Đề tài nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA & THỰC PHẨM WX BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALT TỪ LÚA NẾP THAN TỪ PHAN NAM P

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA & THỰC PHẨM

WX

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

MALT TỪ LÚA NẾP THAN

TỪ PHAN NAM PHƯƠNG TRỊNH THANH TÂM

BIÊN HÒA – 5/2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA & THỰC PHẨM

WX

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

MALT TỪ LÚA NẾP THAN

Chủ nhiệm đề tài:

TỪ PHAN NAM PHƯƠNG TRỊNH THANH TÂM

BIÊN HÒA – 5/2011

MỤC LỤC

MỤC LỤC i 

DANH MỤC HÌNH iii 

DANH MỤC BẢNG v 

MỞ ĐẦU 1 

Chương 1 TỔNG QUAN 3 

1.1 TỔNG QUAN VỀ LÚA NẾP THAN 3 

1.1.1 Nguồn gốc, phân bố, đặc điểm cây lúa 3 

1.1.2 Cấu tạo hạt lúa 4 

1.1.3 Thành phần và đặc tính 6 

1.1.4 Các hoạt chất trong hạt nếp than và công dụng của chúng 7 

1.2 TỔNG QUAN VỀ LÚA NẨY MẦM 8 

1.2.1 Sự nẩy mầm 8 

1.2.2 Thành phần và đặc tính của malt lúa 11 

1.2.3 Hoạt chất sinh học vượt trội của malt lúa nếp than 13 

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC SẢN PHẨM LIÊN QUAN 14 

1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu về nếp than 14 

1.3.2 Một số sản phẩm từ nếp than 15 

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 

2.1 ĐỐI TƯỢNG 19 

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu và sơ đồ quy trình tạo malt lúa nếp than 20 

2.2.2 Thuyết minh quy trình 22 

2.2.3 Khảo sát các thông số công nghệ tạo malt lúa nếp than 25 

2.3.4 Tính giá thành sản phẩm sau quá trình chế biến 29 

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 

3.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu 30 

3.2 Kết quả khảo sát các thông số trong quá trình ngâm 31 

3.2.1 Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ ẩm nẩy mầm của lúa nếp than 31 

3.2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu: dung môi nước đến độ ẩm của lúa nếp than 33 

3.3 Kết quả khảo sát quá trình sấy 34 

3.4 Tỷ lệ thu hồi hạt malt sau xử lý malt sau sấy 36 

3.5 Chất lượng malt khô thu được 37 

3.6 Giá thành sản phẩm sau quá trình chế biến 37 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 

KẾT LUẬN 41 

KIẾN NGHỊ 42 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cánh đồng lúa nếp than 3 

Hình 1.2 Cấu tạo hạt lúa 4 

Hình 1.3 Hạt gạo nếp than 5 

Hình 1.4 Cấu tạo anthocyanin 7 

Hình 1.5 Biến đổi trong hạt lúa nẩy mầm 9 

Hình 1.6 Sơ đồ quá trình làm malt đại mạch 10 

Hình 1.7 Cháo nếp cẩm 15 

Hình 1.8 Rượu vang nếp cẩm - Black Queen 15 

Hình 1.9 Rượu nếp cẩm 16 

Hình 1.10 Sữa chua nếp cẩm Điện Biên 16 

Hình 1.11 Red glutinous rice & Dairy fluor (Bánh mì hấp nếp than vị sữa) 17 

Hình 1.12 Black sticky rice ice bar (Kem nếp than dạng cây) 17 

Hình 1.13 Black sticky rice wine (Rượu nếp than) 18 

Hình 1.14 black glutinous rice flour (Bột gạo nếp than) 18 

Hình 2.1 Nguyên liệu lúa nếp than 19 

Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu quy trình tạo malt lúa 20 

Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu quy trình tạo malt lúa 21 

Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của thời gian ngâm đến độ ẩm nẩy mầm của lúa nếp than 32 

Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu: dung môi nước đến độ ẩm nẩy mầm của lúa nếp than 33 

Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn thay đổi ẩm trong thời gian sấy 34 

Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn thay đổi năng lực đường hóa trong thời gian sấy 35 

Hình 3.5 Sơ đồ cân bằng vật chất 39 

Hình 4.1 Kết luận sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất malt lúa nếp than hoàn chỉnh 41 

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần của gạo nếp than và so sánh với các hạt gạo-nếp khác 6 

Bảng 1.2 So sánh thành phần và chất lượng của lúa tẻ, malt lúa tẻ và malt đại mạch 11 

Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong nếp than nẩy mầm 12 

Bảng 1.4 Thành phần Vitamins và khoáng trong nếp than nẩy mầm 12 

Bảng 3.3 Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu: dung môi nước đến độ ẩm của lúa nếp than 33 

Bảng 3.4 Kết quả sự thay đổi độ ẩm và năng lực đường hóa của malt lúa trong thời gian sấy 34 

Bảng 3.5 Tỷ lệ thu hồi hạt malt 36 

Bảng 3.6 Chỉ tiêu hóa lý malt sau sấy 37 

Bảng 3.7 Giá thành cho một mẻ sản xuất 1000kg lúa nguyên liệu 40 

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Ngũ cốc là nguồn cung cấp năng lượng dồi dào cho cơ thể và đặc biệt các loại bản thân có màu làm tăng lên giá trị sử dụng vì những ích lợi cho sức khỏe mà chúng đem lại

Lúa nếp than là loại ngũ cốc có màu tím đen từ vỏ ngoài đến tận ruột gạo, có hương vị hấp dẫn đặc biệt, khác hẳn với nhiều loại lúa nếp thường (C.Bounphanousay et al., 2008) Trong gạo nếp than có chứa khoảng 75% tinh bột, với hàm lượng chất khoáng rất cao, chứa nhiều axít amin mà đặc biệt có chứa lượng lớn anthocyanin với tác dụng chống oxy hóa, ngăn chặn tác động nguy hại của các gốc tự do, rất ích lợi cho sức khỏe người sử dụng (Gu Defa, Xu meizu, 2006) Mầm lúa được báo cáo là chứa hàm lượng cao các vitamin, khoáng, phytate và xơ có tác dụng ngừa ung thư đường ruột; tăng các axit amin như lysine gấp 3 lần, gamma-amino-butyric acid gấp 10 lần; tocotrienol factor (TRF) chống oxi hóa, bảo vệ các thể lipoprotein-cholesterol trong máu: LDL, HDL… (USDA, 2000)

Tuy nhiên, hiện nay việc sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm từ nguyên liệu lúa nếp than chưa phổ biến Nhằm tạo điều kiện phát triển các sản phẩm có lợi từ nguồn nguyên liệu này và góp phần nâng cao giá trị thương phẩm ngành lúa gạo

tại Việt Nam, nghiên cứu ban đầu chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất malt từ lúa nếp than”

- Nội dung đề tài chưa từng được nghiên cứu tại Việt Nam

Và đây cũng là mục đích của bài nghiên cứu

Mục tiêu:

- Xây dựng và khảo sát quy trình tạo ra malt lúa nếp than

- Tạo thành phẩm malt lúa nếp than

- Tính toán giá thành sản phẩm

- Đưa ra quy trình sản xuất malt lúa nếp than hoàn chỉnh

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ LÚA NẾP THAN

1.1.1 Nguồn gốc, phân bố, đặc điểm cây lúa

Nếp than là giống lúa cổ truyền của Việt Nam, là giống lúa quang cảm được trồng nhiều ở miền Tây Nam Bộ vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long Tuy nhiên, giống lúa này có năng suất thấp và chỉ trồng duy nhất một mùa trong năm nên chưa đáp ứng

được nhu cầu xã hội ngày càng cao hiện nay

Tên khoa học là Oryza sativa l Glutinosa Tanaka Về mặt phân loại thực vật, cây lúa thuôc họ Gramineae (hòa thảo), tộc Oryzeae, chi Oryza (Nguyễn Ngọc Đệ,

2008)

Hình 1.1 Cánh đồng lúa nếp than

Đặc trưng hình thái và sinh lý tổng quát của giống lúa

- Thân: Thân cao

- Chồi: Nở bụi mạnh

- Hạt:

• Hạt thon dài, dẹp

• Hạt hầu như không có đuôi

• Trấu ít lông và lông ngắn

• Hạt dễ rụng

- Sinh học: Tính quang cảm rất thay đổi

Đời sống cây lúa bắt đầu từ lúc hạt nẩy mầm cho đến khi lúa chín, có thể chia làm 3 giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng, giai đoạn sinh sản và giai đoạn chín (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

1.1.2 Cấu tạo hạt lúa

Hình 1.2 Cấu tạo hạt lúa

Lá mầm

1.1.2.2 Hạt gạo

Bên trong vỏ lúa là hạt gạo Hạt gạo gồm 2 phần:

- Phần phôi hay mầm (embryo): nằm ở góc dưới hạt gạo, chổ đính vào đế hoa, ở về phía trấu lớn

- Phôi nhũ: chiếm phần lớn hạt gạo chứa chất dự trữ, chủ yếu là tinh bột (phần gạo chúng ta ăn hàng ngày)

Bên ngoài hạt gạo được bao bọc bởi một lớp vỏ lụa mỏng chứa nhiều vitamin, nhất

là vitamin nhóm B Khi xay xát lớp nầy tróc ra thành cám mịn (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Hình 1.3 Hạt gạo nếp than

1.1.4 Các hoạt chất trong hạt nếp than và công dụng của chúng

→ Tác dụng của Cyanidin3-glucozit là giúp ngăn chặn tế bào ung thư đặc biệt

là ung thư phổi

Gamma Amino axit butyric (GABA)

→ Chất truyền thần kinh, giúp ngăn ngừa rối loạn thần kinh như Bệnh Alzheimer,

→ Giúp thư giãn, giảm bớt sự lo lắng và cải thiện chứng mất ngủ,

→ Tăng sự trao đổi chất trong não,

→ Làm giảm huyết áp,

→ Ngăn chặn và ức chế sự phát triển tế bào ung thư và ung thư ruột kết

Gamma-Oryzanol

→ Giúp duy trì một mức độ cao testosterone ở nam giới

→ Cải thiện các rối loạn trong thời kỳ mãn kinh ở phụ nữ

→ Làm giảm cholesterol huyết tương

→ Kích thích sản xuất insulin

→ Kích thích sự hoạt động của Endorphins

→ Giúp sự phát triển của mô cơ nạc

→ Giảm viêm khớp đầu

→ Cải thiện sự bài tiết acid mật phân sử dụng trong tiêu hóa chất béo

Thời gian hút nước nhanh hay chậm tùy theo hạt giống cũ hay mới, vỏ trấu mỏng hay dầy, nhiệt độ nước ngâm cao hay thấp Nói chung, nhiệt độ không khí cao, nước ấm, hạt giống cũ hay vỏ hạt mỏng dễ thấm nước thì hạt hút nước nhanh, mau đạt tới ẩm độ cần thiết

Ngâm quá lâu, hạt hút nhiều nước, các chất dinh dưỡng hòa tan và khuyếch tán ra ngoài môi trường làm tiêu hao chất dự trữ trong phôi nhũ, đồng thời làm cho nước ngâm bị chua, hạt bị thối và nẩy mầm yếu

Hàm lượng nước trong hạt thích hợp cho quá trình nẩy mầm biến thiên từ 30-40% tùy điều kiện nhiệt độ

Nhiệt độ thích hợp cho hạt lúa nẩy mầm từ 27-37 Nhiệt độ thấp hoặc cao hơn khoảng nhiệt độ này, hạt lúa sẽ nẩy mầm yếu và thời gian nẩy mầm kéo dài

Trong điều kiện nhiệt độ và ẩm độ thích hợp thì mầm lúa sẽ phát triển xuyên qua vỏ trấu và xuất hiện ra ngoài: hạt nẩy mầm (germination)

So với nhiều hạt giống khác thì hạt lúa nẩy mầm cần ít oxy hơn Trong điều kiện bình thường, sau khi mầm hạt phá vở vỏ trấu thì rễ mầm sẽ mọc ra trước, rồi mới đến thân mầm Tuy nhiên, nếu bị ngập nước (môi trường yếm khí) thì thân mầm sẽ phát triển trước Khi lá đầu tiên xuất hiện, thì các rễ thứ cấp sẽ bắt đầu xuất hiện để giúp cây lúa bám chặt vào đất, hút nước và dinh dưỡng (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Hình 1.5 Biến đổi trong hạt lúa nẩy mầm

Hình 1.6 Sơ đồ quá trình làm malt đại mạch

1.2.2 Thành phần và đặc tính của malt lúa

Bảng 1.2 So sánh thành phần và chất lượng của lúa tẻ, malt lúa tẻ và malt đại mạch

(Nguyễn Thạch Minh, 2009)

Chỉ tiêu Thóc chưa làm

malt

Malt thóc (OM4088)

Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong nếp than nẩy mầm

1.2.3 Hoạt chất sinh học vượt trội của malt lúa nếp than

Ngoài các hoạt chất có lợi cho sức khỏe có trong hạt nếp than, thì Nếp than đặc biệt

thậm chí tăng nhiều Gamma-Oryzanol hơn sau khi nẩy mầm, cũng như tăng

Gamma Amino axit butyric (GABA), đây là hai chất có đặc tính chống oxy hóa

mạnh

Nếp than nẩy mầm chứa nhiều chất xơ và phù hợp cho người bị tiểu đường type 2

Nó được dùng như món tráng miệng, trộn với cơm khác nấu cháo, hoặc nấu chín

như cơm nếp

Bên cạnh sự gia tăng giá trị dinh dưỡng, quá trình sẽ cho nẩy mầm hạt đã tạo ra

hương và vị ngọt nhẹ dịu Và cấu trúc hạt xốp hơn giúp dễ dàng nấu hơn so với hạt

chưa nẩy mầm

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình nẩy mầm làm tăng đáng kể lượng chất dinh

dưỡng trong hạt Nó đã được tìm thấy rằng có một sự gia tăng đáng kể trong dinh

dưỡng như vitamin B, magiê, và làm tăng chất xơ lên khoảng 4 lần so với hạt gạo

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC SẢN PHẨM LIÊN QUAN

1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu về nếp than

Trong nước:

Cho đến nay, Việt Nam chưa có đề tài công bố nghiên cứu về malt lúa nếp than

và các sản phẩm từ malt lúa nếp than

- Tính chất chống oxy hóa của của anthocyanin từ gạo nếp than của nhóm nghiên cứu: Phạm Thành Quân, Nguyễn Thanh Hải, Trương Thiên Trang, Tống Văn Hằng, Đỗ Chí Bảo, Francois Cormier, 2001

™ Rượu vang Nếp Cẩm Black Queen: 90.000 đồng/ 750ml

- Nhà sản xuất: CÔNG TY TNHH ANH ĐÀO

Hình 1.8 Rượu vang nếp cẩm Black Queen

™ Rượu Nếp Cẩm bình gốm: 80.000 đồng/ 750ml

- Nhà sản xuất: CÔNG TY TNHH ANH ĐÀO

Hình 1.9 Rượu nếp cẩm

™ Sữa chua nếp cẩm Điện Biên: 8.000 đồng/ 150g

- Nhà sản xuất: DNTN VUA TÀO PHỚ

Hình 1.10 Sữa chua nếp cẩm Điện Biên

1.3.2.2 Sản phẩm ngoài nước

™ Bánh mì hấp nếp than vị sữa – Công ty Youcan Foods(Hangzhou)-Trung Quốc

Hình 1.11 Red glutinous rice & Dairy fluor (Bánh mì hấp nếp than vị sữa)

™ Kem nếp than dạng cây- Thái Lan

Hình 1.12 Black sticky rice ice bar (Kem nếp than dạng cây)

™ Rượu nếp than: 750ml, 9%Vol -Trung Quốc

Hình 1.13 Black sticky rice wine (Rượu nếp than)

™ Bột gạo nếp than- Công ty PORNKAMON RICE FLOUR MILLS-Thái Lan

Hình 1.14 black glutinous rice flour (Bột gạo nếp than)

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG

Đối tượng nghiên cứu là giống lúa nếp than Oryza sativa l Glutinosa tanaka mua ở Trạm bảo vệ thực vật Vĩnh Hưng, Long An Giống lúa được gieo trồng tại đồng ruộng tỉnh Long An thuộc đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam

Hình 2.1 Nguyên liệu lúa nếp than

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu và sơ đồ quy trình tạo malt lúa nếp than

™ Sơ đồ nghiên cứu

Thiết lập quy trình công nghệ

dự kiếnkhảo sát các thông số hóa lý từng công đoạn

Phân tích chỉ tiêu sản phẩmCân bằng vật chấtTính giá thành sản phẩm

Giá thành sản phẩm

Quy trình công nghệ sản xuất

hoàn chỉnh

Các nghiên cứuSản phẩm trên thị trường

Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu quy trình tạo malt lúa

™ Sơ đồ quy trình tạo malt lúa nếp than và các thông số khảo sát

Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu quy trình tạo malt lúa

2.2.2 Thuyết minh quy trình

2.2.2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu sử dụng là lúa giống nếp than Oryza sativa l Glutinosa tanaka mua ở Trạm bảo vệ thực vật Vĩnh Hưng, Long An Giống lúa được gieo trồng tại đồng ruộng tỉnh Long An thuộc đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam

2.2.2.2 Làm sạch

Khối hạt sau khi thu hoạch, bảo quản vẫn còn lẫn các tạp chất (rơm rạ, đất cát, hạt lép, vi sinh vật…) nên cần phải làm sạch trước khi đưa vào sản xuất, các chất bẩn bám trên bề mặt hạt sẽ chuyển vào pha nước rồi được gạn bỏ, các tạp chất nhẹ hơn lúa sẽ nổi lên và loại bỏ

Mục đích: đảm bảo khối hạt không lẫn tạp chất, đồng nhất để quá trình ngâm và

nẩy mầm diễn ra thuận lợi

và hoạt hóa enzyme

- Biến đổi hóa học khi ngâm không đáng kể vì hạt hô hấp vẫn rất yếu

2.2.2.4 Ủ

Quá trình ủ là quá trình quan trọng để biến đổi hạt lúa thành malt, dừng quá trình ngâm khi rễ dài 1,5-2 lần chiều dài hạt, và mầm 2/3- 1 lần chiều dài hạt (HOÀNG ĐÌNH HÒA, 2002)

Mục đích:

- Chuyển đổi trạng thái của hệ enzyme có trong hạt thóc từ trạng thái “nghỉ” sang trạng thái “hoạt động”, tích lũy chúng về khối lượng và tăng cường năng lực xúc tác của chúng

- Tạo và duy trì điều kiện thuận lợi để hệ enzyme thuỷ phân tăng trưởng về khối lượng và cường lực xúc tác Giải phóng chúng khỏi trạng thái liên kết, tạo điều kiện để chúng phân cắt một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng cao phân tử thành các sản phẩm thấp phân tử đồng thời phá vỡ thành tế bào làm cho hạt

“mềm” ra, tạo nên nhiều sự biến đổi cơ lý và hóa học trong thành phần hạt thóc

Sấy malt tươi là giai đoạn cuối cùng của quá trình tạo malt, đây là quá trình công nghệ cần thiết nhằm thu nhận được bán thành phẩm có đầy đủ tính chất và tiêu chuẩn về chất lượng để ứng dụng sản xuất một số sản phẩm từ malt

Mục đích:

- Tách nước khỏi hạt, hạ hàm ẩm của chúng xuống để chuyển chúng thành sản phẩm bền vững, dễ dàng cho việc vận chuyển, bảo quản và loại trừ khả năng xâm nhập và phát triển của vi sinh vật

- Phân cắt một lượng đáng kể các hợp chất cao phân tử thành sản phẩm thấp phân

tử dễ hòa tan, làm tăng hàm lượng chất chiết hòa tan của thành phẩm

- Tiêu diệt một phần vi sinh vật bám trên hạt hoặc chuyển chúng về dạng bào tử, hạn chế đến mức tối thiểu khả năng hư hỏng do chúng gây ra, làm tăng độ bền sinh học của sản phẩm

- Diễn ra một loạt các quá trình tạo ra các cấu tử hương, vị và tăng cường độ màu của sản phẩm

- Đặc biệt trong quá trình sấy xảy ra phản ứng Maillard do tác động tương hỗ giữa những chất chứa nhóm cacbonyl (-COO) với những chất có nhóm amin (-NH2) làm cho malt có màu sẫm và mùi đặc trưng (HOÀNG ĐÌNH HÒA, 2002)

2.2.2.5 Xử lý sau sấy

Rễ malt khô có tính hút ẩm mạnh, trong rễ chứa nhiều hợp chất thuộc nhóm alkaloid gây vị đắng vì vậy phải tách bỏ để hạn chế sự hút ẩm đảm bảo chất lượng malt

Sau khi tách rễ ta thu được malt khô đem đi bảo quản