tìm hiểu về các quy trình công nghệ chế biến sản phẩm cơm ăn liền (quick cooking rice)

Sản phẩm chế biến từ lúa gạo không xa lạ với người dân Việt Nam, rất đa dạng từ các sản phẩm truyền thống như: bún, bánh canh, bánh ướt,…đến các loại bánh hấp, bánh nướng,… Nhưng có một

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành được đề tài luận văn tốt nghiệp này, em đã có cơ hội vận dụng những kiến thức được học ở giảng đường Đại học, nơi em được đào tạo, rèn luyện từ lý thuyết đến thực hành, được trang bị những kiến thức vô cùng bổ ích và đó cũng là hành trang vững chắc cho những bước đi nghề nghiệp trong tương lai của mình

Có được những điều này chính là do công ơn to lớn của quý thầy cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TpHCM , ba mẹ, bạn bè Những người đã luôn bên cạnh, ủng hộ và giúp đỡ

em trong suốt thời gian qua

Con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ba mẹ và các thành viên trong gia đình Mọi người đã nuôi dưỡng và dạy dỗ con nên người Luôn cho con động lực, niềm tin, khuyên nhũ, động viên trong suốt quãng đường con đi

Em xin ghi nhớ công ơn của các thầy cô khoa công nghệ thực phẩm trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TpHCM đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu về chuyên ngành công nghệ thực phẩm và những kinh nghiệm vô giá trong cuộc sống

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Trần Thị Thu Trà Nhờ có sự hướng dẫn trực tiếp, nhiệt tình giúp đỡ và chia sẽ kiến thức đã giúp em hoàn thành luận văn này

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè, thành viên lớp 10HTP3, 10HTP6 đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này

Một lần nữa, tôi xin thành thật cám ơn

Hồ Thị Cẩm Nhung

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đề tài đồ án: Tìm hiểu về các quy trình công nghệ chế biến sản phẩm cơm ăn liền (Quick cooking rice) được tiến hành tại trường Kỹ Thuật Công Nghệ TpHCM Thời gian thực

hiện từ ngày 25/06/2012 đến ngày 07/10/2012

Đề tài nhằm tìm hiểu một số quy trình công nghệ chế biến cơm nấu nhanh cũng như các đặc tính ưu việt của loại sản phẩm này mang lại cho người tiêu dùng Cơm nấu nhanh là dạng sản phẩm gạo được hồ hóa rồi sấy khô nhằm giảm bớt thời gian nấu khi người tiêu dùng sử dụng Khi cần dùng, chỉ cần ngâm trong nước thường hay nước ấm vài phút là có thể thành cơm tươi và dùng được ngay Cơm là một loại thực phẩm không thể thiếu trong mỗi bữa ăn, việc nghiên cứu

và phát triển sản phẩm cơm ăn liền được quan tâm, góp phần tạo ra một sản phẩm không mất nhiều thời gian chuẩn bị mà vẫn đảm bảo được yêu cầu dinh dưỡng, thơm ngon cả về hương vị với giá cả phù hợp Sản phẩm này hiện nay vẫn chưa được bán trên thị trường Việt Nam

Đề tài tìm hiểu chi tiết về các giai đoạn và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình chế biến cũng như thời gian, các đặc tính và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm so với cơm nấu theo phương pháp thông thường Các quá trình chính hình thành cũng như đặc tính nguyên liệu cần

có để chế biến sản phẩm Nhằm đề xuất khả năng ứng dụng sản xuất cơm nấu nhanh ở Việt Nam

Để đạt được các mục tiêu trên, nhiệm vụ đề ra bao gồm:

- Tìm hiểu tính chất công nghệ cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm

- Tìm hiểu một số quy trình công nghệ hiện có trên thế giới và hình thức sản xuất

- Tìm hiểu chi tiết quy trình công nghệ Từ đó có sự so sánh, đánh giá tính khả thi và khả năng ứng dụng quy trình vào sản xuất ở nước ta

Kết quả khảo sát cho thấy sự đa dạng và phong phú của quy trình công nghệ chế biến sản phẩm Sấy là quá trình quan trọng và có yếu tố quyết định tính chất công nghệ Bằng phương pháp này chúng ta vẫn có thể có một bát cơm trắng, rời, tơi, thơm ngon nhanh cóng mà vẫn đảm bảo được năng lượng cũng như dinh dưỡng của một bữa cơm trong thời gian không quá 10 phút

MỤC LỤC

Trang bìa i

Phiếu giao đề tài Lời cảm ơn ii

Tóm tắt đồ án iii

Mục lục iv

Danh sách hình ảnh ix

Danh sách bảng biểu x

Danh sách các từ viết tắt xi

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN SẢN PHẨM CƠM NẤU NHANH 5

2.1 Cơm nấu nhanh 5

2.1.1 Khái niệm 5

2.1.2 Giới thiệu đôi nét về cơm nấu nhanh 5

2.2 Phân loại 6

2.2.1 Cơm chế biến (retort rice) 6

2.2.2 Cơm đóng hộp (canned rice) 6

2.2.3 Cơm hồ hóa (Gelatinized rice) 7

2.3 Ưu điểm và khuyết điểm của cơm nấu nhanh 7

2.3.1 Ưu điểm 7

2.3.2 Khuyết điểm 8

2.4 Thành phần dinh dưỡng 8

2.5 Yêu cầu sản phẩm 9

2.6 Lịch sử hình thành và phát triển 10

2.7 Các phương pháp chế biến 15

2.7.1 Phương pháp ngâm – nấu – hấp – sấy 16

2.7.2 Phương pháp hồ hóa – sấy – bung 16

2.7.3 Phương pháp hồ hóa – lăn hay xóc – sấy 16

2.7.4 Phương pháp gia công ở nhiệt độ cao 16

2.7.5 Phương pháp lạnh đông – tan giá 16

2.7.6 Phương pháp nổ tung 16

2.7.7 Phương pháp lạnh đông – sấy 17

2.7.8 Xử lý hóa học 17

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU 18

3.1 Đặc điểm thực vật học của cây lúa 18

3.2 Một số giống gạo cổ truyền phổ biến ở nước ta 18

3.3 Tình hình sản xuất và sử dụng lúa gạo trên thế giới 19

3.3.1 Tình hình sản xuất và sử dụng lúa gạo trên thế giới 19

3.3.2 Tình hình sản xuất và sử dụng lúa gạo trong nước 20

3.4 Cấu tạo hạt gạo 21

3.5 Thành phần hóa học của hạt gạo 22

3.5.1 Nước 22

3.5.2 Glucid 22

3.5.3 Protein 22

3.5.4 Lipid 23

3.5.5 Chất khoáng 23

3.5.6 Vitamin 23

3.5.7 Các thành phần khác 24

3.6 Giá trị dinh dưỡng của gạo 24

3.7 Cấu trúc và liên kết chính trong tinh bột gạo 24

3.7.1 Cấu trúc hạt tinh bột 24

3.7.2 Liên kết hydro giữa các phân tử tinh bột 27

3.7.3 Một số tính chất của hạt gạo liên quan đến sản phẩm cơm ăn liền 38

3.8 Yêu cầu kỹ thuật của gạo dùng trong sản xuất 30

CHƯƠNG 4: SƠ LƯỢC MỘT SỐ QTCN CHẾ BIẾN CƠM NẤU NHANH 32

4.1 Quy trình công nghê cơ bản 32

4.2 Một số công đoạn chung trong quy trình 33

4.2.1 Chuẩn bị 33

4.2.2 Hồ hóa 38

4.2.3 Rửa cơm 42

4.2.4 Làm khô 43

4.2.5 Làm nguội 45

4.2.6 Bao gói 46

4.3 Một số quy trình công nghệ sản xuất cơm nấu nhanh 46

4.3.1 Quy trình công nghệ 1: Phương pháp sốc nhiệt – ngâm – hồ hóa 46

4.3.2 Quy trình công nghệ 2: Phương pháp hồ hóa nhiều lần – sấy - bung 49

4.3.2 Quy trình công nghệ 3: Phương pháp hồ hóa – phun dịch 51

4.3.4 Quy trình công nghệ 4: Phương pháp hồ hóa – sấy bung – kết hợp hóa chất 54

4.3.5 Quy trình công nghệ 5: Phương pháp lạnh đông – tan giá 58

4.3.6 Quy trình công nghệ 6: Phương pháp sấy – ngâm – hồ hóa 61

4.4 Nhận xét và so sánh các quy trình 64

4.4.1 Sơ lược các quy trình 64

4.4.2 So sánh và nhận xét các quy trình 66

CHƯƠNG 5: MỘT SỐ THIẾT BỊ ỨNG DỤNG TRONG CNCB CƠM NẤU NHANH 73

5.1 Thiết bị sấy 73

5.1.1 Thiết bị sấy rung tầng sôi kiểu 1 73

5.1.2 Thiết bị sấy rung tầng sôi kiểu 2 74

5.1.3 Thiết bị sấy ly tâm tầng sôi 75

5.1.4 Thiết bị sấy thăng hoa 76

5.2 Thiết bị hồ hóa 80

5.2.1 Thiết bị nấu – hấp 80

5.2.2 Thiết bị hồ hóa liên tục 80

5.3 Thiết bị sản xuất cơm nấu nhanh liên tục 81

5.3.1 Nguyên tắc hoạt động thiết bị A 81

5.3.2 Nguyên tắc hoạt động thiết bị B 82

CHƯƠNG 6: MỘT SỐ TIẾN BỘ MỚI TRONG KĨ THUẬT – NGUYÊN LIỆU CHẾ BIẾN

NẤU NHANH 84

6.1 Nguyên liệu gạo lứt (Brown rice) 84

6.1.1 Giới thiệu quá trình hình thành của cơm gạo lứt ăn liền 84

6.1.2 Quy trình công nghệ 85

6.1.3 Những cải tiến trong quy trình 87

6.2 Kỹ thuật sấy 88

Tài liệu tham khảo I

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Một số sản phẩm cơm sấy 5

Hình 2.2: Một số loại cơm chế biến 6

Hình 2.3: Cơm đóng hộp 6

Hình 2.4: Cơm hồ hóa 7

Hình 3.1: Cấu tạo hạt thóc 21

Hình 3.2: Cấu trúc hạt tinh bột của gạo 25

Hình 3.3: Cấu tạo tinh bột gạo 25

Hình 3.4: Amylose 27

Hình 3.5: Amylopectin 27

Hình 3.6: Liên kết hydro dạng 1 28

Hình 3.7: Liên kết hydro dạng 2 28

Hình 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp thụ nước của gạo 35

Hình 4.2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ trắng của gạo 35

Hình 4.3: Ảnh hưởng nhiệt độ cao đến khả năng hấp thụ nước của gạo 35

Hình 4.4: Thiết bị ngâm gạo 37

Hình 4.5: Hạt gạo trước và sau khi hồ hóa 40

Hình 4.6: Sự biến đổi và phá vỡ cấu trúc các hạt tinh bột gạo trong quá trình hồ hóa ở các nhiệt độ khác nhau 42

Hình 4.7: Quy trình công nghệ 1 64

Hình 4.8: Quy trình công nghệ 2 64

Hình 4.9: Quy trình công nghệ 3 64

Hình 4.10: Quy trình công nghệ 4 65

Hình 4.11: Quy trình công nghệ 5 65

Hình 4.12: Quy trình công nghệ 6 65

Hình 5.1: Nguyên tắc hoạt động thiết bị sấy tầng sôi 73

Hình 5.2: Sơ đồ cấu tạo hệ thống sấy tầng sôi 74

Hình 5.3: Sơ đồ thiết bị sấy rung tầng sôi 74

Hình 5.4: Cấu tạo thiệt bị sấy ly tâm tầng sôi 75

Hình 5.5: Sấy ly tâm đối với hạt gạo ngắn, trung bình và dài 76

Hình 5.6: Nguyên tắc hoạt động thiết bị sấy ly tâm tầng sôi 76

Hình 5.7: Sơ đồ cấu tạo hầm sấy thăng hoa 77

Hình 5.8: Thiết bị sấy thăng hoa 77

HÌnh 5.9: Thiết bị sấy thăng hoa tuần hoàn 79

Hình 5.10: Thiết bị nấu – hấp 80

HÌnh 5.11: Thiết bị hồ hóa liên tục 81

Hình 5.12: Sơ đồ cấu tạo thiết bị sản xuất cơm nấu nhanh A 82

Hình 5.13: Sơ đồ cấu tạo thiết bị sản xuất cơm nấu nhanh liên tục B 82

Hình 6.1: Một số sản phẩm cơm ăn liền từ gạo lứt 83

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Biểu đồ 1.1: Biểu đồ biểu diễn sản lượng xuất khẩu gạo ở một số quốc gia 1

Biểu đồ 1.2: Biểu đồ biểu diễn giá xuất khẩu gạo ở một số quốc gia 2

Bảng 2.1: Bảng giá trị dinh dưỡng trong một số sản phẩm cơm sấy từ một số loại gạo 8

Bảng 2.2: Thành phần khoáng và vitamin trong cơm 8

Bảng 2.3: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm cơm nấu nhanh 9

Bảng 3.1: Tình hình sản xuất gạo của các quốc gia xuất khẩu chính trên thế giới 20

Bảng 3.2: Hàm lượng các hợp chất lipid trong các thành phần khác nhau của hạt thóc 23

Bảng 3.3: Thành phần dinh dưỡng chung của gạo 24

Bảng 3.4: So sánh cấu tạo và tính chất amylose và amylopectin 27

Bảng 3.5: Chỉ tiêu hóa lý của gạo dùng trong sản xuất 30

Bảng 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nấu đến cấu trúc hạt cơm 33

Công thức 4.1: Công thức xác định tỷ lệ hàm ẩm tại thời điểm sấy 34

Bảng 4.2: Bảng mô tả sơ lược các bước thực hiện trong quy trình 1 48

Bảng 4.3: Bảng mô tả sơ lược các bước thực hiện trong quy trình 2 50

Bảng 4.4: Bảng mô tả sơ lược các bước thực hiện trong quy trình 3 53

Bảng 4.5: Bảng mô tả sơ lược các bước thực hiện trong quy trình 4 55

Bảng 4.6: Bảng mô tả sơ lược các bước thực hiện trong quy trình 5 60

Bảng 4.7: Bảng mô tả sơ lược các bước thực hiện trong quy trình 6 62

Bảng 4.8: So sánh một số đặc điểm giữa các quy trình 66

Bảng 5.1: Ảnh hưởng kích thước hạt lên quá trình sấy ly tâm tầng sôi 76

Công thức 5.1: Công thức tính hiệu suất của thiết bị ngưng tụ 77

Bảng 6.1: So sánh thành phần dinh dưỡng giữa gạo lứt, gạo trắng, cơm ăn liền gạo lứt 84

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Cơm tươi: là cơm sau khi nấu bằng phương pháp thông thường, có thể dùng ngay được

là quê hương của cây lúa

Sản lượng lúa gạo nước ta cao, không những đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng và dự trữ trong nước mà còn đáp ứng được nhu cầu xuất khẩu Bằng chứng là Việt Nam đã trở thành quốc gia đứng thứ 2 về xuất khẩu lúa gạo (sau Thái Lan) Trong năm 2011, Thái Lan xuất khẩu đạt 10.6 triệu tấn, nhưng trong năm 2012 dự kiến giảm 29% xuống còn 7.5 triệu tấn Trong khi Việt Nam chỉ ở mức 7.2 triệu tấn trong năm 2011 và dự kiến năm 2012 không có nhiều biến đổi về số lượng nhập khẩu này So với sản lượng toàn thế giới là 480.1 triệu tấn trong năm

2011 Ước tính trong năm 2012 và 2013, sản lượng tiêu thụ gạo thế giới sẽ tăng 1.7%, đạt đến

Tuy Việt Nam xuất khẩu với sản lượng cao nhưng giá bán vẫn còn thấp, chưa phù hợp với chất lượng cũng như tiềm năng hiện có, do chủ yếu xuất khẩu gạo Còn các sản phẩm từ lúa gạo còn rất hạn chế Không chỉ cao về sản lượng, giá xuất khẩu của Thái Lan cũng cao hơn

so với các quốc gia khác Và dễ nhận thấy trong những tháng đầu năm 2012, giá xuất khẩu nước ta tiếp tục giảm mạnh

Biểu đồ 1.2: Giá xuất khẩu gạo của những quốc gia xuất khẩu chính

(Outlook tháng 5-2012 – FAO)

Trước những vấn đề đó, cần có những biện pháp cải thiện nhằm nâng cao giá trị xuất khẩu gạo thương mại và đẩy mạnh phát triển ngành nông nghiệp nước ta Các sản phẩm chế biến từ gạo được quan tâm và tìm kiếm thị trường phát triển

Sản phẩm chế biến từ lúa gạo không xa lạ với người dân Việt Nam, rất đa dạng từ các sản phẩm truyền thống như: bún, bánh canh, bánh ướt,…đến các loại bánh hấp, bánh nướng,… Nhưng có một số điểm chung là các sản phẩm này đều thuộc loại tươi, chỉ có thể dùng trong thời gian ngắn và tiêu thụ trong nước, không thể đáp ứng nhu cầu xuất khẩu Yêu cầu đặt ra trong thời điểm này là: cần những sản phẩm khô, thời gian bảo quản tương đối dài với cách thức bảo quản đơn giản, dễ thực hiện để có thể đáp ứng nhu cầu xuất khẩu Sản phẩm khi tái kết hợp với nước phải hoàn nguyên được cấu trúc ban đầu và đặc tính sản phẩm không khác nhiều so với sản phẩm tươi

USD/tấn

4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4

2011 2012

Từ xưa, để phục vụ cho nhu cầu đi xa của thủy thủ và việc di chuyển của quân đội, cơm nấu nhanh đã được đánh giá là loại thực phẩm phù hợp nhất với nhu cầu này Ở Việt nam, dạng sản phẩm này được gọi là cơm sấy Quy trình chế biến cơm sấy ở nước ta còn thô sơ Chủ yếu cơm tươi được phơi nắng hay sấy đối lưu Vì vậy khi hoàn nguyên hương vị và cấu trúc sản phẩm không như cơm tươi Ở các quốc gia có nền công nghệ phát triển cao với các thiết bị hiện đại, đã chế biến những sản phẩm cơm nấu nhanh có chất lượng cao hơn, phong phú về hương vị và mẫu mã sản phẩm Các sản phẩm “cơm ăn liền” đã xuất hiện để phục vụ cho các nhu cầu đặc biệt của quân đội

Với thời kì mở cửa và hội nhập như hiện nay, các Việt nam đã giao lưu tìm hiểu quy trình công nghệ để có thể ứng dụng, nhằm nâng cao giá trị kinh tế của nông sản Cải tiến công nghệ, nâng cao chất lượng của sản phẩm lương thực Bên cạnh đó, một lợi ích rất được quan tâm của cơm nấu nhanh là giúp các bà nội trợ rút ngắn được thời gian nấu cơm xuống còn 5 –

10 phút chuẩn bị Thời gian ngắn nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng cơm thành phẩm, không

bị nhão hay khét như khi nấu bằng cách thông thường Mặt khác, khi gạo được xuất khẩu sang các quốc gia khác, việc nấu cơm gây nhiều khó khăn do người bản xứ chưa quen với cách nấu hay đo lượng nước phù hợp của từng loại gạo Nên cơm sau khi nấu thường bị các trường hợp như nhão do nhiều nước, sượng do nước chưa đủ hay cơm phân nhiều lớp có độ nở không đều nhau…các trường hợp này làm ảnh hưởng hương vị và mất giá trị cảm quan của cơm Ngoài tiết kiệm tối đa về thời gian, cơm nấu nhanh còn có thể đảm bảo các vần đề về cảm quan cũng như tính đặc trưng của sản phẩm thành phẩm như cơm tươi

Sản phẩm cơm nấu nhanh ngày nay đa dạng với nhiều hương vị và mẫu mã sản phẩm, đáp ứng được nhiều thị hiếu của người tiêu dùng Ở những quốc gia không có điều kiện phát triển về lúa gạo, phải nhập khẩu từ quốc gia khác, để đảm bảo đáp ứng được nhu cầu sử dụng đầy đủ hơn và đa dạng hơn, họ đã sử dụng cơm sấy như một sản phẩm ăn liền tiện lợi, tiết kiệm thời gian nhưng vẫn đảm bảo nhu cầu về năng lượng và dinh dưỡng

1.2 MỤC ĐÍCH

Luận văn tìm hiểu những quy trình công nghệ sản xuất cơm nấu nhanh Gạo sau khi hồ hóa hoàn toàn sẽ được sấy để trở thành cấu trúc giòn, cứng và cấu trúc này được thay đổi thành cấu trúc của hạt cơm nấu chín bằng hương pháp thông thường khi ngâm trong nước nóng Và

yêu cầu sản phẩm sau hoàn nguyên vẫn giữ được đặc điểm vốn có như cơm tươi nấu chín bình thường: hạt cơm mềm, trắng, tơi xốp, hạt vẫn còn nguyên và vẫn có hương thơm đặc trưng

Luận văn còn tìm hiểu về các công đoạn, quá trình, thiết bị và phương pháp thực hiện cũng như đặc tính của sản phẩm so với cơm nấu thông thường

Tóm tắt các nội dung tìm hiểu tài liệu theo trình tự xoay quanh các nội dung sau:

- Tìm hiểu nguyên liệu và các đặc tính nguyên liệu gạo

- Tìm hiểu các quy trình công nghệ cũng như sơ lược các bước tiến hành, thiết bị sử dụng trong sản xuất cơm nấu nhanh hiện có trên thế giới và Việt Nam

- So sánh và nhận xét các quy trình đã tìm hiểu, từ đó đưa ra khả năng ứng dụng để sản xuất cơm sấy ở Việt Nam

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN SẢN PHẨM CƠM NẤU NHANH

(QUICK COOKING RICE)

2.1 CƠM NẤU NHANH (QUICK COOKING RICE) [16]

2.1.1 Khái niệm

Cơm nấu nhanh là một dạng sản phẩm cơm khô, trong đó gạo sau khi qua quá trình hồ hóa sẽ được sấy khô Khi sử dụng, chỉ cần ngâm trong nước thường hay nước ấm vài phút là có thể trở thành cơm tươi và dùng ngay được

Ngoài tên gọi trên, cơm nấu nhanh (quick cooking rice) còn có các tên gọi khác như: cơm ăn liền (reaady-to eat rice), cơm sấy (rice instant)

2.1.2 Giới thiệu đôi nét về cơm nấu nhanh

Thời gian nấu cơm nấu nhanh hay còn được gọi là cơm sấy thông thường tùy thuộc vào công nghệ chế biến sẽ mất thời gian dài từ 10 – 15 phút hay rất ngắn chỉ từ 1 – 2 phút so với thời gian nấu cơm thông thường là 22 – 35 phút

Hầu hết cơm nấu nhanh được hồ hóa trước đến mức độ nhất định nào đó Sau đó, sấy bằng phương pháp thích hợp để giữ cấu trúc xốp cho hạt Sản phẩm hoàn thiện nở gấp 1.5-3 lần so với hạt gạo ban đầu

Cơm nấu nhanh cần thời gian nấu nấu lại từ 10 – 15 phút, trong khi một số sản phẩm chất lượng cao chỉ cần 5 phút Sản phẩm “Minute Rice” chỉ cần vài giây đến 1 hay 2 phút là dùng được Sản phẩm cơm hoàn nguyên có cấu trúc xốp, mềm

Hình 2.1: Một số sản phẩm cơm sấy

2.2 PHÂN LOẠI [22]

Do tính đa dạng trong đặc tính sử dụng sản phẩm, cơm nấu nhanh được chia thành 3 loại:

2.2.1 Cơm chế biến (retort rice)

Sản phẩm được giới thiệu đầu tiên tại Nhật vào năm 1971 Sản phẩm cơm được hàn kín trong các túi plastic, có tráng bạc và khử trùng ở nhiệt độ 120o

C, thời gian bảo quản từ 3 – 6 tháng ở nhiệt độ phòng

Thành phần : ngoài gạo tẻ, còn cho thêm thịt gà (theo kiểu Nhật)

Cách sử dụng : ngâm nguyên túi trong nước nóng khoảng 10 – 15 phút hoặc đâm thủng

2 – 3 lỗ trên túi, hay đổ ra đĩa và làm nóng trong lò vi ba từ 1 – 2 phút là dùng được ngay

2.2.2 Cơm đóng hộp (canned rice)

Cơm đóng hộp có mặt trên thị trường hơn 80 năm

Đây là sản phẩm tiên phong của cơm chế biến Cơm đóng

hộp có kèm gia vị như cơm bò, cơm gà, là những thực

phẩm giàu năng lượng

Thành phần: gạo trắng với nước hoặc nước súp

hay bổ sung thêm gia vị khác, được cho vào hộp thiếc,

hấp khoảng 30 phút, hàn gắn lại và khử trùng trong thiết

bị ở nhiệt độ 121oC trong 80 phút

Hình 2.3: Cơm đóng hộp Hình 2.2: Một số loại cơm chế biến

Cách sử dụng: hộp cơm được ngâm trong nước sôi khoảng 15 phút sau đó có thể dùng được ngay

2.2.3 Cơm hồ hóa (Gelatinized rice)

Cơm hồ hoá được chuẩn bị bằng cách nấu cơm theo

cách thông thường và sấy nhanh nhằm giảm đến mức tối đa

sự thoái hoá tinh bột

Cơm có độ ẩm khoảng 8%, được sử dụng như một

loại thực phẩm nhanh, giàu năng lượng Thường dùng cho

đi biển và leo núi vì thời gian bảo quản lâu và trọng lượng

nhẹ

Cách sử dụng: sau khi hấp thu nước, nấu hay ủ ấm

khoảng 10 phút và chờ khoảng 15 phút thì dùng được

2.3 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CƠM NẤU NHANH

2.3.1 Ưu điểm

- Thời gian chuẩn bị nhanh nên giúp tiết kiệm đến mức tối đa thời gian nấu Một

số sản phẩm có thể sử dụng trong chưa đầy 3 phút, các sản phẩm thông thường khác thì từ 5 – 10 phút chuẩn bị

- Sản phẩm thành phẩm có dạng khô, kích thước hạt nhỏ, nhẹ Thuận lợi trong đặc tính khô của sản phẩm giúp gia tăng thời gian bảo quản dài hơn Kích thước xốp nhẹ, hạt nhỏ giúp cho việc vận chuyển và phân phối sản phẩm đến người tiêu dùng được dễ dàng hơn

- Đối với người tiêu dùng riêng lẻ, cơm nấu nhanh còn giúp tiết kiệm đáng kể về năng lượng sử dụng cho chế biến

- Tùy thuộc vào bản chất của loại gạo nguyên liệu và công nghệ chế biến, sản phẩm nấu nhanh có thể hạn chế được lượng tinh bột hòa tan trong nước, một mặt giữ được hàm lượng tinh bột trong cơm tăng giá trị dinh dưỡng, mặt khác hạn chế việc gây ô nhiễm nước sử dụng

- Góp phần đa dạng hoá các sản phẩm từ gạo, tăng giá thành của gạo thô

- Ngoài đặc tính là thức ăn nhanh, cơm nấu nhanh còn đa dạng hóa sản phẩm, phong phú hương vị và tăng dưỡng chất cho bữa ăn nhanh do được bổ sung thêm

Hình 2.4: Cơm hồ hóa

các nguyên liệu từ rau củ (cà rốt, đậu, nấm,…) và hương liệu (hương thịt gà, thịt

bò, tôm,…)

2.3.2 Nhược điểm

- Về giá trị cảm quan: hương vị và mùi thơm đặc trưng của cơm nấu nhanh giảm so

với cơm tươi Bên cạnh đó, cấu trúc hạt cơm nấu nhanh tơi và rời hơn so với cơm nấu trực tiếp từ gạo (cơm tươi), không đạt được độ kết dính nhất định Hương thơm tự nhiên và độ ngọt nhẹ trong hạt cơm giảm do thất thoát trong quá trình chế biến

- Về giá trị dinh dưỡng: trong quá trình chế biến có sự tổn thất một số chất dinh

dưỡng như vitamin và khoáng Các chất này thất thoát trong quá trình ngâm, sấy, rửa, vo,… chủ yếu làm hòa tan một lượng đáng kể vitamin và khoáng vào trong nước

- Về mặt công nghệ: nguyên liệu sản xuất đơn giản nhưng quy trình sản xuất phức

tạp với nhiều thiết bị hiện đại, dẫn đến tăng giá thành sản phẩm cơm sấy

Bảng 2.2: Thành phần khoáng và vitamin trong cơm [13]

2.5 YÊU CẦU SẢN PHẨM [11]

Yêu cầu về thành phẩm sản phẩm cơm nấu nhanh bao gồm các chỉ tiêu:

Bảng 2.3: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm cơm nấu nhanh [11]

Trạng thái

Hạt cơm nguyên vẹn, ít dính, ít gãy vụn Có vết rạn nứt, xốp, không bị teo

Cơm nở, mềm, tơi xốp Hạt còn nguyên

Màu sắc Có màu trắng, hơi đục của cơm

Có màu trắng và mùi thơm đặc trưng của cơm, không có màu trắng ngà hay lẫn vết đen

Vị ngọt khi nhai

Vi sinh Tùy thuộc vào tiêu chuẩn vệ sinh

của Bộ Y tế ở nước sở tại

Tùy thuộc vào tiêu chuẩn vệ sinh của Bộ Y tế ở nước sở tại

2.6 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN [13], [16], [22], [33]

Lịch sử nghiên cứu và phát triển của cơm ăn liền bắt đầu từ những năm cuối của thập niên 40 Được tập đoàn General Foods Corporation đưa ra thương mại hoá với tên gọi ban đầu

là “Minute Rice” 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 ăn liền với các công đoạn như sau:

- Đầu tiên, gạo được ngâm trong nước ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hoá của tinh bột (dưới 60oC và thường là ở nhiệt độ phòng), giúp nâng hàm ẩm của hạt gạo lên 30%

- Sau đó, tiếp tục nâng hàm ẩm của gạo lên 65 – 70% bằng cách nấu trong nước sôi trong 8 – 10 phút

- Gạo được làm ráo và làm nguội bằng cách ngâm trong nước lạnh khoảng 1 – 2 phút rồi đem đi sấy đối lưu bằng không khí nóng ở nhiệt độ 140oC, với vận tốc dòng khí là 1m/s Quá trình nhằm làm giảm hàm ẩm của cơm thành phẩm xuống còn 8 – 14% Quá trình sấy ở nhiệt độ cao còn làm cho nước ban đầu đi vào trong hạt (trong quá trình ngâm) bị kéo ra ngoài và tạo cấu trúc xốp cho hạt cơm

- Loại cơm ăn liền đầu tiên này có khả năng nở gấp đôi hạt gạo ban đầu, còn được gọi là “Minute Rice I”, với thời gian chuẩn bị giảm còn 10 – 13 phút, giảm hơn nửa thời gian so với cơm được chế biến theo cách nấu thông thường Xử lý theo quy trình này, cơm nở gấp 2 lần so với thể tích ban đầu, màu sáng, cấu trúc khá xốp

 Năm 1952, Robert đã phát triển quy trình chế biến cơm ăn liền theo công thức sau:

- 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 được tiến hành theo 2 bước nhằm giới hạn thời gian sôi và độ hút ẩm, hạt sẽ ít bị vỡ và tỉ lệ hạt nguyên sau sấy cao hơn Quá trình sấy như sau:

 Giai đoạn 1: Sốc nhiệt ở nhiệt độ 200o

C Hạt gạo được hồ hóa ở nhiệt độ cao,

bề mặt khô nhanh và cứng, cấu trúc tơi xốp và nở phồng Không khí nóng

được thổi vào với tốc độ cao đủ để tạo trạng thái lơ lửng cho hạt gạo trên lưới sấy (sấy tầng sôi) Thời gian khoảng 1-3 phút, nhằm chống lại sự vón cục của hạt cơm và tạo cấu trúc xốp

 Giai đoạn 2: giảm nhiệt độ xuống còn 100oC, nhằm giảm hàm ẩm xuống còn 10-15%, tránh cho hạt gạo hóa nâu Hoàn tất quá trình sấy gạo

- Sản phẩm của quá trình này giảm thời gian chuẩn bị xuống còn khoảng 5 phút

 Nhiều nhà nghiên cứu đã nỗ lực vào việc cải thiện những sản phẩm cơm ăn liền và tìm

ra những dạng sản phẩm mới Hai phát minh đã được công nhận là của Campbell và Hollis (1954) và Shuman và Stantley (1954)

- Quá trình xử lý được thể hiện như sau: xử lý gạo thô trước khi ngâm và trước khi đem nấu Bằng cách: tạo cho hạt những vết nứt nhằm làm tăng tốc độ hút nước vào bên trong hạt gạo, để giảm thời gian hồ hóa với mục đích phát triển hiệu quả sản xuất

- Kích thước sản phẩm sau khi sấy tăng và thời gian chuẩn bị cho sử dụng cơm ăn liền thì lại giảm

 Năm 1955, Flynn và Hollis đã mô tả quá trình cải tiến quy trình sản xuất cơm ăn liền như sau:

- Gạo được hút ẩm qua nhiều giai đoạn và hồ hoá đến những mức độ khác nhau ở giai đoạn hút ẩm trung gian bằng cách: gia nhiệt với nhiệt độ bằng hay cao hơn nhiệt độ hồ hóa, lượng nước vừa đủ, không dư Cụ thể là:

 Gạo được ngâm trong nước để tăng ẩm lên đến 25 – 30%

 Hấp ở áp suất khí quyển để tăng ẩm lên 30 – 35% Sau đó lại ngâm tiếp trong nước ở 38 – 88oC để gia ẩm lên 60 – 70%

 Tiếp tục làm ráo, rửa nhẹ, sấy ở điều kiện thích hợp để duy trì cấu trúc xốp cho hạt

- Phương pháp này không ứng dụng quá trình tạo khe nứt trước các giai đoạn xử lý như các quy trình trước đây

 Vào năm 1958, sáng chế của Hollis và Miller đã thể hiện một quá trình công nghệ như hoàn thiện về chất lượng của cơm ăn liền 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 hơn so với 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 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 cũng giảm

- Quy trình thực hiện:

 Gạo trắng thô được sấy bằng không khí cưỡng bức ở 95oC trong khoảng 15 phút Gạo sau khi bị nứt được ngâm ngập trong nước nóng 90oC và đem nấu trong khoảng 10 phút, hàm ẩm tăng lên 60%

 Hấp ở áp suất khí quyển trong vòng 10 phút Cuối thời điểm này, hạt gạo đã được hồ hoá đồng đều và có độ ẩm 70%

 Cơm được rửa bằng nước lạnh khoảng 2 phút để tạm dừng quá trình nấu và loại bỏ tạp chất Sau đó, làm ráo nước và chuyển cơm lên thiết bị sấy liên tục với bề dày lớp cơm khoảng 2,5cm, nhiệt độ không khí là 121oC, vận tốc khí khoảng 0,9m/s

- Quá trình này để sản xuất cơm sấy với tên gọi “Minute Rice II”, sản phẩm này chỉ cần khoảng 5 phút để chuẩn bị trước khi sử dụng

 Năm 1961, Bardet và Giesse trình bày phương pháp nhiệt khô (sử dụng nguyên liệu gạo lức) ở nhiệt độ rất cao (230 – 315 o C) để sản xuất cơm nấu nhanh

- Cho dòng không khí nóng 272oC ở vận tốc 12,7 m/s đi qua sàn chứa nguyên liệu gạo lức khoảng 17,5 giây để làm rạn nứt lớp cám

- Sau đó cho gạo đi ngay qua dòng không khí lạnh, kết thúc quá trình xử lý nhiệt khô, tiếp tục những công đoạn sau đó Nội nhũ hạt trở nên khá đục và trắng

- Sau khi xử lý nhiệt khô, hạt vừa bị nứt trên bề mặt, vừa nở phồng đến mức độ nhất định nào đó Sản phẩm này cần 15 phút chuẩn bị trước khi ăn

 Phát minh năm 1964 của Gorozpe được ông mô tả là một quá trình tạo các vết nứt và nhiều bước xử lý ngâm và hấp

Gạo được tạo các vết nứt bằng cách xử lý bởi không khí nóng ở 50 – 120oC và hydrate hoá trong nước ở dưới nhiệt độ hồ hoá Ngâm chìm trong nước sôi trong một khoảng thời gian ngắn và hấp ở một vài giai đoạn để tăng từ từ độ ẩm của hạt (khoảng

từ 4 – 6% cho từng giai đoạn)

Trong mỗi giai đoạn, gạo được xử lý đầu tiên bằng các tia nước nóng trong vòng

15 giây, khoảng thời gian chết tổng cộng giữa các giai đoạn khoảng 3 – 10 phút Sau

đó lại được phun nước lạnh khoảng hơn 30 giây Khoảng cách giữa các lần là 6 – 20 phút, làm lạnh bằng không khí lạnh và đem sấy

Từ năm 1969, các nhà khoa học tập trung chuyển hướng sang nghiên cứu việc

sử dụng các dung dịch ngâm bằng các muối vô cơ nhằm làm giảm sự kết dính giữa các hạt trong quá trình nấu cơm

 Năm 1965, Antrey và Lynn đã tìm ra một phương pháp khác sản xuất cơm ăn liền từ gạo trắng, gạo lức, gạo đồ

- Nguyên liệu được cho ngâm để hấp thu nước, nấu và sấy sẽ cho ra sản phẩm như các quy trình khác Nhưng đặc điểm nhấn mạnh của công nghệ này là sử dụng phương pháp nhiệt tuần hoàn

- Mục đích của quá trình là tạo ra các khe nứt trong suốt quá trình gia nhiệt, sau đó

co lại khi làm nguội và lại mở rộng ra trong quá trình gia nhiệt tiếp theo

- Quy trình được thực hiện xoay vòng cứ sấy gạo thô, nấu rồi đến gia nhiệt Và cứ tiếp tục một hoặc nhiều vòng nữa Sự xoay vòng này giúp tạo những vết nứt cho hạt gạo Từ đó hạt gạo có khả năng thấm hút nước tốt hơn

 Năm 1969, Lewis mô tả việc sản xuất cơm nấu nhanh (cơm sấy) bằng cách xử lý trong natri chlorua

- Nó sẽ ngấm vào gạo trong dung dịch NaCl bão hoà ở nhiệt độ khoảng 80oC Nhờ

đó, gạo đã bị hồ hoá một phần, lượng NaCl hấp thu vào gạo khoảng 25 – 100% khối lượng

- Sau khi thanh trùng, sản phẩm được ổn định trong mọi môi trường và có khả năng

đề kháng với các sâu bệnh và vi sinh vật

 Cũng trong năm 1969, một phát minh về công nghệ sản xuất cơm nấu nhanh bằng cách

xử lý bằng phương pháp hoá học đã được Tanaka và Yukami tìm ra

- Gạo được ngâm ở 20 – 30oC trong dung dịch phosphate hoặc polyphosphate ở pH

= 7,6 – 8,2

- Sau khi ngâm, gạo được nấu trong dung dịch phosphate (0,05 – 0,5%), saccharide (0,3 – 10%) và một chất hoạt động bề mặt (0,1 – 0,5%) cho tới khi gạo được hồ hoá khoảng 70%, độ ẩm từ 50 – 70%

- Sau đó đem hấp để hồ hoá hoàn toàn và sấy nhanh

 Năm 1971, Yasumat đã dùng 2 bước ngâm và hấp để hồ hoá tinh bột

- Sau khi gạo được ngâm và hấp, nó được ngâm lần thứ 2 trong nước có chứa dầu ăn

 Năm 1976, phát minh của Li được miêu tả như sau:

- Gạo được rửa sạch và ngâm trong 0,3% NaOH ở 40oC trong 2 giờ, sau đó trung hoà với HCl rửa sạch lại với nước

- Thêm hemicellulose (10m/g) vào thùng xử lý Sau 2 giờ ở nhiệt độ 40oC, hạt gạo được làm mềm dẻo và phồng nở ra

- Sau đó đem nấu hoặc hấp theo các phương pháp thông thường Khi hấp cho thêm 0,3% glycerine để ngăn sự kết dính thành khối Sau khi đem sấy, ta được sản phẩm thành phẩm

 Đến năm 1985, người ta tìm ra hỗn hợp ngâm gạo khác

- Gạo được ngâm trong hỗn hợp dung dịch 1% Natri citrate – Calci chlorua (tỉ lệ 1:1) ở 50oC trong 15 phút

- Gạo ngâm được hấp ở 121oC trong 3 phút, sau đó gạo được sấy thăng hoa đến độ

ẩm 20%, rồi sấy đối lưu để đạt đến độ ẩm 12%

- Phân tích thành phần dinh dưỡng khi gạo được xử lý hoá học và sấy thì cơm sẽ chứa nhiều thiamin (2g/g), niacin (27,4g/g) và sắt (25,1g/g) Sản phẩm này được sử dụng sau 5 phút chuẩn bị

 Năm 1999, người ta đã tối ưu hoá quá trình sấy buồng

- Quá trình này dễ linh hoạt và phù hợp với những loại gạo khác nhau (dài, trung bình, ngắn)

- Sự trao đổi nhiệt trong thiết bị sấy buồng khoảng 5 phút ở nhiệt độ 160 – 200o

C,

để cải thiện cấu trúc và khả năng phục hồi của cơm sấy

 Vào năm 2000, tiến hành nghiên cứu việc ngâm gạo trong hỗn hợp dung dịch natri citrate và canxi clorua Đồng thời, nghiên cứu ảnh hưởng của 2 quá trình sấy bằng khí đối lưu với sấy thăng hoa

- Cơm ăn liền được sản xuất bằng cách ngâm gạo trong nước và nước chứa hỗn hợp Natri citrat: Canxi clorua 1% và 3% với 2 thời gian ngâm khác nhau (15 và 30 phút ở nhiệt độ phòng)

- Gạo ngâm được nấu trong nồi autoclave ở 121oC và áp suất 0,147 MPa khoảng 3,

5, 8 phút Độ ẩm cuối cùng khoảng 12% bằng cách sử dụng 2 phương pháp sấy khác nhau (sấy thăng hoa và sấy đối lưu)

- Sau nấu, cơm được sấy thăng hoa có bề mặt bình thường Đem cơm xử lý muối 1% khoảng 15 phút và sấy thăng hoa làm giảm protein, nhưng làm tăng nhẹ carbohydrat và hàm lượng amylose

 Năm 2003:

- Gạo được ngâm ở 50 – 70oC, sau đó được nấu với tỷ lệ gạo : nước = 1 : 2 ở 100o

C

và áp suất 1.5atm

- Sau nấu, độ ẩm khoảng 60 – 65% và được hồ hoá khoảng 80 – 90%

- Tiếp đó, cơm sấy 7 phút ở 150oC Cơm được sử dụng sau khi cho nước sôi 5 phút

 Năm 2007:

- Cơm sau nấu, đầu tiên được sấy ở nhiệt độ 100 – 140oC khoảng 2 – 3 phút, sau đó sấy ở nhiệt độ 50 – 70oC khoảng 20 – 30 phút

- Cơm được sử dụng sau khi ngâm trong nước sôi khoảng 5 phút

 Ở Việt Nam từ trước năm 1975 đã từng xuất hiện sản phẩm cơm ăn liền ở dạng sấy khô này Sản phẩm được sử dụng như mì ăn liền Được Mỹ đưa vào Việt Nam nhằm mục đích chủ yếu là phục vụ cho quân đội Sau khi thống nhất nước nhà 1975, sản phẩm này cũng theo người Mỹ trở về và nhường chỗ cho mì ăn liền và một số sản phẩm khác, cơm nấu nhanh dần bị lãng quên Ngày nay sản phẩm này không còn có mặt ở Việt Nam nữa

2.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN [13], [16], [33]

Trong lịch sử hình thành và phát triển của cơm ăn liền, đã có rất nhiều quy trình được nêu ra Robert (1972), đã tóm lược và liệt kê một số phương pháp có ý nghĩa thương mại như sau:

2.7.1 Phương pháp ngâm – nấu – hấp – sấy

- Gạo xát trắng được ngâm tới khi đạt khoảng độ ẩm khoảng 30 %

- Sau đó gạo được nấu trong nước nóng tới khoảng 50 – 60% độ ẩm, được nấu hoặc hấp tiếp để độ ẩm lên tới 60 – 70%

- Sấy cẩn thận, đưa độ ẩm về 8 – 14% để duy trì cấu trúc xốp của hạt Một sự thay đổi chủ yếu của quá trình này là xử lý nhiệt làm nứt các hạt trước khi nấu và sấy

2.7.2 Phương pháp hồ hóa – sấy – bung

- Gạo được ngâm, đun sôi, hấp hơi hoặc nấu ở áp suất cao để hồ hóa hoàn toàn, sau

đó sấy khô ở nhiệt độ thấp, hạt hoàn toàn đặc và trong

- Tiếp theo đem bung phồng hạt ở nhiệt độ cao (200 – 260oC) để tạo cấu trúc mong muốn

2.7.3 Phương pháp hồ hóa – lăn hay xóc – sấy

Gạo được hồ hóa, lăm hay xóc mạnh để tạo ra những vết nứt, giúp sản phẩm sau sấy hấp thu nước nhanh Sau đó sấy đến khi sản phẩm cứng, trong và đạt độ ẩm cần thiết

để bảo quản

2.7.4 Phương pháp gia công ở nhiệt độ cao

Gạo được xử lý bằng luồng hơi không khí nóng ( to = 65 - 316oC) để dextrin hóa tạo vết nứt hay phồng hạt Phương pháp này không cần nấu hoặc hấp

2.7.5 Phương pháp lạnh đông – tan giá

Gạo được nấu, sau đó làm lạnh đông, làm tan giá và sấy khô Quá trình này kết hợp

sự hấp thu nước và sự hồ hóa của các bước ở phương pháp trên

2.7.6 Phương pháp nổ tung

- Gạo xát trắng được ngâm tới 20 - 22% ẩm ở 33oC, cho vào buồng hơi nước

- Gạo được hấp bằng hơi nước tới áp suất cuối cùng là 3,5 – 3,6 kg/cm2 và giữ trong

5 - 10 phút, sau đó từ áp suất cao được xả ra và chuyển thành áp suất chân không (0,061kg/cm2)

- Điều kiện cuối cùng tốt nhất là nhiệt độ hạt gạo  163oC và độ ẩm ở mức 20 - 30%

2.7.7 Phương pháp lạnh đông – sấy

Gạo đã nấu được làm lạnh đông, ẩm được thăng hoa dưới độ chân không cao, sau cùng đem sấy tiếp một luồng không khí nóng đến khô

2.7.8 Xử lý hóa học

Chẳng hạn như gạo được xử lý với NaOH, NaCl và một số phụ gia hoạt động bề mặt để giảm sự dính của hạt cơm với disodium phosphate

CHƯƠNG 3:

TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU GẠO

3.1 ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC CỦA CÂY LÚA [2], [5], [9]

Cây lúa là một trong những cây trồng lâu đời nhất trên thế giới Từ những cây lúa hoang mọc ở các vùng đầm lầy ven sông, con người đã dần thuần hóa và tạo nên cây lúa trồng ngày nay

Là loại thực vật có vòng đời khoảng 1 năm Có thể cao từ 1-1.8m, lá mỏng hẹp bản 2 – 2.5cm và dày 50 – 100cm Có hoa nhỏ, thụ phấn nhờ mọc thành những cụm hoa và cong rũ xuống Hạt thuộc loại quả thảo, có chiều dài 5 -12mm, và độ dày 2 -3mm

- Loài : Oryza sativar L

Mỗi giống lúa sẽ cho ra một loại gạo có đặc tính và chất lượng khác nhau Những loại gạo này sẽ có chất lượng khác nhau, tùy thuộc vào hàm lượng amylose và tỷ lệ giữa amylose

 Gạo Tài Nguyên

- Được trồng tại một số tỉnh miền Tây Nam Bộ, với năng suất 3.5 – 4 tấn/ha

- Hạt gạo có tỷ lệ bạc bụng rất cao

 Gạo Nàng Hương, Nàng Thơm chợ Đào: là giống lúa thơm cổ truyền có nguồn gốc từ làng Mỹ Lệ, Long An

- Trồng nhiều ở vùng Cần Đước, Long An Năng suất là 2 – 3 tấn/ha

- Hạt dài, hàm lượng amylose trung bình (24%), cơm mềm, có mùi thơm cấp 2, dễ bị bạc bụng Các loại gạo này sẽ có phầm chất tốt khi canh tác trên đúng địa phương

 Gạo Nàng Then

- Trồng nhiều ở An Giang

- Gạo thơm, cơm dẻo

 Ngoài ra, còn một số giống khác ít được canh tác như: lúa Tiều, Móng Chim, Nàng Loan,…

3.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG LÚA TRONG, NGOÀI NƯỚC [2], [9], [20] 3.3.1 Tình hình sản xuất và sử dụng lúa gạo trên thế giới

Theo các số liệu thống kê, thóc chiếm 1/3 sản lượng lương thực dự trữ trên thế giới Kết quả thống kê cho thấy: ở các nước châu Á lượng lúa sử dụng chiếm 55% tổng sản lượng lương thực Trong đó, khoảng 40% dân số thế giới xem lúa gạo là nguồn lương thực chính và có đến 25% dân số sử dụng lúa gạo trên 50% khẩu phần lương thực hàng ngày Khoảng 90% sản lượng lúa gạo trên thế giới được tiêu thụ nhiều nhất ở các nước châu Á Phần còn lại chủ yếu phân bố ở các quốc gia châu Phi và châu Mỹ Latinh Từ đây, dễ dàng thấy được lúa gạo có ảnh hưởng ít nhất là 65% đời sống dân số trên thế giới

Quốc gia xuất khẩu gạo chính hiện nay là: Thái Lan, Việt Nam, Ấn Độ và Pakistan Các quốc gia nhập khẩu gạo chính là Braxin, các nước châu Âu, Indonesia, Nigeria, Philippin và khu vực Trung Đông

Trong các quốc gia xuất khẩu trong năm 2012, Thái Lan là nhà xuất khẩu hàng đầu về lúa gạo dự kiến có thể bán 7.5 triệu tấn, ít hơn 29% so với năm 2011 là 10.6 triệu tấn Giá bán cao thực hiện theo chương trình bán giá cam kết Giá xuất khẩu của Thái Lan đang ở mức cao hơn 25 – 30% so với các quốc gia xuất khẩu gạo khác Trong khi đó, Việt Nam, quốc gia xuất khẩu gạo lớn thứ 2 lại không có sự thay đổi lớn trong Sản lượng xuất khẩu dự kiến trong năm nay và năm 2011 gần như ngang nhau 7.2 triệu tấn

Bảng 3.1: Tình hình sản xuất gạo của các quốc gia xuất khẩu chính trên thế giới

Nhập khẩu

Xuất khẩu

Sản lượng

Nhập khẩu

Xuất khẩu

Sản lượng

Nhập khẩu

Xuất khẩu

(Nguồn Food Outlook 5/2012 – FAO)

3.3.2 Tình hình sản xuất là sử dụng gạo trong nước

Việt Nam là đất nước nông nghiệp với truyền thống trồng lúa nước lâu đời Được xem

là chiếc nôi của cây lúa Diện tích trồng lúa chiếm một tỉ lệ rất lớn so với tổng diện tích trồng trọt các loại cây lương thực ở Việt Nam

Lượng lúa gạo nước ta chủ yếu trồng tập trung ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng Với những điều kiện thuận lợi cho cây lúa nước, nước ta không những đáp ứng được nhu cầu sử dụng cho cả nước mà còn trở thành một trong những nước sản xuất

và xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới

Sản lượng lúa của các địa phương không ngừng tăng qua các năm Trong đó, vùng đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long được coi là hai nơi sản xuất lúa chủ yếu

Xuất khẩu gạo thực sự đem lại cho nước ta một nguồn thu ngoại tệ lớn Tuy nhiên, do tồn tại một số điều bất lợi về chất lượng sản phẩm không đạt một số chỉ tiêu cao cấp, nên giá xuất khẩu gạo của ta còn thấp so với quốc tế

Tổng số lượng sử dụng gạo của nước ta trong năm 2010-2011 là 20.8 triệu tấn và dự kiến trong năm từ 2011-2012 sẽ tăng đến 21.3 triệu tấn Tương đương với sản lượng đó, bình quân đầu người sử dụng gạo trong năm 2010-2011 là 186.9 kg/người/năm Số liệu này ước tính tăng như không đáng kể trong năm 2011-2012 đạt 187.4kg/người/năm

3.4 CẤU TẠO HẠT GẠO [1], [5], [9]

Cấu tạo hạt thóc được chia thành các

phần chính : lớp vỏ, aleurone, nội nhũ và phôi

chiếm tỉ lệ như sau:

- Vỏ trấu: 20%

- Vỏ quả, vỏ hạt và lớp aleurone:

4.8%

- Nội nhũ: 73%

Hạt lúa sau khi tách bỏ vỏ trấu, vỏ quả,

vỏ hạt và một phần lớp aleurone thì được gọi là

gạo Hay gạo là tên gọi của nội nhũ hạt thóc

sau quá trình xay xát

Do được xay kĩ, nên hạt gạo chỉ bao

gồm: nội nhũ và một phần nhỏ lớp aleurone

Đây là sản phẩm lương thực ngoài cung cấp

năng lượng còn có giá trị về dinh dưỡng

 Nội nhũ

- Đặc điểm: là phần dự trữ chất dinh dưỡng cũng là phần chính của hạt

- Cấu tạo: gồm các tế bào khá lớn, thành mỏng, có hình dạng khác nhau tùy loại ngũ cốc Nội nhũ được chia thành 2 vùng: vùng gần lớp vỏ hạt (lớp subaleurone) và vùng nội nhũ tâm hạt

Hình 3.1: Cấu tạo hạt thóc

- Thành phần: chủ yếu là glucid chiếm tới 90%, trong khi đó toàn hạt gạo glucid chỉ chiếm khoảng 75%

3.5 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA HẠT GẠO [1], [9], [22]

Thành phần hạt lúa nói chung bao gồm: glucid, protein, cellulose, lipid, vitamin, khoáng vô cơ, các enzym và nước Các thành phần hóa học này thay đổi theo giống, chế độ canh tác, trồng trọt,…

- Gồm amylose và amylopectin Amylopectin có tỷ lệ thay đổi tùy theo giống lúa

 Đường: tồn tại chủ yếu saccharose, ngoài ra còn có ít đường glucose, fructose và rafinose

3.5.3 Protein

Trong gạo, hàm lượng protein không cao, tùy thuộc vào nhiều yếu tố ngoại cảnh, thường có hàm lượng từ 6.6 - 10.4%

Protein gạo có 3 loại chính gồm:

- Albumin : có rất ít khoảng 5 – 10% (% lượng protein tổng), tập trung chủ yếu ở phần mầm

- Globulin : chủ yếu phân bố ở các lớp vỏ, do đó có nhiều trong cám hơn gạo, khoảng

6 – 10%

- Prolamin: trong gạo thường gọi là Oryzin, chiếm khoảng 3 – 6%

- Glutenlin : tập trung ở phần ngoài của hạt, nội nhũ Còn được gọi là Oryzenin, chiếm nhiều nhất 70 – 80%

Bảng 3.2: Hàm lượng các hợp chất lipid trong các thành phần khác nhau của hạt thóc[22]

(Đơn vị tính: % khối lượng)

3.5.7 Các thành phần khác

Trong lúa gạo có các chất dễ bay hơi NH3, H2S, các acetaldehyde Đặc biệt, hợp chất acetyl-1-pyroline tạo hương thơm đặc trưng cho cơm

2-3.6 GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG TRONG GẠO [9], [22]

Gạo là một trong những loại ngũ cốc có giá trị năng lượng khá cao Một kg gạo có thể cung cấp khoảng 3600 Kcal

Tinh bột là nguồn chủ yếu cung cấp năng lượng Cấu trúc hạt tinh bột quyết định khả năng đồng hóa tinh bột của cơ thể người, độ đồng hóa này có thể lên tới 95.9%

Protein: Lúa gạo tồn tại đầy đủ 20 loại acid amin, trong đó có cả 10 loại acid amin không thay thế cho cơ thể người Protein trong lúa gạo rất dễ hấp thụ vào cơ thể người, khả năng tiêu hóa cao hơn so với các loại lương thực khác (84 – 92%)

Bảng 3.3: Thành phần dinh dưỡng chung của gạo

Các hạt tinh bột sắp xếp không thứ tự, giữa các hạt tinh bột với nhau có các khe hở lớn, bên cạnh các hạt tinh bột đa góc cạnh có lác đác những hạt tinh bột tròn hay hình bầu dục

Trong nội nhũ hạt thóc, có nhiều tế bào nội nhũ Mỗi tế bào nội nhũ chứa nhiều hạt tinh bột kết khối lại với nhau Các khối này có đường kính lên đến 150µm, chứa 20 – 60 hạt tinh bột và lấp đầy hầu hết không gian trung tâm bên trong các tế bào nội nhũ

Hạt tinh bột gạo bao gồm 2 thành phần chính là amylose và amylopectin, có tỷ

lệ thay đổi phụ thuộc vào giống lúa Tỷ lệ amylose và amylopectin quyết định độ mềm dẻo của cơm Trong các hạt tinh bột tỷ lệ này thường là 1:4 Tuy nhiên, trong các loại hạt có độ dẻo cao như nếp thì hàm lượng amylopectin có thể lên đến 99%

 Amylose

Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng, gồm những đơn vị đường α-D-glucose liên kết với nhau tại vị trí α-1,4, mạch cuộn xoắn ốc Mỗi vạch xoắn có 6 đơn vị glucose và khoảng 1-2% liên kết α-1,6

Trên vòng xoắn ốc có các nhóm hydroxyl hướng ra bên ngoài của vòng xoắn, bên trong là các nhóm C-H Nhờ cấu trúc này mà tinh bột có khả năng hút ẩm và tạo phức với chất khác

Hình 3.2: Cấu trúc hạt tinh bột của gạo

Hình 3.3: Cấu tạo tinh bột gạo

Amylose dễ hoàn tan trong nước ấm, tạo thành dung dịch có độ nhớt không cao Khi nhiệt độ hạ thấp, amylose dễ bị thoái hóa, tạo gel tinh thể và kết tủa không thuận nghịch Dung dịch được nấu chín sẽ tạo thành các phức hợp amylose bảo vệ một phần tinh bột khỏi

sự thoái hóa

 Amylopectin

Giống như amylose, amylopectin cũng là polymer của đường α-D-glucose tại các vị trí α-1,4 và khoảng 4-5% là liên kết tại vị trí α-1,6 Mỗi nhánh có độ dài khoảng 20-25 gốc glucose

Amylopectin chỉ hòa tan trong nước nóng và tạo thành dung dịch đặc, trong, dính và

có độ nhớt cao Do cấu trúc cồng kềnh, phân tử amylopectin không có khuynh hướng kết tinh lại, vì vậy dung dịch amylopectin thường không bị hiện tượng thoái hóa

 Các tính chất công nghệ và cảm quan của sản phẩm từ tinh bột chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố:

- Tỷ lệ amylose/amylopectin

- Mức độ polymer hóa: càng lớn thì mạch càng dài và khối lượng phân tử càng cao

- Mức độ phân nhánh: càng lớn thì cấu tạo của phân tử tinh bột càng phức tạp và càng làm tăng độ nhớt, độ dai của sản phẩm

Ngoài cách sắp xếp trên, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía ngoài Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng không đều.Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể khuếch tán vào bên trong

Hạt tinh bột có cấu trúc kết tinh xen kẽ bán kết tinh Mức độ kết tinh của tinh bột gạo rất thấp Độ kết tinh có thể chịu ảnh hưởng của hàm lượng amylose và cấu trúc amylopectin

Bảng 3.4: So sánh cấu tạo và tính chất amylose và amylopectin

Khối lượng phân tử 500 – 2.000 đơn vị glucose Xấp xỉ 100.000 đơn vị glucose

Cấu trúc trong hạt

tinh bột nguyên liệu

Xen kẽ giữa hai vùng: kết tinh và vô

Cao, tạo vùng kết tinh cứng

Kém, khó có khả năng sắp xếp lại cấu trúc

Hình ảnh

Hình 3.4: Amylose Hình 3.5: Amylopectin

3.7.2 Liên kết hydro giữa các phân tử tinh bột [3]

Tinh bột tồn tại ở dạng tinh thể Là tập hợp của nhiều phân tử tinh bột, liên kết với nhau thành dạng lưới Với quang phổ hồng ngoại, người ta nhận thấy rằng, có sự tồn tại liên kết hydro giữa các phân tử tinh bột Các liên kết hydro này có vai trò quyết định một số tính chất của tinh bột

Mạch thẳng

 Khi không có mặt các phân tử nước, tinh bột sẽ liên kết với nhau theo dạng I:

Loại liên kết này làm giảm khả năng hoạt động của nhóm –OH, nhóm này bị khóa chặt nên hoạt tính giảm rõ rệt Trường hợp này nước trong tinh thể bị tách hẳn ra ngoài

 Khi trong tinh bột có sự hiện diện của nước, các phân tử tinh bột liên kết với nhau theo dạng II:

Đây là liên kết thông thường của tinh bột tự nhiên Trong dạng này có nhóm –OH chủ yếu ở C thứ 6 nằm cạnh nhau sẽ liên kết với nhau thông qua một phân tử nước Bằng cách sấy khô thông thường, không thể tách hoàn toàn ẩm ra khỏi tinh bột, mà thường còn lại khoảng 8-12% ẩm, lượng ẩm này được giữ khác bền trong cấu trúc phân tử tinh bột, nước này gọi là nước liên kết

3.7.3 Một số tính chất của hạt gạo liên quan đến sản phẩm cơm nấu nhanh [4], [10], [15], [16]

3.7.3.1 Quá trình trương nở của tinh bột trong nước

Khi ngâm hạt tinh bột trong nước, ở điều kiện nhiệt độ thường, tinh bột có sự gia tăng thể tích Sự gia tăng này gây nên do hiện tượng khuếch tán nước vào trong hạt tinh bột, làm hạt tinh bột trương phồng lên Hiện tượng này được gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột

Nhìn chung, quá trình trương nở này được tóm tắt như sau: khi tinh bột hòa tan vào trong nước, ban đầu các phân tử nước khuếch tán vào giữa các phân tử tinh bột có kích thước lớn và tương tác với các nhóm hoạt động của tinh bột, tạo ra lớp vỏ nước và làm cho mắc xích

nào đó của tinh bột bị yếu đi Kết quả là phân tử tinh bột bị xê dịch, hạt tinh bột rão ra rồi trương lên Quá trình trương nở này xảy ra không giới hạn, nếu nước hấp thu quá nhiều có thế làm nở bung các phân tử tinh bột và nếu hiện tượng bung này xảy ra quá nhiều, hệ sẽ chuyển thành dạng dung dịch được gọi là hồ tinh bột

Hạt tinh bột ở điều kiện thường, liên kết với nhau bằng liên kết hydro dạng II Ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không khí bình thường, phần lớn tinh bột tồn tại dạng monohydrate n(C6H10O5H2O), trong đó phân tử nước liên kết với nhóm OH sơ cấp của mỗi gốc glucose Khi trong điều kiện bão hòa (ngâm trong nước) do kích thước nhỏ bé, các phân tử nước dễ dàng tấn công đến cả nhóm OH thứ cấp kém hoạt động hơn, tạo nên dạng tinh bột trihydrat n(C6H10O5.3H2O) Lúc này do sự hiện diện của các phân tử nước nên kích thước hạt tinh bột tăng lên

Tùy thuộc cấu trúc hạt tinh bột khác nhau mà khả năng trương nở trong điều kiện bão hòa sẽ mạnh hay yếu hơn Thông thường, tinh bột giàu amylopectin sẽ trương nở mạnh hơn do liên kết hydro trong nội nhũ phân tử kém bền hơn

3.7.3.2 Sự hồ hóa tinh bột dưới tác dụng nhiệt [3]

Khi hấp thụ nước, tinh bột trương nở dần Tăng nhiệt độ đến một giới hạn nào đó, các hạt tinh bột trương nở một cách nhanh chóng, hình dáng các hạt tinh bột sẽ thay đổi đột ngột tạo thành dạng keo dính

Hiện tượng trương nở xảy ra trước tiên ở các khe lõm của hạt tinh bột, sau đó lan rộng

cả bề mặt, làm cho thể tích của chúng tăng lên nhiều lần cho đến khi hạt tinh bột bị rách và trở thành cái túi không định hình, hoặc ngừng tăng thể tích, lúc đó tinh bột bắt đầu hồ hóa, nhiệt

độ tương ứng để tinh bột hồ hóa được gọi là nhiệt độ hồ hóa Hay còn gọi nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái ban đầu có mức hydrat hóa khác nhau thành dng dịch keo gọi

là nhiệt độ hồ hóa Hạt tinh bột có kích thước và nguồn gốc khác nhau sẽ có nhiệt độ hồ hóa khác nhau Hạt có cấu trúc chặt, nhỏ, liên kết hydro kiểu 1 bền nên nhiệt độ hồ hóa các hạt nhỏ này sẽ lớn hơn các hạt lớn

Ở nhiệt độ thường, các phân tử nước liên kết với nhau thông qua liên kết hydro rất bền

Do đó, khả năng hoạt động của chúng không cao Khi được đun nóng, nhiệt độ tăng, nhiệt năng cung cấp sẽ phá vỡ hàng loạt liên kết hydro ràng buộc các phân tử nước (liên kết hydro kiểu 2),

giúp chúng tự do hoạt động nên chúng trở nên linh động hơn, dễ dàng tấn công vào cấu trúc micell của hạt tinh bột tạo nên sự hydro hóa Những vùng được hồ hóa đầu tiên là những vùng

vô định hình của mạng lưới micell, tại đó liên kết tinh bột yếu hơn những vùng có cấu trúc tinh thể, nên liên kết hydro giữa các phân tử tinh bột ở những vùng đó dễ bị phân hủy, giúp cho hiện tượng hydro hóa dễ dàng

Mặt khác, nhiệt độ cao cũng phá hủy các liên kết hydro giữa các phân tử tinh bột giúp cho các phân tử nước hydrat hóa dễ dàng Trong quá trình hồ hóa, một số phân tử tinh bột bị hydrat hóa mạnh mẽ sẽ tách khỏi mạng lưới micell, khuếch tán vào môi trường nước gây nên hiện tượng hòa tan tinh bột vào nước nóng

Quá trình hồ hóa các loại tinh bột thường xảy ra ở nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ sôi của nước Nếu sau khi hồ hóa xong mà quá trình gia nhiệt vẫn kéo dài cho đến nhiệt độ sôi, thì năng lượng được cung cấp thừa do gia nhiệt, lại tiếp tục phá hủy liên kết hydro vừa mới tạo ra giữa phân tử nước và các nhóm OH của tinh bột, làm cho kết cấu của tinh bột đã hồ hóa trở nên lỏng lẻo tạo nên hiện tượng giảm độ nhớt và độ dẻo của hồ tinh bột

3.8 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA GẠO DÙNG TRONG SẢN XUẤT (Theo TCVN

4733-89 và quyết định 867 của Bộ Y tế và FAO/WHO 1982)

 Chỉ tiêu cảm quan

- Kích cỡ hạt đồng đều, không lẫn hạt lép

- Hạt gạo trong, rắn chắc, màu trắng hay ngà

- Gạo không có côn trùng, nấm mốc, không có mùi vị lạ

 Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 3.5: Chỉ tiêu hóa lý của gạo dùng trong sản xuất

0,5 0,1