Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu quy trình, sản xuất thử nghiệm tạo sản phẩm bột gừng làm gia vị và bột trà gừng hòa tan từ củ gừng tươi bằng công nghệ sấy tiên tiến (31/08/2026)

Tại tỉnh Quảng Trị, cây gừng được trồng tại nhiều địa phương như Hướng Phùng, Khe Sanh, Tân Lập, Đakrông, Ba Lòng, Cồn Tiên, Cửa Tùng, Vĩnh Hoàng, Bến Quan…, tạo nguồn nguyên liệu tương đối dồi dào. Tuy nhiên, sản phẩm sau thu hoạch chủ yếu được tiêu thụ ở dạng gừng tươi, phụ thuộc vào thị trường thời vụ, giá bán thấp và không ổn định, dẫn đến hiệu quả kinh tế chưa cao. Mặc dù trà gừng và các sản phẩm từ gừng đã được sử dụng từ lâu, song phần lớn vẫn được chế biến thủ công hoặc ở quy mô nhỏ, chất lượng chưa đồng đều và thời gian bảo quản ngắn.

Bên cạnh đó, công tác bảo quản và chế biến sau thu hoạch còn hạn chế, các phương pháp truyền thống chưa kéo dài được thời gian lưu trữ và khó đảm bảo chất lượng ổn định. Việc áp dụng bảo quản lạnh tuy có hiệu quả nhưng chi phí cao, khó triển khai rộng rãi, trong khi tổn thất sau thu hoạch vẫn còn đáng kể. Đồng thời, nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm tiện dụng như bột gia vị và đồ uống hòa tan ngày càng tăng, đòi hỏi phải có các giải pháp chế biến phù hợp.

Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu, hoàn thiện và ứng dụng công nghệ sấy tiên tiến nhằm chế biến sâu củ gừng tươi thành các sản phẩm có giá trị gia tăng cao, ổn định chất lượng và thuận tiện sử dụng là cần thiết. Giải pháp này góp phần giảm tổn thất sau thu hoạch, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu, đa dạng hóa sản phẩm và đáp ứng xu hướng tiêu dùng hiện nay. Xuất phát từ thực tiễn trên, Trung tâm Đổi mới sáng tạo và Chuyển đổi số tiến hành triển khai đề tài “Nghiên cứu quy trình, sản xuất thử nghiệm tạo sản phẩm bột gừng làm gia vị và bột trà gừng hòa tan từ củ gừng tươi bằng công nghệ sấy tiên tiến” do KS. Trần Thị Hoài Thương làm chủ nhiệm. Đề tài tập trung triển khai những nội dung chính sau: (1) Nghiêncứu, đánh giá đặc điểm nguyên liệu và xây dựng tiêu chuẩn của củ gừng tươi thương phẩm; (2)Xây dựng quy trình sơ chế nguyên liệu; (3) Nghiên cứu, sản xuất bột gừng làm gia vị sử dụng công nghệ sấy  bơm nhiệt; (4) Nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm bột trà gừng hòa tan sử dụng công nghệ sấy thăng hoa, công nghệ sấy nhiệt chân không. So sánh chất lượng, hiệu quả của hai công nghệ sấy (5) Nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm bột trà gừng chanh hòa tan sử dụng công nghệ tiên tiến; (6) Sản xuất thử nghiệm quy mô công nghiệp sản phẩm bột trà gừng chanh hòa tan.

(1) Nghiên cứu, đánh giá đặc điểm nguyên liệu và xây dựng tiêu chuẩn của củ gừng tươi thương phẩm

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát và đánh giá đặc điểm nguyên liệu gừng tại một số vùng trồng trên địa bàn tỉnh Quảng Trị. Kết quả khảo sát thực tế và đánh giá của các cơ sở thu mua cho thấy gừng trồng tại Hướng Hóa có củ chắc, mùi thơm đặc trưng, chất lượng tương đối đồng đều và phù hợp làm nguyên liệu cho chế biến các sản phẩm giá trị gia tăng như bột gừng gia vị và bột trà gừng hòa tan.

Chất lượng nguyên liệu gừng đầu vào đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế biến gừng thành các sản phẩm. Nếu củ gừng nguyên liệu ban đầu không đảm bảo các yêu cầu về chất lượng như: độ chín sinh lý, kích thước, độ chắc mẩy, mức độ tổn thương vật lý; các yêu cầu về bảo quản sau thu hoạch; các yêu cầu về VSATTP… sẽ không đáp ứng tiêu chuẩn cho chế biến.

Trên cơ sở kết quả khảo sát đặc điểm nguyên liệu, các yêu cầu của quá trình chế biến và tham khảo các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành về an toàn thực phẩm, nhóm nghiên cứu tiến hành xây dựng bộ tiêu chuẩn nguyên liệu củ gừng tươi thương phẩm phục vụ chế biến bột gừng gia vị và bột trà gừng hòa tan.

Củ gừng 

(2)Xây dựng quy trình sơ chế nguyên liệu

Quy trình sơ chế gừng tươi được tiến hành theo sơ đồ quy trình như sau:

(3) Nghiên cứu, sản xuất bột gừng làm gia vị sử dụng công nghệ sấy bơm nhiệt

Sau khi tối ưu thông số nhiệt độ, thời gian sấy nguyên liệu kết hợp quy trình sơ chế đã hoàn thiện, nhóm nghiên cứu xây dựng quy trình hoàn chỉnh như sau:

Sơ đồ quy trình sản xuất bột gừng làm gia vị từ củ gừng tươi

 (4) Nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm bột trà gừng hòa tan sử dụng công nghệ sấy thăng hoa, công nghệ sấy nhiệt chân không. So sánh chất lượng, hiệu quả của hai công nghệ sấy

Để tiến hành sấy thăng hoa dịch gừng, trước hết cần chuyển dịch gừng từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn ổn định thông qua quá trình lạnh đông. Nhóm nghiên cứu thực hiện khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lạnh đông ở các mức – 25°C, -35°C và -45°C nhằm xác định nhiệt độ tối ưu, vừa tiết kiệm năng lượng trong sản xuất vừa đảm bảo hiệu quả thăng hoa và chất lượng sản phẩm. Qua kết quả khảo sát ở ba mức nhiệt độ lạnh đông, hỗn hợp dịch gừng và maltodextrin không thể thăng hoa hoàn toàn. Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ đặc tính nguyên liệu có hàm lượng chất hòa tan cao, dẫn tới hạ điểm đông, tồn tại pha lỏng/thủy tinh hóa, cùng với sự hình thành lớp màng ở bề mặt, gây cản trở dòng hơi nước trong suốt quá trình sấy. Các yếu tố này khiến quá trình sấy thăng hoa diễn ra không hiệu quả và sản phẩm không đạt yêu cầu.

Như vậy, đối với nguyên liệu dịch gừng ép không phù hợp với phương pháp sấy thăng hoa. Do đó, nhóm nghiên cứu không xây dựng quy trình sản xuất thử nghiệm bột trà gừng hòa tan sử dụng công nghệ sấy thăng hoa.

Kết quả nghiên cứu cho thấy thông số sấy nhiệt chân không tối ưu đối với dịch gừng là nhiệt độ 65°C, áp suất 0,1 bar và thời gian 28 giờ. Nhóm nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bột trà gừng hòa tan sử dụng công nghệ sấy nhiệt chân không như sau:

Sơ đồ quy trình sản xuất bột trà gừng hòa tan sử dụng công nghệ sấy nhiệt chân không

Nhằm đưa ra luận cứ khoa học vững chắc cho việc lựa chọn công nghệ sản xuất, nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá đối chứng 3 công nghệ sấy trên các tiêu chí: chất lượng sản phẩm, tiêu hao năng lượng, chi phí đầu tư và khả năng thương mại hóa.

Đối với sản phẩm Bột gừng gia vị (sấy nguyên lát): Công nghệ Sấy bơm nhiệt được lựa chọn vì tính kinh tế cao, năng suất lớn, giữ màu tốt và chi phí đầu tư phù hợp.

Đối với sản phẩm Bột trà gừng hòa tan (sấy từ dịch ép): Mặc dù sấy thăng hoa cho chất lượng lý thuyết tốt nhất, nhưng thực nghiệm cho thấy dịch gừng có hàm lượng chất hòa tan cao gây cản trở quá trình thăng hoa, cộng với chi phí quá đắt đỏ, không phù hợp thương mại hóa. Do đó, công nghệ Sấy nhiệt chân không được lựa chọn là giải pháp tối ưu nhất, vừa đảm bảo môi trường áp suất âm giúp dịch gừng sôi ở 65°C (bảo toàn Gingerol), vừa đảm bảo hiệu quả kinh tế và khả năng mở rộng quy mô (Scale-up) tại nhà máy.

(5) Nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm bột trà gừng chanh hòa tan sử dụng công nghệ tiên tiến

Công đoạn lọc tinh là bắt buộc trong quy trình sản xuất bột gừng hòa tan nhằm đảm bảo: Độ trong và tính đồng nhất khi hòa tan; Loại bỏ tạp chất không mong muốn; Nâng cao chất lượng cảm quan sản phẩm.

Về giải pháp công nghê: Quy mô nhỏ: áp dụng lắng – lọc vải; Quy mô sản xuất: tích hợp hệ thống lọc trong dây chuyền để nâng cao hiệu  quả và tính tự động hóa.

Một số thông số đặc trưng rút ra: Tỷ lệ dịch gừng thu được sau ép trung bình: 63,25%; Tỷ lệ bã sau ép: 36,75%; Tỷ lệ thu hồi cao khô sau lọc tinh: 1.98 %.

Các kết quả này phù hợp với đặc điểm thành phần hóa học của củ gừng (hàm lượng chất khô hòa tan thấp, hàm lượng xơ và tinh bột tương đối cao).

Để hoàn thiện sản phẩm bột trà gừng chanh hòa tan, nhóm nghiên cứu tiến
hành khảo sát tỷ lệ phối trộn giữa bột gừng hòa tan, bột chanh hòa tan và maltodextrin nhằm tạo sản phẩm có hương vị hài hòa, dễ uống và phù hợp thị hiếu người tiêu dùng.

(6) Sản xuất thử nghiệm quy mô công nghiệp sản phẩm bột trà gừng chanh hòa tan

Trên cơ sở các thông số công nghệ đã được xác lập ở quy mô phòng thí nghiệm và quy trình sản xuất đã được hoàn thiện, nhóm nghiên cứu đã tiến hành sản xuất thử nghiệm sản phẩm bột trà gừng chanh hòa tan ở quy mô công nghiệp.

Nguyên liệu được chế biến thành bán thành phẩm gồm bột gừng hòa tan, bột chanh hòa tan và bột cỏ ngọt hòa tan. Sản phẩm bột gừng gia vị và bột trà gừng chanh hòa tan đáp ứng các quy định về an toàn thực phẩm hiện hành, đảm bảo chất lượng theo yêu cầu sản phẩm thực phẩm dạng bột hòa tan.

Đề tài “Nghiên cứu quy trình, sản xuất thử nghiệm tạo sản phẩm bột gừng làm gia vị và bột trà gừng hòa tan từ củ gừng tươi bằng công nghệ sấy tiên tiến” đã được triển khai một cách có hệ thống, từ khảo sát vùng nguyên liệu, xây dựng tiêu chuẩn nguyên liệu đầu vào, quy trình sơ chế nguyên liệu gừng tươi, lựa chọn điều kiện bảo quản phù hợp đến xây dựng quy trình sản xuất bột gừng gia vị, bột trà gừng chanh hòa tan phù hợp với điều kiện thực tiễn sản xuất và tiêu thụ tại địa phương.

Kết quả của đề tài có ý nghĩa thực tiễn cao, đặc biệt là việc ứng dụng công nghệ sấy tiên tiến đã góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, bảo toàn tốt hơn các đặc tính của nguyên liệu, giảm tổn thất sau thu hoạch và góp phần nâng cao giá trị sử dụng và giá trị kinh tế của cây gừng, thúc đẩy phát triển các sản phẩm chế biến từ gừng, đồng thời hỗ trợ định hướng đa dạng hóa sản phẩm nông sản chế biến tại địa phương.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.