý, hóa sinh dưới tác dụng của nhiệt :

- Nước thủy phân những sắc tố trong vỏ trấu và chúng xâm nhập vào bên trong nội nhũ.

- Sự thay đổi về cấu trúc của tinh bột dẫn đến sự khúc xạ ánh sáng khác nhau do đó làm thay đổi màu sắc hạt.

- Chất béo trong hạt bị thủy phân và phân tán có thể bị oxy hoá hay polime hóa làm thay đổi màu sắc hạt.

- Trong suốt quá trình ngâm, enzyme hoạt động tạo thành đường đơn giản, đặc biệt là glucose tham gia vào phản ứng mailard tạo nên màu nâu cho gạo sau khi được gia nhiệt. Nhiệt độ nước ngâm khoảng 600C là thích hợp cho enzyme hoạt động.

4. Tính chất công nghệ :

 Hiệu quả xay tăng

Hạt qua quá trình gia công nước nhiệt thường dễ bóc vỏ hơn, cụ thể:  Tăng :

- Chi phí năng lượng cho quá trình xay : 20% - Tỷ lệ tấm : 30-40%

Bảng 15: Kết quả xay của gạo thường và gạo đồ

Loại gạo Tổng lượng gạo (%)

Gạo nguyên hạt

(%)

Gạo thường 71.3 52.1

Gạo đồ 73.0 53.9

Có thể giải thích như sau :

- Trong quá trình xay hay nghiền, vỏ hạt bị nứt và tuột ra, còn nội nhũ thì chịu tác động của lực kéo nén, nếu nội nhũ giòn, không cứng chắc sẽ bị vỡ ra thành nhiều mảnh.

- Sau khi qua quá trình gia công nước nhiệt các phần khác nhau của hạt cũng bị biến đổi không giống nhau. Chính nhờ những biến đổi sinh hóa và hóa lý này vỏ hạt thóc trở nên giòn hơn, dễ xay, khi bị phá vỡ sẽ tạo thành những mảnh lớn trong khi đó phần hạt dai hơn, khó bị vỡ nát khi xay và xát.

- Mối liên kết giữa vỏ và nhân bị làm yếu, tỷ lệ trắng trong tăng, độ dẻo của phôi tăng làm phôi dễ dàng tách khỏi nội nhũ.

- Trong quá trình gia công nước nhiệt thành phần do sự hút nước và trương nở không đồng đều của tinh bột và protein và các thành phần khác sinh ra sức căng trong hạt làm hạt dễ gãy vỡ khi xay. Do đó hạt có độ bền căng và modun đàn hồi càng cao và sức căng càng thấp thì quá trình xay càng hiệu quả, giảm thiểu lượng gạo gãy vỡ.

 Khả năng hút nước và trương nở

Ở nhiệt độ nấu thấp (600C), gạo đồ có tốc độ hydrat hóa nhanh hơn và khả năng trương nở cũng lớn hơn gạo thường. Tuy nhiên ở nhiệt độ nấu cao (960C) lại có kết quả ngược lại, tốc độ hydrat hóa của gạo đồ chậm và kém nở hơn so với gạo thường.

Bảng 16: Tính chất hút nước của gạo đồ Loại gạo Độ ẩm cân

băng (%)

Lượng nước hấp thụ Độ trương nở

600C 96oC 50oC 95oC

Gạo thường 30.2 0.22 5.03 2.8 12.6

Gạo đồ khô 50.8 0.51 4.01 3.7 11.5

Gạo đồ ướt 66.8 1.62 4.1 5.9 9.5

- Số liệu về khả năng trương nở và hòa tan trong nước của bột gạo ở những nhiệt độ khác nhau cũng cho thấy khuynh hướng tương tự như trên. Khi hòa tan bột gạo đồ và gạo thường vào nước ở nhiệt độ phòng, kết quả cho thấy độ nhớt dung dịch bột gạo đồ lớn hơn gạo thường.

 Độ nhớt hồ tinh bột:

Qua đồ thi ta thấy :

- Độ nhớt của dung dịch gạo thường tăng nhanh chóng khi được gia nhiệt lên đến nhiệt độ ban đầu xảy ra sự hồ hóa là 600C và đạt đến độ nhớt cực đại ở 740C. khi nhiệt độ vượt quá điểm này độ nhớt lại giảm nhanh chóng bởi tác động của nhiệt và cánh khuấy làm cho hạt tinh bột bị vỡ và tan rã. Độ nhớt giảm gần như tuyến tính khi nhiệt độ tăng lên 950C.

- Ở mẫu gạo đồ độ nhớt tăng rất chậm khi nhiệt độ đạt đến 80 – 850C. Sau đó độ nhớt tăng dần dần cho đến khi nhiệt độ đạt 950C và đạt điểm cực đại sau kh duy trì nhiệt độ 950C trong 30 phút.

- Tại điểm mà ở đó độ nhớt tăng nhanh được gọi là nhiệt độ bắt đầu hồ hoá của tinh bột. Nhiệt độ hồ hóa của gạo thường khoảng 600C trong khi nhiệt độ hồ hóa của gạo đồ lên đến 950C. Như vậy sự hình thành những phức hệ tinh bột trong gạo làm tăng nhiệt độ hồ hóa. Đồng thời cấu trúc mới này cũng có khả năng cản trở sự xâm nhập của nước và do đó đòi hỏi năng lượng nhiều hơn để nước được hấp thụ vào bột.

- Hàm lượng amylose không hòa tan trong nội nhũ hạt không qua gia công nước nhiệt tăng lên đối với hạt được hấp ở chế độ cao nhất. Đó là do sự hình thành phức hệ amylose-lipid.

- Hàm lượng amylopectin không tan cũng tăng .Tuy nhiên không có bằng chứng nào cho thấy thành phần tinh bột có nhánh là amylopectin có khả năng tạo phức hệ tương tự amylose, mà nguyên nhân của hiện tượng này là do sự tương tác, kết hợp giữa amylopectin và phức hệ amylose không tan. Sự tương tác kết hợp này có thể được phát sinh do những cơ chế sau:

• Trong điều kiện hấp những thành phần tinh bột không tách rời khỏi nhau một cách riêng rẽ, do đó hệ quả của việc amylose không thể hòa tan là thành phần amylopectin kết hợp với chúng cũng không tan.

• Sau khi hình thành phức hệ, amylose tương tác với amylopectin trong suốt quá trình sấy chậm, các phân tử vướng vào nhau tạo thành một hệ rối rắm.

- Để hình thành một phức hệ trong đó chỉ có amylose thì phải có sự tách biệt hoàn toàn giữa amylose và amylopectin. Tuy nhiên trong tinh bột đã được hồ hóa của gạo đồ, sự tách biệt này rất khó đạt được vì thành phần amylopectin có trọng lượng phân tử cao luôn kết hợp xen lẫn với amylose. Độ ẩm của hạt trong khi hấp <50% không đủ để hỗ trợ cho sự phân tách này. Ngay cả trong trường hợp dùng nước nóng để phân tách dung dịch hỗn hợp amylose và amylopectin cũng không thể đạt được sự tách rời hoàn toàn do tương tác giữa 2 thành phần này.

 Tính chất của cơm nấu từ gạo đồ :

 Hình dạng hạt cơm:

- Cơm nấu từ gạo đồ giữ được nguyên dạng, không sứt mẻ và có cấu trúc cứng chắc hơn, tơi và kém dính hơn so với cơm nấu từ gạo thường vì :

- Sự tạo thành phức hệ amylose-acid béo có tính chất bền vững, hàm lượng chất hòa tan vào nước nấu thấp.

- Đồng thời lượng nước gạo đồ hấp thụ trong quá trình nấu thấp  Độ dính của cơm

- Phức hệ amylose-acid béo 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.

- Do trong quá trình bảo quản, hàm lượng acid béo tăng lên nhanh chóng, kết hợp với amylose tạo thành phức hệ khiến cơm được nấu ra tơi, kém dính.

 Thời gian nấu :

Khi đem các mẫu gạo thường và gạo đồ đi nấu cơm ( nhiệt độ nấu khoảng 1000C) thu được các giá trị sau:

Thời gian nấu cơm

Lượng nước hấp thụ

6 9 12 15 18 2.10 2.24 2.82 3.12 3.30 1.56 2.0 2.23 2.55 2.61 3.10 3.23 3.87 4.19 4.66 2.4 3.11 3.6 4.0 4.4

- Gạo đồ hấp thụ lượng nước ít hơn khi nấu và khả năng trương nở cũng kém hơn gạo thường.

- Để cơm đạt được độ mềm nhất định thì gạo đồ đòi hỏi thời gian nấu lâu hơn. - Mẫu gạo thường được nấu trong 9.102 – 12.102s thì cơm sẽ chín và đạt được độ mềm có thể ăn được trong khi để đạt được độ mềm tương ứng gạo đồ cần được nấu trong 18.102s

5.Bảo quản :

- Gạo đồ đã qua quá trình xử lý nước nhiệt có những biến đổi sâu sắc ảnh hưởng nhièu đến khả năng bảo quản :

- Enzyme lipase của hạt sau quá trình gia công nước nhiệt đã bị vô hoạt do đó khả năng chất béo bị thủy phân bởi enzyme của gạo đồ thấp hơn gạo thường nhưng khả năng chất béo bị oxy hoá lại cao hơn.

- Chất béo trong gạo thường có sự bền vững , ổn định hơn trong khi chất béo của gạo đồ rất dễ bị oxy hóa., đồng thời các hợp chất chống oxy hoá của gạo đồ cũng đã bị phân hủy bởi điều kiện quá trình gia công nước nhiệt.

- Khả năng chống lại sự xâm nhập bởi côn trùng của gạo đồ cao hơn gạo thường do nội nhũ gạo đồ cứng chắc hơn.

- Ta có thể hạn chế sự oxy hóa bằng cách :

• Bao gói gạo đồ trong những túi vải không cho ánh sáng lọt qua nhưng có khả năng thông thoáng khí để loại bỏ những mùi khó chịu.

• Trong những quy trình sản xuất hiện đại, người ta có thể bổ sung những chất chống oxy hóa thích hợp vào gạo.

V.MỘT SỐ QUY TRÌNH GIA CÔNG NƯỚC NHIỆT

1.Kỹ thuật gia công nước nhiệt cổ điển:  Phương pháp “chatty” ở Pakistan:

Những vại nhỏ bằng đất nung được sử dụng để ngâm thóc, sau đó chúng được đun nóng từ từ bằng vỏ trấu lên nhiệt độ khoảng 50 – 600C. Nước còn lại được đổ bỏ và thóc được giữ trong nước nóng 6 – 12h để hút đủ nước chuẩn bị cho quá trình hấp.

Thóc được chứa trong những thùng lớn, sâu bằng sắt và được gia nhiệt. Thóc được khuấy liên tục, thỉnh thoảng thêm vào 1 ít nhằm mục đích tạo hơi. Giai đoạn này

 Phương pháp sử dụng những thiết bị đơn giản:

Hệ thống gồm 1 thùng kim loại hình trụ có những khoang hấp chứa thóc trong đó, có ống cung cấp hơi nằm chính giữa, lỗ nhập liệu ở bên trên đỉnh thùng. Ở bên thành thùng có đường ống dẫn nước vào và dưới đáy là van tháo nước.

Thóc được ngâm và hấp trong cùng một thiết bị. Thóc được ngâm trong khoảng 3.5h ở nhiệt độ 750C, sau đó được hấp và phơi khô. Năng suất mỗi mẻ là 75 kg thóc và trung bình một ngày sản suất được 150 kg sản phẩm.

2.Phương pháp hiện đại:

Đây là hệ thống của nhà sản xuất gạo quy mô công nghiệp hàng đầu ở Ấn Độ. Hệ thống tương tự hệ thống CFTRI ở quá trình ngâm và hấp thóc. Nhiệt độ nước được giữ không đổi trong suốt quá trình ngâm bằng cách sử dụng bơm để tuần hoàn nước. Hơi được hấp thóc được phân phối bằng hệ thống ống dẫn đạt áp suất như trong nồi hơi mà không có sự hao hụt. Vì thùng chứa không có nắp nên quá trình hấp được thực hiện ở áp suất thường.

Thiết bị sấy dạng thẳng đứng, sử dụng không khí nóng. Sản phẩm có màu tối nhưng trong suốt và có chất lượng tốt.  Quy trình Avorio ở Italia

Đây là quá trình tự động hóa hoàn toàn.

Quá trình ngâm được thực hiện bằng hệ thống rổ treo chứa thóc và thùng chứa ở nhiệt độ thường. Chuỗi băng tải mang các thùng đi qua bồn chứa nước. Nước được tuần hoàn và không khí liên tục được thổi vào. Thời gian ngâm được điều khiển bằng tốc độ rổ qua thùng nước, khoảng 50 – 120 phút tùy loại thóc. Sau khi ngâm thóc được hấp trong nồi hấp autoclave áp suất cao có hệ thống ống dẫn cung cấp hơi liên tục. Thóc được nhập và tháo bằng các van đa chức năng. Thời gian và áp suất hấp phụ thuộc vào từng loại thóc. Ap suất có thể tăng đến 1kg/cm2. trước khi sấy khô thóc được làm nguội bằng dòng không khí lạnh sau đó được chuyển đến thiết bị sấy dạng thẳng đứng sử dụng không khí khoảng 45 – 500C.

VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO :

[1]. Trần Thị Thu Trà, Công nghệ bảo quản và chế biến lương thực, NXB đại học QG tpHCM,2007.

[2]. Lê Thị Bạch Tuyết và các tác giả, Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản

xuất thực phẩm, NXB Giáo dục, 1991.

[3]. Lê ngọc Tú, Hóa Sinh Công Nghiệp, NXB Công Nghệ & Kỹ Thuật Hà Nội, 2005

[4]. Edmung W. Lusas – Lloyd W. Rooney, Snack Food Processing, Texas A&M University College Station, TX.

[6]. P. Pillaiyar et al., Journal of Food Science and Technology, vol. 14, pp. 226- 227, Sep.-Oct. 1977

[7]. Bor S. Luh et al., "Parboiled Rice", pp. 51-88, in Rice-Production and Utilization, 2d edition, edited by Bor S. Luh (New York) 1991

[8]. S. Zakiuddin Ali et al., Journal of Food Process Engineering 4, pp. 123-136, 1980

[9]. N. G. C. Iengar et al., "Studies on Sand Parboiling and Drying of Paddy", J. Agril. Engg., vol. VIII, No. 2, pp. 51-54

A. U. Khan et al., "Accelerated Drying of Rice using Heat-Conduction Media", Transactions of the ASAE, pp. 949-955, 1974

[10]. Toshizo Ban, "Rice Cracking in High Rate Drying", JARQ, vol. 6, No. 2, pp.