57

Phần 4
Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc
tính hóa lý của gạo

58
Phần 4. Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến
các đặc tính hóa lý của gạo

TÓM TẮT
Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến các đặc tính hóa lý gồm có đặc tính
hóa nhão và hồ hóa, độ kết tinh và vi cấu trúc được thực hiện trên giống gạo dài A10. Nhiệt
độ sấy (80 và 90
o
C), thời gian sấy (2.5 và 3.0 phút), và nhiệt độ ủ (0 – 60 phút) có tác động
đáng kể đến các đặc tính hóa nhão và hồ hóa của bột gạo. Kết quả cho thấy không có sự khác
biệt về kiểu hình nhiễu xạ tia X giữa các mẫu gạo. Độ kết tinh giảm mạnh nhất từ 3 – 7 % sau
khi ủ gạo đến 1 giờ. Hiện tượng hồ hóa riêng phần ở lớp ngoài của nhân gạo sấy tầng sôi đã
được minh chứng b
ằng hình ảnh SEM và chiều hướng tăng nhiệt độ hồ hóa với nhiệt độ sấy
tăng và thời gian ủ dài hơn.

GIỚI THIỆU

trong quá trình sấy tầng sôi nhiệt độ cao (Tuyen và ctv 2008). Do đó khảo sát ảnh hưởng của
chế độ sấy ủ đến các thay đổi đặc tính hóa lý là cơ sở để đánh giá tác động của quá trình sấy
tầng sôi có ủ nhiệt độ và giúp dự đoán chất lượng nấu của gạo sấ
y tầng sôi. Mục đích của thí
nghiệm này là đo đạc các đặc tính hóa nhão, hồ hóa và độ kết tinh của gạo nhằm liên hệ các
thông số này với các thay đổi tính chất lưu biến và cấu trúc xảy ra trong quá trình ủ sau sấy
tầng sôi.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
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 cơ điện 0.75 kW. Nhiệt độ đầu vào khoảng 20 –
100
o
C được điều khiển bằng bộ điều nhiệt Hanyoung Electronics Inc., Model DX7, Seoul,
Korea). Nhiệt độ đầu ra theo dõi bằng cặp nhiệt điện Daewon.
Chuẩn bị mẫu sấy
Giống lúa dài A10 được thu thập ở các nông hộ tại tỉnh Tiền Giang trong năm 2007. Lúa tươi
(32±1 % cơ sở ướt) lập tức được chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản trong kho mát ở
5
o
C. 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
o
C 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

o
C trong 1 phút, sau đó tăng lên 95
o
C với tốc độ nâng nhiệt là 12
o
C/ phút và
giữ tại nhiệt độ đó trong 2.5 phút. Sau đó, làm nguội mẫu gạo xuống 50
o
C với tốc độ giảm
nhiệt 12
o
C/ phút và duy trì mức 50
o
C trong 2 phút khi kết thúc. Mỗi nghiêm thức được đo
hai lần. Truy xuất phần mềm Thermocline để xác định độ nhớt đỉnh (PV), độ nhớt đáy (TV),
độ nhớt cuối (FV), độ nhớt set back (SB=FV-PV) và độ nhớt break down (BD=PV-TV) và
nhiệt độ hóa nhão (PT,
o
C) như minh họa trong Hình 1. Các kết quả đo độ nhớt được biểu
diễn bằng đơn vị RVU (Rapid Visco Unit).
0
50
100
150
200
250
300
02468101214
Time, min
Viscosity, RVU

p
) và cuối (T
c
), và enthalpy hồ hóa
(∆H, J/g vật chất khô) được xác định bằng phần mềm Pyris-1.
Độ kết tinh tuyệt đối
Cân bằng hấp phụ các mẫu gạo trong môi trường chứa dung dịch muối NaCl bão hòa ở 25
o
C
trong 2 tuần để loại bỏ các ảnh hưởng liên quan đến hàm ẩm lên độ kết tinh. Ẩm độ của các
mẫu gạo là 13.5±0.5 (% cơ sở khô) đo theo phương pháp AOAC (32.1.02). Sử dụng nhiễu xạ
kế tia X Bruker D8 có trang bị kính đơn sắc graphite, đầu dò tia lửa hoạt động ở 40 kV và 30
mA để quét các mẫu gạo trong khoảng 8
o
đến 32
o
2θ trong thời gian cố định là 2.5 giây mỗi
bước 0.02
o
2θ. Sử dụng phần mềm Difrac
plus
Evaluation Package Release 2006 và PDF
(Powder Diffraction File)-2 Release 2006 để xác định hình dạng và tính toán.
Độ kết tinh được tính toán dựa trên các giá trị trung bình hóa các cường độ tại mỗi góc nhiễu
xạ sử dụng phương pháp của Nara và Komiya (1983). Mức độ kết tinh của mẫu là tỉ lệ của
diện tích đỉnh (là phần kết tinh) và tổng diện tích dưới đường cong nhiễu xạ. Tính toán tích
phân diện tích kết tinh và diện tích nhiễu xạ tổng bằng phần mềm Origin ® 6.1 (Origin Lab
Corporation, USA).
Vi cấu trúc của nhân g
ạo sấy tầng sôi

Độ nhớt đỉnh, độ nhớt đáy, độ nhớt cuối và breakdown tương quan chặt chẽ. Nhiệt độ hóa
nhão tăng với chế độ sấy và ủ lâu hơn và tương quan nghịch với độ nhớt phá vỡ, đỉnh và đáy.
Kết quả này minh chứng rằng nhi
ệt 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. Mặc dù dữ liệu RVA
không giải thích một cách chặt chẽ các thuộc tính cảm quan nhưng trên cơ sở dữ liệu RVA ta
có thể dự đoán tính chất của mẫu cơm. Ví dụ, độ dính cơm được xem là có liên quan đến độ
nhớt cuố
i (Champagne và ctv 1999) trong khi độ cứng cơm thì liên quan đến độ nhớt setback
(Juliano 1964). Chiều hướng giảm độ nhớt cuối và setback trong thí nghiệm này chứng tỏ
cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi sẽ ít dính và mềm hơn tương ứng với thời gian ủ và chế độ xử lý
nhiệt tăng. Mặc dù trong nghiên cứu này không thực hiện đo cấu trúc của cơm nhưng có thể
dự đoán rằng c
ấu trúc của cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi ít dính nhưng mềm hơn so với cơm
nấu từ gạo sấy lớp mỏng.
0
50
100
150
200
250
300
0 200 400 600 800
Viscosity, RVU
Testing time, sec
Drying at 90
o
C for 3.0 min
Reference 0 min
30 min 60 min

81.00±0.64
ab

30
187.75±2.30
e
111.84±2.53
b
75.92±0.23
c
283.05±4.77
b
171.21±2.23
b
81.45±0.67
ab

40
185.21±0.00
de
107.54±0.00
b
77.67±0.00
c
277.30±0.00
ab
169.75±0.00
b
81.03±0.07
ab

189.54±1.29
e
112.17±1.00
b
77.38±2.30
c
278.77±2.41
b
166.60±1.41
b
81.38±0.60
ab

40
187.09±2.69
de
111.88±2.26
b
75.21±0.42
c
272.88±2.12
ab
161.00±4.38
ab
81.88±0.71
ab

60
174.90±2.77
cd

66.09±0.88
bc
282.59±7.07
b
177.59±5.25
b
82.65±0.00
b

40
163.92±1.89
bc
100.38±2.47
ab
63.55±0.59
b
266.58±3.06
ab
166.21±0.59
b
83.05±0.57
b

60
161.34±3.30
b
101.08±1.88
ab
60.25±5.18
b

159.96±2.77
b
83.03±0.04
b

40
155.75±0.35
ab
99.71±0.76
a
56.04±5.25
ab
259.21±3.48
a
159.50±2.72
b
83.40±0.49
b

60
154.09±2.00
a
98.59±5.18
a
55.50±5.25
a
271.96±5.55
ab
173.38±5.37
b

ớt thấp hơn so với gạo sấy nhẹ. Kết
quả này cũng cho thấy rằng hồ hóa riêng phần đã 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

64
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.

Bảng 2. Đặc tính hồ hóa: (nhiệt độ khởi đầu T
o
, nhiệt độ đỉnh T
p
, nhiệt độ kết thúc T
c
, và enthalpy hồ hóa
∆H) của mẫu gạo A10 qua sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao.
Đặc tính hồ hóa

δ τ
T
T
o
T
p
T
c

∆H
o
C phút phút

ab
81.4±0.5
ab
84.6±0.5
ab
3.9±0.8
ab

60
78.2±0.2
ab
81.6±0.6
ab
85.3±1.1
ab
4.1±1.0
ab

3.0 0
77.4±0.3
ab
80.8±0.5
ab
84.6±0.3
ab
4.7±0.8
b

30
77.7±0.3

ab
80.8±1.0
ab
85.0±1.9
ab
4.6±0.5
b

30
78.3±0.4
ab
81.8±0.3
b
86.7±1.2
b
3.9±0.3
ab

40
78.4±0.3
b
81.8±0.3
b
85.5±0.5
ab
3.9±0.3
ab

60
79.2±0.2

ab
81.4±0.1
ab
85.2±0.6
ab
3.6±0.6
ab

60
78.7±0.1
b
82.0±0.1
b
85.8±0.2
ab
3.1±0.2
a

Mẫu đối chứng
77.1±0.4
a
80.7±0.6
a
84.3±1.2
a
5.3±0.3
b

δ: nhiệt độ sấy; τ: thời gian sấy; T: thời gian ủ. Tất cả các giá trị là trung bình của hai lần đo± độ lệch chuẩn.
Các chữ cái giống nhau trong cùng một cột biểu thị các giá trị khác biệt nhau không có ý nghĩa về mặt thống kê

b
b
b
c
c
c
d
d
d
0 min30 min40 min60 min
Tempering
time
V-peak

Hình 3. Đồ thị nhiễu xạ tia X của mẫu gạo A10 sấy ở những điều kiện khác nhau và ủ sau đó từ 0 đến 60
phút. Chế độ sấy: (a) 80
o
C trong2.5 phút; (b) 80
o
C trong 3.0 phút; (c) 90
o
C trong 2.5 phút; (d) 90
o
C
trong 3.0 phút. Đỉnh V xuất hiện ở 20
o
2θ.

Dựa vào đồ thị phát hiện được có đỉnh tại 20
o

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

chứng tỏ hồ hóa riêng phần đã xảy ra do sự kết hợp giữa xử lý nhiệt độ cao và hàm ẩm ban
đầu của lúa tươi cao. Khi nhân hạt nở, tinh bột bị trương nở, keo chảy và mất hình dạng đa
giác của tinh bột (Hình 5b, d, e). Vì vậy giả thuyết đưa ra là quá trình hồ hóa tạo ra mạng lưới
keo có khả năng gắ
n các vết nứt trong nhân hạt bằng cách làm đầy các khoảng hở giữa các
vết nứt liền kề. Kết quả là quá trình hồ hóa riêng phần góp phần duy trì tính nguyên vẹn của

67
hạt làm cho TLTH cao hơn. Hình 5c cho thấy có các lỗ nhỏ xuất hiện có thể là do các thể
protein bị vỡ. (a) (b)
Hình 4. (a) Các vết nứt quan sát được giữa các tế bào nội nhũ trong nhân gạo A10 sấy lớp mỏng; (b) Cận
cảnh của vết nứt.
(a) (b)
(c) (d)
A
PB

68

(e)
Hình 5. Vi cấu trúc của mặt cắt nhân gạo sấy tầng sôi.

Gidley MJ (1987) Factors affecting the crystalline type (A-C) of native starches and model
compounds - A rationalization of observed effects in terms of polymorphic structures.
Carbohydrate Research 161, 301-304.
Kawataba A, Takase N, Miyoshi E, Sawayama S, Kimura T, Kudo K (1994) Microscopic
observation and X-ray diffractometry of heat/moisture-treated starch granules. Starch
1994.
Ong MH, Blansdard JMV (1995) Texture determinants of cooker, parboiled rice 2.
Physicochemical properties and leaching behavior of rice. Journal of Cereal Science 21,
261-269.
Poomsa-ad N, Terdyothin A, Prachayawarakorn S, Soponronnarit S (2005) Investigations on
head-rice yield and operating time in the fluidised-bed drying process: experiment and
simulation. Journal of Stored Products Research 41, 387-400.
Soponronnarit S, Prachayawarakorn S (1994) Optimum strategy for fluidized-bed paddy
drying. Drying Technology 12, 1667-1686.
Tirawanichakul S, Prachayawarakorn S, Varanyanond W, Tungtrakul P, Soponronnarit S
(2004) Effect of fluidized bed drying temperature on various quality attributes of paddy.
Drying Technology 22, 1731-1754.
Tuyen TT, Truong V, Fukai S, Bhandari V (2008). Effects of high temperature fluidized bed
drying to cracking behavior and milling quality of Vietnamese rice varieties. Report of
CARD 026/VIE-05 project.
Zobel HF, Young SN, Rocca LA (1988b) Starch gelatinization: an X-ray diffraction study.
Cereal Chemistry 65, 443-446.