Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị sản xuất thử nghiệm các tinh dầu, dầu gia vị và gia vị bột cao cấp

2 Nguyễn Thanh Trọng Nguyễn Thanh Trọng Lập các bản vẽ chế tạo các thiết bị Lập các bản vẽ chế tạo các thiết bị chủ yếu, quy trình công nghệ chế tạo 3 Nguyễn Đức Hồng Lê Phương Thảo Tiêu

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CÔNG TY CỔ PHẦN TINH DẦU VÀ CHẤT THƠM

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC 05/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THIẾT BỊ

SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM CÁC TINH DẦU, DẦU GIA VỊ

VÀ GIA VỊ BỘT CAO CẤP

MÃ SỐ: KC 05 – 07 / 06-10

Cơ quan chủ trì đề tài: Công ty cổ phần Tinh dầu và chất thơm

Chủ nhiệm Đề tài: TS Đặng Xuân Hảo

8276

HÀ NỘI – 2010

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CÔNG TY CỔ PHẦN TINH DẦU VÀ CHẤT THƠM

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC 05/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THIẾT BỊ

SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM CÁC TINH DẦU, DẦU GIA VỊ

VÀ GIA VỊ BỘT CAO CẤP

MÃ SỐ: KC 05 – 07 / 06-10

Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ

HÀ NỘI – 2010

DANH SÁCH TÁC GIẢ THỰC HIỆN

ĐỀ TÀI KHCN/DỰ ÁN SXTN CẤP NHÀ NƯỚC

(Danh sách những cá nhân đã đóng góp sáng tạo chủ yếu cho đề tài, dự án được sắp

xếp theo thứ tự đã thoả thuận)

1 Tên đề tài, dự án: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị sản xuất thử nghiệm các tinh dầu, dầu gia vị và gia vị bbột cao cấp

Mã số: KC 05-07/06-10 Thuộc Chương trình: KC 05/06-10

2 Thời gian thực hiện đề tài:

Bắt đầu: 29 tháng 12 năm 2007;

Kết thúc: 30 tháng 9 năm 2010

3 Tổ chức chủ trì: Công ty cổ phần tinh dầu và chất thơm

4 Cơ quan chủ quản: Công ty cổ phần tinh dầu và chất thơm

5 Tác giả thực hiện đề tài, dự án trên gồm những người có tên trong danh sách sau

(Ghi không quá 10 người kể cả chủ nhiệm đề tài, dự án)

Số TT Chức danh khoa học,

học vị, họ và tên

Tổ chức công tác Chữ ký

1 TS Đặng Xuân Hảo Cty CP Tinh dầu và chất thơm

2 Nguyễn Minh Hồng Cty CP Tinh dầu và chất thơm

3 KS Nguyễn Thanh Trọng Cty CP Tinh dầu và chất thơm

4 KS Lê Phương Thảo Cty CP Tinh dầu và chất thơm

5 PGS TS Phạm Gia Điền

(thư ký đề tài)

Trung tâm Hoá dược và hoá sinh hữu cơ, Viện Hoá học, Viện khoa học và công nghệ Việt Nam

6 KS Vũ Thị Hà Cty CP Tinh dầu và chất thơm

7 KS Nguyễn Thu Hương Cty CP Tinh dầu và chất thơm

8 Cử nhân kỹ thuật Nguyễn

Thị Hải Yến Cty CP Tinh dầu và chất thơm

9 KS Nguyễn Việt Thắng Cty CP Tinh dầu và chất thơm

Chủ nhiệm đề tài, dự án Thủ trưởng tổ chức chủ trì đề tài/dự án

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên, chữ ký và đóng dấu)

CÔNG TY CỔ PHẦN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TINH DẦU VÀ CHẤT THƠM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- -

Hà Nội ngày tháng năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị sản xuất thử nghiệm các tinh dầu, dầu gia vị và gia vị bột cao cấp

Mã số đề tài: KC 05-07/06-10

Thuộc Chương trình khoa học và công nghệ KC 05/06-10

2 Chủ nhiệm đề tài:

Họ và tên: Đặng Xuân Hảo

Ngày tháng năm sinh: 08-02-1946 Nam

Học hàm, học vị: Tiến sĩ kỹ thuật,

Chức danh khoa học: nghiên cứu viên chính, Chức vụ: TP kỹ thuật, Điện thoại: 37564918 (CQ); 37565653 (NR); 0989197546 (Mobile); Fax: 37564804, E-mail: pktcttd@gmail.com

Tên tổ chức công tác: Công ty cổ phần Tinh dầu và chất thơm;

Địa chỉ tổ chức: Nhà 2B, phòng 322, Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: Phòng 309, nhà B4, Tập thể Nghĩa Tân, Cầu Giấy, HN

3 Tổ chức chủ trì đề tài

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Công ty cổ phần Tinh dầu và chất thơm

E-mail: Vinarom@vnn.vn

Website: http://www.enteroil.com.vn

Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Nguyễn Viết Thìn

Số tài khoản: 931.01.077

Ngân hàng: Kho bạc nhà nước Cầu Giấy, Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài:

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài:

- Theo hợp đồng đã ký kết: từ tháng 12 năm 2007 đến tháng 5 năm 2010

- Thực tế thực hiện: từ tháng 1 năm 2008 đến tháng 9 năm 2010

Được gia hạn: một lần từ tháng 6 năm 2010 đến tháng 9 năm 2010

Thời gian (tháng, năm)

Kinh phí (triệu đồng)

Ghi chú

(số đề nghị quyết toán)

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Theo kế hoạch Thực tế đạt được S

2

44/2007/TTLT-BTC-BKHCN

ngày 07/5/2007

Hướng dẫn định mức xây dựng và phân bổ dự toán kinh phí đối với các

đề tài, dự án khoa học và công nghệ

4 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài:

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú

Tư vấn về công nghệ chế tạo, chế tạo thùng tháp và thiết bị

áp lực

Chế tạo nồi hơi, các thiết bị chưng cất, tẩy nhựa khử trùng, lắp đặt các đường ống áp lực và tư vấn

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú

1 Đặng Xuân

Hảo Đặng Xuân Hảo CNĐT, chủ trì xác định

công nghệ và tính toán thiết kế

Các công nghệ và thiết bị, các thực nghiệm công nghệ, xây dựng các quy trình kiểm nghiệm

2 Nguyễn

Thanh Trọng

Nguyễn Thanh Trọng

Lập các bản

vẽ chế tạo các thiết bị

Lập các bản vẽ chế tạo các thiết bị chủ yếu, quy trình công nghệ chế tạo

3 Nguyễn Đức

Hồng Lê Phương Thảo Tiêu chuẩn chất lượng

sản phẩm và kiểm tra sản xuất

Quy trình chiết trong phòng thí nghiệm, các quy trình kiểm tra và tiêu chuẩn sản phẩm, kiểm tra sản xuất

4 Nguyễn Viết

Thìn

Nguyễn Minh Hồng

Xây dựng nhà xưởng, xác định yêu cầu triển khai thực tế

Xây dựng nhà xưởng, giám sát lắp đặt, chạy thử, nghiệm thu các thiết

Kiểm tra chất lượng sản phẩm và các

Kiểm tra chất lượng sản phẩm, các thực nghiệm hóa học,

thực nghiệm hóa học thuê chạy mẫu

6 Đỗ Ngọc

Tuyên Nguyễn Thanh Trọng Vẽ các bản vẽ chế tạo

thiết bị, soát sửa bản vẽ

Vẽ các bản vẽ chế tạo thiết bị, giám sát chế tạo, lắp đặt

7 Vũ Thị Hà Vũ Thị Hà Thí nghiệm

công nghệ, sản xuất thử, xây dựng tiêu chuẩn sản phẩm

Thí nghiệm công nghệ, kiểm tra chất lượng nguyên liệu, sản phẩm, xây dựng tiêu chuẩn sản phẩm

8 Vũ Hải Vân Phạm Gia Điền Thư ký đề tài Thư ký đề tài

9 Phạm Văn

Tùy

Nguyễn Thu Hương

Mua máy móc, thiết bị

và sản xuất thử

Thực nghiệm Công nghệ, sản xuất thử

10 Nguyễn Thị

Hải Yến Nguyễn Thị Hải Yến Sản xuất thử, thí nghiệm

công nghệ, xây dựng tiêu chuẩn sản phẩm

Thí nghiệm công nghệ, sản xuất thử nghiệm, tham gia xây dựng tiêu chuẩn sản phẩm

Lý do thay đổi: Một số cán bộ chuyển công tác đi nơi khác phải sử dụng người

thay thế

6 Tình hình hợp tác quốc tế

1 Mua một số trang bị cho việc

chế tạo thiết bị ở Trung

Quốc, Thái Lan, Đài Loan,

Ixrael, Đức trong điều kiện

thị trường Việt Nam không

có

Không cần đi nước ngoài

mà mua vật tư có sẵn trong nước hoặc thông qua internet

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị

Số

TT

1 Công nghệ sản xuất các gia vị

4 Công nghệ sấy gia vị gián tiếp

bằng năng lượng mặt trời

Công nghệ sấy gia vị gián tiếp bằng năng lượng mặt trời

5 Công nghệ và thiết bị sấy gián

tiếp bằng năng lượng mặt trời

Công nghệ và thiết bị sấy gián tiếp bằng năng lượng mặt trời

6 Công nghệ và thiết bị chưng

cất tinh dầu bằng hơi nước quá

nhiệt

Công nghệ và thiết bị chưng cất tinh dầu bằng hơi nước quá nhiệt

7 Công nghệ và thiết bị trích ly

dầu nhựa gia vị nhiệt độ thấp

và bốc hơi màng chảy xuống

Công nghệ và thiết bị trích ly dầu nhựa gia vị nhiệt độ thấp

8 Tóm tắt các nội dung công việc chủ yếu

Thực tế đạt được

Người, cơ quan thực hiện

1 Xây dựng đề cương chi tiết 12/2007 12/2007 CtCP TD&CT

2 Nghiên cứu tổng quan tài liệu 12/2007 12/2007 CtCP TD&CT

3 Nghiên cứu xác định công nghệ

sản xuất gia vị bột, tinh dầu gia vị

cho gừng, nghệ, tỏi và dầu gừng

2/2008

12/2009

12/2007-CtCP TD&CT

4 Nghiên cứu, thiết kế thiết bị rửa

vật liệu

2/2008

2/2008

thiết bị tẩy nhựa và khử trùng 3/2008 3/2008

7 Khảo sát, lựa chọn và đưa vào sử

dụng máy thái lát đạt tiêu chuẩn

chế biến thực phẩm

12/2007 1/2008 CtCP TD&CT

8 Nghiên cứu thiết kế quá trình và

thiết bị sấy gián tiếp bằng năng

lượng mặt trời để sấy sơ bộ

5/2008

12/2007-8/2008

3/2008-CtCP TD&CT

9 Nghiên cứu thiết kế quá trình và

thiết bị sấy kiệt

6/2008

12/2007-9/2008

3/2007-CtCP TD&CT

10 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ

và thiết bị nghiền, sàng bột gia vị

11 Nghiên cứu quá trình chưng cất

tinh dầu gia vị bằng nồi hơi, thiết

kế, chế tạo, đưa vào sử dụng cụm

3 thiết bị chưng cất có bộ quá

nhiệt cho gừng, nghệ và tỏi

7/2008

7/2008

12/2007-CtCP TD&CT

12 Nghiên cứu quá trình trích ly

nhiệt độ thấp bằng dung môi,

thiết kế và đưa vào thử nghiệm hệ

thống thiết bị trích ly nhiệt độ

thấp bằng dung môi để trích ly

dầu nhựa gừng

2/2009

5/2008-12/2009

10/2008-CtCP TD&CT

13 Nghiên cứu quá trình và thiết bị

bốc hơi chân không có màng

chảy xuống, thiết kế, chế tạo và

đưa cụm thiết bị vào sử dụng

4/2009

6/2008-12/2009

6/2009-6/2010

7/2009-9/2010

6/2009-CtCP TD&CT

16 Xây dựng các chỉ tiêu sản xuất

cho các sản phẩm

12/2008

6/2010

12/2007-CtCP TD&CT

nguyên liệu đầu vào 12/2008 12/2008

18 Xây dựng các quy trình kiểm tra

sản xuất

12/2008

12/2009

12/2007-CtCP TD&CT

19 Xây dựng các quy trình kiểm tra

chất lượng sản phẩm cuối

12/2008

12/2009

12/2007-CtCP TD&CT

20 Thuê kiểm tra các mẫu sản phẩm

của đề tài trên các máy mà công

ty không có

12/2008

9/2010

12/2007-Nhiều cơ sở nghiên cứu và quản lý khác nhau

21 Viết báo cáo tổng kết 4/2010

6/2010-9/2010

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Thực tế đạt được

1 Thiết bị sấy gián tiếp bằng năng lượng mặt trời

1.1 Thiết bị sấy sơ bộ lát tươi

300 Phẳng

Tự nhiên

1.000

75 – 85 6-7

216 Phẳng

Tự nhiên

1.2 Thiết bị sấy kiệt gia vị

mặt trời có nguồn nhiệt

40 Phẳng

Tự nhiên

200 10-15 6-7

108 Phẳng

Tự nhiên

2 Hệ thống 3 thiết bị chưng

cất tinh dầu gia vị đa

năng có bộ quá nhiệt có

điều khiển tự động nhiệt

độ chưng cất cho gừng,

nghệ và tỏi

- Loại nguyên liệu

- Công suất

- Thời gian chưng cất

- Nhiệt độ quá nhiệt

- Điều khiển quá nhiệt

Hệ thống

3 thiết bị

- Kg/mẻ Giờ

≤ 200

Tự động, đặt số

Tươi, khô 100-120 4-6

≤ 200

Tự động, đặt số

3 Dây chuyền công nghệ

sản xuất gia vị bột, tinh

dầu và dầu gia vị

- Công suất theo vật liệu

- Màu, mùi

1

1.000 Đạt TC VSATTP

Tự nhiên Xuất khẩu

Tự nhiên

1.000 Đạt TC VSATTP

Tự nhiên Xuất khẩu

400

≤ 2,0

≤ 8

≤ 6 Đạt TCV SATTP

Nghệ 0,850-0,9120 1,485-1,5070 Đạt

TCVSATTP

20 Vàng xanh sáng đến trắng

Nghệ 0,850-0,9120 1,485-1,5070 Đạt

TCVSATTP4.4 Tinh dầu vỏ nghệ

Nghệ 0,850-0,912 1,485-1,507 Đạt

TCVSATTP

3 Vàng xanh sáng đến trắng

Nghệ 0,850-0,912 1,485-1,507 Đạt

TCVSATTP4.5 Bột gừng khô nguyên

100

≥ 1,0

≤ 12

≤ 8 Đạt TCVSATTP Không có 4.6 Bột gừng khô loại tinh

100

≤ 0,2

≤ 12

≤ 8 Đạt TCVSATTP Không có 4.7 Tinh dầu gừng

Gừng khô 0,865-0,9316 1,487-1,5035 Đạt

5 Vàng xanh nhạt

Gừng khô 0,865-0,9316 1,487-1,5035 Đạt

- Nhiễm khuẩn - TCVSATTP TCVSATTP4.8 Bột tỏi chưa tách tinh dầu

3

-

≤ 8

≤ 6 Đạt TCVSATTP4.9 Bột tỏi đã loại tinh dầu

40

0

≤ 8

≤ 8 Đạt TCVSATTP4.10 Tinh dầu tỏi

TCVSATTP

1 vàng nâu Mạnh 1,02 – 1,09 1,552-1,509 Đạt TCVSATTP4.11 Dầu nhựa gừng

- Biểu hiện

- Mùi

- Hàm lượng tinh dầu

- Dư lượng dung môi

- Việc phân tích allicin có nhiều khó khăn nên không phân tích allicin trong bột tỏi được vì thiếu mẫu chuẩn

3 Qui trình kiểm tra chất

l−ợng sản phẩm

Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định của Bộ Y tế và yêu cầu xuất khẩu

4 Qui trình kiểm tra sản

xuất

Đảm bảo quản lý sản xuất đạt đ−ợc sản phẩm theo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm

l−ợng mặt trời

14 Hồ sơ thiết kế thiết bị sấy

kiệt gián tiếp bằng năng

thiết bị ch−ng cất tinh dầu

gia vị có bộ quá nhiệt có

điều khiển tự động nhiệt

tạo thiết bị rửa vật liệu

Đạt yêu cầu đ−a vào chế tạo

ch−ng cất tinh dầu có bộ

quá nhiệt, có điều khiển

nhiệt độ ch−ng cất cho

Thực tế đạt được

Số lượng, nơi cụng bố

1 Nghiờn cứu thiết kế và chế

tạo hệ thống thiết bị sản

Khụng cụng

bố

Cụng bố cỏc kết quả

1 bài bỏo đăng trờn Kỷ yếu

xuất thử nghiệm các tinh

dầu, dầu gia vị và gia vị

bột cao cấp

nghiên cứu thuộc đề tài

Hội nghị khoa học công nghệ

cơ khí chế tạo toàn quốc lần thứ hai; NXB Khoa học và

kỹ thuật, 2010

Lý do thay đổi: Do có hội thảo do Hội Cơ khí và Chương trình KC 05/06-10 tổ chức vào năm 2010

d) Kết quả đào tạo: không có

Lý do thay đổi: hai người mà Công ty dự định đào tạo bỏ ý định được đào tạo và sau đó chuyển công tác Bộ môn Hóa công, ĐHBK Hà Nội từ bỏ ý định hợp tác đào tạo do học viên không muốn thực tập ở xa trung tâm thành phố

Đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống cây trồng:

Thực tế đạt được

Đăng ký với Cục Sở hữu trí tuệ

2 Công nghệ chế biến gừng Đăng ký với

Cục Sở hữu trí tuệ

Đăng ký với Cục Sở hữu trí tuệ

3 Thiết bị sấy bằng năng

Đăng ký với Cục Sở hữu trí tuệ

Thêm phần và axit stearic vào phía sau chữ hỗn hợp các paraffin

c) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

1 Thiết bị sấy bằng năng

lượng mặt trời để sấy sơ

bộ

Từ năm 2009 Công ty CP

tinh dầu và chất thơm

Hoạt động tốt

2 Thiết bị sấy bằng năng

lượng mặt trời để sấy

kiệt

Từ năm 2009 Cty CP tinh

dầu và chất thơm

Hoạt động tốt cho hồi, quế, gừng, nghệ, tỏi, v.v…

4 Thiết bị tẩy nhựa và

khử trùng

Từ năm 2009 Cty CP tinh

dầu và chất thơm

Hoạt động tốt cho nghệ và gừng

Chất lượng bột tốt ổn định

6 Công nghệ sản xuất tinh

dầu gừng

Từ năm 2010 Cty CP tinh

dầu và chất thơm

Cho kết quả bước đầu tốt

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài mang lại

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

Đã thực hiện một số nghiên cứu về sấy sử dụng năng lượng mặt trời thông qua

bộ góp phẳng gia nhiệt không khí và bơm nhiệt chu trình kín là các công nghệ tiết kiệm năng lượng và bảo đảm chất lượng sản phẩm cao hơn, trong thiết bị sấy

sơ bộ và thiết bị sấy kiệt Các công nghệ này mới được nghiên cứu ở nước ta ở quy mô nhỏ, chưa hoàn chỉnh và đang được nghiên cứu ở khu vực

Đã thực hiện quá trình chưng cất tinh dầu bằng hơi nước quá nhiệt nhằm làm giảm sự chuyển màu của bột gia vị trong quá trình chưng cất, nâng cao chất

lượng tinh dầu và bột sau khi tách tinh dầu Công nghệ này ít được sử dụng trên thế giới và có rất ít tài liệu chuyên môn

Đã thực hiện quá trình trích ly nhiệt độ thấp trong thiết bị có khuấy và điều khiển nhiệt độ nhằm thu được dầu nhựa có chất lượng cao hơn Công nghệ này khá phổ biến trên thế giới nhưng có rất ít các xuất bản phẩm bàn kỹ về các thông

số quá trình và cấu tạo thiết bị

Đã thực hiện quá trình bốc hơi dung môi trong thiết bị bốc hơi màng chảy xuống nhằm làm tăng chất lượng sản phẩm Công nghệ này có nhiều trên thế giới nhưng phục vụ cho các ngành công nghiệp khác, có rất ít tài liệu bàn về quá trình bốc hơi chân không có màng chảy xuống cho việc thu hồi dung môi từ các dịch chiết gia vị Ở Việt Nam chưa có

Đã xây dựng công nghệ và đưa vào sản xuất bột nghệ sạch đã tách bớt tinh dầu,

có giá cả hợp lý và có tác dụng làm thực phẩm chức năng Công nghệ này không phổ biến trên thế giới

Đã đưa ra công nghệ xử lý củ gừng trước khi chiết nhằm thu được dầu nhựa có chất lượng tốt hơn

Đã đưa ra công nghệ thu hồi vỏ nghệ và vỏ gừng để thu hồi tinh dầu và sử dụng phế thải sau chưng cất để đốt lò

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

Các công nghệ trên mới được đưa vào sản xuất và chưa có thị trường đủ rộng

Đề tài tạo ra các sản phẩm mới chưa có trên thị trường nên cần có thời gian để chứng minh hiệu quả đó Mới bán được bột nghệ sạch đã tách bớt tinh dầu và thấy rằng thị trường đang được mở dần ra Các thiết bị mới cũng đã có người quan tâm nhưng cần thêm thời gian để chứng minh hiệu quả

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài

Chương I: Nghiên cứu xác định các công nghệ sản xuất các bột,

tinh dầu gia vị cho gừng, nghệ, tỏi và dầu gừng 32

Sơ đồ công nghệ sản xuất bột nghệ chất lượng cao 52

Sơ đồ công nghệ sản xuất gừng nguyên vỏ và bóc vỏ 53

Sơ đồ công nghệ sản xuất bột tỏi và tinh dầu tỏi 54

Chương II Nghiên cứu thiết kế các quá trình và thiết bị sấy

sơ bộ và sấy kiệt gián tiếp bằng năng lượng mặt trời 55

Chương III Nghiên cứu thiết kế quá trình và thiết bị chưng cất

tinh dầu gia vị, chế tạo và đưa vào sử dụng cụm ba thiết bị

Chương IV Nghiên cứu thiết kế quá trình và thiết bị trích ly

nhiệt độ thấp bằng dung môi, chế tạo và đưa vào thử nghiệm

hệ thống thiết bị trích ly dầu nhựa gừng 95 Chương V Nghiên cứu quá trình và thiết bị bốc hơi chân không

có màng chảy xuống, thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng 109

Chương VI Hợp nhất và đưa vào sản xuất thử dây chuyền công nghệ sản xuất

gia vị bột cao cấp, tinh dầu và dầu gia vị 123

Chương VII Kiểm tra nguyên liệu đầu vào, kiểm tra sản xuất, kiểm tra chất

lượng các sản phẩm cuối, xây dựng các tiêu chuẩn cơ sở của các sản phẩm

Kiểm tra nguyên liệu đầu vào và kiểm tra sản xuất 128

Đánh giá chất lượng các gia vị bột cao cấp 140 Xây dựng các tiêu chuẩn cơ sở của các sản phẩm 150

Dầu nhựa gừng 156

Chương VIII Quy trình công nghệ chế tạo thiết bị 158

Quy trình công nghệ chế tạo thiết bị rửa vật liệu củ 158

Quy trình công nghệ chế tạo thiết bị tẩy nhựa và khử trùng 159

Quy trình công nghệ chế tạo thiết bị sấy gián tiếp bằng năng lượng mặt trời

có hỗ trợ bơm nhiệt để sấy sơ bộ 160

Quy trình công nghệ chế tạo thiết bị sấy gián tiếp bằng năng lượng mặt trời

kết hợp với bơm nhiệt để sấy kiệt 163

Quy trình công nghệ chế tạo các thiết bị chưng cất tinh dầu có bộ quá nhiệt,

có điều khiển nhiệt độ chưng cất cho gừng, nghệ và tỏi 164

Chương IX Thuyết minh dây chuyền sản xuất và hướng dẫn sử dụng 172

Lời cảm ơn 182

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

K – Hệ số truyền nhiệt (chung), W/(m2.h.oC);

Q – Lượng nhiệt truyền, J;

q – mật độ đòng nhiệt, J/m2.s;

PCM – Vật liệu biến đổi pha;

VSATTP- Vệ sinh an toàn thực phẩm

2 Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi 6

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài 6

8 Tóm tắt các nội dung công việc chủ yếu 9

12 Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền

đối với giống cây trồng

17

13 Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào

thực tế

18

14 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài 20

16 Bột nghệ trước và sau chưng cất 40

17 Chất lượng các sản phẩm 49

18 Nguyên liệu tươi, cất tinh dầu bằng thiết bị Clevenger 132

20 Kết quả chưng cất tinh dầu nghệ 145

22 Chỉ tiêu lý-hóa của bột nghệ vàng tách tinh dầu 151

23 Hàm lượng các kim loại nặng của bột nghệ vàng tách tinh dầu 151

24 Chỉ tiêu vi sinh vật, nấm mốc của bột nghệ vàng tách tinh dầu 151

25 Chỉ tiêu lý-hóa của bột nghệ vàng nguyên tinh dầu 152

26 Hàm lượng các kim loại nặng của bột nghệ vàng nguyên tinh

29 Hàm lượng các kim loại nặng của bột gừng nguyên tinh dầu 153

30 Chỉ tiêu vi sinh vật, nấm mốc của bột gừng nguyên tinh dầu 153

31 Chỉ tiêu lý-hóa của bột gừng tách tinh dầu 154

32 Hàm lượng các kim loại nặng của bột gừng tách tinh dầu 154

33 Chỉ tiêu vi sinh vật, nấm mốc của bột gừng tách tinh dầu 154

34 Chỉ tiêu lý-hóa của bột gừng nguyên tinh dầu bóc vỏ 154

35 Hàm lượng các kim loại nặng của bột gừng nguyên tinh dầu

37 Chỉ tiêu lý-hóa của bột tỏi nguyên tinh dầu 155

38 Hàm lượng các kim loại nặng của bột tỏi nguyên tinh dầu 155

39 Chỉ tiêu vi sinh vật, nấm mốc của bột tỏi nguyên tinh dầu 156

40 Chỉ tiêu vật lý của dầu nhựa gừng 156

42 Chỉ tiêu vi sinh vật, nấm mốc của dầu nhựa gừng 157

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Số

TT

Tên hình vẽ, đồ thị Trang

1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bột nghệ chất lượng cao 52

2 Sơ đồ công nghệ sản xuất bột gừng nguyên vỏ và bóc vỏ 53

3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bột tỏi và tinh dầu tỏi 54

5 Máy sấy bơm nhiệt thực nghiệm của Brazil 58

6 Máy sấy hút ẩm đa năng của Trường ĐHBK Hà Nội 59

7 Thiết bị sấy sơ bộ bằng năng lượng mặt trời gián tiếp, hỗ trợ

bơm nhiệt có bộ phận tích nhiệt bằng hỗn hợp các paraffin và

axit stearic

59

8 Lắp đặt bộ góp năng lượng mặt trời 60

9 Máy sấy kiệt với bơm nhiệt lắp trên nóc thiết bị sấy và quạt

tuần hoàn

60

10 Bên trong thiết bị sấy, xe sấy và khay sấy 60

11 Sơ đồ thiết bị sấy sơ bộ bằng năng lượng mặt trời gián tiếp, hỗ

trợ bằng bơm nhiệt có dàn tích nhiệt bằng hỗn hợp các paraffin

và axit stearic

68

12 Sơ đồ thiết bị sấy kiệt bằng năng lượng mặt trời gián tiếp, hỗ

trợ bằng bơm nhiệt có dàn tích nhiệt bằng hỗn hợp các paraffin

và axit stearic

69

13 Thiết bị thực nghiệm xác định chế độ chưng cất tinh dầu 89

14 Thiết bị chưng cất tinh dầu có quy mô 100 kg/mẻ 90

15 Hệ thống ba thiết bị chưng cất tinh dầu gừng, nghệ, tỏi bằng hơi

nước quá nhiệt

91

16 Thiết bị xác định độ ẩm bằng phương pháp chưng ẩm 141

18 Thiết bị rửa củ kiểu bàn chải 158

19 Thiết bị rửa củ sục khí nén cho các củ nhỏ 158

20 Hệ thống thiết bị tẩy nhựa và khử trùng 159

21 Nồi cất tinh dầu 167

22 Hệ thống thiết bị chưng cất tinh dầu (chưa có các bộ quá nhiệt) 169

23 Thiết bị phân ly tinh dầu 170

LỜI MỞ ĐẦU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Việt Nam có nguồn nguyên liệu thực vật để sản xuất các gia vị phong phú và đa dạng Các gia vị thực vật vừa là các tác nhân kích thích làm ngon miệng, vừa là các thực phẩm chức năng hỗ trợ chữa một số bệnh quan trọng đường tiêu hóa, đường tuần hoàn, đường hô hấp, đường bài tiết, v.v Hơn nữa trong các gia vị còn có các chất chống oxi hóa quan trọng, có thể hỗ trợ phòng chống các bệnh

về khối u và ung thư Tuy nhiên chúng chưa được chế biến thành các gia vị khô cao cấp mà chủ yếu được sử dụng ở dạng tươi Một số sản phẩm khô được chế biến thô sơ như phơi nắng rồi nghiền, chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm không cao

Đã có một số công trình nghiên cứu về gia vị, tinh dầu và dầu nhựa gia vị nhưng chủ yếu là ở khu vực sinh học, dược học và hóa học Việc nghiên cứu công nghệ

và thiết bị chế biến gia vị vẫn dừng lại ở mức độ thô sơ hoặc trong phòng thí nghiệm Trên thị trường hiện nay vẫn chưa có nhiều gia vị cao cấp, tinh dầu gia

vị và dầu nhựa gia vị Dây chuyền công nghệ và thiết bị chế biến còn thô sơ hoặc

ở quy mô nhỏ, không đồng bộ, chế độ công nghệ chế biến còn chưa đạt được các thông số tối ưu, hợp lý

Thời gian qua, tình trạng chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm xuống cấp nghiêm trọng, lý do có phần quan trọng thuộc về công nghệ và thiết bị chế biến, bảo quản nguyên liệu và sản phẩm Tình trạng sử dụng hóa chất bừa bãi vào chế biến đã gây nên nhiều bức xúc trong phạm vi toàn xã hội, là một trong các nguyên nhân gây nên các căn bệnh hiểm nghèo

Các gia vị cần được sản xuất hữu cơ để không những loại bỏ các vi khuẩn, nấm mốc gây bệnh mà còn loại bỏ các hợp chất vô cơ và hữu cơ có hại cho sức khoẻ

con người Các tạp chất này lẫn vào gia vị trong quá trình trồng trọt, thu hoạch, vận chuyển và chế biến Riêng ở khâu chế biến, đó là hàm lượng các kim loại nặng, các dung môi hữu cơ có hại, các vật liệu chế tạo thiết bị lưu lại, còn lại hoặc tham gia vào các phản ứng hóa học với nguyên liệu, các vi khuẩn và nấm mốc làm cho trong gia vị phát sinh các chất độc hại nguy hiểm Theo quy định của sản xuất hữu cơ thì vật liệu chế tạo thiết bị là khâu quan trọng phải lựa chọn

kỹ, dung môi cho quá trình trích ly phải chỉ là cồn, nước và hơi nước, dioxit cacbon mà không dùng các dung môi hữu cơ khác, v.v Đây là các biện pháp thiết thực để bảo đảm độ an toàn của các thực phẩm

Vấn đề tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường cũng được đặt ra trong chế biến các gia vị Quá trình sấy gia vị tốn nhiều năng lượng và cần được tiến hành

ở nhiệt độ thấp để bảo tồn các chất dinh dưỡng, không để xảy ra các phản ứng có hại, không xảy ra sự quang hóa làm thay đổi tính chất hóa học của chúng Có thể

sử dụng được năng lượng mặt trời, bơm nhiệt và các nguồn năng lượng không hóa thạch khác để làm giảm sự phát sinh ra các khí nhà kính có hại cho môi trường Cũng có thể sử dụng các phế thải nông nghiệp làm chất đốt để làm giảm

ô nhiễm chất thải rắn và tạo ra được nguồn năng lượng đáng kể

Sản xuất các dầu nhựa ở nước ta còn là vấn đề mới, tuy đã có thực hiện nhưng chưa thật sự trở thành hàng hóa bán trên thị trường Chúng tôi cho rằng cần phải lựa chọn một công nghệ đầy đủ từ khâu tuyển chọn nguyên liệu, xử lý nguyên liệu để loại bỏ các tạp chất làm giảm chất lượng sản phẩm ngay từ đầu trước khi thực hiện quá trình trích ly (chiết) Các thiết bị cũng phải đáp ứng được yêu cầu này, trong đó quan trọng nhất là các thiết bị trích ly nhiệt độ thấp và thiết bị bốc hơi chân không Các thiết bị này giúp cho việc trích ly được chọn lọc hơn, không làm xảy ra sự nhiệt phân, keo hóa hoặc các chuyển hóa khác của các dầu nhựa

Dựa trên các nghiên cứu trước đây tại các cơ sở nghiên cứu sử dụng thiết bị cô quay chân không, chúng tôi đã đề xuất nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị bốc hơi chân không có màng chảy xuống nhằm làm tăng bề mặt bốc hơi tới tối đa, tăng truyền nhiệt từ hơi nước tới dịch chiết cần bốc hơi, giảm thiểu nhiệt độ dịch chiết hoặc thời gian bốc hơi, có thể chế tạo thiết bị ở các quy mô lớn hơn nhiều

so với các thiết bị cô quay Việc vận hành các thiết bị bốc hơi chân không có màng chảy xuống cũng đơn giản hơn so với các thiết bị cô quay

Vì các lý do đó, chúng tôi lựa chọn mục tiêu của Đề tài là “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị sản xuất thử nghiệm các tinh dầu, dầu gia vị và gia vị bột cao cấp” với ý định tạo ra được công nghệ, thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng một dây chuyền sản xuất sạch, công nghệ tiên tiến nhằm tạo ra được các sản phẩm chất lượng cao

Các nhiệm vụ cụ thể của Đề tài là:

- Xác định công nghệ sản xuất bột nghệ nguyên tinh dầu và tách tinh dầu, bột gừng nguyên tinh dầu, tách tinh dầu và để trích ly, bột tỏi

- Xác định công nghệ sản xuất tinh dầu gừng, tinh dầu nghệ và tinh dầu tỏi

- Xác định công nghệ sản xuất dầu nhựa gừng

- Nghiên cứu quá trình, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và đưa vào sử dụng máy sấy sơ

bộ sử dụng năng lượng mặt trời gián tiếp kết hợp bơm nhiệt, có bộ phận tích nhiệt bằng vật liệu biến đổi pha là hỗn hợp các paraffin và axit stearic Hệ thống đo và điều khiển các thông số của quá trình Các đặc điểm khi sấy của các vật liệu gia vị và thảo mộc, đề xuất phương án sấy hai giai đoạn sấy sơ bộ

và sấy kiệt, tương ứng với hai giai đoạn tốc độ sấy không đổi và tốc độ sấy giảm

- Nghiên cứu quá trình thiết kế, chế tạo, lắp đặt và đưa vào sử dụng máy sấy kiệt sử dụng năng lượng mặt trời gián tiếp kết hợp bơm nhiệt, có bộ phận tích nhiệt bằng vật liệu biến đổi pha là hỗn hợp các paraffin và axit stearic Hệ thống điều khiển các thông số quá trình

- Nghiên cứu quá trình, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và đưa vào sử dụng hệ thống thiết bị chưng cất tinh dầu gia vị bằng nồi hơi có bộ quá nhiệt sử dụng điện trở gia nhiệt, có thể điều khiển được nhiệt độ hơi quá nhiệt cho gừng, nghệ và tỏi với độ chính xác cần thiết

- Nghiên cứu các quá trình, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và đưa vào sử dụng hệ thống thiết bị trích ly nhiệt độ thấp bằng dung môi có điều khiển nhiệt độ trích ly trong phạm vi từ nhiệt độ phòng đến 90oC, số vòng quay máy khuấy

vô cấp, có khả năng thay đổi tỉ lệ dung môi/nguyên liệu, thay đổi thời gian trích ly, số lần trích ly, có hệ thống thu hồi dung môi và hút chân không Khả năng điều khiển quá trình bằng hệ thống điều khiển của thiết bị

- Nghiên cứu các quá trình, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và đưa vào sử dụng thiết bị bốc hơi chân không có màng chảy xuống để loại dung môi ra khỏi dịch chiết nhằm thu hồi dịch chiết không còn dung môi, ít bị biến đổi dưới tác động của nhiệt độ Thiết bị có bộ tiền gia nhiệt, ống bốc hơi màng chảy xuống, bộ phân

ly hơi-lỏng, bình ngưng tụ bề mặt rộng, bẫy chân không có máy lạnh, đảm bảo thu hồi dịch chiết chất lượng tốt và thu hồi nhanh, triệt để dung môi Các thông số điều khiển quá trình bằng hệ thống đo lường và điều khiển phù hợp

- Các quá trình và hệ thống thiết bị bao gồm các thiết bị trên và thiết bị phụ trợ như máy rửa củ, máy bóc vỏ củ, các thiết bị tẩy nhựa và khử trùng bằng hơi nước và nước, máy thái lát, các máy nghiền thô, nghiền mịn và sàng rung, tạo

thành dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh có thể sản xuất các tinh dầu, dầu gia

vị và gia vị bột cao cấp Ngoài ra còn có các thiết bị chưng cất thực nghiệm pilốt, thiết bị sấy bơm nhiệt pilốt, bảo đảm tốt việc thực nghiệm trước sản xuất khi thay đổi nguyên liệu

- Qui trình và thiết bị kiểm tra nguyên liệu đầu vào, kiểm tra sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm cuối gồm có các thiết bị chưng cất Clevenger, thiết bị xác định độ ẩm theo phương pháp chưng ẩm, thiết bị trích ly phòng thí nghiệm, thiết bị cô quay phòng thí nghiệm, lò và phương pháp xác định độ tro toàn phần của nguyên liệu và sản phẩm Các kỹ sư và cán bộ kỹ thuật của Công ty đã thành thạo trong việc xác định các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm, lựa chọn đúng và kiểm tra tốt nguyên liệu nhập vào, đưa ra và thực hiện được tốt quy trình kiểm tra sản xuất Đã thiết lập được tiêu chuẩn sản phẩm và đã được cấp các chứng chỉ về chất lượng sản phẩm từ Cục Vệ sinh an toàn thực phẩm thành phố Hà Nội

- Quá trình đóng gói, công nghệ và phương tiện bảo quản sản phẩm để đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình lưu kho

- Các quy trình xử lý và tái sử dụng các thứ liệu, phế liệu của quá trình sản xuất

CHƯƠNG I

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC BỘT, TINH DẦU GIA VỊ CHO GỪNG, NGHỆ, TỎI VÀ DẦU GỪNG

1 Chọn giống và thời vụ thu hoạch

Các củ gừng, nghệ và tỏi bao gồm rất nhiều giống khác nhau, hơn nữa chất lượng củ lại phụ thuộc vào địa điểm trồng, thổ nhưỡng, khí hậu, v.v , vào kinh

nghiệm và kỹ thuật trồng trọt Đề tài chỉ chọn giống nghệ vàng Curcuma Longa

L nên không xét đến các giống nghệ đen, nghệ xanh cũng có sẵn ở nước ta Giống gừng gié vùng đồng bằng, trung du và miền núi phía bắc có chất lượng tinh dầu và dầu nhựa tốt hơn ở các tỉnh phía nam Gừng trâu có năng suất cao hơn nhưng chất lượng củ kém hơn Giống tỏi được ưa chuộng nhất hiện nay là tỏi đảo Lý Sơn (Quảng Ngãi) nhưng giá bán quá cao Giống tỏi Kinh Môn, Hải Dương có chất lượng tương đối tốt nhưng đã bị thoái hóa và bị lẫn giống tỏi Trung Quốc có năng suất cao nhưng chất lượng tinh dầu kém hơn

Chúng tôi đã chọn giống nghệ vàng Curcuma Longa L trồng tại Hưng Yên, giống gừng gié zingiber officinalis ở vùng đồng bằng phía bắc và giống tỏi Allium sativum Kinh Môn, Hải Dương làm nguyên liệu để chế biến

Thời vụ thu hoạch cả ba loại củ trên đều từ cuối năm trước đến đầu năm sau, vào khoảng giữa tháng 12 đến khoảng cuối tháng hai Khi các cây đã vàng hoặc lụi

đi là lúc thu hoạch thích hợp Đặc biệt đối với gừng, khi cây mới ngả vàng thì hàm lượng zingiberen trong tinh dầu chỉ khoảng 10%, nhưng khi lá đã héo rụi, hàm lượng chất này lên tới 45%, độ cay của củ cũng tăng lên Đây là một vấn đề tương đối quan trọng khi thu mua gừng

Các củ thu hoạch xong cần bảo quản ở nơi mát, tốt nhất giữ nhiệt độ dưới 25oC Tỏi cần được bảo quản thoáng, mát sẽ giữ được lâu hơn

2 Công nghệ chế biến

a) Công nghệ chế biến củ nghệ

Việc tuyển chọn củ là việc đầu tiên phải lưu tâm Các củ bị sứt cần được phân loại để chế biến càng nhanh càng tốt Chúng là loại bị thối, hỏng nhanh nhất Các củ thối, sâu cần được loại bỏ

Củ nghệ được rửa sạch ngay sau khi thu hoạch và trước khi chế biến Sử dụng máy rửa củ kiểu bàn chải có tưới nước để rửa sạch củ Các củ nhỏ hơn, lọt qua máy rửa củ kiểu bàn chải sẽ được rửa trong máy rửa sục khí nén Bẻ củ ra thành các đoạn tương đối thẳng để bảo đảm bóc sạch vỏ Dùng nước máy để rửa, tránh các tạp chất độc hại trong nước ngấm vào củ Nước thải được thải vào đường nước thải của nhà máy Nghệ đã rửa sạch có vỏ mầu vàng nâu tự nhiên

Sau đó củ được đưa sang máy bóc vỏ Máy có chi tiết quay thẳng đứng, đáy hình gợn sóng Trên chi tiết quay thẳng đứng và đáy gợn sóng, chế tạo bằng gang trắng hoặc thép đúc, có các hạt nhám bằng gang, thép v.v… để gây ra tác động bóc vỏ Các vỏ được tháo đi bằng nước rửa ngay khi bóc vỏ, được thu hồi để sấy khô và tách tinh dầu Sau khi kết thúc bóc vỏ, các củ được tháo ra qua một cửa bên hông và được đưa sang thiết bị tẩy nhựa và khử trùng

Thiết bị tẩy nhựa khử trùng gồm thùng được chế tạo bằng thép không rỉ, bảo ôn bằng bông thủy tinh, bọc tôn mỏng bảo vệ bên ngoài Nạp các củ vào giỏ chứa chế tạo bằng thép không rỉ, đáy giỏ là hai nửa tấm đục nhiều lỗ để hơi nước và nước đi qua Trên thành bên có đục hai hàng lỗ bên trên lớp nguyên liệu để nước thoát ra theo chiều ngang Khi sục hơi nước vào thiết bị, nước trong thùng sẽ sôi

lên, đồng thời các củ được tạo nên một chuyển động liên tục làm cho nhựa trong

củ hoà tan dần vào nước Hơi ngưng tụ làm mức nước trong thùng dần dâng cao tới mức ống tràn thì tràn ra ngoài Quá trình này đồng thời khử trùng bằng nước sôi trong quá trình tẩy nhựa Nếu các củ có nhiều nhựa, phải tiến hành một vài lần thay nước để hoà tan hết nhựa Quá trình tẩy nhựa có thể kéo dài từ 1 đến 6 giờ tùy theo chất lượng củ Sau đó tháo nguyên liệu ra (bằng pa lăng điện) và đưa sang máy thái lát

Quá trình tẩy nhựa và khử trùng có tác dụng quan trọng là rút ngắn được thời gian sấy và giảm được nhiệt nghiền Nhựa được tẩy theo cơ chế hoà tan trong nước vì các nhựa trong củ chủ yếu là các axit nhựa Khi tẩy nhựa mà thiếu nước, các nhựa không hòa tan đầy đủ, thời gian sấy khô bị kéo dài có thể lên đến gấp đôi, nhiệt nghiền cũng lớn hơn hẳn, nhựa gây bết ghi máy nghiền và làm cho thời gian nghiền kéo dài, độ ẩm cân bằng của bột tăng lên, chất lượng bột nghiền giảm xuống, độ mịn của bột cũng giảm đi nhiều

Máy thái lát có dạng dao quay Các dao bằng thép không rỉ bắt vào đĩa quay Khi đĩa quay, củ được cắt ra thành các lát có chiều dày khoảng 4 đến 6mm

Các lát thái ra được rải đều thành một lớp trên các khay sấy, có khung bằng thép không rỉ, đáy lót bằng lưới thép không rỉ Đối với nguyên liệu thái lát, để chống lọt miếng và làm vệ sinh dễ dàng, bên trên lưới thép không rỉ có lót vải mỏng trước khi rải liệu Sau mỗi lần sấy, các vải lót này được giặt sạch bằng máy giặt

có sử dụng xà phòng để loại bỏ vi khuẩn và nấm mốc trên vải rải liệu

Máy sấy sơ bộ có chiều dài 9,6 mét, cao 1,75 mét, rộng 1,5 mét, trong có 6 xe, mỗi xe có 24 khay có kích thước 1,4 x 1,4 mét, nạp được 7,5 kg củ thái lát, tổng trọng lượng nạp mỗi xe là 180 kg nguyên liệu tươi, cả 6 xe nạp được 1080 kg

Nguyên liệu đã bóc vỏ từ 1 tấn nguyên liệu củ tươi chỉ còn 750 kg nguyên liệu thái lát, nên để thưa ra cho không khí chuyển động

Máy có dàn hấp thu năng lượng mặt trời gồm 8 panen lắp liền nhau, tổng diện tích kính thu năng lượng là 100,8 m2 Bên trong mỗi panen, trên toàn bộ diện tích mặt bằng có lắp tấm thu nhiệt bằng tôn mỏng 0,3 mm, sơn đen Các tấm này nên được chế tạo bằng nhôm tấm mỏng 0,3 mm, phủ bề mặt bằng lớp crôm đen rất mỏng Các tấm như vậy chưa thể chế tạo được trong nước và giá nhập khẩu rất đắt (cỡ 25 USD/m2) Nếu sử dụng thép tấm mỏng làm tấm thu hồi nhiệt, cần tăng diện tích bộ góp để bảo đảm thu được lượng nhiệt đủ cho quá trình sấy Giá thành thiết bị thấp hơn do không cần sử dụng vật liệu đắt tiền

Xung quanh mỗi panen được cách nhiệt dày 25mm bằng vật liệu thích hợp, chịu được nhiệt độ đến 150oC, kín khí, ngoài cùng bọc tôn mỏng Giữa lớp tôn ngoài

và lớp cách nhiệt lót bằng vải sơn chịu nhiệt để tăng độ kín khí

Những ngày nắng to, nhiệt độ không khí sau bộ góp đạt đến 80oC vào buổi trưa, khi đó nhiệt dư được tích lại trong bộ tích nhiệt nạp hỗn hợp các paraffin và axit stearic theo tỉ lệ thích hợp để sự nóng chảy bắt đầu ở khoảng 45oC và kết thúc ở khoảng 60oC Nhiệt độ không khí vào khoảng 50 – 60oC, độ ẩm tương đối trong phạm vi từ 10% đến 20%, phù hợp cho quá trình sấy các sản phẩm thực vật Buổi tối hoặc khi trời mưa cơn ngắn, nhiệt do paraffin toả ra khi đông đặc lại sẽ duy trì thêm một số giờ làm giảm tiêu hao điện năng cho các bơm nhiệt Khi cường độ nắng nhỏ hơn, nhiệt độ khoảng 45 – 55oC, độ ẩm khoảng 30–45% vẫn thích hợp cho quá trình sấy nông phẩm nhưng thời gian sấy bị kéo dài ra khoảng

10 – 20%

Khi trời mưa kéo dài hoặc vào ban đêm, cần sử dụng bơm nhiệt để tiến hành quá trình sấy Do chưa có các máy nén chuyên dụng cho sấy bơm nhiệt trên thị trường Việt Nam, chúng tôi sử dụng các máy nén điều hoà không khí dùng tác nhân R22 Nhiệt độ không khí chỉ có thể đạt đến 45oC; nếu cao hơn, máy nén sẽ ngừng hoạt động bởi tác dụng của rơ le nhiệt tự ngắt Hệ thống sấy dùng bơm nhiệt hoạt động theo chu trình kín của không khí Không khí khô nóng đi qua vật liệu sấy, lấy ẩm của vật liệu, qua dàn làm lạnh bằng nước đến nhiệt độ dưới

30oC, đi qua dàn bốc hơi của bơm nhiệt, tách hầu hết nước lỏng thải ra ngoài, đi qua máy nén và dàn ngưng tụ, nâng nhiệt độ lên đến 45oC, độ ẩm tương đối trong khoảng 15 đến 30% và đi qua buồng sấy để sấy vật liệu

Công nghệ này có nhiệt độ sấy luôn dưới 60oC, độ ẩm tương đối của không khí thấp, không có ánh nắng trực tiếp, không bị bụi, mưa gió thất thường, không bị gián đoạn giữa ngày và đêm, khi năng lượng mặt trời thấp đã có ngay bơm nhiệt hoạt động để sấy tiếp nên màu sắc, hương thơm, chất lượng hóa học tốt Do sấy liên tục ở nhiệt độ cao hơn, độ ẩm thấp hơn ngoài trời nên chất lượng về vi sinh vật và nấm mốc cũng tốt Vì thế công nghệ và máy sấy này có thể mang lại các sản phẩm tốt hơn hẳn so với việc phơi ngoài nắng

Sau khi sấy 24 giờ, độ ẩm của vật liệu từ 80 – 85% đã hạ thấp xuống còn 10 – 15% (tương ứng với giai đoạn tốc độ sấy không đổi) Vật liệu bị co ngót khá nhiều, có thể dồn hai khay vào một khay sấy, do đó hai xe sấy được dồn vào một

xe đưa vào thiết bị sấy kiệt (ứng với giai đoạn tốc độ sấy giảm)

Máy sấy kiệt về nguyên tắc cũng làm việc như máy sấy sơ bộ, nhưng lượng nước bốc hơi thấp và tốc độ sấy cũng thấp dần do bề mặt bốc hơi chuyển dần vào bên trong vật liệu Thời gian sấy kiệt dài (24 giờ để hạ độ ẩm từ 10 – 15% xuống còn

khô không đồng đều theo chiều cao buồng sấy Vì vậy máy sấy này được lắp thêm một quạt tuần hoàn nội bộ để tăng vận tốc không khí trong thiết bị sấy mà không phải thay đổi xe sấy (tiết diện ngang buồng sấy) Quạt này bảo đảm vận tốc không khí vẫn là 1 m/s như ở buồng sấy sơ bộ Khi sấy lại bột sau chưng cất thì quạt này được tắt đi để chống bay bụi Dàn hấp thu năng lượng mặt trời của máy sấy kiệt có diện tích 50 m2, bơm nhiệt công suất 3,5 kW, có thể làm việc thuần tuý bằng năng lượng mặt trời, bằng bơm nhiệt hay cả hai nguồn năng lượng như trong máy sấy sơ bộ Nó có một dàn tích nhiệt bằng hỗn hợp các paraffin và axit stearic như trong máy sấy sơ bộ nhưng kích thước nhỏ hơn Không khí sấy khi làm việc với bơm nhiệt được tuần hoàn kín và làm lạnh bằng nước đến nhiệt độ dưới 30oC trước khi đi vào dàn bốc hơi để tách nước, qua dàn ngưng tụ để đạt được nhiệt độ sấy và đi vào buồng sấy để sấy sản phẩm theo chiều ngược với đường đi của nguyên liệu cần sấy

Các thông số kinh tế của quá trình sấy như sau:

Lượng nguyên liệu nạp vào thiết bị sấy sơ bộ: 750kg/mẻ

Độ ẩm trung bình của nguyên liệu nạp: 80%

Độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy kiệt: 6-7%

Thời gian sấy sơ bộ bằng năng lượng mặt trời: 8 h

Tiêu hao điện năng cho sấy bằng năng lượng mặt trời: 8h x 3kW = 24 kWh Thời gian sấy sơ bộ bằng bơm nhiệt: 16 h

Tiêu hao điện năng cho sấy bằng bơm nhiệt: 11 kW x 16h = 176kWh Thời gian sấy kiệt bằng năng lượng mặt trời: 8 h

Tiêu hao điện năng: 3kW x 8 h = 24kWh Thời gian sấy kiệt bằng bơm nhiệt: 16 h

Tổng tiêu hao điện năng để sấy khô 750 kg: 300 kWh

Tiêu hao điện năng trung bình tính trên 1 kg ẩm: 300/590 = 0,51kWh/kg Tiêu hao điện năng trên 1kg nguyên liệu tươi: 0,4kWh/kg

Trong đó sấy sơ bộ tách được: 562 kg nước

Tổng tiêu hao điện năng cho sấy sơ bộ: 200 kWh

kWh/kg

Tổng tiêu hao điện năng cho sấy kiệt: 100 kWh

Tiêu hao điện năng cho 1 kg ẩm: 100/28 = 3,57kWh/kg

So sánh với sấy bằng điện trở (có tiêu hao tối thiểu là 1kWh/kg ẩm hoặc lớn hơn với mức 0,51 kWh/kg ẩm trong giai đoạn sấy sơ bộ) quá trình sấy này trung bình tiết kiệm được tối thiểu đến 0,49 kWh/kg ẩm

Sở dĩ sấy kiệt tiêu hao nhiền điện năng hơn vì độ ẩm cuối của sản phẩm rất thấp (6 – 7%) là phần ẩm rất khó tách Tuy nhiên để phục vụ việc bảo quản tốt, nghiền tốt và quá trình trích ly chất lượng tốt (dung môi lẫn ít nước, do đó nồng

độ dung môi cao) thì vẫn cần đạt được độ ẩm này Nếu chỉ sấy đến độ ẩm 10% - 12% theo như đăng ký ban đầu của đề tài và cũng là độ ẩm cân bằng khi phơi nắng thì thời gian sấy kiệt sẽ ngắn lại trên một nửa

Vật liệu gia vị đi ra khỏi máy sấy kiệt đạt được độ ẩm 6 – 7% phù hợp với công nghệ và thiết bị nghiền, cùng với việc bóc vỏ các củ, được đưa sang máy nghiền búa có các chi tiết tiếp xúc với vật liệu gia vị được chế tạo toàn bộ bằng thép không rỉ SUS 304, bảo đảm hàm lượng kim loại nặng trong sản phẩm thấp Búa nghiền được chế tạo ở dạng búa cố định trên trục động cơ Với các vật liệu gia vị

có độ cứng không cao, năng suất máy nhỏ dạng búa này phát huy được tác dụng của lực chà xát lớn, lực đập vỡ vừa phải, làm giảm nhiệt nghiền và giảm số vòng quay máy nghiền (số vòng quay của máy là 2960 vòng/phút trong khi máy nghiền búa treo đối chứng có cùng kích thước rô to phải quay tới 4500 vòng phút mà năng suất vẫn thấp hơn) Các thực nghiệm so sánh năng suất được tiến hành nhiều lần khác nhau với các số vòng quay của máy nghiền búa treo khác nhau (bằng cách thay đổi puli dẫn) đã xác minh điều đó

Nếu sản xuất dừng lại ở dạng bột nghệ nguyên tinh dầu, bột sau máy nghiền thô được đưa ngay sang máy nghiền mịn, qua sàng rung có hai lớp mặt sàng; phần lọt qua hai sàng đạt tới cỡ hạt ≤ 0,35mm được lấy ra làm sản phẩm, các phần còn lại đều được đưa về máy nghiền mịn để tiếp tục nghiền và sàng cho đến khi toàn

bộ nguyên liệu đều đạt kích thước ≤ 0,35mm Sản phẩm bột nghệ nguyên tinh dầu sau đó được đóng gói ngay, tốt nhất dưới chân không để chống lại sự hút ẩm

từ không khí vào bột do độ ẩm cân bằng trong không khí ẩm cao hơn

Sau khi nghiền trong máy nghiền thô (đạt kích thước hạt ≤ 1mm), bột nguyên liệu được đưa sang thiết bị chưng cất bằng hơi nước quá nhiệt Nguyên liệu bột được rải đều trên các khay bên trong một túi vải để tránh rơi sản phẩm xuống đáy nồi và bảo đảm sự phân phối đều hơi nước đi qua các lớp nguyên liệu Hơi nước được đưa vào ở áp suất 1,5 – 2kg/cm2 (có nhiệt độ sôi khoảng 126 –

132oC), được làm quá nhiệt bằng điện trở đến 140 - 145oC rồi đi qua lớp nguyên

liệu Lưu lượng hơi được xác định bằng thực nghiệm theo hàm lượng tinh dầu thu được tối ưu và bảo đảm hơi đi qua ở trạng thái quá nhiệt trong toàn bộ các lớp nguyên liệu, mặt khác nhiệt độ hơi không quá cao, làm phân hủy curcumin (bị biến chất ở nhiệt độ 185oC) Lưu lượng hơi thích hợp trong phạm vi 0,5 – 1,0 kg hơi/(kg bột.giờ) Thời gian chưng cất thích hợp để có thể thu được bột nghệ đã tách tinh dầu dùng làm thực phẩm chức năng là 4 đến 8 giờ

Áp suất chưng cất được điều chỉnh bằng van lắp phía trước bộ quá nhiệt và van cung cấp hơi nước vào thiết bị chưng cất Nhiệt độ hơi nước quá nhiệt được điều chỉnh tự động bằng bộ điều khiển đặt số để điều khiển các dây điện trở gia nhiệt với sai số nhiệt độ trong phạm vi ± 1oC, do đó không gây ra sự quá nhiệt của hơi đốt trong mọi trường hợp chưng cất Thiết bị đã được sử dụng tốt với nhiều loại tinh dầu khác nhau như nghệ, gừng, tỏi, hồi, quế, v.v là các tinh dầu gia vị

Do sử dụng hơi nước quá nhiệt và ít nhất là hơi khô, các chất chính và các tạp chất trong nguyên liệu đều ít bị thủy phân, dẫn đến màu sắc và mùi vị của bột đều tốt, bột sau chưng cất rất ít bị biến đổi màu sắc, vẫn có thể sử dụng làm gia

vị Riêng đối với nghệ, bột sau chưng cất có tác dụng rất tốt làm thực phẩm chức năng khi chọn đúng chế độ chưng cất như bảng sau:

Bột nghệ trước và sau chưng cất:

Hàm lượng curcumin trước chưng cất: 3,7%

Hàm lượng tinh dầu trong bột trước chưng cất: 4-6% Hàm lượng tinh dầu trong bột sau chưng cất: 1,5 – 2,5% Hàm lượng các cấu tử đứng trước ar-tumeron