Báo cáo nghiên cứu: Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

171
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Method) được ứng dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi nhiệt độ cao đến chất lượng xay xát, độ cứng và mức độ hồ hóa của một số giống gạo Việt Nam. Trên cơ sở đó tìm ra được các vùng điều kiện tối ưu của sấy tầng sôi nhiều giai đoạn cho tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tốt nhất. Chế độ sấy tối ưu OP1 xác định bằng phương pháp RSM cho giống IR50404 ở nhiệt độ sấy lượt 1 là 83oC trong 2,5 phút, lượt 2 là 57oC trong...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu: Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng

Phần 5 Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng 70
Phần 5. Nghiên cứu sấy lúa tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng TÓM TẮT Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Method) được ứng dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi nhiệt độ cao đến chất lượng xay xát, độ cứng và mức độ hồ hóa của một số giống gạo Việt Nam. Trên cơ sở đó tìm ra được các vùng điều kiện tối ưu của sấy tầng sôi nhiều giai đoạn cho tỉ lệ thu hồi gạo nguyên tốt nhất. Chế độ sấy tối ưu OP1 xác định bằng phương pháp RSM cho giống IR50404 ở nhiệt độ sấy lượt 1 là 83oC trong 2,5 phút, lượt 2 là 57oC trong 4.9 phút, thời gian sấy khay 35oC là 4.4 giờ. Điều kiện sấy tối ưu OP2 đối với giống lúa Jasmine nhiệt độ sấy lượt 1 là 87 oC trong 2,5 phút, lượt 2 là 57 oC trong 4.9 phút, thời gian sấy khay 35oC là 3.2 giờ. Phần trăm hồ hóa (GI – Gelatinization Index %) dao động trong khoảng 0.4 – 1.7 %, độ cứng của gạo sấy tầng sôi nhiều giai đoạn khoảng 16 – 40 N. Các vùng sấy tối ưu được so sánh với chế độ sấy 2 giai đoạn gồm sấy tầng sôi 80oC (2,5 phút) rồi sấy khay 35oC trong 8 giờ (C1) hay sấy khay 40oC trong 5,5 giờ (C2). Mẫu đối chứng là sấy khay 35oC trong 16 giờ (Ref). Kết quả cho thấy tỉ lệ thu hồi gạo nguyên không khác biệt giữa các nghiệm thức (P>0,05). Đánh giá cảm quan chất lượng cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi cho thấy ở nhiệt độ sấy càng cao thì điểm cảm quan cơm càng giảm. Điều này được giải thích là do hiện tượng hồ hóa riêng phần trong sấy tầng sôi ở nhiệt độ cao ảnh hưởng đến chất lượng nấu, đặc biệt là độ trắng cơm. GIỚI THIỆU Sấy lúa đã được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam từ thập niên 1980. Nhiều ứng dụng thành công như máy sấy tĩnh, sấy rất rẻ (Phan Hiếu Hiền và ctv, 1996), một số đang giai đoạn thử nghiệm như sấy tầng sôi, sấy hai giai đoạn (Phan Hiếu Hiền và ctv, 1996; Trương Vĩnh và ctv, 1996). Các loại máy sấy tháp áp dụng không thành công do không sấy được lúa ướt và chi phí sấy cao. Sutherland và Ghaly (1990) thí nghiệm sấy tầng sôi dạng mẻ ở Úc cho thấy tỉ lệ gạo nguyên không thay đổi ở nhiệt độ 60-90 oC khi giảm ẩm độ từ 26 % xuống 18 %. Máy sấy tầng sôi liên tục 1 tấn/giờ do Viện Kỹ thuật King Mongkut Thornburi (KMITT) Thái Lan phát triển có kết quả đáng khích lệ giảm ẩm độ 25 % xuống 19 %. Trong vòng 2 năm (1994-1996) Thái Lan đã thương mại hóa 60 máy năng suất 5-10 tấn/giờ (Soponronnarit, 1996). Các kinh nghiệm của Thái lan cho thấy để chất lượng gạo không bị ảnh hưởng, với năng suất nhỏ (< 2 71
tấn/giờ), nhiệt độ áp dụng 100-120 oC, với năng suất lớn (> 2 tấn/giờ), nhiệt độ áp dụng cao hơn 120-150 oC. Kinh nghiệm cũng cho thấy để giảm ẩm độ từ cao xuống 18 %, máy nhỏ tiêu hao 1.64 MJ/kg nước bốc hơi và máy lớn là 2.5-4 MJ/kg nước bốc hơi. Chi phí năng lượng sẽ rất cao (8.6 MJ/kg nước bốc hơi) khi sấy từ 18 % xuống 16.5 %. Công nghệ sấy 2 giai đoạn bắt đầu triển khai ở Việt Nam thông qua chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Khoa Cơ Khí Công Nghệ ĐHNL TP HCM và Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế của Úc (ACIAR) từ năm 1994 (dự án PN-9008). Giai đoạn 1 sấy hạt ẩm độ cao xuống 18-20 % bằng máy sấy tầng sôi và giai đoạn 2 sấy xuống 14 % bằng máy sấy bảo quản nhiệt độ môi trường (Trương Vĩnh và ctv, 1997). Máy sấy tầng sôi 1 và 5 tấn/giờ đã được triển khai cho giai đoạn 1 và máy sấy bảo quản 80 tấn/mẻ được triển khai giai đoạn 2 tại Nông trường Sông hậu (Cần Thơ). Kết quả cho chi phí sấy là 36 VND/kg lúa (USD 3.27/ton) cho máy sấy tầng sôi 5 tấn/giờ và 79 VND/kg lúa (USD 7.18/ton) cho cả hai giai đoạn. Trong lúc đó máy sấy tĩnh chỉ là 39 VND/kg (USD 3.55/ton), máy sấy tháp là 2.5 – 5 lần cao hơn máy sấy tĩnh, khoảng USD 8.86-17.7/ton (Phan Hiếu Hiền và ctv, 1996). Về năng suất, một máy sấy tĩnh 8 tấn/mẻ 11 giờ tương đương 0.73 tấn/giờ, trong lúc đó hệ thống sấy 2 giai đoạn là 0.63 tấn/giờ (Trương Vĩnh và ctv, 1997). Từ kinh nghiệm của dự án PN-9008 và Thái lan, với lúa ẩm độ cao, chúng ta có những nhận xét sau: - Sấy tầng sôi phù hợp để sấy giai đoạn 1, từ ẩm độ cao xuống 18 %. Sấy bảo quản ở nhiệt độ 29-32 oC cho chất lượng gạo tốt nhưng kéo dài thời gian nên - năng suất sấy giảm. - Sấy tháp chi phí sấy cao. - Sấy tĩnh ẩm độ chưa đều và còn mang tính thủ công trong các khâu xử lý lúa. 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 lựa 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 (29-32 oC) 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. 72
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 oC trong 2.5 phút sau đó ủ 40 phút ở 75oC (Tuyền và ctv, 2007). Thông tin này sẽ được áp dụng trong nghiên cứu này. Mục đích của nghiên cứu này là ứng dụng phương pháp bề mặt đáp ứng nhằm xác định qui trình sấy nhiều giai đoạn tối ưu trên cơ sở có tỉ lệ gạo nguyên cao, gạo không bị hồ hóa. 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 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 dây cảm biến nhiệt Daewon. Mẫu gạo Hai giống lúa thu hoạch vào tháng 03 năm 2008 là IR50404 tại Kiên Giang và Jasmine tại Long An được sử dụng trong thí nghiệm này. Lúa tươi ở đồng, sau khi làm sạch được chuyển về phòng thí nghiệm và trữ ở tủ mát 4-5 oC. Trước khi sấy, lấy lúa từ tủ mát đem ngâm nước (thời gian 1giờ 30 phút) để ráo 30 phút đến độ ẩm khoảng 28%. Thí nghiệm 1. Qui trình sấy tầng sôi tìm giá trị trung tâm Trong nghiên cứu này, để áp dụng phương pháp bề mặt đáp ứng cho qui trình sấy nhiều giai đoạn, cần phải xác định vài thông số trung tâm. Các thông số lưa chọn là: 4 thông số trong các thông số sau: nhiệt độ sấy lượt 1, thời gian sấy lượt 1, nhiệt độ sấy lượt 2, thời gian sấy lượt 2, thời gian sấy ở 35 oC. Thông số trung tâm sấy lượt 1 là nghiệm thức tốt trong nghiên cứu của Tuyền và ctv (2007) là nhiệt độ sấy 80 oC trong 2.5 phút cho lượt 1 và ủ 40 phút tại nhiệt độ hạt. Thí nghiệm phải tiến hành để xác định thông số trung tâm sấy lượt 2 (nhiệt độ, thời gian) và thông số trung tâm thời gian sấy 35oC. Cân 210 g lúa IR50404 (tương ứng về bề dày lớp lúa 2 cm trong máy sấy tầng sôi) đã hồi ẩm cho mỗi nghiệm thức sấy. Ở lượt 1, sấy mẫu lúa bằng máy sấy tầng sôi ở 80 oC trong 2.5 phút. Ngay sau sấy, mẫu lúa lập tức được đem đi ủ trong tủ ấm ở nhiệt độ hạt (73 oC) trong 40 phút. Trong thí nghiệm này nhiệt độ hạt được đo ngay sau khi tháo liệu từ máy sấy tầng sôi bằng hộp đựng cách nhiệt tự chế. Tủ ấm cần chỉnh sẵn nhiệt độ theo đúng nhiệt độ hạt khi ra khỏi máy sấy tầng sôi sau lượt 1. Kết thúc quá trình ủ, mẫu lúa được sấy lần 2 ở nhiệt độ và thời gian đã thiết kế trên Bảng 1 (45-75 oC, thời gian 2.5-3 phút), cụ thể thực hiện sấy tầng sôi các 73
mẫu ứng với các cặp nhiệt độ (oC) lần 1, 2 như sau : (80-75), (80-70), (80-65), (80-60), (80- 55), (80-50), (80-45). Mỗi thí nghiệm sau khi sấy được đo ẩm độ hạt, để trong bình kín tránh hồi ẩm (24 h) rồi xay xát, xác định tỉ lệ hồ hóa và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên. Kết quả của thí nghiệm này được trình bày trong Bảng 2. Bảng 1. Thiết kế chi tiết các thí nghiệm sấy tìm thông số trung tâm cho lượt 1 và 2. t1(phút) ủ(phút) t2 (phút) T1 T2 80oC 2.5 40’ (1) o 80 C 2.5 40’ (2) o 80 C 2.5 40’ (3) o 80 C 2.5 40’ (4) 75oC 3 (1) o 75 C 2.5 (2) o 70 C 3 (3) 70oC 2.5 (4) o 80 C 2.5 40’ (5) 80oC 2.5 40’ (6) o 80 C 2.5 40’ (7) 80oC 2.5 40’ (8) 65oC 3 (5) o 65 C 2.5 (6) o 60 C 3 (7) o 60 C 2.5 (8) o 80 C 2.5 40’ (9) o 80 C 2.5 40’ (10) o 80 C 2.5 40’ (11) o 80 C 2.5 40’ (12) 55oC 3 (9) o 55 C 2.5 (10) 50oC 3 (11) o 50 C 2.5 (12) 80oC 2.5 40’ (13) o 80 C 2.5 40’ (14) 45oC 3 (13) o 45 C 2.5 (14) 74
Bảng 2. Độ ẩm sau khi sấy và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (giống gạo IR50404). Nhiệt độ Ẩm độ (%) TLTH (%) Mẫu lượt 2 ban đầu lượt 1 lượt 2 sau một ngày 75oC 1 24.3 18.8 15.6 13.8 20.2058 75oC 2 24.7 18.1 15.2 13.7 15.9162 o 3 70 C 26.3 17.9 15.3 13.9 16.0557 o 4 70 C 23.5 17.8 15.9 13.9 31.5667 o 5 65 C 25.5 18.6 15.3 13.9 37.2008 o 6 65 C 23.5 18.4 15.9 14.9 29.5145 o 7 60 C 25.7 18.7 15.8 15.1 29.5714 o 8 60 C 24.1 17.7 16.1 15.4 38.9017 o 9 55 C 23.4 18.3 16 15.5 42.4707 o 10 55 C 24.3 17.8 16.9 15.6 43.7054 50oC 11 23.7 17.8 16.1 15.3 49.2081 o 12 50 C 22.9 18.2 16.8 16.5 51.052 45oC 13 23 17.5 16.4 15.7 48.0213 o 14 45 C 24.1 19 16.5 16.5 50.2032 Thí nghiệm 2. Sấy tầng sôi lúa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Chọn thông số nghiên cứu và giá trị trung tâm Từ kết quả thí nghiệm 1 và kết quả nghiên cứu của Tuyền và ctv (2007), ta có giá trị trung tâm cho các thông số nghiên cứu và khoảng biến thiên chọn như sau (chọn 4 thông số T1, t2, T2 và t3): Lượt 1: T1= 80 oC ± 5 trong thời gian t1 = 2.5 phút, ủ 40 phút tại nhiệt độ hạt. Lượt 2: T2= 50 oC ± 5 trong thời gian t2 = 3.5 ± 1 phút. Thời gian sấy nhiệt độ thấp 35 oC: t3 = 3 ± 1 giờ. Các giá trị mã hoá: (oC) X1 = T1 (T1: nhiệt độ sấy lượt 1) (oC) X2 = T2 (T2: nhiệt độ sấy lượt 2) X3 = t2 (t2: thời gian sấy lượt 2) (phút) X4 = t3 (t3: thời gian nhiệt độ thấp) (giờ) Trong đó X là biến mã hoá. Ta có biến thực Z như sau: Z − 3.5 Z 1 − 80 Z − 50 Z −3 X1 = ; X2 = 2 ; X3 = 3 ; X4 = 4 . 5 5 1 1 75
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 nghiệm thức trung tâm để đủ bậc tự do cho hồi quy có tương tác bậc 3. Thiết kế thí nghiệm dưới dạng mã hóa cho trên Bảng 3 và cho biến thực trên Bảng 4. Bảng 3. Thiết kế thí nghiệm bề mặt đáp ứng. Biến mã hóa Số nghiệm thức X1 X2 X3 X4 1 0 0 0 0 2 -1.4142 0 0 0 3 1.4142 0 0 0 4 1 1 -1 -1 5 -1 -1 -1 -1 6 1 -1 -1 1 7 0 0 -1.4142 0 8 0 0 1.4142 0 9 0 -1.4142 0 0 10 1 -1 1 1 11 0 0 0 1.4142 12 -1 -1 1 -1 13 0 1.4142 0 0 14 -1 1 1 1 15 1 1 1 -1 16 0 0 0 -1.4142 17 -1 1 -1 1 18 0 0 0 0 19 0 0 0 0 20 0 0 0 0 21 0 0 0 0 22 0 0 0 0 76
Bảng 4. Giá trị biến thực trong thí nghiệm sấy tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. 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 12 75 45 4.5 2 13 80 57.071 3.5 3 14 75 55 4.5 4 15 85 55 4.5 2 16 80 50 3.5 1.58458 17 75 55 2.5 4 18 80 50 3.5 3 19 80 50 3.5 3 20 80 50 3.5 3 21 80 50 3.5 3 22 80 50 3.5 3 Qui trình thực hiện Lúa tươi đo độ ẩm, trong trường hợp để trong tủ mát thì ngâm nước (cho lúa trở về nhiệt độ môi trường) sau đó làm ráo 30 phút. Cân khối lượng lúa 250 g cho mỗi nghiệm thức sấy. Sấy lượt 1 (nhiệt độ sấy: theo các giá trị trong bảng thiết kế thí nghiệm là: 73, 75, 80, 85, 87 oC), thời gian sấy lượt 1: 2.5 phút, ủ trong tủ sấy trong thời gian 40 phút. Sấy lượt 2 ở nhiệt độ và thời gian sấy đã thiết kế trên Bảng 4. Sấy nhiệt độ thấp 35 oC như trong thiết kế Bảng 4. Sau khi sấy xong đóng gói bảo quản trong 24 h sau đó đem đi xay xát. 77
Thí nghiệm 3. So sánh các chế độ sấy tối ưu Thí nghiệm bố trí kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ gồm 4 nghiệm thức OP1, OP2, C1 and C2. Các nghiệm thức OP1 và OP2 là nghiệm thức sấy tối ưu 3-giai đoạn từ thí nghiệm 2 cho lúa IR50404 và Jasmine. Các nghiệm thức sấy 2 giai đoạn gồm sấy tầng sôi 80oC trong 2,5 phút sau đó sấy khay 35oC (C1) và 40oC (C2). Mẫu đối chứng (Ref) sấy khay ở 35oC. Tất cả các mẫu được sấy cho đến ẩm độ 13,5-14% căn bản ướt. 3 khối ứng với 3 đợt nguyên liệu của 3 ngày bảo quản. Xác định tỉ lệ thu hồi gạo nguyên và đánh giá cảm quan cơm nấu từ gạo sấy tầng sôi ở các chế độ tối ưu khác nhau và mẫu đối chứng. Đánh giá cảm quan được thực hiện theo phương pháp cho điểm trên thang điểm 5 gồm có 6 chỉ tiêu mùi, vị ngon, độ mềm, độ dính, độ trắng và độ bóng. Đo đạc các chỉ tiêu Ẩm độ Lúa được đo ẩm độ ban đầu (hoặc ẩm độ sau khi ngâm), ẩm độ sau khi sấy lượt 1, ẩm độ sau khi sấy lượt 2, ẩm độ sau khi sấy lượt 2 để nguội, ẩm độ sau khi sấy nhiệt độ thấp và ẩm độ sau một ngày bảo quản. Ẩm độ được đo bằng máy Kett, mỗi lần đo đều được lặp lại ba lần sau dó xử lý trung bình tránh sai số. Cách đo các chế độ trên máy: đối với lúa mới lấy từ máy sấy đo ở chế độ ‘paddy in dryer’, còn lúa sau khi đã để ngoài môi trường để nguội hoặc sau một ngày đo ở chế độ paddy thông thường. Hai kết quả giữa ‘paddy’ và ‘paddy in dryer’ chênh lệch nhau khoảng 1.5- 2.0 đơn vị. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên Cân chính xác 180 g lúa và đem xay, lấy 100 g trong số đó cho vào máy xát trắng trong 60 giây. Gạo sau khi được xát trắng được phân loại bằng máy phân loại để tách gạo nguyên, cám và tấm ra khỏi nhau. Sau khi xay, các sản phẩm phụ như lúa sót, trấu được tách khỏi gạo lức và tỉ lệ của chúng được tính và ghi nhận dựa trên tổng khối lượng lúa đưa vào. Gạo nguyên là các hạt bảo đảm được ít nhất 75% chiều dài ban đầu sau khi xay xát. Độ cứng gạo Độ cứng của gạo được đo bằng phép đo uốn 3 điểm (three-point bending test). 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. Mỗi khoang chứa mẫu sâu 2.0 mm và dài 9.0 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 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). 78
Phép đo được thực hiện ở chế độ nén. Vận tốc trước đo, đo và sau đo lần lượt là 1 mm/s, 2 mm/s, và 10 mm/s. Lực phá vỡ (N) là lực tối đa để làm gãy hạt tính trung bình 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). Phần trăm hồ hóa Mức độ hồ hóa của gạo sấy tầng sôi được tiến hành theo phương pháp đo hồ hóa của Chiang và Johnson (1976). Xử lý số liệu Xử lý ANOVA (phân tích phương sai) số liệu và thiết kế, xử lý số liệu bề mặt đáp ứng bằng phần mềm thống kê Statgraphics® 3.0 (StatPoint, Inc.). KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Thí nghiệm 1. Sấy tầng sôi tìm giá trị trung tâm Kết quả ẩm độ và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cho giống IR50405 được trình bày trong Bảng 2. Dựa vào kết quả phân tích ANOVA cho thấy, nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến tỉ lệ thu hồi của gạo nguyên sau khi sấy tầng sôi mẫu lúa IR50404 ở độ tin cậy 95%. Thời gian sấy ít có ảnh hưởng đến đến tỉ lệ thu hồi gạo nguyên đối với mẫu lúa sấy tầng sôi IR50404 ở độ tin cậy 95%. Tỉ lệ gạo nguyên cao nhất ở vùng nhiệt độ 50 oC. Giá trị này được chọn làm thông số trung tâm trong thí nghiệm bề mặt đáp ứng. Thời gian thông gió (sấy 35 oC) các mẫu sau lượt 2 cho thấy tất cả các mẫu đều đạt dưới 14% ẩm độ sau 3 giờ. Thí nghiệm 2. Sấy tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng Giống lúa IR50404 Bảng 5 liệt kê kết quả ẩm độ của 22 nghiệm thức thiết kế bằng phương pháp bề mặt đáp ứng trên giống lúa IR50404. Các kết quả đo đạc tỉ lệ thu hồi gạo nguyên, độ cứng, phần trăm hồ hóa được trình bày trong Bảng 6. Các kết quả cho thấy với tỉ lệ gạo nguyên cao thì độ cứng cũng tăng theo. Độ ẩm không đạt (trên 14% cơ sở ướt) dẫn đến tỉ lệ gạo nguyên cũng như độ cứng giảm. Kết quả phân tích hồi qui đa biến theo phương pháp loại dần các thành phần trong mô hình đa thức bậc 3 của số liệu TLTH cho phương trình hồi qui có ý nghĩa và được biểu diễn dưới hàm sau: TLTH (%) = 48.765 + 3.050X1 + 2.017X2 + 0.467X3 + 11.879X4 – 3.508X12 – 6.345X42 – 2.007X1X4 + 6.505X1 X42 – 4.332X12 X4 [1] 79
Từ đây, tìm được nghiệm tối ưu trong vùng nghiệm mã hóa từ -1.4142 đến 1.4142 là X1 = 0.686045, X2 = 1.414, X3 = 1.414, và X4 = 4.414. Vùng tối ưu của giống IR50404 là T1 (oC) = 83.43, T2 (oC) = 57.07, t2 (phút) = 4.91, và t3 (giờ) = 4.41 (Hình 1). Bảng 5. Số liệu ẩm độ sau sấy (ẩm độ ban đầu: 30.5 %) của giống gạo IR50404 sấy tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. Th ứ tự Thời gian Ẩm độ Ngày bảo trong ma Nhiệt độ Nhiệt độ Thời gian Ẩm độ Ẩm độ thông gió sau thông quản sấy lượt1 sấy lượt2 sấy lượt2 lượt1 lượt2 trận (h) gió, % 1 80 50 3.5 18.6 16.5 3 13.8 1 2 73 50 3.5 18.5 17.3 3 14.1 1 3 87 50 3.5 17.1 14.9 3 13.3 1 4 85 55 2.5 17.8 15.2 2 14.4 1 5 75 45 2.5 18.4 17 2 15.3 1 6 85 45 2.5 18.2 15.4 4 12.7 1 7 80 50 2 19.3 16.4 3 13.8 2 8 80 50 4.9 19.3 15.5 3 13.4 2 9 80 43 3.5 19.6 17 3 14.3 2 10 85 45 4.5 17.9 15.8 4 12.2 2 11 80 50 3.5 19.1 16.9 4.5 13.8 2 12 75 45 4.5 18.7 16.5 2 14.8 3 13 80 57 3.5 19.5 16.3 3 14.5 3 14 75 55 4.5 18.9 16.1 4 13.4 3 15 85 55 4.5 18.5 15 2 13.7 3 16 80 50 3.5 17.7 15.4 1.5 14.7 3 17 75 55 2.5 18.5 16.3 4 13.6 3 18 80 50 3.5 19.2 16.6 3 14.3 4 19 80 50 3.5 18.4 16.2 3 13.4 4 20 80 50 3.5 18.9 16.7 3 13.8 4 21 80 50 3.5 19.6 17.2 3 14.5 4 22 80 50 3.5 18.2 16.9 3 13.8 4 o Mẫu đối chứng: sấy lúa ở 35 C cho đến khô có tỉ lệ thu hồi gạo nguyên vào ngày bảo quản 1 là 55.029±1.745 %, vào ngày bảo quản 6 là 43.33±1.157 %. Nhiệt độ sấy lượt 1 và lượt 2 ảnh hưởng có ý nghĩa đến phần trăm gạo bị hồ hóa (P < 0.05) trong khi đó thời gian sấy lượt 2 và thời gian thông gió ảnh hưởng không có ý nghĩa đến sự hồ hóa gạo ở độ tin cậy 95%. Kết quả phân tích hồi qui đa biến theo phương pháp loại dần 80
các thành phần trong mô hình đa thức bậc 2 của số liệu TLTH. Kết quả cho thấy phương trình hồi qui phần trăm hồ hóa có ý nghĩa và được biểu diễn dưới hàm sau: GI (%) = 86.063 – 1.775X1 – 0.666 X2 – 0.352 X3 – 0.453 X4 + 0.002 X1X2 + 0.006 X1X3 + 0.008 X1X4 + 0.011 X12 + 0.005 X22 [2] Bảng 6. Tỉ lệ thu hồi gạo nguyên, độ cứng và phần trăm hồ hóa (GI %) của giống gạo IR50404 sấy tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. Thứ tự trong ma TLTH, % Độ cứng, N GI, % trận 1 41.747 25.731 0.763 2 44.441 22.769 0.813 3 53.068 40.359 1.654 4 38.372 21.979 1.310 5 15.077 19.989 0.540 6 48.126 29.516 1.294 7 54.703 28.322 0.403 8 56.069 26.269 1.068 9 46.357 25.503 0.764 10 48.84 30.897 1.448 11 59.880 26.961 0.915 12 13.491 16.679 0.570 13 52.062 29.704 1.198 14 36.623 29.033 1.030 15 44.509 21.904 1.441 16 26.281 19.699 0.427 17 38.227 24.266 1.004 18 50.978 27.001 0.746 19 53.373 25.651 0.772 20 43.387 29.638 0.565 21 44.223 21.306 0.593 22 44.742 27.480 0.643 o Mẫu đối chứng: sấy lúa ở 35 C cho đến khô phần trăm hồ hóa vào ngày bảo quản 1 là 0.200±0.047 %, vào ngày bảo quản 5 là 0.317±0.291 %. 81
80.00 60.00 HRY, % 40.00 0.85 20.00 0.10 0.00 x2 -0.65 -1.40 -0.90 -0.40 0.10 -1.40 0.60 1.10 x1 Hình 1. Mô hình bề mặt đáp ứng thí nghiệm sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao trên giống lúa IR50404, vẽ tại x3 = 1.4 và x4 = 1.4. Giống lúa Jasmine Bảng 7 trình bày kết quả ẩm độ và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của 22 nghiệm thức thiết kế bằng phương pháp bề mặt đáp ứng trên giống lúa Jasmine. Kết quả cho thấy hồi qui TLTH có ý nghĩa và biểu diễn dưới hàm sau: TLTH (%) = 47.745 + 4.750X1 + 10.860X4 – 6.217X42 + 3.340X1X2 + 1.008X1X3 – 0.998X3X4 –3.206X1X2X4. [3] Từ đây, tìm được nghiệm tối ưu trong vùng nghiệm mã hóa từ -1.4142 đến 1.4142 như sau X1= 1.4200, X2 = 1.4200, X3 = 1.4200, và X4 = 0.2395. Vùng tối ưu của giống Jasmine là T1 (oC) = 87.10, T2 (oC) = 57.10, t2 (phút) = 4.92, và t3 (giờ) = 3.24 (Hình 2). Qua hai thí nghiệm sấy ủ thông gió bằng phương pháp bề mặt đáp ứng trên hai giống lúa khác nhau IR50404 và Jasmine tìm được hai vùng nhiệt độ tối ưu khác nhau. Nhiệt độ lượt 1 có thể nâng cao hơn 80 oC do nhiệt độ ủ là 73 oC, thấp hơn trong thí nghiệm của Tuyền và ctv (2007). Nguyên nhân có thể là do kích thước hạt lúa khác nhau. Phân tích kết quả cho thấy thời gian và nhiệt độ sấy lượt 2 không ảnh hưởng đến kết quả tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (P < 0.05). Vì vậy, cần thực hiện các thí nghiệm tiếp theo nhằm (i) kiểm tra tính hiệu lực của vùng tối ưu, so với đối chứng và (ii) so sánh hai vùng tối ưu trên cùng 1 giống lúa. Kết quả vùng giá trị tối ưu của thí nghiệm sấy tầng sôi trên hai giống lúa IR50404 và Jasmine bằng phương pháp bề mặt đáp ứng được chọn làm thông số cho các thí nghiệm tiếp theo. So 82
với qui trình sấy 2 giai đoạn: lượt 1 sấy tầng sôi, lượt 2 sấy tĩnh 35 oC và 40 oC. Nhiệt độ sấy lượt 2 tăng lên cao hơn vùng 29-32 oC của sấy 2 giai đoạn trong đề án PN-9008 trước đây nhằm rút ngắn thời gian sấy. Thời gian sấy cho đến lúc đạt ẩm độ dưới 14%. Bảng 7. Số liệu về độ ẩm sau sấy của giống gạo Jasmine sấy tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. t hứ tự nhiệt độ nhiệt độ thời gian thời gian ẩm độ ẩm độ ẩm độ ẩm độ TLTH, trong ma sấy lượt sấy lượt sấy lượt thông ban đầu lượt 1 lượt 2 sau % trận 1 2 2 gió (h) thông gió 1 80 50 3.5 3 30.4 18.6 17.7 14.4 49.370 2 80 50 3.5 1.6 28.7 19 17 16.2 37.676 3 87 50 3.5 3 27.5 19.7 17.9 15.5 52.926 4 85 55 2.5 2 30.6 20.2 17.5 16.4 40.339 5 75 45 2.5 2 26.7 19.2 17.8 16.8 31.555 6 85 45 2.5 4 30.4 20.5 17.9 14.3 55.438 7 80 50 2 3 30.7 19.8 17 15.1 45.173 8 80 50 4.9 3 28.4 19.3 16.7 14.5 49.898 9 80 43 3.5 3 30.4 18.4 17.6 14.6 45.306 10 85 45 4.5 4 29.3 20.2 17.4 14.2 56.837 11 80 50 3.5 4.5 30.5 18.7 15.7 14.2 50.671 12 75 45 4.5 2 27.1 21.5 18.4 16.8 32.919 13 80 57 3.5 3 30 19.1 16.1 14.5 47.416 14 75 55 4.5 4 25.8 19.7 14.6 14.7 46.206 15 85 55 4.5 2 28.5 20.1 16.1 15.6 44.041 16 80 50 3.5 1.5 26.7 18.5 17.3 14.5 19.958 17 75 55 2.5 4 30.4 20 18.5 15 50.528 18 80 50 3.5 3 29.5 18.1 16.4 14.5 48.089 19 80 50 3.5 3 30.2 18.8 16.2 14.3 50.717 20 80 50 3.5 3 30.3 18.7 16.9 14.8 46.710 21 73 50 3.5 3 28 18.2 17.5 14.6 50.507 22 80 50 3.5 3 29 18.9 16.9 14.3 49.127 23 83 57 4.9 4.4 30.6 19.7 17.4 14.4 56.142 24 83 57 4.9 4.4 26.9 17.8 16.2 14.2 54.055 Độ ẩm các mẫu đối chứng được sấy trong máy sấy nhiệt độ thấp đến nhiệt độ trong khoảng 14 – 14.6 %, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của mẫu đối chứng là 50.987±0.972% (bảo quản 1 ngày) và 31.059±0.803 (bảo quản 6 ngày). 83
70.00 60.00 50.00 HRY, % 40.00 30.00 20.00 1.10 10.00 -0.15 0.00 x1 -1.40 -0.90 -0.40 -1.40 0.10 0.60 1.10 x2 Hình 2. Mô hình bề mặt đáp ứng thí nghiệm sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao trên giống lúa Jasmine, vẽ tại x3 = 1,42 và x4 = 0,24. Thí nghiệm 3. So sánh các chế độ sấy tối ưu Kết quả đo đạc ẩm độ, tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (giống IR50404) được trình bày lần lượt trong Bảng 8. Các điều kiện sấy không ảnh hưởng đến tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (P > 0.05). Tỉ lệ gạo nguyên giảm theo thứ tự C1, C2, OP2, đối chứng, và OP1, tất cả các mẫu không khác biệt có ý nghĩa kể cả mẫu đối chứng. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của điều kiện sấy đến chất lượng cảm quan cơm được trình bày trong Bảng 9. Lúa sấy ở các điều kiện khác nhau thì chất lượng nấu khác nhau. Khi chế độ sấy tăng từ 2-giai đoạn sang 3-giai đoạn thì mùi của sản phẩm bị giảm. Điểm đánh giá độ mềm cơm, độ trắng cơm, độ bóng cơm độ ngon cơm giảm dần theo thứ tự mẫu đối chứng (35oC), sấy trung tâm (C1, 80oC), tối ưu 2 (OP2, 87oC), tối ưu 1 (OP1, 83oC). Đối với chỉ tiêu độ dính cơm mẫu đối chứng vẫn được đánh giá cao nhất, tiếp theo là mẫu tối ưu 2, tối ưu 1 và sấy trung tâm (80oC). Có thể giải thích là do tăng nhiệt độ sấy làm gạo bị hồ hóa riêng phần dẫn đến biến cứng bề mặt ngoài, lớp bề mặt này liên kết với nước tạo lớp áo bảo vệ cản trở sự trương nở hạt gạo làm hạt gạo cứng và dính hơn. Tuy nhiên khi sấy ở nhiệt độ cao hơn (87 oC) hiện tượng hồ hóa xảy ra nhiều hơn, phần liên kết với nước nhiều hơn nên sự khác biệt giữa các lớp gạo giảm. Ngoài ra, hồ hóa còn giúp gạo có khả năng trương nở nhanh nên cơm ở điều kiện sấy tối ưu 2 mềm gần tương đương với đối chứng. Kết quả đo hồ hóa của mẫu gạo, đo độ cứng bằng máy và cảm quan được trình bày trong Bảng 10. Kết quả cho thấy khi tăng nhiệt độ sấy lượt 1 thì phần trăm tinh bột trong gạo bị hồ hóa riêng phần tăng một cách có ý nghĩa, dẫn đến làm tăng độ cứng của gạo. Tuy nhiên đối 84
với cảm quan cơm sự phân biệt này không có ý nghĩa so với đo bằng máy đo cấu trúc ở độ tin cậy 95%. Bảng 8. Ẩm độ sau sấy và tỉ lệ thu hồi gạo nguyên (giống OM1490) trong thí nghiệm so sánh vùng tối ưu. sau lượt 3 (sấy 35oC) Mẫu độ ẩm sau lượt 1 độ ẩm sau lượt 2 TLTH, % @Lặp lại 1 Ref1 13.5 42.219 Ref2 13.7 43.069 OP2 17.8 16.4 14.3 41.818 OP1 19 17 14.5 41.525 C2 20 13.4 44.960 C1 20.1 14 43.411 @lặp lại 2 Ref3 13 40.324 Ref4 13.5 41.630 OP2 17 16 13 42.289 OP1 17.7 16.9 14.5 41.336 C2 19.8 13.4 42.468 C1 19.9 14.1 43.763 @lặp lại 3 Ref5 13.7 39.813 Ref6 13.8 41.233 OP2 18 17.3 14 41.133 OP1 18.9 18 14.3 38.963 C2 20.3 14 40.754 C1 20.6 14.1 41.777 Bảng 9. Điểm đánh giá cảm quan trung bình của từng chỉ tiêu cảm quan cơm theo phương pháp cho điểm với thang 5 điểm. Mẫu Các chỉ tiêu cảm quan cơm Mùi thơm Độ mềm Độ dính Độ trắng Độ bóng Độ ngon a ab a b c 2.792a Đối chứng 2.958 3.125 3.042 4.250 3.583 3.250a 3.417b 2.750a 2.687a 2.792b 2.788a Trung tâm 2.750a 2.875a 3.167a 2.833a 2.708b 2.699a Tối ưu 1 2.792a 2.708a 3.167a 2.667a 2.292a 2.333a Tối ưu 2 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 (P>0.05). 85
Bảng 10. Kết quả đo đạc phần trăm hồ hóa (GI), độ cứng đo máy cấu trúc và độ cứng cảm quan của các mẫu gạo sấy. Mẫu GI, % Độ cứng, N Độ cứng cảm quan 0.229a 31.939a ± 1.512 1.375a ± 0.208 Đối chứng 0.874b 34.175a ± 1.282 1.561a ± 0.106 Trung tâm 0.889b 38.160b ± 1.106 2.125a ± 0.208 3POP1 1.496c 38.853b ± 1.305 2.277a ± 0.360 3POP2 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 (P>0.05). KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết quả sấy tầng sôi bằng phương pháp bề mặt đáp ứng cho thấy vùng tối ưu của các giống lúa khác nhau là không giống nhau. Điều kiện sấy tối ưu cho giống lúa IR50404 được xác định là nhiệt độ sấy lượt 1 là 83 oC, nhiệt độ sấy lượt 2 là 57 oC, thời gian sấy lượt 2 là 4.9 phút, thời gian thông gió là 4.4 giờ để đạt kết quả tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cao nhất. Điều kiện sấy tối ưu đối với giống lúa Jasmine nhiệt độ sấy lượt 1 là 87 oC, nhiệt độ sấy lượt 2 là 57 oC, thời gian sấy lượt 2 là 4.9 phút, thời gian thông gió là 3.2 giờ. Qua kết quả đo hồ hóa các mẫu sấy của giống IR50404 thì nhiệt độ sấy lượt 1 và lượt 2 ảnh hưởng có ý nghĩa đến phần trăm hồ hóa của gạo trong khi đó thời gian sấy lượt 2 và thời gian thông gió không ảnh hưởng đến sự hồ hóa của gạo. Nhiệt độ sấy lượt 2 cũng không ảnh hưởng đến kết quả tỉ lệ thu hồi gạo nguyên của cả hai giống gạo IR50404 và Jasmine. Khi so sánh các chế độ sấy tối ưu 1 (OP1, 83oC), tối ưu 2 (OP2, 87oC), sấy 35oC (C1), sấy 40oC (C2) và mẫu đối chứng (35oC) nhận thấy rằng tỉ lệ thu hồi gạo nguyên không khác biệt giữa các chế độ sấy (P>0,05). Đánh giá cảm quan cơm của gạo IR50404 cho thấy khi sấy ở nhiệt độ càng cao thì điểm cảm quan cơm càng giảm. Hiện tượng hồ hóa riêng phần trong sấy tầng sôi ở nhiệt độ cao ảnh hưởng đến chất lượng nấu, đặc biệt là độ trắng cơm. Khi nhiệt độ sấy tăng, kết hợp với quá trình ủ thì phần trăm tinh bột trong gạo bị hồ hóa càng nhiều, đồng thời làm tăng độ cứng gạo. Có thể kết luận rằng lúa sấy tầng sôi ở nhiệt độ tối ưu cho tỉ lệ thu hồi gạo nguyên cao là do gạo bị hồ hóa riêng phần làm tăng độ cứng. Khi phần trăm hồ hóa này tăng đến một mức nào đó thì độ cứng có xu hướng không đổi. 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO BY Chiang, JA Johnson. 1976. Measurement of total and gelatinized starch by glucoamylase and o-toluidine reagent. American Association of Cereal Chemist. PH Hien, NH Tam, T Vinh, NQ Loc. 1996. Grain Drying In Vietnam: Problems & Priorities. In ACIAR Proceedings No. 71, pp 57-67. Sutherland, J.W. and Ghaly, T.F. Rapid fluidised bed drying of paddy rice in the humid tropics. In Proceedings of the 13rd ASEAN Seminar on Grain Post-harvest Technology, 1990. T Vinh, PH Hien, NV Xuan, NH Tam, VT Tien. 1996. Development of a Fluidized Bed Dryer for Paddy in Vietnam. In ACIAR Proceedings No. 71, pp 363-367. T Vinh, VT Tien, NH Tan, PH Hien. Giới thiệu kỹ thuật sấy hai giai đoạn. Báo cáo tại Hội nghị Khoa học Công nghiệp Môi trường tổ chức vào 25-26.02.1997 tại Bến Tre. TT Tuyen, T Vinh, B Bhandari, S Fukai. 2007. Ảnh hưởng của chế độ sấy tầng sôi và ủ nhiệt độ cao đến chất lượng gạo. Báo cáo Chương trình CARD 026/VIE-05. 87