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 sởướt [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 hạẩm độ của khối hạt đến độẩm an toàn cho công tác bảo quản (14% cơ sởướt). 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 ủđể cân bằng ẩm [2, 3, 4]. Máy sấy tầng sôi tích hợp với hệ thống
ủ có thểđược 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. Nhờđó, 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 độđầu 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 hạẩm độ khối hạt xuống 18% cơ sởướt 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 oC) [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 độđầu 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 thểđược bảo toàn như mẫu đối chứng sấy ở chế độ dịu nhẹ khi nhiệt độ sấy dưới 70 oC. Đó là do 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
89 nứt hạt và tính chất cơ học của hạt gạo. Vì quá trình ủđóng 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 cơđiện 0.75 kW. Nhiệt độđầu vào khoảng 20 – 100 oC được điều khiển bằng bộ điều nhiệt Hanyoung Electronics Inc., Model DX7, Seoul, Korea). Nhiệt độđầu 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 sởướt) 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 độủ trong tủấm 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 giữở 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 nhẹở 35 oC trong 16 giờ xuống 14 % ẩm (cơ sởướt) được sử dụng làm mẫu đối chứng. Tất cả các nghiệm thức đều được lặp lại ba lần.
Xác định ẩm độ
Độẩm của mẫu trước và sau ủ, và độẩm 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]. Độẩm
được thể hiện theo cơ sởướt.
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 đểđo 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
90 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 chếđộ 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).
(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.
α: hệ số góc của đoạn thẳng tuyến tính trong đường cong đặc tính lực-biến dạng biểu thịđộ 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<0.05.
Load cell Sample holder plate Rice kernel Blunt probe Texture analyser
91