Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu cây lúa

Luận văn tốt nghiệp Đại học SVTH: Nguyễn Bảo Hiệp Trang 32 Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. NGUYÊN LIỆU 2.1.1. Nguyên liệu chính – gạo Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình nghiên cứu là loại gạo Hương Lài, gạo thơm Thái và gạo thơm Chợ Đào. Cả 3 loại gạo trên đều được mua ở chợ Hòa Bình – Quận 5 – Tp.HCM. 2.1.2. Phụ gia chống vi sinh vật ¾ Phụ gia chống vi sinh vật được sử dụng trong quá trình nghiên cứu là Canxi propionat. ¾ Liều lượng sử dụng theo tiêu chuẩn Việt Nam: ML = 2000ppm. 2.1.3. Bao bì Bao bì được sử dụng trong quá trình bảo quản là nylon 6 (một dạng của polyamide). ™ Cấu trúc của polyamide Polyamide là một loại plastic tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của một loại axit hữu cơ và một amin. Polyamide có tên thương mại là nylon. Hai loại polyamide quan trọng được dùng làm bao bì có tên thương mại là nylon 6 và nylon 6,6 là polyamide bán kết tinh. • Nylon 6 được trùng ngưng từ một loại monomer là caprolactam có hai nhóm chứ axit và amin ở nhiệt độ 2250C. • Nylon 6,6 được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của hexanmethylene diamine và axit adipic ở nhiệt độ 2600C loại đi một phân tử H2O, hình thành một muối hữu cơ, sau đó lại được gia nhiệt tách đi thêm một phân tử H2O. Phản ứng tách H2O như thế liên tục xảy ra hình thành sản phẩm polyme. ™ Ưu điểm của nylon 6 Loại nylon 6 được sử dụng làm bao bì phổ biến hơn các loại nylon khác, mặc dù tính chất quang học và cơ học kém hơn hẳn so với nylon 6,6 nhưng nylon 6 có ưu điểm là bền nhiệt, mềm dẻo khi gia nhiệt khoảng 1000C, dễ hàn dán nhiệt và dễ GVHD: Th.s.Trần Thị Thu Trà Trang 33 Luận văn tốt nghiệp Đại học dàng tạo màng đúc bằng phương pháp đùn ép với loại nhựa nhiệt dẻo khác. Sự định hướng một chiều hoặc cả 2 chiều khi chế tạo nylon 6 nhằm nâng cao khả năng chống thấm khí và bền cơ học. Bên cạnh đó, nylon 6 còn có những ưu điểm hơn so với một số loại bao bì khác như: - Tmax = 2200C, nhiệt độ có thể gây hư hỏng cấu trúc nylon - Tmin = -700C - Nylon 6 có tính chống thẩm thấu khí hơi rất tốt. - Nylon 6 có thể chịu được nhiệt độ tiệt trùng của hơi quá nhiệt (khoảng 1400C) và cũng chịu được sự gia nhiệt bằng hơi nước hoặc trong môi trường khô ráo ở nhiệt độï >1400C. - Nylon 6 vẫn giữ nguyên tính mềm dẻo trong khoảng rộng của nhiệt độ cao cũng như ở nhiệt độ lạnh thâm độ như trong quá trình bảo quản thủy sản đông lạnh. - Nylon 6 có tính chống thấm khí rất tốt, có thể dùng làm bao bì hút chân không hoặc bao bì ngăn cản sự thẩm thấu O2, hay thoát hương. - Nylon 6 có tính bền cơ lý cao: chịu được sự va chạm, chống được sự trầy sướt, mài mòn, và xé rách hoặc thủng bao bì. - Có khả năng hàn dán nhiệt tốt, không yêu cầu nhiệt độ hàn quá cao; có thể hàn ghép mí bao bì nylon bằng phương pháp hàn cao tần. - Nylon 6 là polyme có cực, có khả năng in ấn tốt, không cần xử lý bề mặt trước khi in. - Nylon 6 có khả năng ngăn ngừa sự thẩm thấu. - Màng nylon không bị tác động của axit yếu, kiềm yếu. - Không bị hư hỏng bởi dầu mỡ. - Nylon 6 trong suốt và có độ bóng bề mặt cao. SVTH: Nguyễn Bảo Hiệp Trang 34 Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu ™ Nhược điểm của nylon 6 Bên cạnh những ưu điểm nổi bật trên, ny lon 6 cũng có nhược điểm là chống thấm H2O kém: trong không khí bình thường có thể hấp thu một lượng H2O khoảng 3% và trong môi trường H2O có thể hấp thu đến 10% (so với khối lượng bao bì nylon 6). Tuy nhiên, với những đặc tính hết sức quan trọng như chịu được nhiệt độ cao, có khả năng hàn dán nhiệt dễ dàng, chống thấm khí rất tốt, chúng tôi đã quyết định chọn nylon 6 để làm bao bì trong suốt quá trình nghiên cứu của mình. Nylon 6 được mua tại số 106 Trang Tử, Q.5, Tp.HCM. 2.1.4. Các thiết bị được sử dụng trong quá trình nghiên cứu • Cân điện tử SARTORIUS • Ly inox (dùng để nấu cơm) Hình 2.1: Ly inox • Nồi hấp AUTOCLAVE • Máy xay sinh tố PANASONIC • Máy ép thủy lực • Khuôn gỗ tạo hình Hình 2.2: Khuôn gỗ tạo hình GVHD: Th.s.Trần Thị Thu Trà Trang 35 Luận văn tốt nghiệp Đại học • Máy ghép mí chân không FUJI IMPULSE • Máy đo cấu trúc INSTRON Hình 2.3: Máy đo cấu trúc INSTRON Ngoài ra còn có một số dụng cụ hỗ trợ cho các quá trình sơ chế như ngâm, vo. Các thiết bị trên đều là các thiết bị quen thuộc, trong phần này chúng tôi chỉ trình bày vể một thiết bị mới cùng với một phương pháp đo mới: ™ Máy đo cấu trúc ¾ Cấu tạo thiết bị: • Dụng cụ nén có dạng là một trục sắt nhỏ có 2 đầu hình tròn lớn hơn, một đầu tiếp xúc với mẫu đo và một đầu gắn với cơ cấu truyền động của máy đo. Hoặc dạng ngắn hơn, đường kính của trục tăng nhẹ từ đầu tiếp xúc với cơ cấu truyền lực đến đầu tiếp xúc với mẫu đo. • Dụng cụ nén ép được làm bằng thép không gỉ để tránh sự ăn mòn và dễ dàng vệ sinh sau khi kết thúc thí nghiệm. • Điểm gắn dụng cụ được cố định trên cơ cấu truyền động. Trục nén có thể thay thế được. SVTH: Nguyễn Bảo Hiệp Trang 36 Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu • Thiết bị còn có một bản phẳng bằng thép không gỉ là mặt đặt mẫu đo. Tấm thép này phải thật phẳng để tránh sai số khi đo. • Thiết bị được kết nối với máy tính để hiển thị kết quả. ¾ Nguyên tắc hoạt động: Khi tiến hành đo mẫu, thiết bị truyền động sẽ di chuyển xuống tiếp xúc với mẫu và tiếp tục di chuyển xuống. Quá trình này sẽ tác dụng một áp suất nén lên trên mẫu được đo. Theo định luật 3 Newton, phản lực sẽ tác dụng ngược lên thiết bị nén. Bộ phận đo phản lực này được gắn phía trên trục nén và được kết nối với máy tính. Kết quả đo được sẽ hiển thị lên trên máy tính bằng biểu đồ. Thiết bị này có thể đo một lúc rất nhiều những đặc tính của sản phẩm như độ cứng, độ gãy vỡ, độ dính, độ đàn hồi, khả năng cố kết, độ co giãn… Để đo được những đặc tính trên, thiết bị được cài đặt để không chỉ đi xuống một lần mà là 2 lần. Lần đầu tiên khi thiết bị đi xuống sẽ tác dụng áp suất nén lên sản phẩm. Tại một thời điểm, mẫu sẽ bị vỡ cấu trúc ban đầu, lúc này phản lực tác dụng lên trục nén sẽ giảm đột ngột, biểu hiện bằng một đoạn biến dạng trên biểu đồ. Đó chính là điểm xác định độ gãy vỡ của mẫu (Fructurability). Nếu tiếp tục, thiết bị sẽ tiếp tục phá vỡ mẫu đến một mức độ cho phép của sản phẩm (tức trục nén sẽ không xuống quá sát với giá đỡ mẫu bên dưới, tránh vấn đề phản lực tác dụng lên máy là phản lực của giá đỡ). Kết thúc quá trình đi xuống của thiết bị, ta sẽ xác định được độ cứng của mẫu (Hardness). Độ cứng thể hiện khả năng chịu đựng tối đa đối với sự nén ép đầu tiên. Sau đó, thiết bị sẽ được đi ngược lên trên, trong qua trình đó, nếu mẫu có độ kết dính thì sẽ tác dụng một lực kéo thiết bị ở lại, đó là cơ sở lý thuyết để đo độ dính của sản phẩm (Gumminess). Sau đó thiết bị lại tiếp tục đi xuống một lần nữa. Kết quả của lần tác dụng lực này sẽ cho chúng ta thấy độ cố kết và độ co giãn của sản phẩm. Độ cố kết (Cohesiveness) là mức độ sản phẩm chịu đựng tốt như thế nào sự biến dạng thứ hai, liên quan đến cách nó thay đổi dưới sự biến dạng đầu tiên. Nó được đo bằng khu vực làm việc ở lần nén thứ hai chia cho khu vực làm việc ở lần nén đầu tiên (khu vực 2/khu vực 1). GVHD: Th.s.Trần Thị Thu Trà Trang 37 Luận văn tốt nghiệp Đại học Độ co giãn (Springiness) là mức độ sản phẩm đàn hồi vật lý lại tốt như thế nào sau khi nó bị biến dạng trong quá trình nén đầu tiên. Sự đàn hồi lại được đo bằng length 2 (chiều dài 2) của lần nén thứ hai. Vì thế thời gian đợi giữa hai lần tác dụng lực là tương đối quan trọng. Trong một số trường hợp thời gian đợi quá lâu sẽ cho phép sản phẩm đàn hồi lại nhiều hơn nó có thể dưới điều kiện được nghiên cứu (vị dụ bạn sẽ không đợi 60 giây giữa các lần nhai). 2.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Những nghiên cứu trong luận văn nhằm mục đích xây dựng quy trình công nghệ sản xuất một sản phẩm truyền thống của dân tộc – cơm nắm, theo một phương pháp mới, đạt 4 mục tiêu sau: ¾ Sản phẩm mang hương vị cơm nắm truyền thống của dân tộc: có mùi thơm và độ dẻo đặc trưng của cơm. ¾ Sản phẩm sau thời gian 7 ngày phải đạt chỉ tiêu vi sinh vật theo tiêu chuẩn của Bộ Y tế : tổng vi sinh vật hiếu khí <104/1g sản phẩm. ¾ Sản phẩm có thể phát triển để sản xuất trên quy mô công nghiệp. ¾ Đảm bảo mục tiêu kinh tế trong sản xuất. 2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.3.1. Quy trình công nghệ sản xuất cơm nắm dự kiến SVTH: Nguyễn Bảo Hiệp Trang 38 Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (T = 1000C, t = 20 phút) Vo (T = 1000C, t = 20 phút) Gạo Nấu chín Thanh trùng Tạo hình Đóng gói chân không Nước Hơi nước Sản phẩm Bao nylon 6 (PA) Nước Hình 2.4: Quy trình công nghệ dự kiến GIẢI THÍCH QUY TRÌNH ¾ Vo: Gạo được đảo trộn trong nước 2 lần nhằm mục đích loại bỏ tạp chất lẫn trong hạt và bám trên bề mặt hạt (không vo quá kỹ vì như vậy sẽ làm mất Vitamin B trong gạo). Gạo sau khi vo được để ráo, phần nước dùng để vo được thải bỏ. ¾ Nấu chín: Gạo được nấu chín để tạo thành cơm là sản phẩm của quá trình chế biến. Gạo được nấu với một lượng nước nhất định được chọn trong quá trình khảo sát. Quá trình nấu không quá ngắn cũng không quá dài, vì nếu quá ngắn thì gạo sẽ không GVHD: Th.s.Trần Thị Thu Trà Trang 39 Luận văn tốt nghiệp Đại học được chín. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì gạo chỉ được nấu chín ở 1000C trong vòng 15 phút. Ở đây chúng tôi tiến hành nấu ở nhiệt độ 1000C nhưng trong 20 phút nhằm làm cấu trúc bề mặt hạt cơm được phá vỡ một phần, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo hình sau này. Tuy nhiên không nên nấu cơm ở thời gian quá lâu, vì như vậy sẽ phá vỡ cấu trúc của hạt cơm, gây ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan của cơm, đồng thời cơm sẽ dễ bị mất nước trong quá trình bảo quản. Vì ở đây chúng tôi nghiên cứu sản xuất cơm nắm ở quy mô công nghiệp nên quá trình nấu không thực hiện bằng phương pháp nấu thông thường mà sẽ được hấp bằng hơi nước. Ưu điểm của phương pháp hấp bằng hơi nước trong quy mô công nghiệp là có thể hấp liên tục các khay gạo, đảm bảo chất lượng cơm có độ đồng đều cao. Hơn nữa, phương pháp hấp có thể thực hiện cùng một lúc nhiều loại gạo khác nhau hay nhiều tỷ lệ nước khác nhau. Ở quy mô phòng thí nghiệm, chúng tôi nhận thấy ưu điểm có thể nấu cùng một lúc nhiều loại gạo khác nhau hay nhiều tỷ lệ nước khác nhau là một điều hết sức cần thiết để phục vụ cho quá trình thí nghiệm của chúng tôi. Vì điều kiện không cho phép nên chúng tôi chưa có một cuộc khảo sát về chất lượng cơm giữa 2 phương pháp trên, tuy nhiên chúng tôi nhận thấy chất lượng cơm từ phương pháp nấu bằng hơi nước là đủ đạt yêu cầu cho quá trình thí nghiệm. ¾ Tạo hình: “Cơm nắm” của chúng tôi ở đây không được thực hiện theo phương pháp tạo hình truyền thống là dùng tay để nắn, bóp cơm để tạo thành khối liên kết với nhau mà được nén ép bằng máy ép thủy lực vì quy trình được nghiên cứu để sản xuất trong quy mô công nghiệp. Cơm được nén ở áp lực cao bằng máy ép thủy lực nhằm tạo cho cơm được liên kết chặt với nhau. Hạt cơm lúc này sẽ bị phá vỡ cấu trúc một phần làm tăng độ kết dính giữa các hạt cơm, do đó làm tăng tính dẻo của sản phẩm. Còn một điều đặc biệt là khi hạt cơm bị phá vỡ cấu trúc một phần, các hoạt chất tạo hương của cơm sẽ được đưa lên trên bề mặt hạt cơm, làm cho sản phẩm có mùi thơm đặc biệt hơn hẳn so với cơm bình thường. Việc nén ép dưới áp lực cao tạo cho cấu trúc cơm được chặt chẽ, làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm, đồng thời thuận lợi cho việc bao bì đóng gói. Mặc khác, khối cơm được liên kết chặt sẽ hạn chế quá trình thoát hơi SVTH: Nguyễn Bảo Hiệp Trang 40 Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu nước của sản phẩm, do đó sẽ hạn chế hiện tượng thoái hóa tinh bột, đồng thời cũng hạn chế sự tăng ẩm bề mặt sản phẩm – đây là một trong những nguyên nhân gây hư hỏng sản phẩm về mặt hóa lý sau này. ¾ Đóng gói chân không: Cơm sau khi ép tạo hình sẽ được đóng gói ở điều kiện chân không. Đây là một khâu hết sức quan trọng trong việc bảo quản sản phẩm sau này. Độ chân không của gói cơm đạt được càng cao thì khả năng thoát hơi nước lên trên bề mặt của sản phẩm trong quá trình thanh trùng cũng như trong quá trình bảo quản sẽ càng hạn chế. Độ ẩm của sản phẩm càng thấp sẽ càng làm giảm hoạt tính của vi sinh vật còn sót lại trong cơm, nhờ đó cơm sẽ được bảo quản lâu hơn. Mặt khác, nếu quá trình hút chân không không thực hiện tốt thì bao bì sẽ rất dễ bị phồng trong quá trình thanh trùng do lượng khí còn nhiều và hơi nước trong sản phẩm sẽ dễ dàng thoát ra ngoài, làm mất giá trị cảm quan của sản phẩm, đồng thời gây hư hỏng sản phẩm một cách nhanh chóng. ¾ Thanh trùng: Nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật có trong sản phẩm. Do sản phẩm ở đậy là cơm nên quá trình thanh trùng có nhiều hạn chế. Nhiệt độ thanh trùng không được quá cao vì sẽ làm phá hủy cấu trúc của hạt cơm, đồng thời làm ảnh hưởng đến những đặc tính cấu trúc đã đạt được trong quá trình tạo hình. Đồng thời ở nhiệt độ cao, hơi nước trong sản phẩm sẽ thoát ra mạnh mẽ, làm phồng bao bì, gây hư hỏng sản phẩm về mặt cảm quan. Dù không có tác động mạnh như ở nhiệt độ cao, nhưng nếu thanh trùng ở nhiệt độ 1000C mà để trong thời gian quá lâu thì cũng sẽ ảnh hưởng đến sản phẩm tương tự như đối với trường hợp trên. Vì vậy ở đây chúng tôi chọn nhiệt độ thanh trùng là 1000C trong thời gian 20 phút. 2.3.2. Các yếu tố cần khảo sát ¾ Khảo sát quá trình quá trình ngâm. ¾ Lựa chọn nguyên liệu: chọn loại gạo phù hợp cho sản phẩm ¾ Chọn tỷ lệ nước phù hợp ¾ Chọn phương pháp tạo hình ¾ Khảo sát sự thay đổi cấu trúc sản phẩm đối với sự thay đổi áp suất nén GVHD: Th.s.Trần Thị Thu Trà Trang 41 Luận văn tốt nghiệp Đại học ¾ Khảo sát quá trình bảo quản sản phẩm 2.3.3. Tiến hành nghiên cứu 2.3.3.1. Bước 1 – Lựa chọn phương pháp tạo hình ™ Mục đích Xác định phương pháp tạo hình phù hợp cho quy trình sản xuất được thí nghiệm. Bắt đầu quá trình nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy để đánh giá kết quả khảo sát ở các bước đều cần phải đánh giá dựa trên sản phẩm. Ở đây, chúng tôi đề xuất 3 phương pháp tạo hình, đó là: phương pháp tạo hình truyền thống (nhồi nhuyễn), phương pháp xay nhuyễn và phương pháp ép khuôn không qua quá trình làm nhuyễn khối cơm. Với mỗi phương pháp tạo hình khác nhau sẽ cho sản phẩm khác nhau, với những tính chất khác nhau. Do đó, nếu ở một bước nào đó, chúng tôi đã khảo sát và lựa chọn được những thông số phù hợp đối với một phương pháp tạo hình nào đó thì kết quả đó lại không phù hợp đối với phương pháp tạo hình khác. Và do đó, quá trình nghiên cứu sẽ rất kéo dài khi phải đi xác định những kết quả khảo sát ở các bước đối với phương pháp tạo hình này có phù hợp với kết quả khảo sát các bước đối với phương pháp tạo hình khác hay không. Bởi vậy, chúng tôi quyết định tiến hành bước đầu tiên là chọn phương pháp tạo hình phù hợp cho sản phẩm. ™ Tiến hành Như chúng tôi đã đề cập ở phần giải thích quy trình công nghệ, trong suốt quá trình nghiên cứu, chúng tôi cố định các thông số của quá trình nấu là: T =1000C, t = 20 phút. Để thuận lợi cho quá trình khảo sát, chúng tôi cố định nguyên liệu khảo sát là gạo Hương Lài, đồng thời cố định thông số áp suất nén tạo hình của máy ép thủy lực là 30 kg/cm2. ¾ Thí nghiệm 1: Cân 40g gạo Hương Lài. Tiến hành vo và nấu mẫu gạo với tỷ lệ nước / gạo = 1,2. Tiến hành tạo hình theo phương pháp truyền thống là bỏ cơm vào trong bọc nylon dày, dồn cơm xuống SVTH: Nguyễn Bảo Hiệp Trang 42 Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu dưới đáy bao, bịt kín một đầu và nhồi cơm đến khi cơm được nhuyễn mịn. Sau đó cho vào khuôn và tạo hình bằng máy ép thủy lực. Phân tích cấu trúc của mẫu sản phẩm bằng phương pháp phân tích Texture Profile Analysis. ¾ Thí nghiệm 2: Cùng với cách chuẩn bị như ở thí nghiệm 1, nhưng ở thí nghiệm 2, chúng tôi thay đổi về phương pháp tạo hình: Sau khi cơm chín, cho cơm vào máy xay sinh tố và xay nhuyễn : nhấn nút pulse 10 lần, mỗi lần 1 giây. Sau đó cho vào khuôn và tạo hình bằng máy ép thủy lực. Phân tích cấu trúc của mẫu sản phẩm bằng phương pháp phân tích Texture Profile Analysis. ¾ Thí nghiệm 3: Tiến hành đối với 3 mẫu gạo Hương Lài, mỗi mẫu 40g. Lần lượt nấu 3 mẫu gạo trên với 3 tỷ lệ nước / gạo lần lượt là 1,2; 1,3; 1,4. Sau khi cơm chín, cho cơm vào khuôn và tạo hình bằng máy ép thủy lực. Tiến hành đánh giá cảm quan 3 mẫu sản phẩm trên để chọn ra mẫu có độ ưa thích cao nhất (quá trình cảm quan được thực hiện trên 20 người). Phân tích cấu trúc của mẫu sản phẩm được chọn bằng phương pháp phân tích Texture Profile Analysis. ¾ Thực hiện cảm quan đối với mẫu sản phẩm được chọn ở thí nghiệm 3 và 2 mẫu sản phẩm ở 2 thí nghiệm 1 và 2. Đưa ra kết luận. 2.3.3.2. Bước 2 – Lựa chọn loại gạo, tỷ lệ nước nấu phù hợp ™ Mục đích ¾ Xác định tỷ lệ nước nấu thích hợp cho từng loại gạo. ¾ Xác định lọai gạo phù hợp cho sản phẩm “cơm nắm” cần nghiên cứu nhưng có giá thành thấp, nhằm đảm bảo mục tiêu kinh tế. GVHD: Th.s.Trần Thị Thu Trà Trang 43 Luận văn tốt nghiệp Đại học ¾ Xác định tỷ lệ nước nấu phù hợp cho loại gạo đã chọn để sản phẩm đạt được mục tiêu đề ra. ™ Tiến hành Để thuận lợi cho quá trình khảo sát, chúng tôi cố định thông số áp suất nén tạo hình của máy ép thủy lực la 30 kg/cm2. ¾ Thí nghiệm 1: Thực hiện trên 3 mẫu gạo th