CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN cơm ăn LIỀN và một số NGHIÊN cứu mới TRONG sản XUẤT cơm ăn LIỀN

I. GIỚI THIỆU CHUNG 1 II. CƠM NẤU NHANH (QUICK COOKING RICE) 3 1. KHÁI NIỆM 3 2. GIỚI THIỆU ĐÔI NÉT VỀ CƠM NẤU NHANH 3 3. PHÂN LOẠI 3 4. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CƠM NẤU NHANH 5 5. THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG 5 6. YÊU CẦU SẢN PHẨM 6 III. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU GẠO 7 1. ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC CỦA CÂY LÚA 7 2. MỘT SỐ LOẠI GẠO CỔ TRUYỀN PHỔ BIẾN Ở NƯỚC TA 8 3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG LÚA TRONG, NGOÀI NƯỚC TA 8 4. CẤU TẠO HẠT GẠO 9 5. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA HẠT GẠO 10 6. GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG TRONG GẠO 12 7. CẤU TRÚC VÀ CÁC LIÊN KẾT CHÍNH TRONG TINH BỘT GẠO 12 8. YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA GẠO DÙNG TRONG SẢN XUẤT (Theo TCVN 473389 và quyết định 867 của Bộ Y tế và FAOWHO 1982) 17 IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CƠM NẤU NHANH 19 1. CHUẨN BỊ 19 1.1. Vo rửa 19 1.2. Ngâm 20 1.3. Sấy sơ bộ (sốc nhiệt) 22 2. HỒ HÓA 23 3. SẤY KHÔ 27 3.1. Sấy 27 3.2. Bung 29 4. LÀM NGUỘI 29 5. BAO GÓI 30 V. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU MỚI TRONG VIỆC CẢI TIẾN CHẤT LƯỢNG CƠM ĂN LIỀN 30 1. ĐẶC TÍNH SẤY 30 2. NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ 31 3. ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CƠM ĂN LIỀN 31 TRẢ LỜI CÂU HỎI………………….………………………………………………………………………………………….33

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CƠM ĂN LIỀN VÀ MỘT SỐ NGHIÊN CỨU

MỚI TRONG SẢN XUẤT

CƠM ĂN LIỀN

Trương Ngọc Xuân Quỳnh 1512769 Đoàn Ngọc Thục Trinh 1513631 Giảng viên hướng dẫn: Trần Thị Thu Trà

Đề tài

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC

BÁO CÁO

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MỤC LỤC

I GIỚI THIỆU CHUNG

Khí hậu Việt Nam thuộc vùng khí hậu nóng ẩm, cộng với đất đai màu mỡ nên khả năng trồng trọt các loại cây lương thực nói chung và cây lúa nói riêng có nhiều điều kiện thuận lợi Cây lúa xuất hiện ở Việt Nam từ 8.000 – 10.000 năm trước công nguyên Một số nghiên cứu cuả các chuyên gia trên thế giới đã cho thấy Việt Nam là một trong thủy tổ của cây lúa trồng xuất hiện trong thời nguyên thủy ở vùng Đông Nam Á Hay nói cách khác Việt Nam được coi là quêhương 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 khẩuđạt 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 488 triệu tấn

Biểu đồ 1.1 Xuất khẩu gạo ở các quốc gia xuất khẩu chính (Food Outlook 2017 – FAO)

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

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 táikết hợp với nước phải hoàn nguyên được cấu trúc ban đầu và đặc tính sản phẩm không khác nhiều so với sản phẩm tươi

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.

II CƠM NẤU NHANH (QUICK COOKING RICE)

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

Hình 2.1 Một số sản phẩm cơm sấy

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 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 côngnghệ 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 sovới 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

3 PHÂN LOẠI

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

a 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 120oC, 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

Hình 2.2 Một số loại cơm chế biến

b 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

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

Hình 2.3 Cơm đóng hộp

c 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 thìdùng được

4 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CƠM NẤU NHANH

a 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 lượngtinh 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 các nguyên liệu từ rau

củ (cà rốt, đậu, nấm,…) và hương liệu (hương thịt gà, thịt bò, tôm,…)

b 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

Trong đó, hàm lượng khoáng và vitamin cũng chiếm số lượng đáng kể trong cơm nhưng rất

dễ thất thoát trong quá trình chế biến

Bảng 2.2 Thành phần khoáng và vitamin trong cơm

6 YÊU CẦU SẢN PHẨM

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

III TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU GẠO

1 ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC CỦA CÂY LÚA

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 và amylopectin

2 MỘT SỐ LOẠI GẠO CỔ TRUYỀN PHỔ BIẾN Ở NƯỚC TA

a Gạo một bụi

- Trồng nhiều nhất ở vùng đồng bằng sông Cửu Long Với năng suất từ 4 – 5 tấn/ha

- Hạt dài, không bị bạc bụng

b 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

c 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

d 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 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG LÚA TRONG, NGOÀI NƯỚC TA

a 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 đến25% 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 gianhập khẩu gạo chính là Braxin, các nước châu Âu, Indonesia, Nigeria, Philippin và khu vực Trung Đông

b Tình hình sản xuất và 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 vàxuất 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

4 CẤU TẠO HẠT GẠO

Cấu tạo hạt thóc được chia thành các phần chính : lớp vỏ, aleurone, nội nhũ và phôi

chiếm tỉ lệ như sau:

- 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

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

5 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA HẠT GẠO

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,…

a Nước

Đây là thành phần quan trọng của hạt lúa, có ảnh hưởng trực tiếp đến công nghệ bảo quản

và chế biến lúa gạo Hạt lúa càng chính, độ ẩm hạt càng giảm

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

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

rafinose

e 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 4 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 3.1 Hàm lượng các hợp chất lipid trong các thành phần khác nhau của hạt thóc

(đơn vị tính: % khối lượng)

g Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng chịu ảnh hưởng bởi điều kiện trồng trọt Chất khoáng nhiều nhất trong hạt lúa là photpho, đa số tồn tại ở dạng phytin (83%) và ở dạng acid nucleic (13%) Hàm lượng khoáng trong hạt gạo có xu hướng giảm dần khi vào trong nội nhũ Nội nhũ chứa

ít khoáng hơn phôi và lớp vỏ bên ngoài

2-acetyl-6 GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG TRONG GẠO

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 3.2 Thành phần dinh dưỡng chung của gạo

7 CẤU TRÚC VÀ CÁC LIÊN KẾT CHÍNH TRONG TINH BỘT GẠO

7.1 Cấu trúc hạt tinh bột

Tinh bột là loại polysaccharide có khối lượng phân tử lớn, gồm các đơn vị glucose được nối nhau bởi các liên kết α- glycoside, có công thức phân tử là (C6H10O5)n Kích thước hạt từ 3-8

µm

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%

Hình 3.2 Cấu trúc hạt tinh bột

Hình 3.3 Cấu tạo tinh bột gạo

a 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.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

b 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, vìvậy 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 như ng 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

7.2 Liên kết hydro giữa các phân tử tinh bột

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

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

Hình 3.4 Liên kết hydro 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

Bảng 3.3 So sánh cấu tạo và tính chất amylose và amylopectin

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

Hình 3.5 Liên kết hydro dạng II

Đây là liên kết thông thường của tinh bột tự nhiên Trong dạng này có nhóm –OH chủ yếu ở Cthứ 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

7.3 Một số tính chất của hạt gạo liên quan đến sản phẩm cơm nấu nhanh

a 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

b Sự hồ hóa tinh bột dưới tác dụng nhiệt

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 nênhiện 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

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)

8.1 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

8.2 Chỉ tiêu hóa lý

Bảng 3.4 Chỉ tiêu hóa lý của gạo dùng trong sản xuất

8.3 Chỉ tiêu dinh dưỡng

Hàm lượng vitamin B1≥80 µg/100g

IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CƠM NẤU NHANH

Hình 4.1 Quy trình công nghệ sản xuất cơm ăn liền

- Giảm lượng bụi bẩn bám trên hạt

- Có sự thất thoát chất dinh dưỡng do một số chất này hòa tan vào nước rửa

- Giảm số lượng vi sinh vật bám trên bề mặt hạt

- Tỉ lệ nước vo gạo: nước vo nhiều sẽ hòa tan các chất dinh dưỡng dễ tan trong nước vào nước vo trong quá trình chà, vo Nước ít sẽ gây khó khăn cho quá trình vo rửa, loại các tạp chất cơ học

- Nguyên liệu: tuỳ vào loại gạo mà tỷ lệ amylose/amylopectin khác nhau, nên khả năng trương nở cũng khác nhau Điều này ảnh hưởng tới tốc độ và khả năng trương nở, hấp thu nước của hạt tinh bột trong dung dịch ngâm

- Dung dịch ngâm: tuỳ thuộc vào bản chất dung dịch ngâm mà các thông số kỹ thuật sẽ khác nhau, đồng thời khả năng hút nước của nguyên liệu cũng sẽ khác nhau

- Nhiệt độ: trong cùng một khoảng thời gian nhất định, nhiệt độ càng cao thì động lực của quá trình càng lớn, lượng nước hấp thu vào trong hạt gạo càng nhiều Tuy nhiên, nhiệt độ ngâm càng cao thì độ trắng của hạt càng giảm Nhiệt độ càng thấp thì thời gian ngâm càng tăng Do đó, đối với mỗi loại gạo cần tìm một nhiệt độ ngâm tối ưu phù hợp

- Thời gian: thời gian ngâm quá dài thì khối hạt dễ bị vi sinh vật phát triển, gây tổn thất các chất dinh dưỡng do tan trong nước

- Áp suất ngâm: áp suất ngâm khác nhau sẽ làm cho khả năng hút ẩm ở cùng một khoảng thời gian và nhiệt độ cũng khác nhau

- Thường sử dụng kết hợp với phosphate kim loại kiềm thổ hay calci chloride

Canxi chloride có tác dụng làm giảm nhiệt độ xử lý nhiệt trong quá trình sản xuất cơm ăn liền, ngăn cản sự thất thoát ẩm trong cơm cũng như quá trình thất thoát khối lượng trong quá trình bảo quản Do vậy, có thể bổ sung canxi chloride trong suốt quá trình rửa hay hồ hóa nhằm giảm thời gian nấu

Ngoài ra, còn có một số chất bổ trợ như: acid béo và glyceride (như glyceryl

monostearate, monooleate, monopalmitate, distearate, dioleate, dipalmitate, tristearate, trioleate, tripalmitate, silicone) có khả năng chống bám dính cho hạt cơm, hay phosphate canxi bậc nhất (Ca(H2PO4)2) hoặc bậc hai (CaHPO4) làm tăng khả năng hút nước của tinh bột và làm trắng sản phẩm thành phẩm

e Phương pháp thực hiện