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 l
ựa 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 80
o
C trong 2.5 phút sau đó ủ 40 phút ở
75
o

o
C
5±
trong thời gian t1 = 2.5 phút, ủ 40 phút tại nhiệt độ hạt.
Lượt 2: T2= 50
o
C 5± trong thời gian t2 = 3.5
1
±
phút. 3

Thời gian sấy nhiệt độ thấp 35
o
C: 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)
80
o
C 2.5 40’ (1)
80
o
C 2.5 40’ (2)
80
o

o
C 2.5 40’ (8)

65
o
C 3 (5)
65
o
C 2.5 (6)
60
o
C 3 (7)
60
o
C 2.5 (8)
80
o
C 2.5 40’ (9)
80
o
C 2.5 40’ (10)
80
o
C 2.5 40’ (11)
80
o
C 2.5 40’ (12)

55
o

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 đ
ó. 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, 87
o
C 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 35
o
C. 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

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

0.686045 1.414 1.414 1.414
Và
T1(
o
C) T2(
o
C) 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 – 6.217X4
2
+ 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(
o
C) T2(
o
C) t2(phút) t3(giờ)
87.10 57.10 4.92 3.24

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
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
35
o
C
Lặp lại 1
DC1 30.2 11.5h 13.5
DC2 29.6 11.5h 13.7


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 83
o
C-87
o
C trong 2.5 phút ủ 73
o
C trong 40 phút.
• Giai đoạn 2 sấy tầng sôi 57
o
C trong 4.9 phút và
• Giai đoạn 3 thông gió ở 35
o
C trong 3-4.4 giờ

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 4
o
C 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 bằ
ng 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
tă
ng 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 vớ
i nhiệt độ sấy tăng và thời gian ủ dài hơn. Sự gia

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

60 179.42±1.30

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
102.97±1.06
ab
71.93±3.83
bc
266.50±7.30
ab
163.53±6.24

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
277.84±3.77
ab
176.75±1.89
b
82.70±0.71
b

3.0 0 174.25±1.06
cd
101.67±4.48
ab

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
83.80±0.07
b

Mẫu đối chứng
213.17±5.07
f
136.13±1.24
c
77.04±3.83
c
283.75±4.24
b
147.63±3.01
a
80.15±0.57

o
C J/g bột khô
80 2.5 0 77.0±0.8
a
80.5±0.2
a
84.0±0.0
a
4.8±0.9
b

30 77.8±0.5
ab
80.9±0.4
ab
84.5±0.7
ab
4.1±0.4
ab

40 77.9±0.7
ab
81.4±0.5
ab
84.6±0.5
ab
3.9±0.8
ab

60 78.2±0.2

85.6±0.4
ab
3.8±0.5
ab

60 78.2±0.1
ab
81.5±0.1
ab
85.5±0.2
ab
3.8±0.3
ab

90 2.5 0 77.5±0.7
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

b
81.6±0.5
ab
85.6±0.2
ab
4.0±0.5
ab

40 78.2±0.4
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

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
o
C 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
(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 t
ầng sôi. Đặc tính hóa