Lịch sử nghiên cứu và phát triển của cơm sấy bắt đầu từ những năm cuối của thập niên 40 bắt đầu được tập đoàn General Foods Corporation đưa ra thương mại hóa với
tên gọi ban đầu là “Minute Rice”. Kể từ đó, quá trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm cơm sấy phát triển mạnh mẽ và kéo dài liên tục suốt gần 60 năm.
+ Tháng 4/1948, lần đầu tiên Ozai – Durrani đã hoàn thành công nghệ sản xuất cơm sấy với một vài bước sau:
+ Đầu tiên gạo được ngâm trong nước ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột dưới 600C và thường là ở nhiệt độ phòng . Nâng hàm ẩm của hạt gạo lên 30%.
+ Sau đó, tiếp tục nâng hàm ẩm của gạo lên 65 – 70% bằng cách ngâm gạo chìm trong nước sôi trong vòng 8 – 10 phút.
+ Gạo tiếp theo được làm ráo, làm nguội và ngâm trong nước lạnh khoảng 1 – 2 phút rồi đem đi sấy bằng không khí cưỡng bức ở 1400C, vận tốc dòng khí là 1m/s nhằm làm giảm hàm ẩm của cơm thành phẩm xuống còn 8 – 14%.
Quá trình sấy ở nhiệt độ cao làm cho nước ban đầu đi vào trong hạt trong quá trình ngâm bị kéo ra ngoài tạo cấu trúc xốp cho hạt cơm.
Loại cơm sấy đầu tiên này có khả năng nở gấp đôi hạt gạo ban đầu. Cơm sấy theo công nghệ Ozai – Durrani này còn được gọi là “Minute Rice I” với thời gian chuẩn bị giảm còn 10 – 13 phút, giảm hơn phân nửa thời gian so với cơm được chế biến thông thường.
+ Quy trình tiếp theo trong quá trình phát triển của cơm ăn liền là phát minh của Robert 9/9/1952 . Hạt gạo trước tiên được ngâm trong nước ở nhiệt độ phòng, sau đó đun sôi bằng nước trong khoảng thời gian ngắn 1 – 3 phút để tăng hàm ẩm của gạo lên khoảng 45 – 55%.
Việc hạn chế thời gian nấu cũng như độ ẩm hạt nhằm làm cho hạt gạo còn nguyên vẹn, bề mặt hạt tinh bột không bị nhão trong suốt quá trình sấy.
Quá trình sấy sau đó đƣợc tiến hành theo 2 bƣớc
+ Giai đoạn đầu sấy ở 2000C: hạt gạo sẽ được hồ hóa bởi nhiệt độ cao, bề mặt hạt mau chóng khô và cứng chắc để giữ cấu trúc tơi xốp cho hạt.
+ Giai đoạn 2 giảm nhiệt độ xuống còn 1000C: để giảm hàm ẩm của hạt xuống còn 10 – 15%, hoàn tất quá trình sấy gạo, tránh cho hạt gạo hóa nâu.
Sản phẩm của quá trình này giảm thời gian chuẩn bị chỉ còn khoảng 5 phút.
+ Năm 1955, Flynn và Hollis đã mô tả quá trình cải tiến quy trình sản xuất cơm sấy như sau: gạo được hút ẩm qua nhiều gian đoạn và hồ hóa đến những mức độ khác nhau. Cụ thể hơn, gạo được ngâm trong nước để tăng ẩm lên đến 25 – 30%, sau đó đem hấp ở áp suất khí quyển để tăng ẩm lên 30 – 35%. Sau đó lại ngâm tiếp trong nước ở 40 – 900C để gia ẩm lên 60 – 70%, làm ráo, rửa nhẹ, sấy ở điều kiện thích hợp để duy trì cấu trúc xốp cho hạt.
+ Vài năm sau, 1958, sáng chế của Hollis và Miller đã thể hiện một quá trình công nghệ như hoàn thiện về chất lượng của cơm sấy và đây là một sự cải tiến mang ý nghĩa quan trọng trong cuộc tìm kiếm giải pháp công nghệ hoàn hảo. Nó cải thiện các giai đoạn mà những phát minh trước đã không giải quyết được một cách triệt để. Vấn đề làm nứt hạt trước đây khi đem nấu hoặc hấp, tạo ra nhiều thuận lợi so với giai đoạn của phát minh mà Ozai – Durrani đưa ra trước đây. Khi đó, thời gian ngâm sẽ giảm hoặc giai đoạn ngâm cũng có thể loại bỏ, thời gian nấu cơm cũng giảm mà hiệu quả kinh tế lại tăng, đồng thời, kích thước hạt cơm cũng tăng lên. Điều có ý nghĩa hơn cả là thời gian khôi phục sản phẩm khi đem sử dụng giảm.
1.5.5 Giá trị dinh dƣỡng
Giá trị dinh dưỡng trong bảng sau được tính trên 100g của mỗi loại sản phẩm cơm sấy đóng hộp từ những nguồn nguyên liệu khác nhau.
Bảng 1.1 Giá trị dinh dƣỡng của một số sản phẩm cơm sấy [19] Loại gạo Gạo trắng Thái Gạo lứt Thái Gạo trắng Thái (loại hạt dài) Gạo trắng Nhật và Hàn Quốc Năng lượng KJ) 355 362 361 355 Protein (g) 6,1 7,4 6 6,3 Chất béo g 0,7 2,4 0,8 2,4 Cacbonhydrat (g) 81,1 77,7 82 81 Canxi (mg) 34 12 31 6 Kali (mg) 113 326 111 100 Vitamin B1 (mg) 0,12 0,26 0,07 0,08 Vitamin B2 (mg) 0,02 0,04 0,02 0,03 Niacin (g) 1,5 5,5 1,8 1,8 Chất xơ g 0,8 2,8 0,6 0,5
1.5.6 Quy trình công nghệ chung cho công nghệ sản xuất cơm sấy ăn liền. Quy trình công nghệ chung sản xuất cơm sấy ăn liền
1.5.6.1 Quá trình chuẩn bị a) Vo rửa gạo a) Vo rửa gạo
Mục đích
Loại sạch các tạp chất bám lên trên bề mặt gạo.
Cơ sở khoa học
Tạp chất trên bề mặt gạo bị tách ra dưới tác dụng của lực ma sát.
Biến đổi Gạo Chuẩn bị ao gói Làm nguội Sấy Ngâm Hồ hóa Cơm sấy DD ngâm Nước thải
+ Vật lý: nhiệt độ tăng nhẹ do có ma sát tác động lên hạt gạo.
+ Hoá học:một số chất dinh dưỡng hòa tan vào nước vo gạo.
Các yếu tố ảnh hƣởng
+ Lực vò: lực vò càng lớn, lớp electron có khả năng bị tách ra càng nhiều, gây tổn thất dinh dưỡng cho sản phẩm.
+ Thời gian: thời gian vo gạo càng lâu, các chất hòa tan sẽ nhanh chóng hòa tan hết vào trong dịch vo gạo gây tổn thất dinh dưỡng.
b) Sấy gạo Mục đích
Gây sốc nhiệt nhằm tạo các khe nứt trên bề mặt hạt gạo, giúp nguyên liệu dễ dàng hấp thu nước trong quá trình nấu.
Cơ sở khoa học: nước tự do trong lòng hạt gạo bị bốc hơi nhanh chóng, các phân tử nước chuyển ra ngoài bề mặt quá nhanh tạo các khe nứt cho hạt gạo.
Biến đổi
+ Vật lý:nhiệt độ hạt gạo tăng, cấu trúc hạt gạo thay đổi do bị nứt hạt.
+ Hoá lý: nước trong hạt gạo bốc hơi làm cho bề mặt hạt gạo bị nứt, gãy.
+ Vi sinh:vi sinh vật bị tiêu diệt 1 phần, các enzym trong gạo bị ức chế.
Các yếu tố ảnh hƣởng
+ Nguyên liệu: tuỳ vào loại gạo mà khả năng nứt n và hình dạng, kích thước khe nứt khác nhau. [13]
+ Độ ẩm ban đầu: độ ẩm ban đầu của cùng một giống gạo khác nhau sẽ cho khả năng nứt khác nhau. [13]
+ Nhiệt độ: quá cao sẽ làm cho hạt gạo bị sẫm màu, hạt bị vỡ, làm mất tính cảm quan của sản phẩm. Nếu quá thấp, thời gian sấy gạo sẽ bị kéo dài.
+ Thời gian: thấp thì không đủ năng lượng cung cấp cho nước bốc hơi nhanh chóng. Thời gian kéo dài sẽ làm cho hạt gạo bị sẫm màu, làm mất cảm quan cho sản phẩm.
+ Nguyên lý hoạt động: khi tiếp liệu, nguyên liệu được rung động và dịch chuyển bên trong máy, kèm theo đó là sự thổi gió nóng bên trong nhằm tách hàm ẩm trong nguyên liệu.
1.5.6.2 Ngâm Mục đích Mục đích
+ Tạo điều kiện cho nước xâm nhập vào bên trong hạt gạo, làm cho hạt gạo trương nở và mềm dần.
+ Tăng hàm ẩm của khối nguyên liệu.
Cơ sở khoa học: do chênh lệch áp suất thẩm thấu và chênh lệch nồng độ chất tan giữa môi trường bên trong và bên ngoài hạt gạo.
Biến đổi
+ Vật lý: sự trương nở của tinh bột làm tăng thể tích hạt gạo, tăng ẩm cho nguyên liệu, độ cứng hạt gạo giảm.
+ Hoá học: protein trong hạt gạo bị biến tính khi ngâm ở nhiệt độ cao.
+ Hoá lý: có sự hòa tan các chất dinh dưỡng tan trong nước, gây tổn thất dinh dưỡng cho sản phẩm.
Các yếu tố ảnh hƣởng:
+ Nguyên liệu: tùy vào loại gạo mà tỷ lệ amyloza/amylopectin khác nhau, do đó khả năng trương nở cũng khác nhau, điều này ảnh hưởng tới tốc độ và khả năng trương nở, hấp thu nước của hạt tinh bột trong dung dịch ngâm.
+ Dung dịch ngâm: tùy vào bản chất dung dịch ngâm mà các thông số kỹ thuật sẽ khác nhau, đồng thời khả năng hút nước của nguyên liệu cũng sẽ khác nhau.
+ Thời gian:thời gian ngâm quá dài thì làm cho khối hạt bị vữa, tổn thất các chất dinh dưỡng tan trong nước.
+ Nhiệt độ: trong cùng một khoảng thời gian nhất định, nhiệt độ càng cao thì động lực của quá trình càng lớn, lượng nước hấp thu vào trong hạt gạo càng nhiều.
1.5.6.3 Hồ hoá
Mục đích: nhằm hồ hóa hoàn toàn gạo nguyên liệu để làm chín sản phẩm.
Biến đổi
+ Vật lý: nhiệt độ tăng, độ nhớt dung dịch tăng, dung dịch trở nên đục hơn, độ cứng hạt gạo tiếp tục giảm.
Hạt gạo tiếp tục hấp thu nước làm tăng khối lượng của nó.
+ Hóa học: nước tấn công vào tinh bột mạnh mẽ, b gãy các liên kết hydro của tinh bột, một số các phân tử tinh bột bị hydrat mạnh mẽ nên hòa tan vào trong nước.
+ Vi sinh: nhiệt độ lên cao làm tiêu diệt một số vi sinh vật ưa lạnh, vô hoạt một số enzym.
Các yếu tố ảnh hƣởng
+ Nhiệt độ hồ hóa: nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoảng 60 – 1000C, nếu nhiệt độ quá cao sẽ làm cho tinh bột hòa tan hết vào trong nước tạo thành dạng keo, không có lợi cho cấu trúc sản phẩm.
+ Thời gian hồ hóa: thời gian hồ hóa dài thì mức độ hồ hóa càng cao, tuy nhiên nếu quá dài sẽ ảnh hưởng xấu đến cấu trúc hạt, hạt dễ nứt, vỡ.
Trong khi đó, thời gian ngắn nhưng nhiệt độ phù hợp sẽ làm cho cấu trúc hạt gạo tốt hơn rất nhiều.
+ Áp suất hồ hóa: áp suất càng cao, động lực cho quá trình càng lớn, nước có nhiều năng lượng hơn để chui vào bên trong hạt gạo và kết hợp với các phân tử tinh bột giúp quá trình hồ hóa càng diễn ra nhanh hơn.
+ Nguyên liệu: cấu trúc mạng lưới mixen trong hạt tinh bột ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình hồ hóa tinh bột, bao gồm hình dáng, kích thước phân tử, khối lượng phân tử, tỷ lệ giữa amyloza và amylopectin, mức độ phân nhánh và chiều dài của nhánh amylopectin. Ngoài ra mức độ hồ hóa còn tuỳ vào độ ẩm của hạt gạo trước khi hồ hóa.
e) Sấy Mục đích
+ Tiêu diệt và ức chế hoàn toàn vi sinh vật gây hại. + Đưa sản phẩm về độ ẩm tối thích để bảo quản.
Biến đổi
+ Vật lý: nhiệt độ tiếp tục tăng. Thay đổi hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong hạt cơm.
+ Hoá lý: có sự bốc hơi nước từ trong hạt cơm.
+ Vi sinh: vi sinh vật gây hại bị tiêu diệt hoặc ức chế hoàn toàn.
Các yếu tố ảnh hưởng
+ Phƣơng pháp sấy: tùy vào phương pháp sấy khác nhau mà chất lượng dinh dưỡng, cảm quan của sản phẩm là khác nhau.
+ Thời gian: quá dài sẽ làm cho hạt cơm sậm màu, quá ngắn thì không đảm bảo được an toàn vi sinh thực phẩm.
+ Nhiệt độ: nhiệt độ quá cao sẽ làm cho hạt bị cháy, nếu quá thấp sẽ kéo dài thời gian sấy, tốn chi phí năng lượng.
1.5.6.4 Làm nguội Mục đích Mục đích
+ Làm nguội nhanh cơm sau sấy tới nhiệt độ môi trường tránh bị tái nhiễm vi sinh vật, đồng thời vẫn đảm bảo hạt không bị gãy nứt cơm trước khi đem đi bao gói.
Biến đổi
+ Vật lý:nhiệt độ giảm nhanh chóng, đồng thời mang theo một phần ẩm khoảng 0,5%).
Các yếu tố ảnh hƣởng
+ Thời gian làm nguội:thời gian càng chậm thì sẽ làm cho vi sinh vật tái nhiễm, làm chất lượng sản phẩm không đảm bảo. Thời gian làm nguội quá nhanh sẽ có nguy cơ làm gãy vỡ hạt cơm làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm.
+ Thiết bị làm nguội: tùy vào kiểu thiết bị làm nguội mà ảnh hưởng tới thời gian làm nguội và chất lượng sản phẩm.
1.5.6.5 Đóng gói Mục đích Mục đích
+ Bảo quản sản phẩm tránh những tác động của các yếu tố bên ngoài.
+ Tăng giá trị cho sản phẩm bằng những bao bì bắt mắt, giúp cho sản phẩm có chỗ đứng trên thị trường.
+ Đa dạng hóa sản phẩm.
Phƣơng pháp thực hiện
Đóng gói sản phẩm ở một lượng nhất định trong những loại bao bì như plastic hay những hộp thiếc tùy vào từng loại sản phẩm và đa dạng hóa sản phẩm.
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị 2.1.1 Nguyên liệu [2]
Gạo dẻo IR64: loại gạo này có đặc điểm: Hàm lượng amyloza trung bình: 24,4%. Đây là một đặc tính rất thích hợp cho việc nghiên cứu chế biến cơm sấy bởi vì:
+ Nếu hàm lượng amyloza kém thì khả năng hút nước của hạt gạo sẽ cao đồng thời khả
năng tái hấp thu nước trở lại của hạt gạo cũng dễ nhưng thời gian sấy lại lâu.
+ Nếu hàm lượng amyloza cao thì khả năng hút nước của hạt gạo thấp, thời gian sấy nhanh nhưng cũng khó tái hấp thu nước trở lại.
Gạo IR64 đi từ giống lúa IR64 có mức độ ổn định trong sản xuất, kích thước hạt gạo: chiều dài 6,2 - 6,3cm, chiều rộng 2,3 - 2,5cm, với những ưu điểm năng suất cao, chống chịu ổn định với sâu bệnh hại chính, nhất là giống cao sản có phẩm chất gạo hàng đầu, giống hội đủ cả hai tiêu chuẩn hàm lượng amyloza trung bình, và độ trở hồ trung bình.
Giống lúa IR64 là một giống có phẩm chất tốt. Tỷ lệ gạo lứt 78,96%, tỷ lệ gạo trắng 68,34% và tỷ lệ gạo nguyên 50,92%.
Độ bền gel 58 - 60mm và hàm lượng amyloza đạt 21 - 23%. Hàm lượng protein tương đối cao so với các giống so sánh 8,2% .
2.1.2 Hóa chất
FeSO4 [12], [17]
Thường gặp nhất là heptahydrat xanh (FeSO4.7H2O). Có đặc điểm: không mùi, vị mặn chát, chứa 20,14% sắt nguyên tố. Cùng với các hợp chất sắt khác, sắt sunfat được sử dụng để củng cố các loại thực phẩm và bổ sung vào thuốc để điều trị thiếu sắt, thiếu máu có chỉ định của bác sĩ như sau:
* MYTAVIST PLUS: có chứa 50 mg sắt
sunphat được chỉ định dùng cho phụ nữ có thai, cho con bú và tr em trên 12 tuổi. Nhà sản xuất: The Acme Laboratories, Ltd – ăng La Đét.
Sắt (II) fumarat [17]
Sắt II fumarat còn được gọi là fumarat màu là muối sắt của axit fumaric, dùng để bổ sung lượng sắt, có công thức hóa học C4H2FeO4.
Sắt II fumarat có tác dụng phòng và điều trị bệnh thiếu máu do thiếu sắt như: sau cắt dạ dày, hội chứng suy dinh dưỡng và mang thai.
Hình 2.2 Sắt (II) sunfat
Hình 2.3 Sắt (II) fumarat Hình 2.4 Thuốc có bổ
Sắt II fumarat là một dạng sắt hữu cơ dễ hấp thụ vào cơ thể. Fe++ có trong sắt (II) Fumarat có vai trò quan trọng trong việc hình thành hem một phần của hemoglobin trong hồng cầu. Thiếu Fe++
thì hồng cầu không thể hình thành quá trình hấp thụ O2 và thải CO2 bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Sắt II fumarat là sản phẩm bổ sung sắt cho cơ thể, giúp phòng ngừa thiếu máu do thiếu sắt. Dùng cho phụ nữ có thai, nhất là trong 3 tháng đầu tiên, người ăn chay có chế độ dinh dưỡng hạn chế, vận động viên, người già và các trường hợp mất máu do rong kinh, rong huyết, do chấn thương, phẫu thuật, trĩ. Có mặt trong một số sản phẩm thuốc bổ sung sắt đang có mặt trên thị trường như sau:
* Sắt fumarat axit folic: dạng viên nang, được chỉ định dùng trong trường hợp thiếu máu do thiếu sắt, axit folic, liều dùng: uống mỗi lần 1 - 2 viên/2 lần/ngày.
Nhà sản xuất: Công ty cổ phần dược phẩm 2/9 – NADYPHAR.
* Sắt fumarat: dạng viên màu nâu, có chứa 44mg sắt, uống với liều lượng 1 - 2 viên/ngày.
Nhà sản xuất: Công ty TNHH dược phẩm và thương mại THÀNH CÔNG.
* Ironic: dạng viên nang mềm với hàm lượng sắt là 162mg, được chỉ định phòng ngừa và điều trị thiếu máu do thiếu sắt trong các trường hợp: phụ nữ có thai và cho con